Wasseraufbereitung Aus der Praxis für die Praxis

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1 Wasseraufbereitung Aus der Praxis für die Praxis

2 Der Wasserverband Gründung im Jahr 1953 Städte und Gemeinden des Kreises Siegen- Wittgenstein seit 1989 hessische Stadt Biedenkopf, Gemeinde Breidenbach (2004) Beschaffung von Trink- und Brauchwasser Übernahme, Bau und Betrieb der Wassergewinnungsanlagen Grundwasserregulierung und Hochwasserschutz

3 Zahlen und Fakten 2 Talsperren mit Aufbereitungsanlagen 11 kleinere Aufbereitungsanlagen aus Quell-, Grund- und Stollenwasser 28 Hochbehälter 27 Pumpwerke und Druckerhöhungsanlagen 330 km Leitungsnetz ca. 17 Mio. m³ Trinkwasser pro Jahr

4 Themenschwerpunkte Wasseraufbereitung: 1. Entsäuerung: Filterung: Geschwindigkeit und Volumen 2. Desinfektionsverfahren: Fehlervermeidung bei UV-Desinfektion

5 Trinkwasseraufbereitung Rohwasser Flockung / Filtration Chemisches Gleichgewicht Entsäuerung Verbraucher Trinkwasser Desinfektion

6 Entsäuerung von Wasser Was sagt der DVGW? W 214-1: Grundsätze und Verfahren W 214-2: Planung und Betrieb von Filteranlagen W 214-3: Anlagen zur Ausgasung von Kohlenstoffdioxid W 214-4: Planung und Betrieb von Dosieranlagen

7 Was wollen wir als Fachleute? Anforderungen an Trinkwasser-Aufbereitungsverfahren Geeignete Verfahren müssen für große Produktionsströme geeignet, betriebssicher und leicht zu steuern sein, sich möglichst automatisieren lassen, im Dauerbetrieb einsetzbar sein und auch größere Durchsatzschwankungen erlauben. Es können nur solche Verfahren eingesetzt werden, die keine zu teuren Anlagenteile, Apparate und Betriebsmittel erfordern und nur solche Materialien und Betriebsmittel (z.b. Chemikalienzusätze) benötigen, durch die eine Verunreinigung des Wassers ausgeschlossen ist und die für Trinkwasser gesetzlich zugelassen sind. (aus GROMBACH et al., 2000)

8 W Grundsätze, Verfahren Warum muss Trinkwasser entsäuert werden? Korrosionsprodukte: verschlechtern die Trinkwasserqualität (DIN ) beeinflussen die Dichtheit und hydraulische Leistungsfähigkeit negativ widersprechen dem Minimierungsgebot der TWVO widersprechen der Rechtspflicht zur Versorgungssicherheit führen zu großem wirtschaftlichem Schaden können gesundheitliche Probleme verursachen

9 Forderungen der Trinkwasserverordnung: Die alte und neue Fassung geben die Grenzwerte mit ph > 6,5 und ph > 9,5 vor. Aber nur mit Zusatzbedingungen! Wasser soll nicht korrosiv wirken Die Calcitlösekapazität am Wasserwerksausgang darf 5 mg/l nicht überschreiten

10 Definitionen: Calcitlösekapazität: Die Masse Calcit, die in einem Liter Wasser gelöst werden kann Säurekapazität bei ph 4,3: Wie viel Säure durch 100 ml Wasser verbraucht wird, um den ph von 4,3 zu erreichen Calcitabscheidekapazität: Die Masse Calcit, die Wasser je Liter abscheiden kann

11 Zusammenhang zwischen ph-wert und Kupferkonzentration im Wasser

12 Ursache für niedrigen ph-wert

13 Gleichgewichtsreaktionen

14 Kalk-Kohlensäure Gleichgewicht

15 Interpretation einer Analyse mit Bezug auf Calcit- Löse- und -Abscheidekapazität Beispiel 1: Beispiel 2:

16 Übersicht

17 Die Tillmanns-Kurve Auf der Kurve liegen alle Wässer, die sich im Gleichgewicht mit Calcit als Festphase befinden Alle Wässer, die sich oberhalb der Kurve befinden, können Calciumcarbonat auflösen Alle Wässer unterhalb der Kurve können Calciumcarbonat abscheiden Um das Wasser ins Kalk-Kohlensäure- Gleichgewicht zu bringen, sind verschiedene Aufbereitungsverfahren möglich.

18 Auswahl des Entsäuerungsverfahrens In Abhängigkeit von: - Calciumkonzentration - Säurekapazität - Basekapazität - Investitionskosten - Betriebskosten - Zusätzliche Aufbereitungsmaßnahmen - Örtliche u. Betriebliche Randbedingungen

19 Einfache Regeln zur Verfahrensauswahl: 1. Sehr weiche Wässer: => Säurekapazität und Calciumgehalt erhöhen 2. harte Wässer: => Konzentration von Calcium- und Magnesium-Ionen nicht erhöhen 3. Wässer mit hohen Natriumgehalten: => Die Konzentration mit Natriumionen nicht erhöhen

20 Praxis-Tipp 1. Rohwasseranalyse: Nicht bei guten Bedingungen, sondern bei Starkregen, Schneeschmelze, evtl. anderes Labor? 2. Was ist bisher vorhanden? z.b. Stromanschluss, Investitionsstau? 3. Was kann ergänzt werden? z.b. Raumbedarf, Übertragungsmöglichkeit 4. Personelle Ausstattung des Wasserwerks: Bereitschaft der Weiterbildung, Bereitschaft einer Umstrukturierung, technisches Verständnis

21 Möglichkeiten der ph-wert Anhebung: Physikalische Entsäuerung - Kaskade - Flachbettbelüfter - Injektor - Wellbahnbelüfter Chemische Entsäuerung - Jurakalk - Halbgebrannte Dolomite - Dosierung von Natronlauge, Soda => Energiekosten => Materialkosten

22 Physikalische Verfahren - Kaskade - Flachbettbelüfter - Injektor - Wellbahnbelüfter

23 Kaskade

24 Flachbettbelüfter

25 Injektor

26 Möglichkeiten der ph-wert Anhebung: Physikalische Entsäuerung - Kaskade - Flachbettbelüfter - Injektor - Wellbahnbelüfter Chemische Entsäuerung - Jurakalk - Halbgebrannte Dolomite - Dosierung von Natronlauge o.ä. => Energiekosten => Materialkosten

27 Chemische Entsäuerung - Jurakalk - Halbgebrannte Dolomite - Dosierung von Natronlauge o.ä.

28 ph-wert Anhebung mit Soda: Wichtig: Wasserkammer zur Mischung

29 Vor-und Nachteile Dosiertechnik: Sehr hohe Materialkosten pro m³ TW Intensiver Überwachungsaufwand Sehr geringe Anforderungen an Räumlichkeit Wegen Durchmischung nur mit nachfolgendem Behälter möglich

30 Jurakalk: natürlicher Abbau

31 Jurakalk nach Bruch und Siebung

32 Welcher Filtertyp?

33 Geht es auch einfacher?

34 Jurakalkfilter in Betrieb

35 Regelmäßige Rückspülung mit Luft und Wasser

36 Wie soll die Rückspülung erfolgen?

37 Die Auslegung des Kalkfilters

38 Verbrauchsvolumen Wichtig: % Verbrauchsvolumen mit einrechnen! anschließend mit der Schüttdichte multiplizieren

39 Schüttdichten

40 Kontaktzeit

41 - Beispielrechnung Teil 1

42 Beispielrechnung Teil 2 z.b. Zylinderform: Vorteil: Bei Jurakalk ist eine Entsäuerung nur bis zum Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht möglich!

43 Fazit Jurakalk => Pro 1 mg Kohlensäure werden praktisch 2,5 g Calciumcarbonat verbraucht => Jurakalk ist die günstigste Form, den ph-wert anzuheben (35-50 /t lose, /t Sackware) => Kein Überwachungsaufwand wenn der Verbrauch und die regelmäßige Rückspülung überwacht werden => Eine Mischung von Jura mit halbgebranntem Dolomit ist bei regelmäßigen Rückspülungen kein Problem

44 Filtration über halbgebrannten Dolomit Pro 1 mg Kohlensäure werden praktisch etwa 1,3 mg Magnodol oder Semidol verbraucht Das Material ist wesentlich reaktiver. Deshalb ist die Dimensionierung der Anlage kleiner. Die Kosten liegen in Sackware etwa bei /t. Probleme: 1. Bei stehender Anlage wird zugehörige Kohlensäure abgebunden, daher sind beim Anfahren einer Aufbereitungsanlage nicht selten ph-werte von 11,5 zu beobachten. 2. Ein Verbacken des Materials ist immer dann zu beobachten, wenn schlecht zurückgespült wird oder lange Stillstandzeiten vorliegen.

45 Veränderung der Rohwasserbeschaffenheit durch verschiedene Entsäuerungsverfahren

46 Einfache Baukastensysteme sind oft in bestehenden Räumlichkeiten zu integrieren

47 Zunächst viele Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Gibt es Fragen zu Teil 1?

48 Themenschwerpunkte Wasseraufbereitung: 1. Entsäuerung: Filterung: Geschwindigkeit und Volumen 2. Desinfektionsverfahren: Fehlervermeidung bei UV-Desinfektion

49 Desinfektionsverfahren (NaOCl)

50 Schwerpunkt: UV-Desinfektion

51 Bauformen:

52 Bauformen:

53 Grundvoraussetzungen:

54 Nach W 294-2: Die Gerätesteuerung muss sicherstellen: - dass Betriebskennwerte eingehalten werden - dass kein unzureichendes desinfiziertes Wasser ins Netz abgegeben wird

55 Anforderungen Teil 1 Überwachung aller Strahler auf eine einwandfreie Funktion mit Statusanzeige (Start-Betrieb-Störung- Betriebszeit, Zahl der Schaltungen) Simultane Erfassung aller Sensormesswerte und Darstellung der Messwerte in W/m², Verfügbarkeit der Sensormesswerte für eine externe Überwachung

56 Aufbau mit mehreren Strahlern

57 Anforderungen Teil 2 Auslösen von Meldungen und Schaltungen mit Unterbrechung des Durchflusses bei Fehlfunktion vor allem bei Unterschreitung der Mindestbestrahlungs- Stärke, Laufzeitfehlern und Überhitzung Auslösung einer sofortigen Notabschaltung bei mechanischer Zerstörung von Hüllrohr und Strahler Anwählbarer Prüfmodus zur Kontrolle der Sensoren

58 Aufbau einer UV-Desinfektion

59 Betrieb und Überwachung Alle Strahler nur mit derselben Betriebszeit Austausch sollte in gleichen Sätzen erfolgen Monatliche Überprüfung mit Referenzsensor vom Hersteller Dokumentation von: Störungen, Überwachungs- und Wartungsmaßnahmen

60 Häufigste Fehler Teil 1: Zertifizierung nach W fehlt Geräte von 1997 ( W 294) und 2001 (Ö-Norm ) unterliegen auch den Anforderungen von W Durchflussmenge zu groß SSK 254 mit Fluenz von 400 J/m² nicht eingehalten Trübung aus Vorstufe der Aufbereitung zu hoch Keine automatische Abschaltung des Durchflusses bzw. Reinwasserabgabe bei Trübungsanstieg Separate Trübungsmessung vorhanden? Schmutzbelag auf Strahlungshüllrohr?

61 Einfluss der Fließgeschwindigkeit

62 Häufigste Fehler Teil 2: Keine ausreichende Entlüftung des Desinfektionsgerätes Zugänglichkeit des Sensor-Messfensters? Fehler bei Probe-Hähnen Fehlende Alarmweiterleitung bei Unterschreitung der Mindestbestrahlungsstärke Fehlende Referenzmessungen Wesentliches Überschreiten der Lebensdauer der Strahler und Sensoren

63 Günstige Probenahme

64 Ein gemeinsames Ziel: Trinkwasser für jedermann, nicht nur für gesunde Menschen, sondern auch Säuglinge und Kranke

65 Einfache Praxisempfehlungen: - Mindestens eine Wartung vom Hersteller unter Ihrer Aufsicht - Vom Hersteller mindestens 3 Unternehmen benennen lassen, die Reparaturen durchführen können - Mindestens eine Elektrofachkraft vor Ort mit einweisen - Leitstellenrechner einrichten, Laptop mit wechselndem Personal oder Störmeldungen auf Handy/Smartphone - Junge Leute auch für Übertragungstechnik mit ins Boot nehmen - Bei kommunalen Versorgern nachfragen, evtl. Leitstand nutzen - Fragen Sie um Rat, wir helfen gern!

66 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Grundwasserbehandlungsanlage:

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