Wasser kennt keine Grenzen - jugendliche Träume auch nicht


TRINKWASSER IST NICHT GLEICH TRINKWASSER
Christine Vogel
Cynthia Rainolter
Gina Stiffler
Laura Prochazka



ABSTRACT

In our study we compare the procedures used in drinking water plants. The plants we compared were in Davos, Basle, Karlsruhe and Rotterdam. We found great differences in the procedures used. The natural procedure which has been used in Basle for 40 years, is unique.
The price per cubic metre drinking water rises from 0.75 Fr in Davos to 2.30 Fr in Karlsruhe, with strong effects on water use.


EINLEITUNG
Wir vergleichen die eingesetzten Verfahrensstufen der Trinkwasseraufbereitung der Städte Davos, Basel, Karlsruhe und Rotterdam. Zudem wird der Wasserverbrauch mit den Wasserpreisen verglichen.


BEGRIFFSERKLÄRUNG
Flockung
Unter Flockung versteht man das Ausfällen feinster Partikel. Hierbei wird dem Wasser ein sogenanntes Flockungsmittel zugegeben, welches die Bildung von Flocken ermöglicht.

Oxidation
In dieser Stufe wird das Wasser in den Oxidator geleitet, dort werden organische und anorganische Substanzen durch ein Oxidationsmittel (z.B. Sauerstoff oder Ozon) in filtrierbare Form gebracht.

Ozonung
Ozon ist ein energiereicher Sauerstoff und bewirkt die schnellstmögliche Oxidation organischer und anorganischer Wasserverunreinigungen. Ausserdem wird das Wasser durch Ozon desinfiziert.


Abb.1: Bildung und Zerfall von Ozon


UV-Bestrahlung
Die Desinfektion von Wasser im ultravioletten Wellenlängenbereich ist ein physikalischer Prozess und bewirkt die Abtötung von Mikroorganismen.


ERGEBNISSE

DAVOS
Gesamtbevölkerung im Versorgungsgebiet: 12 000 (Zwischensaison)
36 000 (Saison)
Wasserverbrauch/Tag und Einwohner: 308 Liter
Wasserpreis: 0.75 SFr. / m3 (ab 2004: 1.00 SFr.)
Trinkwassergewinnung: 100% Quellwasser


VERFAHREN
In Davos werden 202 Quellen für die Trink-wasseraufbereitung genutzt. Die erste Stufe ist die Versickerung, das Quellwasser wird in einer Sickerpackung gefasst und gelangt dann über ein Rohr in die Wasserstube. Dort wird das Wasser zweimal gefiltert, so wer-den Schwebestoffe entfernt. Nach dieser Filtration wird das Wasser in einem Reservoir gesammelt, wo sich restliche Schwe-bestoffe absetzen können. Kurz bevor das Wasser ins Leitungsnetz gelangt, wird es mit UV-Lampen bestrahlt, so werden letzte Keime abgetötet.

BESONDERES
 202 Quellen
Die UV-Bestrahlung wird erst seit 1995 eingesetzt, da sich das Trinkwassergesetz verschärft hat. Vorher wurde auf jegliche Aufbereitung verzichtet.


Abb.2: Erstellen einer Quellfassung in Davos



BASEL

Gesamtbevölkerung im Versorgungsgebiet: 230000
Wasserverbrauch / Tag und Einwohner: 239 Liter
Wasserpreis:1.30 SFr. / m3
Trinkwassergewinnung: 99.5% mit Rheinwasser angereichertes Grundwasser, 0.5 % Quellwasser (Jura)


VERFAHREN
  1. Förderung von Rheinwasser
    Da das Grundwasser für die Trinkwasserversorgung in Basel nicht genügt, wird es mit Rheinwasser angereichert.
  2. Mechanische Reinigungsstufe
    In den Quarzsandbecken werden Schwebstoffe aus dem Wasser gefiltert.
  3. Biologische Reinigungsstufe
    Das Wasser sickert über die Humusschicht und den darunter liegenden Schotter durch unzählige winzige Kanäle ins Grundwasser. Die gelösten Stoffe binden sich an die organischen und mineralischen Teilchen. Ausserdem bauen Mikroorganismen im Wasser enthaltene Stoffe ab. Dieses Verfahren, ohne künstliche Filter und ohne chemische Substanzen, macht die Trinkwasseraufbereitung in Basel zu einem Unikum.

Bodenbelüftung
Da die Mikroorganismen Sauerstoff benötigen und ausserdem bei ihrer Abbautätigkeit Kohlenstoffdioxid frei setzen, ist es von grosser Bedeutung, dass man den Boden gut durchlüftet. Aus diesem Grund wird der Boden nach seinem Gebrauch, d.h. nach ca. 10 Tagen Bewässerung, für ca. 20 Tage trocken gelegt und erhält auf diese Weise seine natürliche Reinigungsfähigkeit zurück.

Abb.3 Die Wässerungsstelle im Wald des
Wasserwerks Langen Erlen Basel

Grundwasserbrunnen und Pumpwerk
In den Grundwasserbrunnen vermischen sich das gesäuberte Rheinwasser und das ursprüngliche Grundwasser. Anschliessend wird das angereicherte Wasser in das Pumpwerk Lange Erlen geleitet.


4.   Chemisch-physikalische Nachbehandlung
      Bevor das Wasser ins Versorgungsnetz und in die Reservoire gelangt, wird es entsäuert. Dem Wasser werden
      zudem kleine Mengen von Chlordioxid zugesetzt. Im Falle einer chronischen Gewässerverschmutzung wird die
      Aktivkohlefilteranlage als zusätzliche Reinigungsstufe benutzt. Bei akuter Verschmutzung wird die Pumpstation für
      Rheinwasser abgeschaltet.


Abb.4: Verfahrensschema der Trinkwasseraufbereitung Basel Langen Erlen



Besonderes
Europaweit einzigartiges Verfahren;
Sonderbewilligung: Schlammabfälle werden wieder zurück in den Rhein gegeben, da sonst für die Entsorgung eine zusätzliche Anlage nötig wäre.


KARLSRUHE

Gesamtbevölkerung im Versorgungsgebiet: 400 000
Wasserverbrauch / Tag und Einwohner:124 Liter
Wasserpreis: 1.53€ / m3 = 2.30 SFr. / m3
Trinkwassergewinnung: 100% Grundwasser


VERFAHREN

Grundwasserförderung
Karlsruher Trinkwasser wird ausschliesslich aus Grundwasser gewonnen. Dieses Grundwasser steht mit dem Wasser des Rheins in keinem unmittelbaren Zusammenhang. Es wird ausschliesslich von Niederschlägen gespiesen, die teilweise im Boden versickern.


Natürliche Filter
Die Kies- und Sandschichten in der Ober-rheinebene wirken als natürliche Filter. Sie befreien das Niederschlagswasser von Staubpartikeln und gelösten Luftschadstoffen. Eine Desinfektion oder chemische Aufbereitung ist nicht notwendig.


Entfernung von Eisen und Mangan
Mit speziellen Belüftungsverfahren wird Luftsauerstoff in das Grundwasser gegeben. Dadurch werden die im Wasser gelösten Eisen- und Manganverbindungen ausgeflockt und können aus dem Wasser herausfiltriert werden. In den Wasserwerken stehen hier-für natürliche Filter zur Verfügung. Auf dem Filter bleibt ein eisen- und manganhalti-ger Schlamm zurück, welcher nach einem mehrstündigen Aufenthalt in den Schlam-mabsetzbecken auf Trockenbeete gepumpt wird.


Abb.5: Verfahrensschema der Trinkwasseraufbereitung Karlsruhe Rheinwald

BESONDERES
Normalerweise wird dem Wasser kurz vor seinem Eintreten in das Leitungsnetz Chlor oder Chlordioxid beigegeben, um das Verkeimen des Wassers zu verhindern. In Karlsruhe ist jedoch eine Chlorung nicht notwendig, da das Wasser nie länger als zwei Tage zwischen Wassergewinnung und Verbraucher gespeichtert wird.



ROTTERDAM
Gesamtbevölkerung im Versorgungsgebiet: 680 000
Wasserverbrauch / Tag und Einwohner: 135 Liter
Wasserpreis: 1.12 € / m 3 = 1.75 SFr. / m3
Trinkwassergewinnung: 93.2% Flusswasser (Maas), 6.8% Grundwasser


VERFAHREN

Speicherbecken
Das Wasser, welches für das Trinkwasser in Rotterdam genutzt wird, kommt aus der Maas. Die Maas ist ein ausschliesslich durch Regenwasser gespiesener Fluss, dessen Quelle in Frankreich liegt. Das Wasser wird aus dem Fluss entnommen und in drei grosse künstliche Seen, die in einem Naturgebiet liegen, gepumpt. Während der Verweilzeit in den Speicherbecken erfährt das Wasser eine natürliche Reinigung. Nach etwa fünf Monaten wird das Wasser zu den Aufbereitungsanlagen gepumpt.

Aufbereitung
Zunächst werden grobe Inhaltsstoffe wie Algen aus dem Wasser gesiebt. Danach folgt die Desinfektion mit Ozon. Dann werden die feinen Inhaltsstoffe (z.B. Schwermetalle) aus dem Wasser entfernt. Dies geschieht durch den Zusatz von Eisenteilchen, in diesem Fall FeCl3 (Flockung). Um im Winter die Bindung zwischen den Metallen und FeCl3 zu garan-tieren und zu optimieren wird mit Kartoffelstärke nachgeholfen. Schliesslich werden die allerkleinsten Verunreinigungen (z.B. Reste von Pflanzenschutzmitteln) mit Hilfe von Sand- und Aktivkohlefiltern aus dem Wasser entfernt. Durch die Aktivkohlefilter wird auch eine Geschmacks- und Geruchsverbesserung erzielt. Um die Wasserqualität zu erhalten und das bakterielle Wachstum im Leitungsnetz zu verhindern, wird eine minimale Dosis Desinfektionsmittel Cl2 zuge-setzt.


Abb.6: Verfahrensschema Trinkwasseraufbereitung Kralingen in Rotterdam

BESONDERES
Unter der Erdoberfläche liegt ein riesiges Leitungsnetz mit einer Gesamtlänge von mehr als 5000 km. Das entspricht der Entfernung von Rotterdam bis zum Nordkap!
Zugabe von Kartoffelstärke als Flockungshilfsmittel im Winter


Abb.7: Wasserwerk Kralingen in Rotterdam



DISKUSSION

RHEIN
Rheinwasser wird allein in Basel zur Trink-wasseraufbereitung verwendet. Die Qualität des Rheinwassers nimmt Richtung Mündung stetig ab, es wird daher wenn möglich nicht für die Trinkwasseraufbereitung verwendet. Karlsruhe verwendet nur Grund-wasser aus Niederschlag und Rotterdam Wasser aus der Maas, da dessen Wasser-qualität trotz fehlender Kläranlagen in Belgien um einiges besser ist als diejenige vom Rhein.


INHALTSSTOFFE
Der Nitratgehalt sinkt von Basel nach Karls-ruhe um die Hälfte, was mit dem biologi-schen Abbau zu tun hat (Denitrifikation). Von Karlsruhe nach Rotterdam steigt der Nitrat-gehalt um das Vierfache, denn die Maas ist organisch höher vorbelastet als der Rhein.
Der DOC-Wert steigt ebenfalls. Der Grund dafür ist, dass refraktäre Anteile in den Klär-anlagen nicht abbaubar sind und in Rich-tung Mündung immer weiter zunehmen.
Der Gehalt von Mangan und Eisen ist im Karlsruher Trinkwasser etwas geringer als derjenige von Basel. Das hängt damit zusammen, dass in Karlsruhe sehr viel Eisen und Mangan vorhanden ist und sie daher ein Aufbereitungsverfahren speziell für die Entfernung von Eisen und Mangan verwenden. (Vgl. Liste Inhaltstoffe)


VERBRAUCH / PREIS
Rotterdam hat im Gegensatz zu Karlsruhe ein aufwendigeres Verfahren und doch liegt hier der Preis tiefer. Mögliche Gründe dafür sind:

Der Rückgang des Wasserverbrauchs in den letzten Jahren in Karlsruhe, wodurch die Wasserwerke "gezwungen" wurden, die Preise zu erhöhen. In Rotterdam hingegen liegen keine Daten für den Rückgang des Wasserverbrauchs vor. Allgemein sind die Wasserpreise in Deutschland höher als in Holland.
In Rotterdam stellen drei Werke Trinkwasser für 680000 Einwohner bereit, in Karlsruhe vier Werke für 400000 Einwohner. Deshalb kann in Rotterdam zu rund 30% geringeren Kosten Wasser produziert werden.
Davos:
Davos hat einen sehr geringen Wasserpreis, da nur eine sehr einfache Aufbereitung notwendig ist.


Abb. 8: Relation Verbrauch - Preis der vier Städte Davos, Basel, Karlsruhe, Rotterdam

Es lehret uns die Wissenschaft,
was gut ist, Durst zu stillen:
im Wein ist die Weisheit, im Bier die Kraft,
im Wasser die Bazillen.

Trinkwasserversorgung Schmitten



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