Trinkwasser

Ein Glas Trinkwasser
Trinkwasser
Trinkwasser ist Wasser, das für den menschlichen Konsum bestimmt ist und allgemein den höchsten Qualitätsstandard hat. Wasser mit niedrigerer Qualität ist potentiell gefährlich, da es inakzeptable Krankheitserreger und Gifte beinhalten kann. Basierend auf dem Bericht von UNICEF „Progress for Children“, sterben jährlich 1.5 Millionen Kinder unter 5 Jahren an den Folgen von Durchfallerkrankungen durch Wassermangel. Weltweit leben 425 Millionen Kinder und Jugendlich ohne direkten Wasserzugang. Für mehr als 980 Millionen Kinder gibt es keine sanitären Anlagen. Alles in allem führt dies dazu, dass das Versprechen der internationalen Gemeinschaft zur Reduzierung der Kindersterblichkeit um zwei Drittel bis 2015 im Vergleich zu 1990 zu verringern, eine Illusion bleiben wird. Um sicher zu stellen, dass Trinkwasser von ausreichender Qualität ist, wird es gewöhnlich durch spezielle Aufbereitungsbehandlungen gereinigt. Wasseraufbereitung bzw. die Aufbereitung zum Trinkwasser, ist der Prozess, bei dem Verunreinigungen entfernt werden und es somit zum menschlichen Konsum geeignet gemacht wird. Abhängig von der Herkunft des Wassers, den geltenden Standards und den verfügbaren finanziellen und technologischen Ressourcen, ist für diesen Prozess, eine ganze Bandbreite an Technologien erforderlich, um die Verunreinigungen zu entfernen.

Wasseraufbereitung

In den westlichen Ländern gelten strikte Qualitätsstandards für das Trinkwassernetz. In den Niederlanden z.B. ist das gesamte Wasser, als Trinkwasser geeignet. Wasserwiederaufbereitungsanlagen tragen die Verantwortung um die Standards zu gewährleisten. Dieser Vorgang der Aufbereitung soll später beschrieben werden. In Entwicklungsländern hat die Wasserversorgung einen niedrigeren Standard und die Wiederaufbereitung ist den Endnutzern überlassen. Die einfachste und effektivste Art der Aufbereitung erreicht man durch das Kochen des Wassers: Wasser wird bis zum Siedepunkt lange genug erhitzt, um Krankheitserreger abzutöten, die bei Zimmertemperatur normalerweise im Wasser überleben. Auf der Höhe des Meeresspiegels reicht schon 1 Minute Kochen aus. Auf höheren Lagen, d.h. höher als 1km über dem Meeresspiegel, sollte man das Wasser mindestens 3 Minuten lang abkochen lassen. Die längere Zeit wird benötigt, da der Siedepunkt des Wassers durch den geringeren Luftdruck niedriger ist.

Für den Reisenden gibt es portable Aufbereitungssysteme die sich als nützlich erweisen können. Tragbare Pumpsysteme sind kommerziell mit Keramikfiltern verfügbar, die 5.000-50.000 Liter pro Einheit säubern können. Viele Reisende nehmen Jod in kristalliner Form, in Tabletten oder in Lösung mit auf die Reise. Fünf Tropfen Jod auf einen Liter Wasser wird die meisten, aber nicht alle Krankheitserreger innerhalb einer halben Stunde abtöten. Da diese Methode das Wasser nicht zu Hundert Prozent säubert, wird es oft kombiniert mit der solaren Trinkwasserdesinfektionsmethode („SODIS-methode“). Eine transparente Plastikflasche kann durch Schütteln mit Sauerstoff angereichert und danach aufgefüllt werden. Diese kann dann unter voller Sonneneinstrahlung für 6 Stunden auf einen Backstein oder eine Metalloberfläche gelegt werden. Die Temperatur und Sonnenstrahlung in diesem Zeitraum reicht aus, um ausreichend Mikroben abzutöten, die noch im Wasser verblieben sein könnten.

Wasserwiederaufbereitungsanlagen

Wasser von unterschiedlicher Herkunft benötigt jeweils angepasste Behandlungen um es in Trinkwasser um zu verwandeln. Eine Anzahl umwelttechnischer und finanzieller Aspekte bestimmt den Ort und den Aufbau der jeweiligen Wasseraufbereitungsinstallation. Grundwasser ist einfacher zu säubern. Sobald die Quelle allerdings erschöpft ist, kann es bis zu Jahrtausenden dauern, bis sich Wasserleitern wieder aufgefüllt haben. Oberflächengewässer hingegen, müssen sorgfältig auf gefährliche Verunreinigungskonzentrationen kontrolliert werden. Zudem muss die Aufbereitungsinstallation von vorsätzlichen Verschmutzungen oder terroristischen Anschlägen gesichert werden. Die Anwesenheit von großen Mengen gefährlicher Chemikalien setzt eine spezialisierte Ausbildung der Mitarbeiter und der Rettungsteams voraus. Die Installation muss außerdem mit den Sedimenten und Filterrückständen verantwortlich umgehen und vermeiden, dass diese in der Anlage oder in dem zu reinigenden Wasser zu erneuten Verunreinigungen führen. Alle Anlagen sind so angelegt, dass sie das Wasser am Ende des Reinigungsprozesses desinfizieren. Allerdings kann hierbei die Methode zur Diskussion gestellt werden und abhängig van der Art und Kosten der Methode gründlich abgewogen werden.

Trinkwasserquellen

Trinkwasser ist in den meisten Fällen aus Grundwasser führenden Erdschichten, Flüssen, Kanälen und Stauseen gewonnen.

Grundwasser – Grundwasser kann auch an der Oberfläche in Erscheinung treten in der Form einer Quelle (artesische Brunnen) oder aus Schichten verschiedenster Tiefe extrahiert werden. Die Qualität des Wassers hängt sehr vom Verschmutzungsgrad ab, durch die aus der Industrie stammenden Abfallprodukte oder der Art der betriebenen Landwirtschaft. Dies birgt vor allem ein Problem für Grundwassergewinnung in untiefem Erdreich, bei dem das Grundwasser in tieferen Schichten eine deutlich bessere Qualität besitzt. Zu den tieferen Wasser führenden Erdschichten, kann versickertes Wasser zum Teil Jahrzehnte oder Jahrhunderte unterwegs sein, wobei das Wasser auf natürliche Weise durch Erd- und Gesteinsschichten in einem hohen Grade gereinigt wird. Trotzdem hängt es von den Schichten ab, durch das sich das Wasser bewegt, ob es nicht sogar potentiell gefährliche Mineralienkonzentrationen wie z.B. Eisen, Mangan, oder Arsen  aufgenommen haben könnte. In Teilen Bangladeshs, weisen eine große Anzahl Grundwasserquellen hohe Arsenkonzentrationen auf, welches zu erheblichen Gesundheitsproblemen in der Bevölkerung führt.

Flüsse, Kanäle, Stauseen – Auch  die Qualität von Oberflächenwasser kann große Schwankungen aufweisen. Oberflächenwasser aus den niedrigeren Lagen wird neben beträchtlichen Bakterienkonzentrationen, zudem Algen, gelöste Feststoffe und eine ganze Reihe anderer gelöster Stoffe enthalten. Wasser in höheren Lagen, befindet sich meist außerhalb menschlicher Zivilisation und besitzt so auf natürliche Weise eine Schutzzone, die die Wasserqualität gewährleistet. Bakterien und Krankheitserreger finden sich nur in geringen Konzentrationen, allerdings können bestimmte Bakterien (Protozoen) und Algen auch hierin vorkommen. Überall dort wo sich im Hochland Bewaldung oder Hochmoore befinden, können Säuren aus den Böden das Wasser braun färben. Viele der höher gelegenen Wasserquellen haben daher einen niedrigen pH-Wert, der neutralisiert werden muss, bevor das Wasser in das Trinkwassersystem gelangen darf.

Wasseraufbereitung

Die meisten gängigen Wasseraufbereitungsmethoden setzen sich aus einer oder mehreren der folgenden Techniken zusammen: Siebung, Wasserspeicherung, Flockung, Filtration und Desinfektion.

Siebung – Eine Wasseraufbereitungsanlage der örtlichen Gemeinde sortiert zu allererst größere Objekte wie z.B. Müll, Blätter und andere größeren Verunreinigungen aus dem Wasser. Je fester die Maschenbreite des Siebs, desto mehr kleinere Objekte herausgefiltert werden können. Allerdings ist der Filtervorgang nicht ausreichend, um das Wasser komplett zu säubern. Dies ist aber ein essentieller Schritt, da größere Objekte in späteren gründlicheren Reinigungsvorgängen zu Problemen führen würden.

Wasserspeicherung – Wasser, das aus Flüssen gewonnen wird, wird zum Teil für eine längere Zeit gespeichert, was ein paar Tage oder mehrere Monate sein können, um natürliche Prozesse biologischer Reinigung zu ermöglichen. Dies ist vor allem dann wichtig, wenn die Aufbereitung durch Sandfilter übernommen wird (siehe unten). Danach wird das Wasser behandelt, damit keine Mirkoorganismen wie Protozoen und andere Bakterien und Viren eine Chance bekommen. Die Behandlung des Wassers gestaltet sich besonders schwierig, wenn Wasser aus der Landwirtschaft aufbereitet werden muss. Hierbei müssen verschiedene physikalische und biologische Methoden kombiniert werden.

Flockung – Bei der Flockung, wird Wasser mit geeigneten kleinen Mengen Chemikalien gemengt, damit es zum Ausflocken, dem Zusammenhaften von Schmutzartikeln in Flocken, kommen kann. Die sonst schwierig zu entfernenden Verunreinigungen können auf diesem Wege herausgesiebt werden. Die herkömmlichsten Mittel hierfür sind Aluminimumsulfate, die unter zu Hilfenahme von Zitronensäure ausgeflockt werden, wobei der pH-Wert erhöht wird.

Sandfilter – Sandfilter können in langsame und schnelle Sandfilter eingeteilt werden. Der Einsatz von schnellen Sandfiltern ist die gängigste Form physikalischer Reinigung. Bei dem Passieren des Wassers durch die Sandschicht können Ausflockungen getrennt werden. Nach einiger Zeit, verstopfen die Sandfilter durch die Rückstände und werden dann mit Gegendruck oder Rückfilterung von Ausflockungen befreit. Das Wasser des Reinigungsvorgangs wird in speziellen Sickertanks gelagert, damit der Rückstand als Konzentrat zurück gehalten wird und als Abfall entsorgt werden kann. In manchen Ländern kommt dieser dann als Dünger zum Einsatz.

Dort wo ausreichend Raum und Land zur Verfügung steht, kann Wasser in langsamen Sandfilterbetten bearbeitet werden. Diese funktionieren dank biologischer Prozesse und weniger durch physikalische. Langsame Sandfilter werden sorgfältig mit Sandschichten verschiedener Korngröße angelegt. Hierbei werden die Feinsten Schichten als Oberste und die gröbste als unterste Schicht angelegt. Darunterliegende Drainagerohre führen das Wasser danach weiter zur Desinfektion. Die eigentliche Desinfektion wird bewerkstelligt, dank eines biologischen Films, der sich aus Bakterien, Protozoen und Schimmeln zusammensetzt und sich an der Oberfläche der Sandschichten befinden. Der langsamere Sandfilter produziert somit qualitativ gutes Wasser, das normalerweise durch physikalische Vorgänge nicht erreicht wird.

Desinfektion – Am Ende des Reinigungsprozesses, wird das Wasser mit Chlorgas, Chloraminen, Natriumhypochlorit, Chlordioxid Ozon oder ultra violetter Strahlung desinfiziert. Einige Wasseraufbereitungsanlagen fügen dem Wasser im vornherein schon Chlor nach der Desinfektionsphase hinzu, um die Reste des biologischen Films oder übermäßiges Eisen und Mangan für den Reinigungsvorgang zu verringern. Zusätzliches Chlor kann wahlweise in das Verteilersystem hinzugefügt werden, um jegliche Pathogene zu bekämpfen.