Trinkwasseraufbereitung

1. Trinkwasseraufbereitung Ziel: • Übersicht über die Trinkwasseraufbereitung. • Aufgaben und Funktion der verschiedenen Verfahrensstufen verstehen. • Einblick in die Wasserqualität:- Chemische Grössen- Hygienische Parameter- Physikalische Grössen

2. Rohwasser Trinkwasser Aufbereitung variabel Jahresgang Regen Anforderungen gemäss LMV, LMB Wiederverkeimung Korrosion Verkrustung chemisch physikalisch hygienisch Aufgabe der Aufbereitung

3. Physikalische Parameter • Trübung FTU 90° • Suspendierte Stoffe TSS • Temperatur °C • Geruch • Geschmack • Oberflächenspannung dyn cm-1

4. Chemische Parameter • Dissolved Organic Carbon DOC • Gelöster Sauerstoff O2 • Wasserhärte Ca2+, Mg2+ • Eisen, Mangan Fe2+, Mn2+ • Karbonathärte HCO3-, CO3= • Nitrat NO3- • Ammonium NH4+ • pH Wert -

5. Nahrung Trinkwasser Nitrat Speichel: Nitrit Nitrit + Amine Þ Nitrosamine Nitrit + Hämoglobin Þ Methhämoglobin Magen Denitrifikation Nitrat Þ Nitrit Darm Nitrat im Trinkwasser

6. Seewasser Rohwasserfassung Ozonierung Aktivkohlefilter Ozonierung Flockung Langsamsandfilter Netzschutz Schnellfilter Kalkzugabe Wasserspeicher Trinkwasser Wasseraufbereitungsverfahren der Wasserversorgung Zürich Stosschlorung

7. Seewasserfassung Zur Aufbereitung Rohwasserpumpwerk Schwallentlastung Ansaugkorb mit Fischgitter 30 - 60 m tief 10 m über Grund Bodenschlamm Seekreide Fester Seegrund

8. Ozon: O3 Herstellung von Ozon Elektrische Energie 3 O2 2 O3 Einsatz von Ozon Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel, das organische Stoffe auf verschiedenen Wegen teilweise oxidieren oder mineralisieren kann. Ev. können die Produkte biologisch besser abgebaut werden. Ozon ist auch ein Desinfektionsmittel.

9. Herstellung von Ozon Trockenluft oder Sauerstoff O2 O3 3 O2« 2 O2 + 2 {O} « 2 O3 Hochspannungs-Wechselfeld (7 - 12 kV, 300 - 600 Hz)

10. Ozonierungsreaktor: Kaskade Abluft zur Restozon- Vernichtung Ozonerzeuger Zulauf aus der Vorbehandlung Ablauf zur Nach- behandlung

11. Schema einer Mikrosiebanlage Rückspülung, Reinwasser Rotation Mikrosieb 16 - 50 mm Rohwasser Filtrat

12. Al ( OH ) 3 Al ( OH ) 3 Flockung: Mitfällung - - - - - Natürliche Partikel sind negativ geladen und stossen sich ab: Sie sind stabilisiert. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + - - - - - - - - - - - - - - - - - + + - + - - - - Fällung mit Aluminiumsulfat - - - - - - + = Al ( SO ) + 6 H O = 6 H + 3 SO + 2 2 4 3 2 4

13. Flockung mit Polyelektrolyten Polyelektrolyte sind organische Makromoleküle, die elektrisch geladen sein können + + + + + + + - - - - - - + - - - - - - - - - - - - - - - - + + - + - - - - Geflockte Partikel - - - - - -

14. Flockung: Zwei Prozesse 1. Neutralisierung der Abstossenden Kräfte: - + + - - - - - Chemisch - physikalische Prozesse - - - + - - 2. Transport und Kontakt zwischen den Partikeln: + - - - + - - - - - Mischung und Turbulenz - - - - - - - - - - + - - + - - + +

15. Beispiel einer Flockungsanlage Chemikalien Zugabe Mischung Flockung Sedimentation Schlammabzug

16. Integrierte Flockungs- und Sedimentationsanlage Flockungsmitteldosierung Zulaufrinne Ablaufrinne Rohwasser Zulauf Klarwasser Ablauf Schlammbett Schlammabzug

17. Rückspülen Filtrieren Schwemmwasser Rohwasser Zulauf Spül- wasser Spülluft- zuführung Filtratwasser Ablauf Luftpolster Spülluft Schema einer Schnellfilteranlage

18. Energieverlust DH in mWS Filterkorn klein 2 - 3 m Filterkorn gross Filterlaufzeit t in Std.

19. Entwicklung des Filterbettes in den Schnellfiltern der Stadt Zürich Bims 2 - 5 mm Bims 0.8 - 2.5 mm Anthrazit 1.5 - 3 mm Quarzsand 0.4 - 1 mm H = 1m Quarzsand 0.4 - 1 mm Quarz 0.4 - 1 mm Einkornfilter 1940 - 1975 vF = 5 m / h Zweischichtfilter 1965 - 1975 vF = 10 m / h Dreischichtfilter 1970 - 1975 vF = 10 m / h

20. Mehrschichtfiltration Nach Stokes: (Laminare Sedimentation) Quarzsand 0.6 - 1.0 mm rS = 2.65 g cm-3 dS = 0.8 mm vS = 0.21 m s-1 Anthrazit 1.5 - 2.5 mm rS = 1.70 g cm-3 dS = 2.0 mm vS = 0.21 m s-1 Bims 2.5 - 4.5 mm rS = 1.40 g cm-3 dS = 3.5 mm vS = 0.21 m s-1

21. Partikelelimination Partikelkonzentration in g m-3 1000 Rechen Sedimentation Siebe Flockung 10 Filtration keine Aufbereitung 0.1 10-5 10-3 10-1 10 Partikelgrösse in mm Viren Bakterien Algen

22. Aktivkohle Gitter- und Schichtstruktur des Kohlenstoffes im Graphit Kristalline Struktur der aktivierten Kohle mit grosser innerer Oberfläche C C C Innere Oberfläche C 10 Å C C C C

23. Rohwasser Filtration Aufbau eines Langsamsandfilters Schmutzdecke Sandfilter mit Körnung um 0.6 mm, H > 0.5 m Sandfilteraufbau mit zunehmender Korngrösse Drainageboden

24. Ê und Ë gehören zusammen: Partikel schützen Keime Ì schützt vor Wiederverkeimung, Toxizität, ... Í schützt vor Korrosion, erleichtert Waschprozesse Wasseraufbereitung • Hygiene: Desinfektion • Partikel, Trübung, Feststoffe • Gelöste organische Stoffe • Salze: Wasserhärte

25. Körner mit ca. o.5 mm Durchmesser Ionenaustausch 2 Na+ Ca2+ Ca2+ - - Na+ - - - Ca2+ - Mg2+ Na+ - - 2 Na+ Na+ - - - Na+ Na+ - - - - Na+ - - - - 2 Na+ Ca2+ Austauscherharz: Körniger, organischer Stoff, der durch elektrostatische Kräfte Ionen binden kann.

26. Chemische Enthärtung von Trinkwasser mit Ca(OH)2

27. Wasser Salze Entsalztes Wasser Salzhaltiges Wasser Osmose Semipermeable Membran Osmotischer Druck

28. Umkehrosmose Hydrostatischer Druck Roh- wasser Produkt- wasser Wasser Abwasser salzreich Salze Entsalztes Wasser Aufkonzentriertes, salzhaltiges Wasser