Entfernung von Trübstoffen und Partikeln
Trübungen in niedrigen Konzentrationen sind für das menschliche Auge nicht sichtbar. Trotzdem ist ab einer Trübung von 0,2 Trübungseinheiten (NTU) die Filterung von Trinkwasser für private Kleinanlagen sinnvoll.
Vorteile der Trübstoff- und Partikelentfernung
- ✓ Aufbereitungsverfahren können im Falle einer zu hohen Trübung zumindest teilweise ihre Wirksamkeit verlieren
- ✓ Die Anlage kann länger ohne Unterbrechungen, wie z.B. Wartung, Reinigung etc. betrieben werden
Einsatz von Feinfilter (Filterkerzen)
- Geeignet für Rohwässer mit Trübungen geringfügig über 0,2 NTU
- Zweistufige Filter verwenden:
Erster Filter mit 5-10 µm Trenngrenze schützt den
zweiten Filter mit 1 µm Trenngrenze vor einer zu schnellen Beladung - Verwenden Sie nur Produkte mit entsprechenden Prüfzeichen (z.B. DVGW-Zertifizierung)
- Nach Überschreitung einer zu großen Beladung muss der Druckverlust angezeigt und der Filter ausgewechselt werden
- Herkömmliche Rückspülfilter (Porengröße 80 µm), welche zum Schutz der Trinkwasserinstallation angeboten werden, gewährleisten nicht den geforderten Rückhalt der Trübstoffe
Einsatz einer Ultrafiltrationsmembran
- Geeignet für Rohwässer mit hohen Trübungen über 1,0 NTU
- Ultrafiltrationsmembrane haben eine Porenweite von unter 0,1 µm
- Es können auch Bakterien, Parasiten und Viren zurückgehalten werden
- Die Membrane erreichen schnell die maximale Beladung und werden in regelmäßigen kurzen Abständen (30 Minuten bis 2 Stunden) automatisch gespült
- Es fällt ein Anteil von ca. 5-15% schlammhaltiges Spülwasser an.
Verfahrensspezifische Untersuchungen zur Anlagenplanung...
Um die Dimensionierung einer Filtrationsanlage richtig abschätzen zu können, ist es hilfreich, folgende Wasserinhaltsstoffe bestimmen zu lassen:
- gelöster organischer Kohlenstoff (TOC)
- Spektraler Absorptionskoeffizient bei 254 nm und 436 nm
- Trübung
- Abfiltrierbare Stoffe
- Eisen
- Mangan
- Aluminium1,2
Eine Übersicht zu Besonderheiten der Aufbereitungsanlagen, Empfehlungen für Inspektionen und Wartungen und Einblicke in die Investitions- und Betriebskosten erhalten Sie hier: Bewertung und Besonderheiten der Aufbereitungsverfahren für Eigenwasserversorger
Desinfektion
Das bevorzugte Verfahren zur Desinfektion in privaten Kleinanlagen ist die UV-Desinfektion, bei der ultraviolettes Licht eingesetzt wird. Dieses physikalische Desinfektionsverfahren hat den wesentlichen Vorteil, dass dem Trinkwasser keine chemischen Zusätze beigefügt werden.
Aktuell zugelassene UV-Anlagen müssen eine Desinfektionsleistung von mindestens 400 Joule/m² (bei 254 nm) erreichen.3
UV-Desinfektion des Brunnenwassers
✓ Zuvor filtriertes Wasser (siehe Entfernung von Trübung und Partikel) wird mit UV-Licht einer Wellenlänge zwischen 240 und 290 nm bestrahlt
- Desinfizierende Wirkung beruht auf einer Schädigung des Erbgutes der Mikroorganismen, wodurch diese inaktiviert werden.
- Zum Einsatz kommen UV-Desinfektionsgeräte, welche von einer nach EN ISO/IEC 17025 akkreditierten Prüfstelle überprüft wurden und nach EN ISO/IEC 17065 akkreditierten Branchenzertifizierer zertifiziert wurden.
Besonderheiten der UV-Desinfektion
- ✓ Neben Mikroorganismen, können auch andere Wasserinhaltsstoffe UV – Licht absorbieren. Dies führt zu einer Abschwächung der Desinfektionswirkung
- ✓ Zudem kann es durch Wasserinhaltsstoffe zur Belagsbildung auf den Strahlern kommen. Dies führt ebenfalls zu einer geringeren Desinfektion des Rohwassers.
- ✓ Es ist deshalb sinnvoll direkt eine Partikelfiltration vorzusehen und für die Auswahl der UV-Anlage den Volumenstrom und den Spektralen Absorptionskoeffizient bei 254 nm zu bestimmen
- ✓ Für UV-Anlagen sind die DVGW Arbeitsblätter W 294-1; W 294-2; W294-3 zu beachten
Verfahrensspezifische Untersuchungen zur Anlagenplanung...
Um die Dimensionierung einer UV-Anlage richtig abschätzen zu können, ist es hilfreich folgende Wasserinhaltsstoffe bestimmen zu lassen:
Soll in einer Eigenwasserversorgungsanlage eine chemische Desinfektion durchgeführt werden, so muss sichergestellt sein, dass ausschließlich zugelassene Chemikalien und Verfahren gemäß §11 der Trinkwasserverordnung verwendet werden.4,5,6
Anwendungsbereiche und Randbedingungen bei Einsatz von chemischen Desinfektionsmittel – und verfahren
| Desinfektionsmittel -und verfahren | Anwendungsbereich | Zulässige Zugabemenge | Höchst-konzentration nach Aufbereitung bzw. Desinfektionswirksamkeit | Nebenprodukte | DVGW-Arbeitsblätter |
|---|---|---|---|---|---|
| Chlor- und Chlorverbindungen |
pH – Wert < 8,0 Ammonium <0,1mg/L DOC ≤ 2,5 mg/L |
1,2 mg/L Cl2 |
Max. 0,2 mg/L Cl2 Min. 0,1 mg/L Cl2 |
• THM und andere chlororganische Verbindungen • Chlorat • Biologisch abbaubare Stoffe |
W 229 W 296 W 623 |
| Chlordioxid |
Gesamter pH-Bereich DOC ≤ 2,5 mg/L |
0,4 mg/L ClO2 |
Max. 0,2 mg/L ClO2 Min. 0,05 mg/L ClO2 |
• Chlorit • Chlorat • Biologisch abbaubare Stoffe |
W 224 W 624 |
| Ozon | Gesamter pH-Bereich | 10 mg/L O3 | 0,05 mg/L O3 |
• Bromat • Erhöhte Bildung biologisch abbaubare Stoffe • Transformationsprodukte |
W 225 W 625 |
Als Entsäuerung wird die Entfernung von Kohlensäure aus dem Wasser bezeichnet. Ziel der Entsäuerung ist ein stabiles Gleichgewichtswasser, das weder Kalk abscheidet noch korrosiv wirkt (Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht).
Reaktionsfiltration mit Kalkstein (Calciumcarbonat)
- Die Filtration erfolgt über ein reaktives Material aus Calciumcarbonat (auch Marmorkies genannt), welches sich in Abhängigkeit von der Konzentration an „freier Kohlensäure" auflöst.
- Dabei werden Calcium- und Hydrogencarbonat-Ionen gebildet und im Wasser gelöst
- Der pH-Wert des Wassers steigt in der Wasseraufbereitungsanlage so lange an, bis sich das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht annähernd oder gänzlich erreicht ist.
- besonders geeignet für private Kleinanlagen, da selbstregulierendes Verfahren
- ideal für weiches und saures Brunnenwasser
Was Sie bei der Entsäuerung über Kalkstein beachten müssen...
- ✓ eingesetzte Filter regelmäßig spülen
- ✓ verbrauchtes Reaktionsmaterial ersetzen
- ✓ das Filtermaterial (Calciumcarbonat) muss den Anforderungen an Aufbereitungsstoffe gemäß § 11 Trinkwasserverordnung entsprechen.
Verfahrensspezifische Untersuchungen zur Anlagenplanung...
Um die Dimensionierung einer Entsäuerung richtig abschätzen zu können, ist es hilfreich folgende Wasserinhaltsstoffe bestimmen zu lassen:
- Calcitlösekapazität
- Eisen
- Mangan
- Aluminium
Was tun bei hartem Brunnenwasser...
- ✓ Hier ist eine Kalksteinfiltration meist nicht erfolgreich
- ✓ Es kann eine physikalische Entsäuerung durch Belüftung durchgeführt werden
- ✓ Das Kohlendioxid („Kohlensäure") wird durch Ausgasen aus der wässrigen Phase entfernt bis sich der Sättigungs-pH-Wert eingestellt hat
- ✓ auf eine Dosierung basischer Stoffe sollte aufgrund der Sicherheitsgefahren verzichtet werden
Weshalb sollte halbgebrannter Dolomit (Calciumcarbonat-Magnesiumoxid-Mischung) zur Entsäuerung in Eigenwasserversorgungsanlagen vermieden werden?
- Sehr hohe Reaktivität, d.h. eine Entsäuerung über den Sättigungs-pH-Wert hinweg ist möglich
- "Verbackungsneigung": Unerwünschtes Verklumpen oder Verhärten führt zur geringeren Effizienz der Entsäuerung8,9,10
Eine Übersicht zu Besonderheiten der Aufbereitungsanlagen, Empfehlungen für Inspektionen und Wartungen und Einblicke in die Investitions- und Betriebskosten erhalten Sie hier: Bewertung und Besonderheiten der Aufbereitungsverfahren für Eigenwasserversorger
Enteisenung und Entmanganung
Die Entfernung von Eisen und Mangan, auch als Enteisenung und Entmanganung bezeichnet, erfordert, dass das Rohwasser über eine Mindestkonzentration an Sauerstoff verfügt (DVGW Arbeitsblatt W 223).
Verfahrensschritte der Enteisenung und Entmanganung
- Der erste Schritt des Verfahrens ist die Belüftung des Wassers, um den Sauerstoffbedarf für die Oxidation von Eisen (II) und Mangan (II) zu decken.
- Der spezifische Sauerstoffbedarf beträgt dabei 0,14 g O2/g für Eisen (II) (Fe2+) und 0,29 g O2/g für Mangan (II) (Mn2+).
- Anschließend durchläuft das Wasser einen Schnellfilter, in dem Eisen und Mangan gemeinsam entfernt werden.
- In einigen Fällen werden jedoch zwei Filter hintereinandergeschaltet, wobei der erste Filter das Eisen und der zweite das Mangan aus dem Wasser entfernt.
Was Sie bei der Enteisenung und Entmanganung beachten müssen...
- ✓ Für den Erfolg der Wasseraufbereitung ist es entscheidend, dass neben einer Mindestmenge an Sauerstoff auch eine ausreichende Kontaktzeit zwischen dem Filtermaterial und dem Rohwasser gewährleistet ist.
- ✓ Im Laufe des Filtrationsbetriebs erhöht sich der Druckverlust im Filterbett.
- ✓ Um ein Durchbrechen des Filters zu vermeiden, bei dem Eisen und Mangan ins Reinwasser gelangen könnten, müssen die Filter regelmäßig gespült werden.
- ✓ Die Häufigkeit der Spülvorgänge richtet sich nach der Belastung des Rohwassers mit Eisen, Mangan und Trübstoffen.
Eine Übersicht zu Besonderheiten der Aufbereitungsanlagen, Empfehlungen für Inspektionen und Wartungen und Einblicke in die Investitions- und Betriebskosten erhalten Sie hier: Bewertung und Besonderheiten der Aufbereitungsverfahren für Eigenwasserversorger
- Ionenaustauscher sind in der Lage, Ionen aus dem Wasser aufzunehmen und gegen andere Ionen zu tauschen
- Im Verlauf der Durchströmung nehmen Anionenaustauscher Ionen wie Nitrat aus dem Wasser auf und geben äquivalente Mengen Chlorid ab
- Dadurch nimmt die Konzentration von Nitrat im Wasser ab und die Konzentration an Chlorid zu
- Die Chloridkonzentration darf dabei 250 mg/L nach TrinkW nicht überschreiten
Was Sie bei Ionenaustauschern beachten müssen...
- ✓ Bei neuen Ionenaustauschern wird anfangs auch Hydrogencarbonat entfernt, somit steigt die Calcitlösekapazität für kurze Zeit.
- ✓ Ionenaustauscher werden im weiteren Verlauf immer weiter beladen. Gegen Ende des Austauschzyklus verringert sich die Wirksamkeit des Ionenaustauschers und die Konzentration an Nitrat steigt weiter an.
- ✓ Um ein Durchbrechen des Filters zu vermeiden, bei dem Eisen und Mangan ins Reinwasser gelangen könnten, müssen die Filter regelmäßig gespült werden.
- ✓ Wird die Ablaufkonzentration zu hoch, muss der Ionenaustauscher regeneriert werden. Dazu wird eine hoch konzentrierte Natriumchloridlösung in den Austauscher gesaugt. Durch einen Rücktausch werden Nitrat und Sulfat durch Chlorid verdrängt.
- ✓ Nach dieser sogenannten Regeneration und der folgenden Spülung ist der Ionenaustauscher wieder einsatzbereit.
Verfahrensspezifische Untersuchungen zur Anlagenplanung...
Um die Dimensionierung einer Entsäuerung richtig abschätzen zu können, ist es hilfreich folgende Wasserinhaltsstoffe bestimmen zu lassen:
- Nitrat
- Chlorid
- Natrium
- Vorsorglich oder bei Verdacht auch mikrobiologische Untersuchung
(um Anreicherung von Keimen im Ionenaustauscher zu vermeiden)
- Das Zulaufwasser wird durch eine spezielle Membran geleitet, um Schadstoffe zu entfernen.
- Das Wasser wird dabei unter Druck durch winzige Poren gepresst, welche nur Wassermoleküle durchlassen und Verunreinigungen wie Nitrate, Schwermetalle, Pflanzenschutzmittel zurückhalten.
- Dadurch entsteht Trinkwasser, das nahezu frei von unerwünschten Substanzen ist.
Was Sie bei der Umkehrosmose beachten müssen...
- ✓ Zum Schutz der Umkehr-Osmose sollte eine Vorfiltration mit einer Filtereinheit von mindestens 5 µm erfolgen
- ✓ Dem Wasser werden neben Schadstoffen auch andere Wasserinhaltsstoffe entzogen, z.B. Hydrogencarbonat- und Calciumionen. Es kann demineralisiertes Wasser entstehen, welches einen Kohlenstoffüberschuss und eine stark erhöhte Calcitlösekapazität aufweist. Deshalb ist nach der Umkehrosmose eine Entsäuerung/Aufhärtung oftmals notwendig.
- ✓ Die Rückstände der Osmose - Filteranlage bilden Konzentrate, dabei ist auf eine gefahrlose Entsorgung zu achten.
- ✓ Bei Kleinanlagen wird in der Regel nur ein geringer Anteil des Rohwassers durch die Membran aufbereitet. Bei harten Wässern fallen bis zu 90% des gepumpten Wassers als Konzentrat an -> für Eigenwasserversorger ist die Umkehrosmose nur bedingt geeignet 11,12
Eine Übersicht zu Besonderheiten der Aufbereitungsanlagen, Empfehlungen für Inspektionen und Wartungen und Einblicke in die Investitions- und Betriebskosten erhalten Sie hier: Bewertung und Besonderheiten der Aufbereitungsverfahren für Eigenwasserversorger
Entfernung von Pflanzenschutzmittel und deren Metaboliten
Die Entfernung von Pflanzenschutzmitteln und deren Metaboliten (Abbauprodukte) erfolgt in der Regel durch die Adsorption an Aktivkohle (Arbeitsblatt DVGW W 239)
- Aktivkohle weist feinste Poren auf, welche eine spezifische Oberfläche von mehreren Hundert Quadratmeter pro Gramm verleihen.
- An dieser Oberfläche können gelöste Schadstoffe, wie Pflanzenschutzmittel gebunden werden.
- Beim Durchströmen des Filtermaterials von oben nach unten wird dieses mit Pflanzenschutzmittel beladen
- Die Beladung der Aktivkohle schreitet von oben nach unten fort
Was Sie bei Aktivkohlefilter beachten müssen...
- ✓ Die Zulauftrübung bei nicht spülbaren Aktivkohlefilter sollte nicht über 0,2 NTU betragen
- ✓ Nach Überschreiten einer gewissen Filterlaufzeit kommt es zum sog. Durchbruch, d. h. Pflanzenschutzmittel sind im Filterablauf nachweisbar.
- ✓ Aktivkohle kann nach Erreichung der maximalen Beladung durch den Hersteller regeneriert und dann wiederverwendet werden
Verfahrensspezifische Untersuchungen zur Anlagenplanung...
Um die Pflanzenschutzmittelentfernung mittels Aktivkohlefilter richtig abschätzen zu können, ist es hilfreich folgende Wasserinhaltsstoffe bestimmen zu lassen:
- pH-Wert bei Neubefüllung mit Aktivkohle
- Vorsorglich oder bei Verdacht auch mikrobiologische Untersuchung
(um Anreicherung von Keimen im Aktivkohlefilter zu vermeiden)13,14
Wie kann ich eine Wasserprobe im Labor beauftragen?
Verweise
1Vgl.: Bayerisches Landesamt für Umwelt: Private Kleinanlagen zur Eigenversorgung mit Trinkwasser, https://www.lfu.bayern.de/wasser/trinkwasser_kleinanlagen/index.htm [Stand: 20.02.2025].
2Vgl.: Thimet, Jutta/Krause, Stefan: Trinkwasserversorgung – Pflichtaufgabe jeder Gemeinde, 2017.
3Vgl.: DVGW (Hrsg.): UV-Desinfektion in der Wasserversorgung, https://www.dvgw.de/themen/wasser/wasserwerk-und-aufbereitung/uv-desinfektionsgeraete [Stand: 20.02.2025].
4Vgl.: Bayerisches Landesamt für Umwelt: Private Kleinanlagen zur Eigenversorgung mit Trinkwasser, https://www.lfu.bayern.de/wasser/trinkwasser_kleinanlagen/index.htm [Stand: 20.02.2025].
5Vgl.: Thimet, Jutta/Krause, Stefan: Trinkwasserversorgung – Pflichtaufgabe jeder Gemeinde, 2017.
6Vgl.: DVGW (Hrsg.): UV-Desinfektion in der Wasserversorgung, https://www.dvgw.de/themen/wasser/wasserwerk-und-aufbereitung/uv-desinfektionsgeraete [Stand: 20.02.2025].
7Vgl.: DVGW: DVGW-Arbeitsblatt W 290 Trinkwasserdesinfektion, Einsatz- und Anforderungskriterien, Bonn: DVGW, 2005.
8Vgl.: Karger, Rolf/Hoffmann, Frank: Wasserversorgung, Wiesbaden: Springer Vieweg, 2013.
9Vgl.: Thimet, Jutta/Krause, Stefan: Trinkwasserversorgung – Pflichtaufgabe jeder Gemeinde.
10Vgl.: Bayerisches Landesamt für Umwelt: Private Kleinanlagen zur Eigenversorgung mit Trinkwasser, https://www.lfu.bayern.de/wasser/trinkwasser_kleinanlagen/index.htm [Stand: 20.02.2025].
11Vgl.: Thimet, Jutta/Krause, Stefan: Trinkwasserversorgung – Pflichtaufgabe jeder Gemeinde.
12Vgl.: Bayerisches Landesamt für Umwelt: Private Kleinanlagen zur Eigenversorgung mit Trinkwasser, https://www.lfu.bayern.de/wasser/trinkwasser_kleinanlagen/index.htm [Stand: 20.02.2025].
13Vgl.: Thimet, Jutta/Krause, Stefan: Trinkwasserversorgung – Pflichtaufgabe jeder Gemeinde.
14Vgl.: Bayerisches Landesamt für Umwelt: Private Kleinanlagen zur Eigenversorgung mit Trinkwasser, https://www.lfu.bayern.de/wasser/trinkwasser_kleinanlagen/index.htm [Stand: 20.02.2025].
