Die Aufbereitung von Trinkwasser

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1 Die Aufbereitung von Trinkwasser Desinfektion Vorlesung IEL WS 2006 / 2007 Dr. rer. nat. H. Färber Hygiene-Institut für Hygiene und der Öffentliche Universität Gesundheit Bonn der Universität Bonn

2 Abschließende Schritte der Aufbereitung: - Denitrifikation - Oxidation zur Entfernung von Geruchs- und Geschmacksstoffen (Ozon, Wasserstoffperoxid) - Aufhärtung: Zugabe von Härtebildnern, Schutzschichtbildung!) - Zugabe von Korrosionsinhibitoren (poly-phosphate, Silikate) - Desinfektion (Chlor, Chlordioxid, Ozon, UV)

3 Grund und Ziel einer Trinkwasser- Desinfektion - Falls Rohwasserqualität nicht den Anforderungen entspricht (z.b. nach TrinkwV 2001 o.a. verbindlichen Qualitätskriterien): - Bei auftretenden Problemen in Verteilungssystemen - ( Neue Leitungen, Reparaturen, Kontaminationen) - Mikrobiologische Beschaffenheit muss einwandfrei sein

4 Forderungen der TrinkwV 2001 hinsichtlich Mikrobiologie:

5 Forderungen der TrinkwV 2001 hinsichtlich Mikrobiologie:

6 Anlage 1 TrinkwV 2001:

7 Anlage 1 TrinkwV 2001:

8 11 TrinkwV 2001:

9 3. Abschnitt TrinkwV 2001 Aufbereitung: (2) Die in Absatz 1 genannte Liste wird vom Umweltbundesamt geführt. Die Aufnahme in die Liste erfolgt nur, wenn die Stoffe und Verfahren hinreichend wirksam sind und keine vermeidbaren oder unvertretbaren Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt haben. Die Liste wird nach Anhörung der Länder, der zuständigen Stellen im Bereich der Bundeswehr sowie des Eisenbahnbundesamtes sowie der beteiligten Fachkreise und Verbände erstellt und fortgeschrieben.

10 Liste Aufbereitungsstoffe Desinfektion:

11 Liste Aufbereitungsstoffe Desinfektion:

12 Liste Aufbereitungsstoffe Desinfektion:

13 Liste Verfahren Desinfektion:

14 Liste Verfahren Desinfektion:

15 Liste Verfahren Desinfektion: Andere Verfahren sind zunächst nicht zugelassen: -Beispiele: Anodische Oxidation, direkt im Trinkwasser

16 Gegenüberstellung von Verfahren:

17 Gegenüberstellung von Verfahren:

18 Tabelle Redoxpotentiale:

19 Beeinträchtigung der Desinfektionswirkung durch:

20 1. Chlor:

21 1. Die Chlorung:

22 1. Die Chlorung: Verfahren - Zusatz von Hypochlorit: zentral / dezentral; als Lösung, Granulat, Tablette - Zudosierung von Chlorgas direkt oder - Indirekte Chlorung: Zudosierung von wässrigen Chlorgaslösungen - für Notversorgung in Katastrophenfällen u.ä.: Sogenannte Chlorabspalter: Natriumdichlorisocyanurat

23 1. Die Chlorung: Dissoziation von HOCl ist ph-abhängig: HOCl ist ein stärkeres Oxidationsmittel als ClO- ist, d.h. die Desinfektionswirkung fällt von ph=6 an mit steigendem ph- Wert ab.

24 1. Die Chlorung: Reaktionen der HOCl mit anorganischen Stoffen:

25 1. Die Chlorung:

26 1. Die Chlorung: Reaktion mit Ammonium:

27 1. Die Chlorung: Chloramine:

28 1. Die Chlorung: die sogenannte Knickpunktchlorung:

29 1. Die Chlorung: Reaktionen der HOCl mit organischen Inhaltsstoffen:

30 Desinfektionsnebenprodukte:

31 Desinfektionsnebenprodukte: Trihalogenmethane durch Chlorung - Organische Wasserinhaltsstoffe (Methylketon-Rest) - freies Chlor (HOCl) aktivierte Methylgruppe wird perhalogeniert Hydrolyse zur Säure und THM

32 Desinfektionsnebenprodukte: THM

33 DNP: Verminderung THM-Bildung

34 1. Die Chlorung: Vorteile und Nachteile Vorteile Sichere und kostengünstige Desinfektion Einfache Dosierung und Kontrolle Oxidation von Ammonium Restgehalt im Verteilungsnetz Nachteile Teilweise erhöhte Mengen notwendig Unfälle mit Chlorgas Entstehung von unerwünschten Desinfektionsnebenpridukten (DNP: THM u.a.) Eigengeruch / Geschmack, Bildung von geruchlichaktiven Stoffen

35 2. Ozon: Das Verfahren: Die wesentliche Bedeutung des O3-Einsatzes liegt aber bei der Teiloxidation der organischen Stoffe, vor allem des DOC (Dissolved Organic Carbon): Die DOC-Totaloxidation erfordert sehr hohe O3-Mengen: ( g O3/ g DOC). In der Praxis werden 1-2 g O3/ g DOC eingesetzt. Veränderungen beim DOC: Farbverminderung, Verbesserter Abbau in biologisch aktiven Festbettfiltern Effekt der Mikroflockung der organischen Inhaltsstoffe

36 2. Ozon: Das Verfahren: Ozon wird in Ozonerzeugungsanlagen aus Luft bzw. O2 durch stille elektrische Entladung hergestellt. Das entstehende Gasgemisch wird über Gasaustauschapparate in das Wasser eingetragen. Gelöstes Ozon reagiert mit den Wasserinhaltsstoffen und zerfällt selbst unter Einfluß von OH-. Ozon ist daher kein Oxidationsmittel mit Langzeitwirkung (wie Cl2, ClO2), sondern wird innerhalb der Aufbereitung eingesetzt. (Reaktionszeiten: Minuten: Ozon ist sehr wirksam bei der Desinfektion). Ozon reagiert schnell mit Fe2+, Mn2+, S2- und NO2 - aber nicht mit NH4+.

37 2. Ozon: Vorteile und Nachteile: Vorteile Schnelle Desinfektion und Vireninaktivierung Herstellung aus Luft ohne zusätzliche Chemikalien Oxidation organischer Inhaltsstoffe, Mikroflockung und Erzeugung ausfällbarer organischer Stoffe Erhöhung der Polarität und Umwandlung persistenter organischer Stoffe in biologisch besser abbaubare Stoffe, kaum DNP Nachteile Hohe Zehrung durch organ. Wasserinhaltsstoffe Hohe Kosten für Investition und Betrieb der Anlagen Nachbehandlungsstufe erforderlich (Kosten) Erhöhte Wiederverkeimungsrate im Verteilungsnetz, Erniedrigung des Molgewichts hochmolekularer organ. Inhaltsstoffe

38 2. Ozon: Vorteile und Nachteile:

39 3. Chlordioxid: Chlordioxid ist ein explosives Gas, welches in gelöster Form nach dem Salzsäure oder dem Chlorverfahren hergestellt wird: Chlordioxid kann als Alternative zu Chlor eingesetzt werden, reagiert nicht nicht mit Ammonium und bildet mit dem DOC weitaus weniger halogenierte Nebenprodukte. Chlordioxid ist weniger geruchs- und geschmacksintensiv als Chlor, wirkt besser desinfizierend und ist im Verteilungsnetz stabiler. Jedoch bildet sich ClO2 (Chlorit), welches als toxisch eingeschätzt wird (Grenzwert 0,2 mg/l). Allgemein sind technischer Aufwand und Kosten bei Einsatz von Chlordioxid höher als bei Chlor.

40 3. Chlordioxid: Eigenschaften und Anwendungsgebiete

41 3. Chlordioxid: Eigenschaften und Anwendungsgebiete

42 3. Chlordioxid: weitere Anwendungsgebiete

43 3. Chlordioxid: Reaktionen

44 3. Chlordioxid: Reaktionen

45 3. Chlordioxid: Vor- und Nachteile

46 3. Chlordioxid: Anlagen I:

47 3. Chlordioxid: Anlagen II

48 UV-Bestrahlung: Physikalisches Verfahren

49 UV-Bestrahlung Prinzip:

50 UV-Bestrahlung:

51 UV-Bestrahlung:

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53 UV-Bestrahlung:

54 UV-Bestrahlung: Fazit

55 Zusammenfassung I:

56 Zusammenfassung II:

57 Wiederverkeimungsproblematik:

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