Übersicht über Aufbereitungsverfahren


Übersicht über Aufbereitungsverfahren in der Trinkwasseraufbereitung

Für die Konzeption und Auslegung einer Aufbereitungsanlage sind umfangreiche Voruntersuchungen erforderlich, wobei Fachleute verschiedener Fachrichtungen zusammenarbeiten: Geologen, Chemiker, Biologen, Hygieniker, Verfahrensingenieure sowie Maschinenbau- und Elektrotechnikingenieure.

Anforderungen an Rohwasser

Als Rohwasser wird das Wasser bezeichnet, dass einem Gewässer (Grundwasser, Oberflächenwasser) zur Nutzung als Trinkwasser entnommen wird.

In den Fällen, in denen das gewonnene Wasser (Rohwasser) nicht stets mit ausreichender Sicherheit die erforderliche Güte besitzt, muss es zu Trinkwasser aufbereitet werden. Insbesondere sind an das Trinkwasser hygienische Anforderungen zu stellen, die zum einen beinhalten, dass es mikrobiologisch so beschaffen ist, dass durch seinen Genuss eine Erkrankung des Menschen nicht zu besorgen ist, zum anderen, das es in physikalisch-chemischer Hinsicht so beschaffen ist, dass selbst bei lebenslangem Genuss eine Schädigung der menschlichen Gesundheit nicht zu besorgen ist.

In Deutschland nutzen 80 % der Wasserversorger echtes Grundwasser als Rohwasser. Die restlichen 20 % verwenden Uferfiltrat (7 %), angereichertes Grundwasser (3 %) und Oberflächenwasser (10 %).

Während Grundwasser aus Porengrundwasserleitern sowohl gut mechanisch gefiltert als auch in physikalisch-chemischer Hinsicht relativ konstant ist, ist dies bei Rohwasser aus Kluftgrundwasserleitern nicht unbedingt gegeben.

Insbesondere das Wasser aus Porengrundwasserleitern kann häufig ohne weitere Aufbereitung oder Desinfektion direkt als Trinkwasser eingesetzt werden. Als häufigstes Verfahren wird die Enteisenung und Entmanganung eingesetzt (57 %). Als Rohwässer mit konstanter Wasserqualität sind v.a. Tiefengrundwässer anzusehen, da sie im Hinblick auf die chemische Zusammensetzung i.d.R. gleichmäßig sind. Auf Grund der guten Filterung und der langen Verweilzeit handelt es sich hierbei immer um mikrobiell nicht kontaminierte Wässer.

Dagegen handelt es sich bei Oberflächenwässern immer um mikrobiell (fäkal) belastete Rohwässer, wobei die Belastung allerdings je nach Abwasseranteil bzw. je nach Größe bei eineer Talsperre unterschiedlich stark sein kann. Hier kann es auch im Jahresverlauf starke Schwankungen geben. Bei Oberflächenwässern muss deshalb immer eine Aufbereitung und Desinfektion vorgesehen werden, die die möglichen Kontaminanten sicher beherrschen.

Mikrobiell belastete Rohwässer müssen desinfiziert und vorher durch Partikelentfernung so aufbereitet werden, dass eine Desinfektion sicher möglich ist, d.h. es muss ein weitgehend trübstofffreies Wasser in der Desinfektionsstufe vorliegen.    

Aufbereitungsziele und zugehörige Verfahren

Aufbereitungsziel

Aufbereitungsverfahren


Entkeimung

 

  • Langsamsandfiltration
  • Untergrundpassage
  • Natriumhypochloriddosierung
  • Chlorgasdosierung
  • Chlordioxiddosierung
  • UV-Bestrahlung

Enteisenung
Entmanganung

  • Oxidation
  • Filtration
  • unterirdische Entfernung

Entsäuerung

  • Belüftung
  • Marmor-/Jura-/Dolomitfilter
  • Natronlauge-, Kalkmilch-, Soda-Dosierung

Oxidation

  • Belüftung
  • O2-Dosierung
  • Ozon, H2O2, 
  • Kaliumpermanganat

Kohlenwasserstoff-
entfernung

  • Belüftung (Strippen)
  • Aktivkohlefilter

Enthärten / Entsalzen

  • Ionenaustauscher
  • Umkehrosmose
  • Elektrodialyse
  • Nanofiltration

Entcarbonisierung

  • Langsam-, Schnell-, 
  • physikalische Entcarbonisierung

Trübung

  • Flockung
  • Filtration
  • Untergrundpassage

Schwebstoffe

  • Sedimantation
  • Filtration

Nitratentfernung
(Entsalzung)

  • Ionenaustauscher
  • Umkehrosmose
  • Elektrodialyse
  • biologische Denitrifikation
    unterirdische Entfernung

Zu entscheiden, welche Verfahren oder Kombinationen von Aufbereitungsschritten einzusetzen sind, kann in diesem Rahmen nicht abschließend behandelt werden. Darum sollen die nachfolgenden Ausführungen einen Überblick über einige verbreitete Aufbereitungsverfahren verschaffen.
Hierbei ist zu beachten, dass sich die Aufbereitung von Grundwasser und Oberflächenwasser deutlich voneinander unterscheiden.



Grundwasseraufbereitungsverfahren

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über einige typische Qualitätsprobleme im Grundwasser und deren Aufbereitungsverfahren.

Qualitätsproblem

Aufbereitungsverfahren

zu wenig Sauerstoff
zu viel Kohlensäure, Stickstoff
Schwefelwasserstoff u. ä. Gase
zu viel Eisen, Mangan, Ammonium

offene Belüftung/Entgasung
Enteisenungs- und
Entmanganungsfiltration

 

zu wenig Sauerstoff
zu viel Kohlensäure
zu hohe Härte
zu viel Eisen

Belüftung, 
Begasung
Enthärtung, Entsäuerung
Filtration

hohe Halogenkohlenwasserstoff-
konzentration

Belüftung und/oder
Aktivkohle-Filtration

sehr hohe Belastung mit
organischen Inhaltsstoffen

Ozonung und 
aktivkohle-Filtration
Kaliumpermanganatdosierung

Gefahr bakterieller Belastung

Langsamfiltration
Desinfektion mit Chlor,
Chlordioxid oder UV-Bestrahlung

 

Durch anthropogene Einflüsse verursachte Verunreinigungen/
Qualitätsprobleme und deren Aufbereitung

Qualitätsproblem

Aufbereitungsverfahren

vielfältige Verunreinigungen durch städtische, industrielle und gewerbliche Immissionen (Abwässer, Luft, Verkehr, Landwirtschaft)

Untergrundpassage / Uferfiltration
und/oder künstliche Grundwasseranreicherung

Trübstoffe, Algen, Mikroorganismen, organische Verunreinigungen

Flockung mit chemischen Zusatzstoffen, Sedimentation und Filtration

gelöste organische Verunreinigungen

Ozonung und Aktivkohle-Filtration

Gefahr durch Krankheitserreger ist immer gegeben

Untergrundpassage
Langsamsandfiltration
Desinfektion


Übersicht über die Anwendung von Aufbereitungsverfahren in den deutschen Wasserversorgungsunternehmen
(Quelle: Umfrage des DVGW 2008)

Aufbereitungsverfahren

Anzahl Unternehmen

Prozentuale Verteilung

Enteisenung/Entmanganung

489

57

Entsäuerung

405

47

Langsam-/Schnellfiltration

252

30

Flockung

132

16

Aufhärtung

103

12

Adsorption (Aktivkohlefilter/Pulverkohle)

92

11

Zentrale Dosierung von Korrosionsinhibitoren

80

9

Oxidation (Ozon, Wasserstoffperoxid, Kaliumpermanganat)

79

9

Zentrale Mischung

77

9

Membranfiltration (Nano-, Ultrafiltration, Umkehrosmose)

57

7

Enthärtung

56

7

Unterirdische Enteisenung/Entmanganung

9

1

Anwendung von Desinfektionsverfahren in Deutschland

Verfahren

Prozentualer Anteil

Chlordioxid

24

Chlor/Hypochlorit

29

Ozon

5

Ultravioletbestrahlung

42


Technische Regeln Wasseraufbereitung (TRWA) - Planung, Bau, Betrieb und Instandhaltung von Anlagen zur Trinkwasseraufbereitung:

siehe Anforderungen


Rohwasserbeeinträchtigungen und verfahrenstechnische Maßnahmen
zur Risikobeherrschung

Problem

Aufbereitungsverfahren

Aufbereitungsziel

Pathogene Mikroorganismen
> Bakterien, Viren, Parasiten
> Trübung als Indikator für potentiell verunreinigtes Oberflächenwasser

> Partikelentfernung, z.B.:
  - Bodenpassage, Filtration, Membranfiltration
> Desinektion z.B.:
  - Chlorung, UV-Desinfektion

Gesundheitliche Aspekte stehen im Vordergrund

Geogene Störstoffe I
> Toxische Stoffe bzw. Vorläuferverbindungen, (z.B. As, U, Rn, NH4+)
> CO2 (führt zu Schwermetallfreisetzung in Hausinstallationen - Korrosion)


> z.B. As-/U-Elimination mit Adsorbern/Ionenaustauschern
RN-Entfernung durch Strippen
> Stabilisierung z.B. mittels Entsäuerungsfiltration

 

Abnehmendes
Risiko

Organische Spurenstoffe
> LHKW, PFT, PSM
> Pharmaka
> andere Spurenstoffe, z.B. EDTA,
   Süßstoffe

z.B. Aktivkohlefiltration und Oxidationsverfahren

Geogene Störstoffe II
> Geruchs- und Geschmacksstoffe
> Fe, Mn


> Aktivkohle/Ozonung
> Fe(II)-, Mn(II)-Filtration

Ästhetische Aspekte stehen im Vordergrund

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