Trinkwassertag Wolfsburg Dipl.- Ing. (FH) Michael Rozmarynowski VWS Deutschland GmbH, September 2010

Transkript

1 Dipl.- Ing. (FH) Michael Rozmarynowski VWS Deutschland GmbH, September 2010

2 Brunnenwasseraufbereitung für Eigenwasserversorgungsanlagen und Apparate zur Entfernung unerwünschter Inhaltsstoffe, wie Eisen, Mangan, Kohlensäure, Aluminium, Arsen, Nitrat und Uran

3 Inhalt Veolia Berkefeld als Partner für die Wasseraufbereitung Gültige Normen und Gesetze für die Wasseraufbereitung in Eigenwasserversorgungsanlagen - Trinkwasserverordnung TVO DIN DVGW-Richtlinien Verfahrenstechniken der Wasseraufbereitung für Einzelversorger, Apparate und Ausrüstungen

4 Veolia Environnement Eine starke Familie Weltmarktführer bei Umweltdienstleistungen In 74 Ländern präsent mit rund Mitarbeitern

5 Aufbau des Mutterkonzerns Veolia Environnement weltweit 2009 u Nr. 1 in Europa bei Energie- Dienstleistungen u Nr. 2 weltweit bei Abfallentsorgung und Verwertung u Umsatz 2009: 7,1 Mrd Euro u Umsatz 2009: 9,1 Mrd Euro u Mitarbeiter weltweit u Mitarbeiter weltweit Umsatz 2009: 34,5 Mrd Euro Versorgung von 225 Mio. Menschen ca Mitarbeiter u u u Nr. 1 als privater Anbieter öffentlicher Verkehrsdienstleistungen in Europa Umsatz 2009: 5,9 Mrd Euro Mitarbeiter weltweit u u u Nr. 1 weltweit im Wassergeschäft Umsatz 2009: 12,6 Mrd Euro Mitarbeiter in 66 Ländern

6 Übersicht Kernaktivitäten Von VW zu VWS in Deutschland

7 Unternehmensentwicklung Von Familienunternehmen zum Global Player Wilhelm Berkefeld Veolia Water Solutions & Technologies in Deutschland 1892: Wilhelm Berkefeld gründet sein Unternehmen in Celle 1924: Gründung der Wabag in Breslau 1937: Walter Lorch gründet ELGA Ltd. 1975: Gründung RWO Marine Technology in Bremen 1999: ELGA LabWater als globaler Markenname bei Veolia 2004: Berkefeld, RWO und WABAG werden Teil der Veolia Gruppe 2006: ELGA Berkefeld, ELGA LabWater, Krüger WABAG und RWO wachsen unter dem Dach der Veolia Water Solutions & Technologies DACH zusammen und bilden eines der führenden Unternehmen in der Wasseraufbereitung 2008: Gründung der AQUANTIS GmbH in Ratingen 2009: Zusammenschluss der Krüger WABAG GmbH und Berkefeld GmbH zur VWS Deutschland GmbH

8 Veolia Water Solutions & Technologies Stammsitz in Celle Infrastruktur VWS Deutschland in Celle u u Fertigung in Celle: Größter Fertigungsstandort von VWS weltweit - Fertigung von Serienprodukten - Montage von Engineered Systems - Regenerationsstation für Ionenaustauscherharz Labor zur umfassenden Untersuchung von Wasserproben

9 Technologien für Trink- und Prozesswasser Lösungen

10 Trinkwasserverordnung Begriffsbestimmungen Trinkwasser ist alles Wasser, das zum Trinken, Kochen, zur Zubereitung von Speisen und Getränken oder zu folgenden anderen häuslichen Zwecken bestimmt ist: u Körperpflege, -reinigung u Reinigung von Gegenständen, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen u Reinigung von Gegenständen, die nicht nur vorübergehend mit dem menschlichen Körper in Berührung kommen (z.b. Wäschewaschen )

11 Trinkwasserverordnung Allgemeine Anforderungen Der Unternehmer und der sonstige Inhaber einer Wasserversorgungsanlage dürfen Wasser, das den Anforderungen 7 nicht entspricht, nicht als Wasser für den menschlichen Gebrauch abgeben und anderen zur Verfügung stellen. 24 Straftat Nach 75 Abs. 2, 4 des Infektionsschutzgesetzes wird bestraft, wer als Unternehmer oder sonstiger Inhaber einer Wasserversorgungsanlage vorsätzlich oder fahrlässig Wasser entgegen 4 oder 11 für den menschlichen Gebrauch zur Verfügung stellt.

12 Trinkwasserverordnung 2001 Liste der Aufbereitungsstoffe gemäß 11 Trinkwasserverordnung 2001 Zur Aufbereitung von Wasser für den menschlichen Gebrauch dürfen nur Aufbereitungsstoffe verwendet werden, die vom Bundesministerium für Gesundheit und soziale Sicherung in einer Liste im Bundesgesundheitsblatt bekannt gemacht worden. loads/trinkwasser/trink11.pdf

13 DIN DIN Trinkwasserversorgung aus Kleinanlagen und nicht ortsfesten Anlagen Diese Norm gilt für die Trinkwasserversorgung aus ortsfesten Kleinanlagen und legt die grundlegenden Anforderungen an Trinkwasser sowie Anforderungen an Planung, Bau, Betrieb und Instandhaltung der Versorgungsanlagen fest. Hierin sind unter anderem die bevorzugten Verfahren zur Aufbereitung aufgeführt. Kleinanlagen sind Anlagen mit einer Abgabe mit nicht mehr als 1000 m³/a.

14 DIN DIN Trinkwasserversorgung aus Kleinanlagen und nicht ortsfesten Anlagen Bei Betrieb und Instandhaltung von Kleinanlagen hat der Betreiber sicher zu stellen, dass von den Anlagen keine Gefahren für die Nutzer oder Öffentlichkeit ausgehen und die Anforderungen erfüllt werden. Anlagen die nicht Trinkwasser führen, müssen eindeutig als solche gekennzeichnet sein und dürfen nicht mit Kleinanlagen oder Anlagen der öffentlichen Trinkwasserversorgung verbunden werden.

15 DIN DIN Trinkwasserversorgung aus Kleinanlagen und nicht ortsfesten Anlagen Zum Schutz der Trinkwasserressourcen vor Beeinträchtigungen durch Abwasser bedarf es einer fachgerechten Abwasserentsorgung. Die Lagerung von Abfällen aller Art, insbesondere von Stallabfällen oder wassergefährdenden Stoffen ist, unbeschadet rechtlicher Vorschriften, im Zustrom der Wassergewinnungsanlage in keinem Fall zulässig. Bei der Auslegung der Anlage ist von einem Wasserbedarf von etwa 150 l/tag je Person auszugehen, sofern kein zusätzlicher Bedarf vorliegt, z.b. Lebensmittelproduktion und Tierhaltung.

16 gelöste Gase gelöste Salze, Metalle und Feststoffe

17 Chemische Parameter aus TVO 2001 ph- Wert 6,5 9,5 Das Wasser soll aber nicht korrosiv wirken. Eisen 0,2 mg/l Geogen bedingte Überschreitungen bleiben bei Abgabe bis 1000 m³/a bis zu 0,5 mg/l außer Betracht. Mangan 0,05 mg/l Geogen bedingte Überschreitungen bleiben bei Abgabe bis 1000 m³/a bis zu 0,2 mg/l außer Betracht Arsen 0,01 mg/l Nitrat 50 mg/l Summe aus NO 3 in mg/l geteilt durch 50 und NO 2 in mg/l geteilt durch 3 darf nicht größer 1 mg/l sein. Aluminium 0,2 mg/l

18 Geeignete Geräte zur Wasserbehandlung Durch die unterschiedliche Aufnahme gelöster Gase aus der Atmosphäre und von Salzen und Metallen aus dem Erdreich, stellt das Wasser eine verdünnte Salzlösung mit unterschiedlichen Inhaltsstoffen und Eigenschaften dar. Filtration Enthärtung Teilentsalzung Desinfektion je nach erforderlichem Anwendungsfall

19 Geeignete Geräte zur Wasserbehandlung Siebfiltration (Schutzfilter etc.) (Oberflächenfiltration, geringe Schmutzaufnahme) Kies/Sandfiltration (hohe Schmutzaufnahme, Tiefenfiltration, speziell Mehrschichtfiltration) Ionentauscher (Zur Entfernung von gelösten Ionen) Membranfiltration (Ultrafiltration, Nanofiltration, Umkehrosmose)

20 20 Verfahren der Wasseraufbereitung Trennschärfen von Membranverfahren

21 Nachteile von Oberflächenfiltern Langfaserige Stoffe können k das Filtersieb in Längsrichtung L passieren Biologische Beläge möglichm Langfaserige Stoffe können k sich bei der Rückspülung verhaken Bei Überlastung des Filters führt f das Anschwemmen von Schmutzstoffen zu einem schnellen Differenzdruckanstieg Lösung: Tiefenfiltration im Druckfilter

22 Enteisenung und Entmanganung Eisen kann im Wasser in Form von Eisen (II)- und Eisen (III) Ionen, in gelösten Verbindungen (Oxidhydrate), kolloidal gelöst, sowie in organischen Verbindungen vorliegen. Gelöstes Eisen kann vorliegen, wenn das Wasser sauerstofffrei ist oder sein ph- Wert unter 3 liegt. Mangan kommt in natürlichen Wässern sowohl echt gelöst in zweiwertiger Form als auch kolloidal gelöst in drei- und vierwertiger Form vor.

23 Enteisenung und Entmanganung Eisen und Mangan sind im Trinkwasser unerwünscht und müssen entfernt werden, weil - sie Ablagerungen im Rohrnetz bilden können - sie den Durchflusswiderstand in erheblichem Maß erhöhen - sie zu Verfärbungen des Wassers führen - durch gelöstes Eisen der Wasserverwendung Ausfällungen auftreten können. - sich eine indirekte gesundheitliche Relevanz durch unkontrolliertes Wachstum von Eisen- und Manganbakterien in Transport- und Verteilungsanlagen ergeben kann

24 Enteisenung und Entmanganung Der DVGW hat die wichtigsten Regeln, die bei Planung und Betrieb von Anlagen zu beachten sind, in der DVGW-Arbeitsblattreihe W 223 Enteisenung und Entmanganung zusammengefasst. Sie besteht aus 3 Teilen: - W 223-1: Grundsätze und Verfahren - W 223-2: Planung und Betrieb von Filteranlagen - W 223-3: Planung und Betrieb von Anlagen zur unterirdischen Aufbereitung

25 Enteisenung und Entmanganung Der Prozess ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidation zu den unlöslichen Verbindungen im Filterbett von Tiefenfiltern geschieht. Ausgenutzt werden dabei katalytische Effekte an der Oberfläche der Filterkörner, woran auch Mikroorganismen beteiligt sind. Damit dieser Prozess gelingt, müssen allerdings bestimmte wasserchemische und verfahrenstechnische Randbedingungen eingehalten werden, auf die in W detailliert eingegangen wird.

26 Enteisenung und Entmanganung Die Oxidation des gelösten Eisen (II) und Mangan (II) wird in erster Linie durch die Zugabe von Luft erreicht. Durch die Belüftung im geschlossenen System vollzieht sich ein einseitiger Stoffübergang von den gasförmigen Bestandteilen der Luft im Wasser. Die intensive Vermischung der Luft mit dem Wasser wird über einen Luftmischer Gewährleistet. Durch speziell katalytisch wirkende Filtermaterialien, wie Berkolit FM, kann die Oxidation insbesondere für Mangan beschleunigt werden.

27 Enteisenung und Entmanganung Bei der Oxidation von Mangan ist zu beachten, dass diese erst stattfindet, wenn alle reduzierten Phasen mit niedrigerer Redoxspannung bereits aufoxidiert sind. In Ausnahmefällen ist die Oxidation durch stärkere Oxidationsmittel wie Kaliumpermanganat erforderlich, wenn z. B. Eisen und Mangan durch Huminstoffe gebunden vorliegt. Auch der ph- Wert ist entscheidend für die Aufbereitung, da u. a. bei einem hohen ph- Wert die Oxidation von Eisen begünstigt wird. Ein niedriger ph- Wert fördert die Reaktion der Reduktion von Eisen.

28 Enteisenung und Entmanganung Die Biologie in den Filtern ist bei der Aufbereitung ein entscheidender Faktor, da die Mikroorganismen die Reaktionen erheblich beschleunigen können und auch selbst die Redoxspannung verschieben können. Hierdurch werden die Bedingungen für die Stoffumsetzung optimiert. Quelle: DVGW

29 Entsäuerung Da das Korrosionsverhalten metallischer Stoffe im Wesentlich von der Kohlensäure Konzentration abhängig ist, ist häufig eine Entsäuerung erforderlich. Das Ziel ist das Kalk-Kohlensäure Gleichgewicht zu erreichen. Dies wird durch eine mechanische und/oder chemischen Entsäuerung erreicht. Bei der chemischen Entsäuerung, kommen Chemikalien wie Natronlauge und Soda aus Kostengründen im Allgemeinen nicht zum Einsatz.

30 Entsäuerung Im Zusammenhang mit der Brunnenwasseraufbereitung über Druckfilter kommen spezielle Filtermaterialien zur Anwendung. Durch die Filtermaterialien wie halbgebrannter Dolomit (Berkosplit) und Calciumcarbonat (Berkolit CA), findet bei der Abbindung von Kohlensäure eine gleichzeitige Aufhärtung im Wasser statt. Hierbei ist zu beachten, dass sich das Filtermaterial verbraucht und nach Bedarf nachzufüllen ist.

31 Aluminium Entfernung Die in normalen, natürlichen Wässern vorkommenden Mengen an Aluminiumverbindungen haben gesundheitlich keine Bedeutung. Bei manchen weichen Quell- und oberflächennahen Grundwässern werden jedoch in den letzten Jahren ansteigende Aluminiumkonzentrationen beobachtet, die auf den sauren Regen und die damit ausgelösten Lösevorgänge im Erdreich zurückzuführen sind.

32 Aluminium Entfernung Die Löslichkeit von Aluminium ist stark vom ph- Wert abhängig. Zur Entfernung von Aluminium ist der ph- Wert zwischen 6 und 8 einzustellen, um die Grenzwerte in der TVO einhalten zu können. Bei steigenden und fallenden ph- Werten erhöht sich die Löslichkeit von Aluminium. Um den Grenzwert von 0,2 mg/l gesichert einzuhalten, muss eine Trübung < 0,15 FNU vorliegen. Hierdurch wird der Einfluss von kolloidalem Aluminiumhydroxid ausgeschlossen. Quelle: DVGW

33

34 Enteisenung, Entmanganung, Entsäuerung Filtergeschwindigkeiten Enteisenung: 5 20 m/h (Einschichtfiltration) Entmanganung: m/h (Einschichtfiltration) (abhängig von der Wasserqualität)

35 Rückspülkurven am Beispiel Anthrazit N

36 Druckfilteranlagen Fe solids Fe(OH) 3 3 Freibord Filterschicht O 2 O 2 air air Filterschicht Stützkies Rückspülung

37 Berkolit As ARSENENTFERNUNG aus Trinkwässern - Arsen kann in höheren Konzentration beim Menschen zu chronischen Vergiftungserscheinungen führen - Arsen ist ein natürlicher Bestandteil aller Gesteine und Böden - Eisenhydroxide und oxide kontrollieren in Gewässern und Böden als adsorptionsaktive Substanzen die Verfügbarkeit und Mobilität vieler Spurenelemente - Arsengrenzwert im Trinkwasser: 10 µg/l - In der Regel sind erhöhte Arsengehalte geogener Natur. Entwicklung BERKOLIT As

38 Vorteile von BERKOLIT As - Einfaches Verfahren (Druckfilteranlage) - Kein Chemikalieneinsatz - Kein steuerungs- und regeltechnischer Aufwand - Keine arsenhaltigen Schlämme

39 Entnitratisierung Nitrate sind Salze der Salpetersäure. Sie werden häufig (wie Nitrit u. Ammonium) mit zu den sogenannten Verschmutzungsindikatoren gerechnet. Insbesondere in Gebieten mit intensiver Landwirtschaft können sehr hohe Werte vorliegen. Erhöhte Nitratgehalte im Wasser, sind für verzinkte Rohrleitungen als korrosionsverstärkend einzuordnen. Vor allem bei Säuglingen kann ein zu hoher Nitratgehalt zu beträchtlichen Schäden. Für Säuglingsnahrung ist die zulässige Höchstkonzentration auf 10 mg/l begrenzt.

40 Entnitratisierung Bei der Entnitratisierung wird das Ionentauscherverfahren eingesetzt. Hierbei kommen stark basische Anionentauscher mit Selektivharzen zum Einsatz. Regeneriert wird mit Kochsalzlösungen. Durch den Ionentauscher werden Nitrat und auch Sulfat entfernt. Karbonat (HCO3) wird nur vorübergehend gebunden und wieder abgegeben, so dass sich der m- und p- Wert im Allgemeinen nicht ändert. Da bei der Nitratentfernung die Nitrationen gegen Chloridionen austauschen ist darauf zu achten, dass der Chloridgehalt im Wasser nicht überschritten wird. NO 3 - Cl -

41 NO 3- SO 4- Cl - Cl NO 3 NO - 3 NO NO 3-3 Cl NO NO Cl - 3 Cl NO NO NO NO 3 Cl - Cl - Cl - Cl Cl - Cl - Cl - Cl - Cl - Cl - Cl - Vollautomatische Entnitratisierung mit Regeneration über NaCl Tablettensalz Mengensteuerung mit automat. Zwangsregeneration nach 4 Tagen bei Mindermengenabnahme

42 Uranex URAN EXtraktion durch ein hochselektives Adsorptionsverfahren ohne Regeneration Das Verfahren wurde entwickelt von - Forschungszentrum Karlsruhe In April 2005 erhielt VEOLIA / Krüger WABAG / EBF die exklusive Lizenz Der Lizenzvertrag beinhaltet auch die Entsorgung der beladenen Materialien

43 Warum Uranex? Grund- und Oberflächenwasser kann mit Uran verschmutzt werden durch - geologische Bedingungen oder - anthropogene Einflüsse In Deutschland wurden bis zu 100 µg/l Uraniumkonzentrationen im Grundwasser gefunden Wir erwarten sehr bald einen neuen Grenzwert in Deutschland Der gesundheitliche Leitwert, vorgeschlagen vom Umweltbundesamt in 2005, liegt bei 10 µg/l

44 Uranex -Verfahren

45 Uranex Vorteile von URANEX Hochselektives Verfahren Keine Änderung in der Wasserzusammensetzung Sehr niedrige Urankonzentration im aufbereiteten Wasser Einfache, automatisierte Technologie

46 Uranex Analytische URANEX -Werte in Eckental: Parameter Einheit Rohwasser Reinwasser Datum Bettvolumen Leitfähigkeit/ C µs/cm 789/9,5 C 792/9,5 C ph 7,19/9,5 C 7,13/9,5 C Uran µg/l 12 0,07 Nitrat mg/l Nitrit mg/l <0,01 0,01 Chlorid mg/l Sulphat mg/l Phosphat mg/l 0,05 0,05 Ammonium mg/l <0,4 <0,4

47 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!