ZENTRALE TEILENTHÄRTUNG DES TRINKWASSERS ZAISENHAUSEN. Ergebnisse der Machbarkeitsstudie Dr.-Ing. Sebastian Hesse ( )

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1 ZENTRALE TEILENTHÄRTUNG DES TRINKWASSERS ZAISENHAUSEN Ergebnisse der Machbarkeitsstudie Dr.-Ing. Sebastian Hesse ( )

2 FRAGESTELLUNGEN Machbarkeitsstudie: Sind die Vorrausetzungen für eine zentrale Enthärtung gegeben? Welcher Aufwand / Nutzen? Wie technisch realisierbar? Kosten? Diskussionsrunde!

3 TRINKWASSERBESCHAFFENHEIT Zaisenhausen / Bahnbrücken Mörsbachbrunnen Claffenbrunnen Calcium (CaCO 3 ) mg/l 109 (273) 116 (290) Magnesium mg/l Härte dh Säurekapazität bis ph 4,3 mmol/l...6,2... Chlorid mg/l Sulfat mg/l Nitrat mg/l Korrosionsindex S 1 soll < 0,5 0,4 0,6 Calcitabscheidekapazität bei 90 C, berechnet mg/lcaco 3 > 100 Trinkwasserqualität = keine Maßnahme erforderlich!

4 ENTHÄRTUNG: AUS DER SICHT DES VERSORGERS TrinkwV 2001: Keine Vorgaben DIN 2000: Mindesthärte, Härte nicht so hoch, dass der Gebrauch für übliche technische Zwecke im Haushalt unverhältnismäßig stark beeinträchtigt wird DVGW - Regelwerk: Zentrale Enthärtung prüfen > 19,6 dh (3,5 mmol/l) bzw. > 70 mg/l Calcitabscheidekapazität bei 90 C Korrosion: Materialeinschränkungen bzgl. ph-wert und Salzgehalt Mischbarkeit: Versorgungszonen mit unterschiedlicher Härte - DVGW Arbeitsblatt W 216

5 VERSORGUNGSSITUATION Förderung: m³/a, Verkauf: m³/a Tagesbedarf: m³/d, Speicherkap.: 600 m³ BWV

6 WASSERBILANZ / SEHR KNAPP! 4,8 L/s 600 m³ 1,8 L/s max. 5,8 L/s (- 90 m³/d) 3 L/s Mörsbachbrunnen Claffenbrunnen Wasserrecht: 4 L/s (340 m³/d) 4,5 L/s (390 m³/d) Kosten für Mehrförderung & Brunnenregeneration: ~ (ca. 0,06 /m³)

7 BWV-BEZUG? 9 dh vs. 24 dh Begrenzte Mischbarkeit: Konstantes Mischungsverhältnis & Nachbehandlung Anteil an BWV-Wasser 0 % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 % Härte dh Nitrat mg/l Calcitabscheidekapazität bei 90 C mg/l CaCO

8 ENTHÄRTUNG / BEWEGGRÜNDE Kalkablagerungen Chemikalienbedarf Foto: TZW Lebensdauer von Geräten Korrosion Hausinstallation Wartungsmehraufwand Härte Kosten & Komfort

9 WASCHMITTELBEDARF Fraunhoferstudie 2004 Anzahl der Waschgänge: Cleverle 42 / Person/a... Weißkragen 127 / Person/a Bsp. Cleverle / normal / 3 /kg: hart: (> 14 dh) 165 ml= 140 g 17,60 /a/person weich: (< 8,4 dh) 95 ml= 80 g 10,- /a/person Einsparung: 7,60 /a/person

10 MÖGLICHE MINDESTEINSPARUNGEN Härteverringerung von hart auf weich gerundete Angaben Angaben in pro Person/a Wasch- und Reinigungsmittel 8,00 Regeneriersalz (Spülmaschine) 0,50 Energie-/Mehrwasserverbrauch 3,00 Zusätzl. Wartung (Warmwasser) 15,50 Gesamteinsparung p.a. 27,00 Quelle: TZW, Fraunhofer 2004

11 MÖGLICHE EINSPARUNGEN PRO PERSON Ionenaustauscher (Anlage (2.000 ) im Keller) Invest.: 45,- /a Salz/Wartung: 40,- /a Perlator 1x: 2,- /a 27,- /a Längere Lebensdauer (Kaffeemaschine, Wasserkocher, Armaturen, Bügeleisen,..) bspw. 10,- /a 42 m³/a Trinkwasser 0,64 /m³ +... Toilettenspülung Invest.: 1,- /a 1x 10 Jahre Wasserfilter Invest.: 2,- /a 4x Kartuschen: 20,- /a Diverse Zusätze (Weichspüler, Shampoo) bspw. 5,- /a

12 IONENAUSTAUSCH Ca 2+ 2 Na + CO Austausch 1 Calcium-Ion gegen 2 Natrium-Ionen CaCO 3 -Gegen-Ion bleibt -> Härte Hohe Salzfracht (- 80 mg/l Calcium + 92 mg/l Natrium)

13 KALKAUSFALL (Ionenaustausch vs. Membran)

14 ÖKOLOGISCHER ASPEKT Wasserwerk Kalk Kläranlage +Waschmittel, Enthärter, Salz Salz Zentrale Enthärtung Wasserwerk Kalk Kalk +Waschmittel Kläranlage Salz geringerer Waschmittelbedarf (> 5,9 Tonnen / Jahr) geringere Salzemission (6,6 Tonnen /Jahr) Quelle: TZW, Fraunhofer 2004

15 DEZENTRALE MASSNAHMEN Wasserfilter / Kartuschen Ionenaustauscher / Salz Membransysteme Auskochen Rosenquarz Phosphat Magnet Kristalle Eigenverantwortung Betreuungsaufwand Abfälle (Salz, Kartuschen) Natriumbelastung Verkeimungspotential Zusätze (Silber...) Überdosierung Korrosion

16 ZENTRALE ENTHÄRTUNG Fällungsverfahren Langsam-/Schnellentcarbonisierung/ Filterstufe rel. hoher personeller Aufwand, Nitrat/Sulfat bleibt Ionenaustauschverfahren CARIX rel. hoher Investitionsaufwand Membranverfahren Umkehrosmose kompakt / rel. geringer Aufwand = Verfahren der Wahl

17 MEMBRANFILTRATION / PRINZIP Verschnitt Permeat weich hart Salze + Druck (8-12 bar) + Antiscalant Konzentrat (± 20 %)

18 MEMBRANFILTRATION / MEERWASSERENTSALZUNG Bild: TZW Druck: bar

19 VERFAHRENSSCHEMA Rohwasserverschnitt Antiscalant Membranfiltration Entsäuerung (Nachbehandlung) Schutzfilter enthärt. Konzentrat Luft Netz Speicherung

20 REGIONALE REALISIERUNGEN WW Verfahren Inbetriebnahme Weingarten CARIX 2002 Heidelsheim CARIX 2006 Achern SEC / NaOH 2008 Förch Membranfiltration 2009 Bühl / Balzhofen Membranfiltration 2010 Rastatt SEC / Kalkmilch 2010 Bühl / Landmatt Membranfiltration 2011 Rheinmünster Membranfiltration 2012 Rebland Membranfiltration 2013 Bruchsal Membranfiltration 2013 Rheinau/Kehl Membranfiltration 2014 Sasbach Membranfiltration Im Bau Baden-Baden Membranfiltration Im Bau

21 VERFAHRENSKONZEPT / HB ZAISENHAUSEN Vorlage Verschnitt Enthärtung Entsäuerung CO 2 Vorfilter Antiscalant, Säure Konzentrat Luft UV-Desinfektion 8 dh Mörsbachbrunnen Claffenbrunnen

22 AUSLEGUNG.. 7 kwh Enthärtung (82% Ausbeute) (24 dh) (135 dh) (8 dh) Konzentrat 0,8 L/s 5,8 L/s (500 m³/d) 3 L/s 3,6 L/s Zaisenhausen Bahnbrücken Mörsbach- Brunnen (WR: 4,5 L/s) Claffen- Brunnen (WR: 4 L/s)

23 BEISPIEL ANORDNUNG Gebäudeanbau: Konzentrat - 8 m - UO-Anlage Flachbettbelüfter Dosierstation (Antiscalant, Säure) Schaltschrank Pumpenvorlage 5 m UV-Desinfektion Mörsbachbr. Claffenbr. Behälter, HB Zaisenhausen

24 TRINKWASSERBESCHAFFENHEIT gerundete Werte Trinkwasser* Enthärtetes (derzeit) Trinkwasser Calcium mg/l Magnesium mg/l Härte dh (hart) 8 (weich) Säurekapazität bis ph 4,3 mmol/l 6,2 2,3 Calcitabscheidekapazität bei der Temperatur von 90 C mg/l CaCO Chlorid mg/l Sulfat mg/l Nitrat mg/l S 1 (DIN EN 12502) (ideal < 0,5) 0,36-0,55 0,36 * ) je nach Brunnenkombination

25 KONZENTRATABLEITUNG 1 km Claffenbrunnen Hochbehälter Zaisenhausen Mörsbachbrunnen

26 KOSTENABSCHÄTZUNG ENTHÄRTUNG Trinkwasser 8 dh, Netzeinspeisung: m³/a; Verkauf: m³/a Investition /Jahr Nutzungsdauer/Zinssatz Enthärtungsanlage komplett m³/h Trinkwasser mit 8 dh Technische Anbindung Verrohrungen, Elektrotechnik Summe Verfahrenstechnik Jahre, 3 % Gebäude Jahre, 3 % Konzentratleitung (DN 80, 1 km) Jahre, 3 % Planung, Sonstiges (25 % Invest.) Jahre, 3 % Summe Investition ,36 /m³ Energie Cent/kWh Rohwassermehrförderung Cent/m³; 6 bar Förderdruck Membranersatz Standzeit 5 a Vorfilter sofern kein spülbares System Chemikalien (Antiscalant,..) Externe Wartung, Analysen inkl. Konzentratableitung Instandhaltung ,5 % Invest. Personalmehraufwand < 150 h/a Betriebsmittel ,39 /m³ Gesamtsumme ,71 /m³

27 KOSTEN Investition Enthärtung ( ) Verfahrenstechnik Gebäude, Leitung, Planung Kapitaldienst Betrieb, Wartung, Personal Gesamtkosten Enthärtung /a /a /a (0,71 /m³) Investition Mehrförderung/Leistungssteigerung Pumpen inkl. Anbindung Brunneninspektion/Sanierung Kapitaldienst /a (0,06 /m³)

28 FAZIT Derzeitige Situation: Sehr gute Trinkwasserqualität - es besteht kein Handlungsbedarf einer Enthärtung Förderleistung zu gering Ausbau dringend erforderlich Enthärtung: Enthärtung = Komfortmaßnahme In Eigenregie vergleichsweise aufwendig, kostenintensiv, hoher Reststoffanfall, hohes Verkeimungspotential Zentrale Enthärtung = professionell, trinkwasserkonform, qualitativ hochwertig, ökologisch sinnvoll Enthärtungskosten ca. 0,71 /m³ Trinkwasser versus mögliche Kosteneinsparungen > 0,64 /m³

29 MÖGLICHE VORGEHENSWEISE Klären: Bereitschaft für eine zentrale Enthärtung trotz Wasserpreiserhöhung, ggf. Besichtigung einer Anlage (z.b. WW Bruchsal) -> Vorentscheidung (GR) Vorplanung zur konkreten Kosten-Rechnung und Erstellung von Antragunterlagen durch Ingenieurbüro, Involvierung der zuständigen Behörden Genehmigungsoption-> Entscheidung (GR) Detailplanung / Umsetzung (Ing.-Büro / Anlagenbauer) (Zeitrahmen ca. 1-2 Jahre)

30 DANK & KONTAKT Weitere Infos: Enthärtung