Aktivkohle in der Deponiesickerwasserbehandlung – Schlüsseltechnologie für sauberes Wasser

Deponiesickerwasser (engl. leachate) entsteht, wenn Niederschlags- oder Oberflächenwasser durch abgelagerte Abfälle sickert und dabei gelöste organische und anorganische Stoffe aufnimmt. Je nach Alter und Zusammensetzung der Deponie kann dieses Wasser hohe Konzentrationen an Ammonium, Schwermetallen, chlorierten Kohlenwasserstoffen, Huminstoffen und schwer abbaubaren organischen Verbindungen enthalten.
Da unbehandeltes Sickerwasser erhebliche Risiken für Grundwasser und Oberflächengewässer birgt, sind Deponiebetreiber gesetzlich verpflichtet, es aufwendig zu reinigen. Als besonders wirksames Verfahren zur Entfernung persistenter Schadstoffe gilt die Aktivkohleadsorption, die selbst schwer abbaubare Substanzen zuverlässig bindet.

 

Rechtlicher Rahmen in Deutschland und der EU

Die Behandlung von Deponiesickerwasser unterliegt strengen gesetzlichen Vorgaben, um Schadstoffeinträge in Boden- und Gewässerökosysteme zu minimieren und den Schutz von Mensch und Umwelt dauerhaft sicherzustellen. Die wichtigsten rechtlichen Grundlagen sind:
 

• Abwasserverordnung (AbwV), Anhang 51 „Deponiesickerwasser“
  Regelt verbindliche Einleitgrenzwerte für Parameter wie chemischer Sauerstoffbedarf (CSB), Gesamtstickstoff, Ammonium-Stickstoff, Schwermetalle (z. B. Cadmium, Quecksilber) sowie adsorbierbare organisch gebundene Halogene (AOX).
  • Beispielhafte Richtwerte (abweichend je nach Bundesland):
    • CSB: < 75 mg/l
    • Gesamtstickstoff: < 20 mg/l
    • Ammonium-N: < 5 mg/l
    • AOX: < 0,2 mg/l

 

• Wasserhaushaltsgesetz (WHG)
  Verlangt, dass jede Einleitung in Gewässer so gestaltet sein muss, dass das Wohl der Allgemeinheit nicht beeinträchtigt wird (§§ 57 ff. WHG).

 

• EU-Wasserrahmenrichtlinie (2000/60/EG)
  Verpflichtet die Mitgliedstaaten, einen „guten chemischen und ökologischen Zustand“ aller Gewässer zu erreichen. Damit sind Betreiber verpflichtet, Deponiesickerwasser so zu reinigen, dass keine Verschlechterung des Gewässerzustands eintritt.

 

• Deponieverordnung (DepV)
  Legt fest, dass Sickerwasser erfasst, gesammelt und „so behandelt werden muss, dass seine Ableitung oder Einleitung nicht zu schädlichen Boden- oder Grundwasserveränderungen führt.“

 
Diese Vorgaben machen deutlich, dass Betreiber von Deponien selbst bei stark schwankenden Sickerwassermengen zuverlässig sehr niedrige Restkonzentrationen an Schadstoffen erreichen müssen.
 
 

Eigenschaften und Wirkprinzip von Aktivkohle

Aktivkohle, wie z.B. unsere Hydraffin, ist ein kohlenstoffhaltiges Material mit extrem großer innerer Oberfläche (bis zu 1 000 m²/g) und einem hochporösen Gefüge aus Mikro-, Meso- und Makroporen. Diese Struktur ermöglicht die physikalische Adsorption einer Vielzahl organischer Moleküle sowie bestimmter anorganischer Verbindungen.
 

• Mikroporen (<2 nm): besonders wirksam für kleine, schwer abbaubare organische Moleküle.
• Mesoporen (2–50 nm): wichtig für größere Moleküle wie Huminstoffe.
• Makroporen (>50 nm): dienen als Transportkanäle und erleichtern die Diffusion.

 
Die Adsorptionsleistung hängt von Faktoren wie Temperatur, pH-Wert, Konkurrenz durch andere Stoffe und dem spezifischen Porenprofil der verwendeten Kohle ab.
 
 

Gründe für den Einsatz in der Deponiesickerwasserbehandlung

Aktivkohle dient der Entfernung schwer abbaubarer Schadstoffe sowie von Farb- und Geruchsstoffen und gewährleistet die Einhaltung gesetzlicher Grenzwerte.
 

• Elimination schwer abbaubarer organischer Verbindungen
  Biologische Reinigungsstufen reduzieren vor allem leicht abbaubare Substanzen. Komplexe Aromaten, Chlororganika oder Spuren von Pestiziden bleiben häufig zurück – hier wirkt Aktivkohle als „Polishing“-Stufe.
• Senkung von CSB und TOC
  Durch die Adsorption auf Aktivkohle lassen sich der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) und der gesamte organische Kohlenstoff (TOC) signifikant senken – behördliche Einleitgrenzwerte können zuverlässig eingehalten werden.
• Farb- und Geruchsstoffentfernung
  Huminstoffe und andere farbgebende Substanzen werden adsorbiert, wodurch das Abwasser klarer und geruchsärmer wird.

 

Verfahrensvarianten: Pulver- vs. Granulierte Aktivkohle

In der Deponiesickerwasserbehandlung wird vor allem granulierte Aktivkohle (GAK) eingesetzt, da sie im kontinuierlichen Betrieb geringeren Schlammanfall und einfachere Handhabung bietet. Als Alternative kann Pulveraktivkohle (PAK) verwendet werden, insbesondere wenn flexible Dosierung erforderlich ist.
 

• Pulveraktivkohle (PAK)
  • ​Funktionsweise: PAK wird als feines Kohlepulver direkt in den Abwasserstrom dosiert und anschließend über Sedimentation oder Filtration abgetrennt.
  • Vorteil: Flexible Dosierung, Anpassung an schwankende Belastungen möglich.
  • Nachteil: Entstehung von zusätzlichem Schlamm und höhere Betriebskosten durch Aufbereitung und Entsorgung.

 

• Granulierte Aktivkohle (GAK)
  • ​Funktionsweise: GAK wird als feste Körnung in Festbettfiltern oder Adsorbern eingesetzt.
  • Vorteil: Erlaubt kontinuierlichen Betrieb über Wochen bis Monate, bevor die Kohle regeneriert oder ersetzt werden muss;  geringerer Schlammanfall, einfachere Handhabung.
  • Praxis: Aufgrund dieser Vorteile ist GAK in der Deponiesickerwasserbehandlung Standard.

 



 

Integration der Aktivkohleadsorption in den Gesamtprozess

Deponiesickerwasser wird meist in mehreren Stufen aufbereitet:
 

• Vorklärung und mechanische Filtration zur Entfernung von Feststoffen.
• Biologische Behandlung (z. B. Belebtschlamm, SBR, Membranbiologie) zur Reduzierung leicht abbaubarer organischer Stoffe und Stickstoffverbindungen.
• Aktivkohleadsorption als abschließende Polishing-Stufe, um Rest-COD, Mikroschadstoffe und Farbanteile zu eliminieren.

 
Durch diese Kombination werden Betriebskosten optimiert und die Aktivkohle vor schneller Überlastung geschützt.
 
 

Betrieb und Wechsel von granulierten Aktivkohlefiltern

Der Betrieb granulierter Aktivkohle erfordert kontinuierliche Überwachung und rechtzeitige Maßnahmen zum Austausch oder zur Reaktivierung, um eine konstante Reinigungsleistung sicherzustellen.
 

• Beladung und Durchbruchskurven: Die Leistungsüberwachung erfolgt über (Online-) Messungen von CSB/TOC. Steigt der Durchbruch, ist eine Reaktivierung oder ein Wechsel der Kohle erforderlich.
• Reaktivierung: Granulierte Aktivkohle kann thermisch aufbereitet und mehrfach wiederverwendet werden, was die Wirtschaftlichkeit verbessert.
• Kostenfaktoren: Abhängig von Rohwasserqualität, Fließrate, Aktivkohletyp und Reaktivierungsintervallen.

 
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Praxisbeispiele und Ausblick

In Deutschland sind GAK-Adsorber auf Deponien gängige Praxis. Viele Betreiber kombinieren sie mit Umkehrosmose, wenn besonders niedrige Einleitwerte gefordert sind. Neue Entwicklungen, wie Imprägnierungen der Kohle oder kombinierte Ozon/Aktivkohle-Verfahren, erhöhen die Adsorptionskapazität und können den Bedarf an Frischkohle weiter reduzieren.
 
 

Fazit: Aktivkohle in der Deponiesickerwasserbehandlung

Die gesetzlichen Vorgaben aus Abwasserverordnung, WHG, DepV und EU-Wasserrahmenrichtlinie setzen strenge Maßstäbe für die Einleitung von Deponiesickerwasser.
 
Aktivkohleadsorption ist eine bewährte, technisch ausgereifte und wirtschaftlich tragfähige Technologie, um diese Anforderungen zuverlässig zu erfüllen. Sie entfernt selbst schwer abbaubare organische Schadstoffe und reduziert CSB, AOX und Mikroschadstoffe auf die geforderten Grenzwerte.
 
Damit bleibt Aktivkohle eine zentrale Säule moderner Deponiesickerwasserbehandlung – im Dienst des Gewässerschutzes und der Rechtssicherheit für Betreiber.
 
Donau Carbon bietet dafür passende Lösungen: Aktivkohlefilter der LT-Serie sowie hochwertige Aktivkohlequalitäten der Hydraffin WR-Serie unterstützen Betreiber bei der zuverlässigen und langfristigen Umsetzung dieser Anforderungen.