Trinkwasser ist das wichtigste Lebensmittel. Dementsprechend sorgsam muss mit diesem Lebenselixier umgegangen werden und dementsprechend hoch sind die Ansprüche an die Qualität des Wassers. Diese sind in der Trinkwasserverordnung festgelegt, die unter anderem Grenzwerte für Umweltchemikalien und andere natürlich vorkommende Problemstoffe enthält. In Deutschland gibt es zwar ausreichend Wasser, da es aber zunehmend verunreinigt ist (z.B. durch Pflanzenschutzmittel oder sauren Regen), wird es immer aufwendiger, qualitativ hochwertiges Trinkwasser zur Verfügung zu stellen.
Der Trinkwasseraufbereitung kommt daher eine immer größere Bedeutung zu. Vor der Aufbereitung steht jedoch die Trinkwassergewinnung. Gewonnen werden kann Trinkwasser aus Grundwasser, Oberflächenwasser (Talsperren) oder angereichertem Grundwasser (Uferfiltrat). In einigen Ländern wie Malta oder den Vereinigten Arabischen Emiraten wird Trinkwasser auch aus Meerwasser gewonnen. Dort gibt es riesige Meerwasserentsalzungsanlagen. In Deutschland spielt die Meerwasserentsalzung keine Rolle. Wir gehen daher nicht weiter auf dieses Thema ein.
Trinkwassergewinnung
Der Trinkwasserbedarf hat in den vergangen 50 Jahren stark zugenommen. Dies liegt zum einen an den Privathaushalten, die durch Waschen, Baden oder Kochen immer mehr Wasser verbrauchen. Zum anderen nimmt der Wasserbedarf der Industrie immer weiter zu. Sie benötigt dreimal so viel Wasser wie Haushalte, Kleingewerbe und Landwirtschaft zusammen. Allerdings versucht sie auch, das Wasser im Kreislauf zu nutzen.
Etwa 70 Prozent des Trinkwassers wird aus Grund- und Quellwasser gewonnen. Der Boden filtert das Wasser beim Durchlaufen verschiedener Erdschichten und reinigt es. Vom Erdinnern wird das Grundwasser mit verschiedenen Brunnenarten (Schachtbrunnen, Horizontalfilterbrunnen oder Vertikalfilterbrunnen) nach oben gepumpt und zur Trinkwasseraufbereitung weitergeleitet.
Die restlichen 30 Prozent des Trinkwasserbedarfs rekrutieren sich aus Uferfiltration (ca. 6 %), künstlich angereichertem Grundwasser (ca. 12 %), Talsperren (ca. 8 %) und direkt aus Flüssen und Seen (ca. 4 %). Vor allem in Ballungsgebieten reicht das Grundwasser für die Trinkwasserversorgung nicht aus. Hier kommen Uferfiltration und angereichertes Grundwasser verstärkt zum Einsatz.
Uferfiltrate
Uferfiltrate werden allem im Rheingebiet genutzt. Hierzu bohrt man Brunnen neben Flussbetten. Das Wasser sickert von da aus über mehrere Monate in die Brunnen. Dabei hat es Zeit, viele seiner Verunreinigungen abzugeben oder abzubauen. Im Erdinnern vermischt sich das Flusswasser mit dem Grundwasser. Die Qualität des Uferfiltrats wird von der Güte des Oberflächenwassers und dem Schadstoffgehalt des Bodens bestimmt.
Grundwasseranreicherung
Im Ruhrtal wird vor allem die Grundwasseranreicherung betrieben. Dazu wird Wasser aus häufig eigens zu diesem Zweck angelegten Ruhrstauseen entnommen und in großen Filterbecken versickert. Dadurch steigt der Grundwasserspiegel an. Durch den Einbau zusätzlicher Reinigungsstufen kann das Oberflächenwasser von Schadstoffen befreit werden. Bei stark schadstoffbelastetem Wasser verkleben die Filter allerdings nach einiger Zeit und müssen ausgewechselt bzw. gereinigt werden.
Trinkwasseraufbereitung
Um qualitative einwandfreies Trinkwasser zu bekommen, muss es nach der Gewinnung aufbereitet werden. Dies geschieht in Wasserwerken. In verschiedenen Verfahren werden Keime getötet, feste Stoffe ausgesiebt, Schwebstoffe ausgefiltert oder die Wasserhärte reduziert. Dabei kommen chemische, biologische und mechanische Methoden zum Einsatz.
Siebung
Bei der Siebung werden grobe und feine Teilchen wie beispielsweise Plankton oder Sand aus Oberflächengewässern mit Hilfe von Rechen und Mikrosieben zurückgehalten. Kleinere, nicht gelöste Teilchen setzen sich im Absetzbecken ab (Sedimentation). Schwebstoffe werden durch Langsam- und Schnellfilter entfernt (Filtration). In Schnellfiltern werden Verunreinigungen mechanisch zurückgehalten. In den Langsamfiltern finden physikalische, biologische sowie chemische Prozesse statt.
Flockung
Ein Großteil von im Wasser suspendierten Partikeln ist allerdings so klein, dass sie nicht durch einfache Sedimentation oder Filtration eliminiert werden können (Algen, Eisen-Mangan usw.). Hier werden Flockungsmittel eingesetzt. Durch die Flockung können sowohl Partikel als auch gelöste Inhaltsstoffe aus dem Wasser entfernt werden. Die in die größeren Flocken eingebundenen Partikel sedimentieren nun besser oder können durch Filtration besser abgetrennt werden.
Oxidation
Zu den wichtigsten Verfahren der Trinkwasseraufbereitung gehört die Oxidation. Chemische Stoffe, die organische oxidieren können, nennt man Oxidationsmittel, wie z. B. Sauerstoff, Ozon, Chlor, Chlordioxid, Kaliumpermanganat und Wasserstoffperoxid. Nach der Reaktion lassen sich die Verbindungen abfiltrieren. Die Oxidation wird beispielsweise zur Entfernung von Eisen, Mangan oder Keimen angewendet.
Entsäuerung
Hat das Wasser einen zu hohen Säuregehalt, kann es Metalle sowie Asbestzementfasern aus den Wasserleitungsrohren lösen. Um dies zu verhindern, muss das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht eingehalten werden. In Abhängigkeit vom Härte und Säuregehalt werden verschiedene Entsäuerungsverfahren angewendet. Durch Filtration über halbgebrannten Dolomit oder Marmor und durch Zugabe alkalischer Substanzen, z.B. Calciumhydroxid, wird die überschüssige Kohlensäure chemisch neutralisiert.
Enthärtung
Womit man als Privatmensch am ehesten konfrontiert wird, ist die Wasserhärte. Ist das Wasser zu hart, hinterlässt es seine kalkhaltigen Spuren auf Armaturen, Waschmaschinen oder Geschirrspülmaschinen. Durch teilweise Entfernung von Calcium und Magnesium kann die Wasserhärte verringert werden. In Privathaushalten erfolgt die Wasserenthärtung meist durch Ionentauscher (z.B. in Geschirrspülmaschinen). Damit sie einwandfrei funktionieren, müssen ab und an sogenannte Regenerations-Salze in Tabletten- oder Pulverform hinzugegeben werden. In Waschmitteln ist häufig bereits ein Enthärtungsmittel enthalten. Bei der zentralen Wasserenthärtung kommt die Methode der Entcarbonisierung zum Einsatz. Durch Zugabe des basischen Calciumhydroxid (Kalk) wird das im Wasser gelöste Calcium als Calciumcarbonat ausgefällt. Aus gesundheitlicher Sicht müssen die Mineralien Calcium und Magnesium nicht aus dem Trinkwasser entfernt werden.
Desinfizierung
Zur Desinfizierung des Trinkwassers werden Chlor, Ozon und UV-Strahlung verwendet. Chlor ist eines der gängigsten Mittel in Deutschland. Es ist preiswert, gut verfügbar und wirkungsvoll gegen Bakterien. In Kleinsystemen besteht jedoch das Problem, dass die Einwirkdauer sehr kurz ist, um einen ausreichenden Desinfektionsschutz zu erzielen. Es müssen somit höhere Dosen zur Anwendung kommen. Kürzere Kontaktzeiten hat hingegen Ozon. Allerdings ist der Nachweis der Wirkung schwieriger. Ganz ohne Chemie kommt die UV-Strahlung aus. Es entstehen keine Desinfektionsnebenprodukte und es gibt keine Geruchs- und Geschmacksbeeinträchtigungen. Allerdings wirkt die UV-Strahlung nur gegenüber Bakterien. Parasiten-Dauerformen werden durch die Strahlung nicht eliminiert. | |
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