Landfilling is the most common approach to dispose of municipal solid wastes but inevitably leads to leachate formation. Persistent UV quenching substances (UVQS) in landfill leachate can affect the effectiveness of UV disinfection in municipal wastewater treatment systems when leachate co-treatment is applied. Membrane electrochemical reactor (MER) treatment was investigated to reduce the UV quenching capability and simultaneously recover resources in the leachate as an effective onsite pre-treatment. Ion-selective membranes were used in this MER to create two different conditions: a low-pH anolyte for organic oxidation and a high-pH catholyte for ammonia recovery. The MER achieved significantly higher removals of both dissolved organic carbon and UV254nm absorbance than membrane-less electrochemical treatment. The MER was able to remove a large percentage of total nitrogen from the leachate while recovering about half of the influent ammonia in the catholyte with less specific energy consumption. The second study coupled MER with Fenton oxidation through providing synergistic benefits with the low solution pH, reduced organics, and ammonia removal. This two-stage coupled system reduced the more leachate COD than the standalone Fenton process treating raw leachate. Also, the usage of chemicals as Fenton reagents has been greatly reduced: FeSO4 and H2O2 by 39%, H2SO4 by 100%, and NaOH by 55%. Consequently, the sludge production was reduced by 51% in weight and 12% in volume. Despite electricity consumption by the MER, the coupled system cost $4.76 per m3 leachate less than the standalone Fenton treatment. More notably, direct Fenton oxidation removed only 21% of ammonia; in comparison, the MER-Fenton system removed ammonia by 98% with the possibility for recovery at a rate of 30.6 -55.2 kg N m-3 reactor d-1. Those results demonstrated that coupling MER with the Fenton process could mitigate some inherent drawbacks of Fenton oxidation such as ineffective ammonia removal, high acid and chemical reagents dose requirements, and a large amount of sludge generation. The third study investigated the formation of total halogenated organics (DBP) and the associated toxicity as the side effect of leachate treatment in the MER. Compared to the 4538±100 µg L-1 from the control membrane-less electrochemical oxidation reactor, the amount of DBP generated in the MER only accounted for 19.1±4.5 % after the same treatment period. The total toxicity value (26.6 ×10-3 ) was low for MER effluent, only 15.1% of that in the control group. Both high pH and high ammonia concentration introduced more DBP mass and toxicity production after MER treatment. DBP concentrations were shown to increase with applied current density and possible temperature raise. With 67.5% of DBP mass concentration and 74.4% of the additive toxicity removal, the granular activated carbon (GAC) electrode system was shown more effective than GAC adsorption alone in remediating DBP harmful effects. This dissertation introduced MER as a promising technology for the treatment of leachate through performance demonstration, process integration and by-product remediation. / Doctor of Philosophy / Municipal solid waste is often disposed of in landfills because of the most economics and convenience. However, one of the most challenging problems is the leachate formation and treatment. In the US, leachate is currently often diluted in domestic wastewater treatment systems; meanwhile, the persistent contaminants in landfill leachate can lower the effectiveness of UV disinfection and result in high cost and permit violation. In this study, the membrane electrochemical reactor (MER) using electricity as the driving force was applied to solve the issue and simultaneously recover valuable resources in the leachate. Membranes as a barrier for selective ions were used in this MER to create two different conditions with different purposes: a low-pH anolyte for organic oxidation and a high-pH catholyte for ammonia recovery. The MER achieved significantly higher contaminants removals than membrane-less electrochemical treatment. The second study coupled MER with one of the established advanced oxidation processes, also known as Fenton oxidation through providing mutual benefits with the low solution pH, reduced organics, and ammonia removal/recovery. This two-stage coupled system reduced the leachate contaminants effectively towards the direct discharge standard. In addition, the usage of chemical reagents, as well as the amount of process residual, has significantly been reduced. The third study investigated the formation of by-products as the side effect of leachate treatment in the MER. Compared to the membrane-less reactor, the undesirable by-products generated in the MER only accounted for one fifth after the same treatment period. A granular activated carbon electrode system was shown effective in remediating the harmful effects. This dissertation introduced MER as a promising technology for the treatment of leachate as one of the toughest wastewaters.

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) are a group of artificial chemicals which have been used in a wide area of applications such as surface protection agents in cloths and different industrial applications. It has been found that PFASs are potentially toxic and are frequently found in the environment due to their persistent and mobile properties. Effluents from wastewater treatment plants (WWTPs) have been identified as an important point source of PFASs. Bark, by-product from the paper and wood industry, is a low-cost adsorbent and has the potential to be used as a filter material for PFASs in WWTPs. In this study, the removal of PFASs in wastewater has been investigated using granulated active carbon (GAC) (n = 2) and bark (n = 2) in a pilot scale experiment at Kungsängsverket, Uppsala over a period of five weeks. The specific objects included: i) investigate the influence of flow-rate (10, 30 40 and 60 Ld-1 ) on the removal efficiency of PFASs in the GAC and bark filters, ii) investigate the influence of particle size of bark on the removal efficiency of PFASs and iii) establish what circumstances that potentially promotes removal of PFASs in GAC and bark filters. The results showed that GAC was the most effective method compared to bark, with a reduction of 73-93%, with increasing efficiency under low flow (10-30 L d-1 ) conditions. The removal efficiency of bark was 45% with a particle size of 2-5 mm and under low flow conditions (10-30 L d-1 ), while under high flow conditions (60 L d-1 ) with the same particle size the removal of PFASs was not efficient, instead the total PFAS concentration increased with 40%. In contrast, bark with a particle size of 5-7 mm proved to be not efficient in removing PFASs (removal efficiency = 0%). In general, the removal efficiency increased with smaller particle size of the adsorbent and lower flow rate. The results indicate that bark may be a low-cost alternative in reducing PFASs from wastewater, under certain conditions. / Per- och polyfluroalkyla ämnen (PFAS) är en familj av artificiella fluorerade organiska föreningar som har använts sedan 1950-talet i en rad olika applikationer, såsom impregnering i kläder. Studier har visat att PFAS är potentiellt toxiska och att de förekommer globalt på grund av deras persistenta och mobila egenskaper. Spillvatten från avloppsreningsverk etablerats som en betydande källa för PFAS. Bark, vilket är en biprodukt från pappers- och träindustrin, är ett poröst material vilket möjligen kan användas som adsorbent av PFAS. Denna studie har jämfört effektiviteten hos granulerat aktivt kol (GAC) och bark för att minska PFAS i avloppsvatten. Experimentet var utformat som ett småskaligt kolonn-experiment vid Kungsängsängsverket, Uppsala, och pågick under en fem veckors period. Frågeställningen var att i) studera vilka effekter flödes-hastigheten (10, 30, 40 och 60 L d-1 ) har på reduktionen av PFAS hos GAC och barkfiltren, ii) studera vilka effekter partikelstorleken hos bark har på reduktion av PFAS och iii) redogöra vilka förhållanden som potentiellt gynnar reduktionen av PFAS i GAC och bark filtren. Resultaten visade att GAC var det mest effektiva av de två materialen, med en total reduktion på 73- 93% av PFAS, med ökande effektivitet under låga flödesförhållanden (10-30 L d-1 ). Bark minskade den totala mängden av PFAS med 45% då partikelstorleken var 2-5 mm och under låga flödesförhållanden (10-30 L d-1 ) medan bark med samma partikelstorlek under ökade flödesförhållanden (60 L d-1 ) visade en ökning på 40% av PFAS i det utgående vattnet. Bark med en partikelstorlek på 5-7 mm visade ingen reduktion av PFAS. Generellt visade resultaten att reduktionen av PFAS ökar under låga flödesförhållanden och minskad partikelstorlek. Resultaten visade att bark kan vara ett alternativt material för att minska PFAS i avloppsvatten förutsatt att gynnsamma förhållanden upprätthålls.

This diploma thesis deals with the study of adsorption of low-molecular components of organic substances produced by phytoplankton - AOM (Algal Organic Matter) on AC (Activated Carbon) during drinking water treatment. For the experimental purpose in this thesis, there were used selected amino acids as low molecular substances of AOM that are difficult to remove by conventional water treatment process by coagulation. As adsorbent, there was used a detailed characterized of granulated activated carbon (GAC) - Filtrasorb TL 830 (FTL830) which is intended directly for the purpose of water treatment. There were realizing the equilibrium batch adsorption experiments with three different model amino acids - arginine (Arg), phenylalanine (Phe) and aspartic acid (Asp). There was investigated the efficiency of removing amino acid depending on the solution temperature and pH. Results of the adsorption experiments have shown that the temperature affects the adsorption efficiency. Adsorption is essentially described as an exothermic process but the adsorption of Arg and Phe from an aqueous solution to GAC occurs more efficiently at higher temperatures. It means that the adsorption is the endothermic process. In the case of Arg adsorption, the temperature was found to influence adsorption efficiency less than...

Le fruit de gac (Momordica cochinchinensis Spreng.) est un fruit traditionnel au Vietnam, lequel est extrêmement bénéfique pour la santé. L’arille de gac est une excellente source de caroténoïdes naturels, particulièrement le lycopène et le β-carotène. Ces composés antioxydants sont capables de neutraliser les radicaux libres et offrent des applications multiples, allant des effets généraux sur la santé à la prévention de certaines maladies chroniques. Ce travail a contribué au développement d’un procédé visant à la valorisation d’extraits du fruit de gac au Vietnam. Ce travail contient quatre parties principales: effet du semi-séchage sur les propriétés d’antioxydantes du fruit de gac; extraction de l’huile du fruit de gac assistée par enzymes; concentration des caroténoïdes de l’huile de gac par la filtration tangentielle; purification et cristallisation des caroténoïdes.<p>Dans la première partie, une étude du semi-séchage de l´arille de gac à différentes températures (40°C, 50°C, 60°C, 70°C et 80°C) et à trois modes de séchage (séchage à l’air, séchage sous vide et lyophilisation) a été effectuée pour déterminer l’effet de la mode, de la température et de l’humidité finale de séchage sur la couleur, la teneur en caroténoïdes totaux (TCC) et l’activité d’antioxydante totale (TAA) de l’arille de gac. Les résultats montrent que la lyophilisation permet une meilleure conservation permettant une valorisation ultérieure de la couleur, la TCC et la TAA de l’arille de gac. Le séchage sous vide donne les meilleurs résultats que le séchage à l’air. Une température entre 50°C et 60°C est optimale pour conserver la couleur, la TCC et la TAA de l’arille. Ces propriétés sont mieux conservées à l’issue d’un séchage permettant une humidité finale du produit de 15 à 18% (base sèche (db)) (semi-séchage) par rapport à 6% db. Le produit semi-séché peut être conservé pendant quelques mois. <p>Dans la deuxième partie, une étude d’optimisation d’extraction de l’huile de l’arille de gac assisté par des enzymes a été menée en utilisant la méthodologie de la surface de réponse. Un plan expérimental du type «design composite central» avec quatre variables indépendantes - la concentration en enzymes, le temps, la température et la vitesse d'agitation - a été réalisé. Les résultats montrent que ces quatre variables ont un effet significatif sur le rendement d’extraction de l’huile. Il n'y a pas d'interaction significative entre ces variables. Dans les conditions optimales obtenues (14,6% d’enzyme, 127 minutes, 58°C et 162 rpm), le rendement maximal de l’huile et la TCC obtenus sont de 79,5% et 5,3 mg/g de matière sèche, respectivement. Il existe une forte corrélation entre le rendement de l’huile obtenue et la TCC. Les propriétés physico-chimiques de l'huile extraite ont été déterminées. Enfin, les résultats du test Schaal montrent que le temps de conservation de l'huile extraite est comparable à d’autres huiles alimentaires, présentant le même type de profil en acides gras.<p>Dans la troisième partie, les caroténoïdes de l'huile ont étés concentrés à l'aide d'une filtration tangentielle, en utilisant une membrane céramique, selon deux modes de fonctionnement (recyclage total et batch). Dans les expériences en mode recyclage total, l'effet de la taille des pores de la membrane, la température et la pression transmembranaire sur le flux de perméat et le coefficient de rétention a été exploité. Les résultats montrent que ces facteurs ont un effet sur flux de perméat et le coefficient de rétention de la TCC, des phospholipides et des acides gras libres. La résistance intrinsèque de la membrane, la résistance de polarisation et la résistance liée au colmatage ont été estimées. Les conditions optimales déterminées sont 5 nm, 2 bars et 40°C, pour la taille des pores, la pression transmembranaire et la température, respectivement. En mode batch, le rétentat a été caractérisé en mesurant l'acidité, les phospholipides, la TCC, la TAA, des solides solubles totaux, la teneur en matières solides, la couleur et la viscosité de la solution. La TCC dans le rétentat est de 65,28 mg/ml (8,65 fois supérieure à celle dans l'huile d'alimentation). Les analyses de la TAA montrent que la contribution antioxydante principale de l'huile gac est lipophile. Après la filtration, la TAA lipophile du rétentat est 6,8 fois supérieur à celle de l’huile d’alimentation. L’analyse de la résistance indique que la résistance intrinsèque de la membrane représente 24% de la résistance totale. La majeure partie de la résistance est la résistance de polarisation (55%) tandis que la résistance de colmatage contribue pour 30%. <p>Dans la quatrième partie, les caroténoïdes provenant de l’huile du fruit de gac ont étés purifiés et cristallisés par une saponification combinée à l'utilisation de propylène glycol (un solvant moins toxique que les solvants organiques généralement utilisés). Ce processus est compatible à une consommation humaine, aux applications cosmétiques et plus respectueux de l'environnement que les procédés existants. Les résultats indiquent que l'utilisation de Tween 80 (0,05 ml/g d’huile) comme émulsifiant peut aider à augmenter la récupération des cristaux de caroténoïdes. La combinaison de 0,4 ml/g d'hydroxyde de potassium et 0,8 ml/g de propylène glycol donne un meilleur rendement de caroténoïdes. Une étude d’optimisation du processus de purification a été réalisée en utilisant la méthodologie de surface de réponse. Un plan expérimental du type «design composite central» avec trois variables indépendantes- la vitesse d'agitation, la température et le temps de réaction - a été effectué. Les résultats montrent que ces trois variables ont un effet significatif sur la récupération des caroténoïdes par cristallisation. Les interactions entre la vitesse d'agitation et la température ainsi qu’entre la température et le temps de réaction sont significatives. Dans les conditions optimales (1094 rpm; 46°C et 228 min), le rendement de caroténoïdes estimé est de 93,5%. Les cristaux de caroténoïdes contiennent 57,34% de lycopène et 36,67% de β-carotène. Ces résultats montrent que environ 85% et 78% du lycopène et du β-carotène, respectivement, ont étés récupérés.<p>Dans l’ensemble, cette thèse a contribué à la valorisation du fruit de gac au Vietnam, par une procédure de fabrication qui est économique et utilisant moins de produits chimiques. La recherche a permis de trouver les conditions optimales pour chaque étape de fabrication. Un nouvel axe de recherche pour valoriser le fruit de gac a été ouvert; il porte sur l’étude de l’application tant de l’huile de gac concentrée et riche en caroténoïdes naturels que des cristaux de caroténoïdes dans l’industrie alimentaire, pharmaceutique ou cosmétique.<p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

The diploma thesis is aimed at adsorption processes during the removal of pesticides onto granular activated carbon (GAC) in the process of drinking water treatment. Adsorption onto GAC represents an efficient method for pesticides removal. High adsorption efficiency can be significantly reduced due to the occurrence of natural organic matter (NOM) in raw water, which involves AOM (Algal Organic Matter) produced by phytoplankton. Analogous to NOM, AOM probably affects adsorption of pesticides by two different mechanisms - a direct site competition and pore blockage effect, in dependence on the different molecular weight of particular AOM fractions. Equilibrium batch and kinetic adsorption experiments were performed using two types of GAC (Norit 1240 and Filtrasorb 400) and two pesticides (terbuthylazine and alachlor). In order to examine the effect of AOM on adsorption of pesticides, raw GAC and GAC preloaded by AOM were used. The effect of pH on the competitive adsorption of AOM was also evaluated. A solid phase extraction (SPE) method and gas chromatography with electron capture detection (GC-ECD) were used to determine pesticides in water samples. AOM was characterized using fractionation onto sorptive resins. The representation of apparent molecular weights of AOM proteins was determined by...

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A stable mixed culture, deposited as ATCC 55644, previously shown to degrade petroleum hydrocarbons at relatively high concentrations was used as the source of inoculum. This culture was grown in Stanier’s minimal media, either in the presence of different concentrations of naphthalene, nitrobenzene and toluene (NNT) or naphthalene and toluene (NT) as the sole source of C and/or N. Results showed that the majority of the strains isolated from the mixed culture were able to grow in the presence of NNT or NT. A total of 20 different isolates were isolated from the mixed culture. Individual isolates were grown in Stanier’s minimal medium containing a single hydrocarbon as the source of carbon or carbon and nitrogen. Only one strain was found to grow solely in the presence of nitrobenzene as the source of C and N. Most of the other isolates were able to grow in the presence of naphthalene, toluene, acenaphthene, anthracene, fluoranthene and phenanthrene, n-dodecane, hexadecane, n-pentadecane, n-tetradecane, and n-octadecane. Planktonic and immobilized cells of the controlled mixed culture (ATCC 55644) were grown in separate Sequential Batch Reactors (SBR) using Stanier's media, to which naphthalene, nitrobenzene and toluene were added as the sole source of C and/or N. Biodegradation was determined by measuring the residual hydrocarbon in the SBR and the amount of trapped volatile organic carbon (VOC) and the evolved CO2. Gas chromatography data showed that immobilized cells were able to degrade NNT faster than the planktonic cells. This observation was confirmed by CO2 evolution. Over time the loading of hydrocarbon was significantly increased from a starting level of 400 ppm (Naphthalene), 100 ppm (Nitrobenzene), and 500 ppm (toluene), to a final level of 3000 ppm (Naphthalene), 400 ppm (Nitrobenzene), and 1600 ppm (toluene). While increasing nutrient loading, the frequency of re-feeding with hydrocarbons was changed from an initial re-feeding every 60 hrs to a final re-feeding frequency of 18 hrs. The experiments clearly showed that the attached, mixed microbial community was able to effectively and rapidly degrade high concentrations of hydrocarbons. This demonstrated the practical advantages of employing attached, mixed microbial cultures in a SBR.

In the past decade, camera manufacturers have offered smaller form factors, smaller pixel sizes (leading to higher resolution images), and faster processing chips to increase the performance of consumer cameras. However, these conventional approaches have failed to capitalize on the spatio-temporal redundancy inherent in images, nor have they adequately provided a solution for finding $3$D point correspondences for cameras sampling different bands of the visible spectrum. In this thesis, we pose the following question---given the repetitious nature of image patches, and appropriate camera architectures, can statistical models be used to increase temporal, structural, or spectral resolution? While many techniques have been suggested to tackle individual aspects of this question, the proposed solutions either require prohibitively expensive hardware modifications and/or require overly simplistic assumptions about the geometry of the scene. We propose a two-stage solution to facilitate image reconstruction; 1) design a linear camera system that optically encodes scene information and 2) recover full scene information using prior models learned from statistics of natural images. By leveraging the tendency of small regions to repeat throughout an image or video, we are able to learn prior models from patches pulled from exemplar images. The quality of this approach will be demonstrated for two application domains, using low-speed video cameras for high-speed video acquisition and multi-spectral fusion using an array of cameras. We also investigate a conventional approach for finding 3D correspondence that enables a generalized assorted array of cameras to operate in multiple modalities, including multi-spectral, high dynamic range, and polarization imaging of dynamic scenes.

Zur Entfernung von anthropogenen organischen Spurenstoffen werden bei der Wasseraufbereitung sehr oft Aktivkohle-Festbettadsorber eingesetzt. Dabei konkurrieren die organischen Einzelstoffe während des Adsorptionsprozesses mit dem adsorbierbaren Anteil der natürlichen Wasserinhaltsstoffe um die aktiven Zentren der Aktivkohle. Durch dieses Konkurrenzverhalten ist es sehr schwierig, für einen zu untersuchenden organischen Einzelstoff seine Entfernbarkeit mittels Aktivkohle abzuschätzen. Gleichzeitig werden der Liste der aus dem Wasser zu entfernenden Substanzen ständig neue Stoffe hinzugefügt. Deshalb wäre es wünschenswert, eine schnelle, einfache und kostengünstige Methode zu haben, mit der unter wasserwerksnahen Bedingungen die Entfernbarkeit eines organischen Einzelstoffs bei der Aktivkohlefiltration in einem Großfilter bestimmt werden kann. Da die bisher entwickelten Methoden nicht in der Lage sind, all diese Vorgaben zu erfüllen, sollte im Rahmen dieser Arbeit eine neue Methode zur Beurteilung der Entfernbarkeit organischer Einzelstoffe mittels Aktivkohlefiltration entwickelt werden. Es wurde ein Aktivkohle-Kleinfiltertest konzipiert und aufgebaut, der eine Einstufung von organischen Substanzen, die auf den Rückhaltepotenzialen von Aktivkohlefiltern basiert, ermöglichen soll. Um die Einstufung nach Sontheimer in trinkwasserrelevante und nicht-trinkwasserrelevante Substanzen vornehmen zu können, wurde ein spezielles Bewertungskonzept entwickelt, das auf die Aktivkohle-Kleinfiltertest-Durchbruchskurven der verschiedenen organischen Einzelstoffe angewendet werden kann. Da der Kleinfiltertest einfach und kostengünstig durchzuführen sein sollte, wurde bei der Auslegung des gesamten Versuchaufbaus darauf geachtet, dass nur Zukaufteile oder Teile verwendet wurden, die sich aus Glas fertigen ließen. Die Versuchsparameter wurden so gewählt, dass die Versuchsvorbereitung und -durchführung nicht zu zeit- und arbeitsintensiv ist. Als Standard für die Versuchsdurchführung wurde eine handelsübliche und in der Wasseraufbereitung weitverbreitete Kohlesorte (F 300) und als Matrix Leitungswasser verwendet. Die Filterzulaufkonzentration des organischen Einzelstoffs wurde auf 500 µg/l festgelegt. Durch verschiedene Vorversuche konnte gezeigt werden, dass der Aktivkohle-Kleinfilter die kinetischen Vorgaben erfüllt und es zu keinen unerwünschten Effekten wie Kanalbildung oder Randeinflüssen kommt. Die Validierung der neu entwickelten Versuchsmethode ergab, dass die Kleinfilter-Durchbruchskurven von Substanzen, deren Entfernbarkeit in Aktivkohlefiltern von Wasserwerken bekannt ist (1,1,1-Trichlorethan, EDTA, Trichlorethen, Atrazin, Isoproturon), plausibel sind. Die Durchbruchsreihenfolge und der Durchbruchsbeginn der einzelnen Substanzen im Kleinfilter waren identisch mit denen in einem Großfilter. Zudem war die Trennschärfe des Kleinfilters für die schlecht (1,1,1-Trichlorethan und EDTA), mäßig (Trichlorethen) und gut (Atrazin und Isoproturon) zu entfernenden Substanzen ausreichend, so dass eine Einstufung in Entfernbarkeitsklassen ohne Probleme vorgenommen werden konnte. Um die organischen Einzelstoffe aufgrund der mit dem Kleinfiltertest aufgenommenen Durchbruchskurven einstufen zu können, musste ein Kriterium für die Trinkwasserrelevanz nach Sontheimer gefunden werden, das sich direkt aus den Durchbruchskurven ableiten lässt. Es bot sich an, eine bestimmte Ablaufkonzentration, die nach einer bestimmten Versuchslaufzeit erreicht wird, als Kriterium festzulegen. Durch die Durchbruchskurven der Stoffe, die bei der Validierung des Kleinfiltertests zum Einsatz kamen, wurde das Kriterium bei einem 10%igen Durchbruch nach 15000 BVT festgelegt. Mit Hilfe des Bewertungskonzepts wurden verschiedene organische Einzelstoffe, deren Entfernbarkeit in einem Wasserwerks-Aktivkohleadsorber nicht oder nur unzureichend bekannt war, anhand der jeweiligen Kleinfilter-Durchbruchskurven eingestuft (MTBE, ETBE, Amidotrizoesäure, Iopamidol).

Zur Entfernung von anthropogenen organischen Spurenstoffen werden bei der Wasseraufbereitung sehr oft Aktivkohle-Festbettadsorber eingesetzt. Dabei konkurrieren die organischen Einzelstoffe während des Adsorptionsprozesses mit dem adsorbierbaren Anteil der natürlichen Wasserinhaltsstoffe um die aktiven Zentren der Aktivkohle. Durch dieses Konkurrenzverhalten ist es sehr schwierig, für einen zu untersuchenden organischen Einzelstoff seine Entfernbarkeit mittels Aktivkohle abzuschätzen. Gleichzeitig werden der Liste der aus dem Wasser zu entfernenden Substanzen ständig neue Stoffe hinzugefügt. Deshalb wäre es wünschenswert, eine schnelle, einfache und kostengünstige Methode zu haben, mit der unter wasserwerksnahen Bedingungen die Entfernbarkeit eines organischen Einzelstoffs bei der Aktivkohlefiltration in einem Großfilter bestimmt werden kann. Da die bisher entwickelten Methoden nicht in der Lage sind, all diese Vorgaben zu erfüllen, sollte im Rahmen dieser Arbeit eine neue Methode zur Beurteilung der Entfernbarkeit organischer Einzelstoffe mittels Aktivkohlefiltration entwickelt werden. Es wurde ein Aktivkohle-Kleinfiltertest konzipiert und aufgebaut, der eine Einstufung von organischen Substanzen, die auf den Rückhaltepotenzialen von Aktivkohlefiltern basiert, ermöglichen soll. Um die Einstufung nach Sontheimer in trinkwasserrelevante und nicht-trinkwasserrelevante Substanzen vornehmen zu können, wurde ein spezielles Bewertungskonzept entwickelt, das auf die Aktivkohle-Kleinfiltertest-Durchbruchskurven der verschiedenen organischen Einzelstoffe angewendet werden kann. Da der Kleinfiltertest einfach und kostengünstig durchzuführen sein sollte, wurde bei der Auslegung des gesamten Versuchaufbaus darauf geachtet, dass nur Zukaufteile oder Teile verwendet wurden, die sich aus Glas fertigen ließen. Die Versuchsparameter wurden so gewählt, dass die Versuchsvorbereitung und -durchführung nicht zu zeit- und arbeitsintensiv ist. Als Standard für die Versuchsdurchführung wurde eine handelsübliche und in der Wasseraufbereitung weitverbreitete Kohlesorte (F 300) und als Matrix Leitungswasser verwendet. Die Filterzulaufkonzentration des organischen Einzelstoffs wurde auf 500 µg/l festgelegt. Durch verschiedene Vorversuche konnte gezeigt werden, dass der Aktivkohle-Kleinfilter die kinetischen Vorgaben erfüllt und es zu keinen unerwünschten Effekten wie Kanalbildung oder Randeinflüssen kommt. Die Validierung der neu entwickelten Versuchsmethode ergab, dass die Kleinfilter-Durchbruchskurven von Substanzen, deren Entfernbarkeit in Aktivkohlefiltern von Wasserwerken bekannt ist (1,1,1-Trichlorethan, EDTA, Trichlorethen, Atrazin, Isoproturon), plausibel sind. Die Durchbruchsreihenfolge und der Durchbruchsbeginn der einzelnen Substanzen im Kleinfilter waren identisch mit denen in einem Großfilter. Zudem war die Trennschärfe des Kleinfilters für die schlecht (1,1,1-Trichlorethan und EDTA), mäßig (Trichlorethen) und gut (Atrazin und Isoproturon) zu entfernenden Substanzen ausreichend, so dass eine Einstufung in Entfernbarkeitsklassen ohne Probleme vorgenommen werden konnte. Um die organischen Einzelstoffe aufgrund der mit dem Kleinfiltertest aufgenommenen Durchbruchskurven einstufen zu können, musste ein Kriterium für die Trinkwasserrelevanz nach Sontheimer gefunden werden, das sich direkt aus den Durchbruchskurven ableiten lässt. Es bot sich an, eine bestimmte Ablaufkonzentration, die nach einer bestimmten Versuchslaufzeit erreicht wird, als Kriterium festzulegen. Durch die Durchbruchskurven der Stoffe, die bei der Validierung des Kleinfiltertests zum Einsatz kamen, wurde das Kriterium bei einem 10%igen Durchbruch nach 15000 BVT festgelegt. Mit Hilfe des Bewertungskonzepts wurden verschiedene organische Einzelstoffe, deren Entfernbarkeit in einem Wasserwerks-Aktivkohleadsorber nicht oder nur unzureichend bekannt war, anhand der jeweiligen Kleinfilter-Durchbruchskurven eingestuft (MTBE, ETBE, Amidotrizoesäure, Iopamidol).