Trinkwasseraufbereitung der Zukunft

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1 Trinkwasseraufbereitung der Zukunft Wouter Pronk, Eawag Hans-Peter Kaiser, WVZ Eawag: Das Wasserforschungs-Institut des ETH-Bereichs Trinkwasseraufbereitung der Zukunft Drinking Trinkwasserproduktion Water Production (Mio. Mio. m 3 m 3 ) 1400 Einwohner Inhabitants in (1000) Einwohner inhabitants lake Seewasser water Grundwasser groundwater not nicht differencianted differenziert Quellwasser spring water Jahr Year Erneuerung steht an vielen Orten bevor 9/10/

2 Membrantechnologie in der Trinkwasseraufbereitung Trinkwasseraufbereitung: Ultrafiltrationsmembran Meerwasserentsalzung: Umkehrosmose (Querschnitt): CH: Ultrafiltration Druck Bakterien 100 nm Viren 30 nm 10/09/ nm Permeation Membranenkonfiguration: - Flachmembran: aufwendiger Modulbau, wenig Fläche pro Modul - Hohlfaser: Hohe Fläche pro Modul (m 2 /m 3 ) 9/10/

3 Seewasseraufbereitung mit Membranen Ultrafiltration - Desinfektion - Entfernung der Trübung Mikroverunreinigungen / Geruchs- & Geschmacksstoffe: Kombination mit anderen Verfahren notwendig Beurteilung Verfahrensketten in einer Pilotanlage in Zusammenarbeit mit Wasserversorgung Zürich und WABAG AG 9/10/ Pilotprojekt Bestehende Seewasseraufbereitungsanlage: Wasserwerk Lengg: Basierend auf Sandfiltration Membran Sandfiltration Absolute Abtrennung (Partikel / Bakterien / Viren) Konstante Leistung Leistung abhängig von Aufbau Schmutzdecke Kompakt Relativ hoher Platzbedarf Biologische aaktivität; Teilabbau von: Mikroverunreinigungen Geruchs- & Geschmacksstoffen AOC 10/09/

4 Verfahrensketten Bestehende Anlage (Lengg) Vorozonung ph-korrektur Zwischenozonung Langsamsandfilter Schnellfilter Aktivkohle filter Membran nachgeschaltet Vorfiltration Ozonung Aktivkohlefilter Membranfiltration Flockungsmittel Membran vorgeschaltet Aktivkohlefilter Membranfiltration Ozonung UV (?) 10/09/

5 HACCP* Ansatz: Trinkwasseraufbereitung: Eliminierung von Risiken Behandlungsstufen: Eliminierung der Risiken Trinkwasser *HAACP: Hazard Analysis and Critical Control Points 9/10/

6 Risiken: (I) Gesundheitsgefährdung, z.b.: Pathogene Bakterien Toxische Stoffe oberhalb Grenzwert (II) Reklamationen / keine Akzeptanz vom Wasser: Geruchs- und Geschmacksstoffe Trübung (III) Alle übrigen Qualitätsfaktoren: Stoffe unter Grenzwert: MTBE, Benzotriazol, 9/10/ Mikrobielle Risiken: Eliminierung von pathogenen Oozyten (Giardia) Keine Grenzwerte für CH definiert EPA: Minimum = 1000 fache Inaktivierung Bestehende Anlage fache Inaktivierung von Giardia Membrananlage: fache Inaktivierung von Giardia 10/09/ Alle Kombinationen bieten mehr als genügend Sicherheit 6

7 Biologische Stabilität: Assimilable organic carbon (AOC): bestehende Anlage: AOC (normalisiert) 500% Ozonung produziert AOC Biologische Behandlungsstufen reduzieren AOC 400% 300% 200% 100% 10/09/ % Nach Vorozonung Nach Schnellfilter Nach Zwischenozonung Nach AKF Nach Langsamsandfilter AOC in der Pilotanlage Membran nachgeschaltet 500% 400% 300% 200% 100% 0% Nach Ozonung Nach AKF Nach UF Nur eine biologische Stufe AOC vom Produktwasser etwas höher als in Lengg Grossanlage 10/09/

8 Ammonium und Nitritbildung in Pilotanlage 9/10/ Ammonium und Nitritbildung in Pilotanlage Membran nachgeschaltet Vorfiltration Ozonung Aktivkohlefilter Membranfiltration Phytoplankton Kein vollständiger Rückhalt Zerstörung der Zellen; Freisetzung von Eiweiss Eiweiss Hydrolyse; Freisetzung von Ammonium; Oxidation bis Nitrit oder Nitrat 10/09/

9 Ammonium und Nitritbildung in Pilotanlage Membran vorgeschaltet Aktivkohlefilter Membranfiltration Ozonung Phytoplankton vollständiger Rückhalt 9/10/ Optimierung von Betrieb und Design Beispiel: Ozonungsreaktor Bereiche mit Totzonen 9/10/ min Echtzeit 9

10 Verbessertes Design: Elemente, welche eine homogene Durchströmung bewirken 9/10/ Schlussfolgerungen Die bekannten Risiken werden von den neuen Verfahrensketten ausreichend eliminiert Vorteile von Membranfiltration im Vergleich zu Sandfiltern sind: geringer Platzbedarf und konstante Leistung Auch bestehende Verfahrensschritte lassen sich weiter optimieren Optimales Konzept: weitere Abklärungen notwendig Folgeprojekt /09/