Trinkwasseraufbereitung

Ziel: Übersicht über die Trinkwasseraufbereitung. Aufgaben und Funktion der verschiedenen

Verfahrensstufen verstehen. Einblick in die Wasserqualität:

- Chemische Grössen- Hygienische Parameter- Physikalische Grössen

Aufgabe der Aufbereitung

Aufbereitung

Rohwasser

variabelJahresgangRegen

Trinkwasser

Anforderungengemäss LMV, LMBWiederverkeimungKorrosionVerkrustung

chemischphysikalischhygienisch

Physikalische Parameter

Trübung FTU 90° Suspendierte Stoffe TSS Temperatur °C Geruch Geschmack Oberflächenspannung dyn cm-1

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 -

Nitrat imTrinkwasser

Nitrit + Amine Nitrosamine

Magen

DarmDenitrifikationNitrat Nitrit

Speichel: Nitrit

Nitrit + Hämoglobin Methhämoglobin

NahrungTrinkwasserNitrat

Rohwasserfassung

Ozonierung

Flockung

Schnellfilter

Kalkzugabe

Ozonierung

Aktivkohlefilter

Langsamsandfilter

Netzschutz

Wasserspeicher

Seewasser

Trinkwasser

Stosschlorung

Wasseraufbereitungsverfahren der Wasserversorgung Zürich

Fester Seegrund

RohwasserpumpwerkSchwallentlastung

BodenschlammSeekreide

Ansaugkorb mitFischgitter30 - 60 m tief10 m über Grund

Seewasserfassung ZurAufbereitung

Ozon: O3

Herstellung von Ozon

3 O2 2 O3

Elektrische Energie

Einsatz von Ozon

Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel, das organischeStoffe auf verschiedenen Wegen teilweise oxidieren odermineralisieren kann. Ev. können die Produkte biologischbesser abgebaut werden.Ozon ist auch ein Desinfektionsmittel.

O2

O3

3 O2 2 O2 + 2 {O} 2 O3

Hochspannungs-Wechselfeld(7 - 12 kV, 300 - 600 Hz)

Trockenluft oder Sauerstoff

Herstellung von Ozon

Ozonerzeuger Abluft zurRestozon-Vernichtung

Zulauf aus derVorbehandlung

Ablaufzur Nach-

behandlung

Ozonierungsreaktor: Kaskade

Rohwasser

Rückspülung,Reinwasser

Filtrat

Mikrosieb 16 - 50 m Rotation

Schema einer Mikrosiebanlage

Flockung: Mitfällung

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- - - --

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-- - - -

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Natürliche Partikelsind negativ geladenund stossen sich ab:Sie sind stabilisiert.

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- - - --

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-- - - -

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Al SO H O2 4 3 26 6 3( ) Al OH 3( ) H SO+4=

Al OH3

( )

+

+++

Fällung mit Aluminiumsulfat

Flockung mit Polyelektrolyten

Polyelektrolyte sindorganische Makromoleküle,die elektrisch geladen sein können

+

+

++ +

+

-- - - -

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- - - --

-----

-- - - -

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++

++

+Geflockte Partikel

Flockung: Zwei Prozesse1. Neutralisierung der Abstossenden Kräfte:

2. Transport und Kontakt zwischen den Partikeln:

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+

+ +

-----

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++

++-- - - -

------

++

Mischung undTurbulenz

Chemisch - physikalischeProzesse

Chemikalien Zugabe

Mischung Flockung Sedimentation

Schlammabzug

Beispiel einer Flockungsanlage

Schlammabzug

RohwasserZulauf Klarwasser

Ablauf

Flockungsmitteldosierung

Schlammbett

ZulaufrinneAblaufrinne

Integrierte Flockungs- und Sedimentationsanlage

Rückspülen Filtrieren

RohwasserZulauf

FiltratwasserAblauf

Spülluft-zuführung

Spül-wasser

Schwemmwasser

LuftpolsterSpülluft

Schema einer Schnellfilteranlage

Filterlaufzeit t in Std.

Energieverlust H in mWS

2 - 3 mFilterkornklein Filterkorn

gross

Entwicklung des Filterbettes in den Schnellfilternder Stadt Zürich

Quarzsand0.4 - 1 mm

H = 1m Quarzsand0.4 - 1 mm

Bims0.8 - 2.5 mm

Anthrazit1.5 - 3 mm

Quarz0.4 - 1 mm

Bims 2 - 5 mm

Einkornfilter1940 - 1975vF = 5 m / h

Zweischichtfilter1965 - 1975vF = 10 m / h

Dreischichtfilter1970 - 1975vF = 10 m / h

Mehrschichtfiltration

Quarzsand 0.6 - 1.0 mm

Anthrazit 1.5 - 2.5 mm

Bims 2.5 - 4.5 mm

S = 2.65 g cm-3 dS = 0.8 mm vS = 0.21 m s-1

Nach Stokes:(Laminare Sedimentation)

S = 1.70 g cm-3 dS = 2.0 mm vS = 0.21 m s-1

S = 1.40 g cm-3 dS = 3.5 mm vS = 0.21 m s-1

PartikeleliminationPartikelkonzentration in g m-3

Partikelgrösse in mm

1000

10

0.110-5 10-3 10-1 10

Flockung

Sedimentation

Filtration

Siebe

Rechen

keineAufbereitung

Viren Bakterien Algen

Gitter- und Schichtstrukturdes Kohlenstoffes imGraphit

Kristalline Struktur deraktivierten Kohle

mit grosser innererOberfläche

InnereOberfläche10 Å

Aktivkohle

C

CC

C

CC

C

C

Drainageboden

Sandfilteraufbaumit zunehmenderKorngrösse

Sandfilter mit Körnungum 0.6 mm, H > 0.5 m

Schmutzdecke

FiltrationRohwasser

Aufbau eines Langsamsandfilters

Wasseraufbereitung

Hygiene: Desinfektion Partikel, Trübung, Feststoffe Gelöste organische Stoffe Salze: Wasserhärte

und gehören zusammen: Partikel schützen Keime

schützt vor Wiederverkeimung, Toxizität, ...schützt vor Korrosion, erleichtert Waschprozesse

Ionenaustausch

-

-

- -----

-

--

-

-Ca2+

2 Na+

Na+

Na+Na+

Na+

Ca2+

Ca2+

2 Na+

Ca2+

Austauscherharz: Körniger, organischer Stoff,der durch elektrostatische Kräfte Ionen binden kann.

Körner mitca. o.5 mmDurchmesser

Mg2+

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--

--

2 Na+ Na+

Na+

Chemische Enthärtung von Trinkwasser mit Ca(OH)2

Osmose

SalzhaltigesWasser

Entsalztes Wasser

SalzeWasser

Osmotischer Druck

SemipermeableMembran

Umkehrosmose

Hydrostatischer Druck

Produkt-wasser

Aufkonzentriertes,salzhaltiges Wasser

Entsalztes Wasser

SalzeWasser

Roh-wasser

Abwassersalzreich