Wie wird Wasser zu Trinkwasser?

Eine Präsentation von Steffen Heimburger &

Johannes MeyerHydrologie Kolloquium SoSe

2012Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch

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Gliederung1. Einführung und Allgemeines

1.1 Wasservorkommen und Wassernutzung1.2. Wasserbedarf

2.Trinkwassergewinnung 2.1 Grundwasser

3. Trinkwasseraufbereitung3.1 Verfahrensstufen3.2 Nachteile der Trinkwasseraufbereitung

4. Trinkwasserverteilung 4.1 Problempunkt Wasserleitungen

5. Qualitätsanforderungen an unser Trinkwasser 5.1 Weiches und hartes Wasser6. Fazit7. Quellenangabe

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1.1 Wasservorkommenauf der Erde Die Erde ist zu 70% mit

Wasser bedeckt Das ergibt ca. 1,4 Billiarden

Liter Wasser Davon sind 97,5%

Salzwasser Nur 2,5% Süßwasser

Diese 2,5% stehen dem Menschen aufgrund von technischen, technolo-gischen, topografischen und wirtschaftlichen Grenzen auch nicht vollständig zur Verfügung

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1.2 Wasserbedarf

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Ca. 120 L Trinkwasser werden pro Person und Tag in Deutschland verbraucht

Trinkwasserverteilung in Litern

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1.2 Wasserbedarf Durch eine sparsame Wassernutzung

sind die Wasserentnahmen in den letzten 20 Jahren um fast 30% zurückgegangen

Das verfügbare Wasserdargebot Deutschlands liegt bei ca. 188 Mrd. m3 davon werden aber nur rund 20% als Trinkwasser aufbereitet

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2. Trinkwassergewinnung Gewinnung in der Regel aus folgenden

Quellen: Grundwasser

aus natürlichen Vorkommen aus extra angereichertem Wasser

Oberflächengewässer aus Flüssen, Seen und Talsperren

Quellwasser Niederschlagswasser

(Regenwassersammelanlagen)

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2.1 Grundwasser Nach DIN 4049:

Unterirdisches Wasser, das die Hohlräume der Erdrinde zusammenhängend ausfüllt und dessen Bewegung ausschließlich von der Schwerkraft und den durch die Bewegung selbst auslösenden Reibungskräften bestimmt wird

Nach Wasserhaushaltsgesetz (WHG): Unterirdisches Wasser in der Sättigungszone,

das in unmittelbarer Berührung mit dem Boden oder dem Untergrund steht

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Merkmale des Grundwassers Sehr hoher Reinheitsgrad Relativ konstante Temperatur bei ca. 10°C Zeigt kaum Qualitätsschwankungen geringe Fließgeschwindigkeiten (i.d.R. 1-10

m/d) Grundwasserneubildung

Überwiegend aus Infiltration von Niederschlag Geringer Teil durch infiltriertes Wasser aus

Flüssen und Seen

Eine sinnvolle Haushaltung des Grundwassers ist unabdingbar für eine nachhaltige Nutzung!

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Grundwasservorkommen Weltweit 30% des gesamten Süßwassers auf der Erde

besteht aus Grundwasser Sämtliche Kontinente (außer Antarktis) sind

von relativ homogenen Grundwasser unterlagert

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Grundwasser in Deutschland Fast 50% der deutschen Landesfläche weist ein reich- haltiges Vorkommen an Grundwasserleitern auf Rund 12% der Fläche wird von Kluft- und etwa 6% von Karstgrundwasserleitern eingenommen Etwa ein Drittel Deutschlands verfügt nur über lokale und geringe Grundwasservorkommen

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Grundwasserförderung Vertikale Fassung durch Schlag-, Schacht- oder Spülbrunnen anhand von in den Boden eingerammte Filterrohre Erfassung durch Horizontalfilter- brunnen mittels waagerecht vorgetriebener Filterrohre Und durch Uferfiltration

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Verfahren zur Erkundung von Grundwasservorkommen Hydrogeologisches Profil

Erstellung einer Grundwasser- höhenkarte

Geoelektrische Methode Messung des elektrischen Widerstands

Seismische Methode Durch Sprengungen oder Fallgewichte

Farbstoffmessung Zur Bestimmung von Fließgeschwindigkeit und

Fließrichtung

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3. Trinkwasseraufbereitung Je nach Entnahmeort des Rohwassers, muss

dieses noch physikalisch und (oder) chemisch Aufbereitet werden.

Mögliche Verunreinigungen sind z.B.: Nitrat, Nitrit und Pestizid Einträge aus der

Landwirtschaft. Aber auch Bakterien und Keime gelangen in das

Oberflächenwasser. Die Wasserwerke müssen die Schadstoffe

allesamt aussortieren bis das gereinigte Wasser der Trinkwasserverordnung entspricht.

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3.1 Verfahrensstufen1. Oxidation

2. Flockung

3. Filtration

4. Aktivkohle-Adsorption

5. Desinfektion

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1. Oxidation Belüftung oder Oxidationsmittel (Chlor, Ozon).Ziel: zur Entfernung von Schwefelwasserstoff

und Enteisung zur Verhinderung von Ablagerungen in Rohrleitungen.

2. Flockung Mit Hilfe des Flockungsmittels (z.B.

Aluminiumsalze) werden kleinere, ungelöste Feststoffe in größere Verbände überführt.

Ziel: Vorbereitung der Feststoffe zur Entfernung durch Filtration oder andere mechanische Behandlung.

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3. Filtration (Sand)Ziel: Entfernung von Feststoffen zur Verringerung der Partikel-gebundenenSchadstoffe.

4. Aktivkohle-AdsorptionZiel: Entfernung von Pestiziden und anderen gelösten organischen Stoffen.

5. Desinfektion

Zugabe von Chlor oder durch UV-BestrahlungZiel: Abwehr von pathogenen Organismen.

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3.2 Nachteile der Trinkwasseraufbereitung Hohe Kosten Es wird mit gefährlichen Substanzen

hantiert (z.B. Chlor) Entfernte Substanzen müssen

fachgerecht beseitigt werden Benötigte Technologien relativ teuer Spezielle Ausbildung notwendig

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4. Trinkwasserverteilung Das Wasserverteilungsnetz in Deutschland ist

ungefähr 400.000 km lang. Die Wasserwerke sind verpflichtet

einwandfreies Wasser bis zur Wasseruhr zu liefern. Das ist durch die strengen Vorschriften und Kontrollen auch gewährleistet.

Probleme mit der Wasserqualität entstehen oft erst in den Hausleitungen

Proben die direkt am Wasserhahn entnommen werden überschreiten oftmals die geforderten Werte der Trinkwasserverordnung

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Das hohe Oberflächen/Volumen-Verhältnis der gering dimensionierten Rohrleitungen, häufige und längere Stagnationszeiten des Trinkwassers in den Gebäuden und die höheren Umgebungstemperaturen unterstützen Korrosionsprozesse und mikrobielles Wachstum

Grundsätzlich gilt: je länger das Trinkwasser in den Rohren steht

umso mehr Schadstoffe können sich von den Rohrwandungen lösen

Die Menge und Art der Schadstoffe hängt hauptsächlich vom Material der Wasserleitung ab

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4.1 Problempunkt Wasserleitungen Kupferrohre

Am häufigsten verbreitet ca. 60% aller häuslichen Wasserleitungen sind aus Kupfer

Kupfer ist erst in hohen Konzentrationen schädlich

Bei Ph-Werten unter 7 kommt es zu Ablösungen, deswegen dürfen in Gebieten mit niedrigen Ph-Werten keine Kupferrohre verbaut werden

Mögliche Folgen: Leberschäden

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Verzinkte Bleirohre Sehr selten Steht das Wasser länger in den Rohren

kommt es zu rötlichen Verfärbungen und es riecht sehr unangenehm

Bei Schäden an der Zinkschicht gehen schädliche Stoffe in das Trinkwasser über wie z.B. das Schwermetall Cadmium

Mögliche folgen: Leber- und Nierenschäden

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Bleirohre In ca. 10% der Haushalte anzutreffen Dürfen seit 1973 nicht mehr verlegt werden Blei ist ein Nerven Gift, lagert sich in den

Knochen ein Mögliche Folgen: Die Blutbildung und Gehirnentwicklung vor allem bei Ungeborenen, Säuglingen und Kleinkindern kann beeinträchtigt werden. Bei Erwachsenen lagert sich das Blei in den

Knochen ein und kann während einer Schwangerschaft wieder ins Blut gelangen.

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Heutzutage werden Hauptsächlich Polyethylen- und Stahlleitungen verwendet, da die Rohrleitungen lebensmittelhygienische Anforderungen erfüllen müssen

Je nachdem welche inneren und äußere Belastungen zu erwarten sind

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5. Qualitätsanforderungen an unser Trinkwasser Die Nutzungsart des Wassers definiert dessen

Wasserqualitätsanforderungen

Trinkwasser ist für den menschlichen und tierischen Genuss bestimmt Unterliegt hohen Anforderungen an seine Herkunft, Aufbereitung und

Qualität Brauchwasser

Einsatz im industriellen und gewerblichen Bereich Qualität richtet sich nach den jeweiligen Anforderungen des

Verwenders Kühlwasser

Verwendung ausschließlich zu Kühlzwecken Entnahme meist direkt aus Fluss- oder Grundwasser Qualitätsanforderungen eher gering

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Trinkwassergütekriterien Das Trinkwasser sollte:

Appetitlich, farblos, klar und kühl sein Möglichst wenig Keime und absolut keine

Krankheitserreger beinhalten Einen angemessenen Gehalt an gelösten natürlichen

Salzen (z.B. Kalziumkarbonat) beinhalten Eine geringe Konzentrationen

gesundheitsschädigender chemischer Stoffe aufweisen

Keine Ablagerungen im Verteilungsnetz und

Korrosion verursachen Stets in genügender Menge

zur Verfügung stehen

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Um diese Qualitätsanforderungen zu gewährleisten werden in der Trinkwasserverordnung (TVO – 2011) folgende Sachverhalte geregelt:

Beschaffenheit des Trinkwassers Trinkwasseraufbereitung und zulässige

Betriebsmittel sowie deren Konzentration Beschaffenheit für Lebensmittelbetriebe Pflichten des Betreibers einer

Wasserversorgungsanlage Überwachung durch das Gesundheitsamt Vorgehen bei Straftaten und Ordnungswidrigkeiten

Trinkwasseranalysen werden von unabhängigen Instituten zu inoffiziellen Terminen vorgenommen

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Beispiele für Indikatorparameter, die nach TVO periodisch untersucht werden: Allgemein/ Physikalisch: Temperatur, pH-Wert,

elektr. Leitfähigkeit, Färbung, Trübung, usw. Chemisch: Blei, Uran, Cadmium, Arsen, Nickel,

Chrom, Antimon, Selen, usw. Mikrobiologisch: Escherichia coli,

Enterokokken, Legionellen, usw. Falls ein Verdacht auf stark kontaminiertes Wasser besteht, werden umgehend Maßnahmen dagegen ergriffen

Escherichia coli

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5.1 Weiches und hartes Wasser Wasserhärte beschreibt den im Wassers gelösten

Gehalt an Kalzium und Magnesium Natürliches Wasser ist niemals chemisch rein, neben

Gasen sind auch Salze enthalten die beim Durchsickern herausgelöst werden

Je härter das Wasser, desto mehr Salze sind darin gelöst

ist von Region zu Region unterschiedlich Härte wird vom Niederschlag beeinflusst (je mehr

Regen, desto weicher das Wasser) Es werden vier Wasser- härtebereiche unter- schieden

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6. Fazit

Das Trinkwasser in Deutschland gehört mit zu den strengsten Kontrollierten Lebensmitteln.

99% der Messergebnisse für die meisten mikrobiologischen, chemischen und physikalischen Parameter genügen den Güteanforderungen der Trinkwasserverordnung oder übertreffen sie deutlich.

Somit steht einem unbedenklichem Verzehr nichts im Weg.

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Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit!

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7. Quellenangabe Mutschmann/ Stimmelmayr: „Taschenbuch der Wasserversorgung“,

Franckh- Kosmos Verlag, Stuttgart, 2002 Grombach/ Haberer/ Merkl/ Trüeb: „Handbuch der Wasser-

versorgungstechnik“, Oldenbourg Verlag, München, 2000 Umweltbundesamt: „Rund um das Trinkwasser“, Broschüre, 2011 Umweltbundesamt: „Wasserwirtschaft in Deutschland“, Broschüre,

2010 Frechen, Prof. Dr. Ing. F. B.: „Grundlagen der

Siedlungswasserwirtschaft“, Vorlesungsskript, Universität Kassel, 2011

Frechen, Prof. Dr. Ing. F. B.: „Trinkwassergewinnung, Aufbereitung und Verteilung “, Vorlesungsskript, Universität Kassel, 2012

http://de.wikipedia.org/wiki/Trinkwasser http://www.umweltbundesamt.de/wasser/themen/trinkwasser/

index.htm http://www.trinkwasser.de/