Trinkwasseraufbereitung

Präsentation zum Thema: "Trinkwasseraufbereitung"—  Präsentation transkript:

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

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

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

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

8 Ozon: O3 Einsatz von Ozon Herstellung von Ozon Elektrische Energie
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 Hochspannungs-Wechselfeld
Herstellung von Ozon Trockenluft oder Sauerstoff O2 O3 3 O2 « 2 O2 + 2 {O} « 2 O3 Hochspannungs-Wechselfeld ( kV, Hz)

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

11 Schema einer Mikrosiebanlage
Rückspülung, Reinwasser Rotation Mikrosieb mm Rohwasser Filtrat

12 Flockung: Mitfällung Natürliche Partikel sind negativ geladen
- - - - - Natürliche Partikel sind negativ geladen und stossen sich ab: Sie sind stabilisiert. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + - - - - - - - - - - - - - - Al OH 3 ( ) - - + + + - - - - - Fällung mit Aluminiumsulfat - - - - - - + = Al ( SO ) + 6 H O = 6 H + 3 SO + 2 Al OH 3 ( ) 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 Schema einer Schnellfilteranlage
Rückspülen Filtrieren Rohwasser Zulauf Filtratwasser Ablauf Spülluft- zuführung Spül- wasser Schwemmwasser Luftpolster Spülluft

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

19 Entwicklung des Filterbettes in den Schnellfiltern der Stadt Zürich
Quarzsand mm H = 1m Quarzsand mm Bims mm Anthrazit mm Quarz mm Bims mm Einkornfilter vF = 5 m / h Zweischichtfilter vF = 10 m / h Dreischichtfilter vF = 10 m / h

20 Mehrschichtfiltration
Nach Stokes: (Laminare Sedimentation) Quarzsand mm rS = 2.65 g cm-3 dS = 0.8 mm vS = 0.21 m s-1 Anthrazit mm rS = 1.70 g cm-3 dS = 2.0 mm vS = 0.21 m s-1 Bims 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 Aufbau eines Langsamsandfilters
Schmutzdecke Filtration Rohwasser Sandfilter mit Körnung um 0.6 mm, H > 0.5 m Sandfilteraufbau mit zunehmender Korngrösse Drainageboden

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

25 Ionenaustausch 2 Na+ Ca2+ Ca2+ - - Körner mit ca. o.5 mm Durchmesser
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 Osmose Salzhaltiges Wasser Entsalztes Salze Semipermeable Membran
Osmotischer Druck

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