Wie wird Flusswasser trinkbar?



    Öffnen Sie den Wasserhahn und gießen Sie Wasser in den Wasserkocher - was könnte einfacher sein? Nehmen Sie das Flusswasser, reinigen Sie es in einen Trinkzustand und verwandeln Sie das schmutzige Abwasser in sauberes Wasser - was könnte schwieriger sein? Und teurer. Wir finden heraus, wie das Wasser aus den Flüssen in unseren Wasserhahn gelangt und wie viel Sie für die Reinigung bezahlen müssen.

    Die Hauptquellen für frisches Wasser


    71% unseres Planeten sind mit Wasser bedeckt. Grundsätzlich Salzwasser, absolut ungeeignet zum Trinken. In der Gesamtmenge des Weltwassers sind nur 3% frisch . Wenn 68% des Eises an den Polen und 30% der unterirdischen Süßwasserquellen aus dieser bescheidenen Menge entfernt werden, verbleiben 0,8% im Permafrost, 0,2% in Seen, 0,006% in Flüssen und etwas mehr in der Atmosphäre. Das heißt, die Menge an leicht zugänglichem Süßwasser auf dem Planeten ist gering und diejenige, die am häufigsten verwendet wird, ist nicht zum Trinken ohne Behandlung geeignet. Wir gehen also davon aus, dass Trinkwasser eine teure und knappe Ressource ist.

    Russland führt die Menge an Oberflächenfrischwasser an, daher wird das Wasser für die städtische Wasserversorgung meist aus großen Seen und Flüssen entnommen. Für kleine Siedlungen werden artesische Brunnen verwendet. Aber auch in Gebieten, in denen relativ saubere Flüsse fließen oder Brunnen gebohrt werden, muss Wasser aufbereitet werden, bevor es für die zentrale Wasserversorgung verwendet werden kann, da sich im Wasser Viren, gefährliche Bakterien, Schwermetalle und andere chemische Verunreinigungen befinden können. Drüsenwasser trifft also Leber und Herz-Kreislauf-System, überschüssiges Fluorid verdirbt Zähne und Knochen, Dioxine aus brennendem Müll schädigen das Nervensystem und verursachen Krebs, zu hartes Wasser führt zur Bildung von Nierensteinen und Blei beeinträchtigt die Entwicklung von Kindern und Jugendlichen verursacht Anämie. Und über Bakterien und Viren, und so ist alles klar - Krankheiten, Allergien und Verdauungsstörungen sind vorgesehen. Ja, und gebrauchtes Wasser wäre auch schön zu reinigen und nicht einfach wieder in den Fluss abzulassen.

    Der städtische Wasseraufbereitungszyklus besteht aus zwei Schritten: Wasseraufnahme aus Gewässern und Aufbereitung für die Verwendung in Wasserversorgungssystemen und anschließende Aufbereitung des anfallenden Abwassers und der Wasserableitung in die Gewässer. Wasserversorgung und Abwasserentsorgung.

    Wasseraufbereitung für Klempnerarbeiten


    Zunächst werden wir am Beispiel Moskaus herausfinden, wie Wasser in das Wasserversorgungssystem gelangt. Laut der Mosvodokanal-Website wird „die zentrale Wasserversorgung der Region Moskau hauptsächlich aus Oberflächenwasserquellen durchgeführt. Dies sind die Wassersysteme Moskvoretsko-Vazuzskaya und Volzhskaya, zu denen 15 Stauseen und Wasserversorgungswege gehören - der Moskwa mit seinen Nebenflüssen und der nach ihm benannte Kanal Moskau. “Der tägliche Gesamtwasserverlust der Wasserversorgungsstationen der Hauptstadt beträgt 11 Millionen Kubikmeter und ist damit fast viermal höher als der Verbrauch.

    Die Moskauer trinken Wasser aus dem Fluss Moskau, der durch die ganze Stadt fließt, obwohl diese Idee zunächst beängstigend ist. Tatsächlich wird das Wasser in einer der vier Wasseraufbereitungsanlagen einer umfassenden Aufbereitung unterzogen, bevor der Inhalt der Schifffahrtsflüsse in die Wohnungen gelangt. Die Wasserentnahmestellen von Flüssen sind geschlossen und sorgfältig bewacht - dies sind buchstäblich strategische Objekte.

    Nach der Grobfiltration wird das Wasser ozonisiert, wobei organische Stoffe aller Größen entfernt und mit Koagulantien und Flockungsmitteln gemischt werden. Diese Reagenzien "klopfen" die verbleibenden Verunreinigungen in Flocken, die sich dann absetzen. Das Mischen von Wasser mit Reagenzien erfolgt innerhalb von zehn Minuten - mit weniger Zeit bilden sich keine Flocken, bei längerem Mischen beginnen sie sich zu zersetzen. Nach der Sedimentation wird das Wasser erneut ozonisiert und gefiltert.


    Dünne Wassertropfen nach Schlammflocken. Quelle: Mosvodokanal

    Eine zwei Meter lange Sandschicht wirkt als Filter, durch den das Wasser auf natürliche Weise fließt. Ein solcher Filter wird etwa einmal täglich durch den Druck von sauberem Wasser von hinten gereinigt. Dann wird das Wasser in einen anderen Tank gegossen, wo es auch unter seinem eigenen Gewicht eineinhalb Meter lange Schicht Holzkohle passiert.

    Die letzte Reinigungsstufe sind Membranen, die Partikel mit einer Größe von nur 0,01 Mikron zurückhalten können (dies ist kein Tippfehler). Jede Stunde werden die Membranen mit einem Rückfluss von Wasser gereinigt. Wasser gilt ab diesem Zeitpunkt als trinkbar, also gesundheitlich unbedenklich. Die Wasseranalyse wird in allen Phasen alle vier Stunden und bei erhöhtem Risiko (z. B. Hochwasser) einmal pro Stunde durchgeführt.



    Membranmodule und deren Inhalt. Quelle: Mosvodokanal

    Übrigens reinigen sie das Wasser nicht mit Chlor - es oder eher sicheres Natriumhypochlorit wird ganz zum Schluss hinzugefügt, um eine Wasserverschmutzung beim Durchgang durch Stadtleitungen zu verhindern. Zumindest in Moskau gilt kaltes Leitungswasser offiziell als absolut trinkbar, ohne zusätzliche Reinigung und Kochen.

    Abwasserbehandlung


    Flusswasser in Trinkwasser umzuwandeln ist nicht einfach, aber es ist noch schwieriger, den Abwasserkanal in sauberes und umweltfreundliches Wasser zu verwandeln. Die Hauptstadt wird von vier Wasseraufbereitungsanlagen versorgt, in denen Abwasser aus Abwasserkanälen fließt. Die größte und modernste von ihnen, Kuryanovskaya, kann nach der Modernisierung bis zu 3,1 Millionen Kubikmeter pro Tag verarbeiten . Bei Bedarf erhalten die Anlagen von Lyubertsy weitere 3 Millionen Kubikmeter, Zelenogradsk und Butovsky zusammen - 220 Tausend Kubikmeter. Das heißt, die Energiereserve von Aufbereitungsanlagen, die Moskauer Abwasser in sauberes sauberes Wasser verwandeln, ist doppelt so hoch wie der derzeitige Verbrauch der Stadt.

    Sie arbeiten so. Zunächst strömen die Rohre durch die Rohre in die Aufnahmekammer der Kläranlage - das sind große, bis vor kurzem geöffnete Tanks, aus denen kilometerweit ein unerträglicher Geruch mitgerissen wurde. Glücklicherweise wurden Moskauer Kläranlagen mit speziellen Abdeckungen versehen, so dass die Bewohner der Nachbarhäuser endlich den Geruch von Abwasserkanälen vergessen konnten.

    Unerträglich verschmutztes Wasser mit sehr viel Schmutz, der in den Abwasserkanal gelangt, wird einer groben mechanischen Reinigung unterzogen, bei der alle für das Auge sichtbaren Fremdkörper entfernt werden. Der trockene Rückstand wird gepresst und auf Lagerdeponien transportiert.

    Außerdem setzt sich in den Absetzbehältern ein Teil des Schlamms auf natürliche Weise ab, wonach das noch schmutzige und stinkende Wasser zur Belüftung geschickt werden kann. Während dieses Vorgangs wird das Wasser in Belebungstanks (dies ist kein Tippfehler!) Mit Spezialschlamm und Bakterien gemischt, die die meisten Verunreinigungen und organischen Substanzen „fressen“.


    In warmem, sauerstoffhaltigem Wasser reinigen Bakterien das Wasser schneller. Quelle: Mosvodokanal,

    Absetzschlamm wird langsam durch Saugpumpen entfernt. Sie müssen Fotos von Behandlungsanlagen gesehen haben, in denen eine Brücke in kreisförmigen Becken von der Mitte bis zum Rand gebaut wurde. Dies ist der ilosos, der sich langsam wie ein Uhrzeiger dreht und Schlick vom Boden sammelt. Am Ende des Betriebs der Schlammpumpe wird das Wasser optisch sauber, aber noch nicht sicher.


    Schlammanhänger sind der bekannteste Teil von Kläranlagen. Quelle: Mosvodokanal

    In der letzten Phase wird das Wasser der Moskauer Kläranlage mit leistungsstarken Quarzlampen dekontaminiert und anschließend in den Fluss abgelassen . Formal ist der ehemalige Abwasserkanal sauberer als das Wasser, das dem Fluss für die Grundbehandlung der Wasserversorgung entnommen wird. Übrigens ist es unmöglich, Abwasser zu chlorieren oder zu ozonisieren, da sonst Spuren von Gas und Chemikalien in den Fluss gelangen und zusammen mit Bakterien alle Lebewesen zerstören.


    Ein klares Diagramm der modernen Reinigung von Mosvodokanal. Quelle: Mosvodokanal

    Wasserfilter in der Tasche


    Die Idee eines tragbaren Produkts zum Reinigen von Wasser bis zum Trinkwasserstand war schon immer relevant. Während des Ersten Weltkrieges stellten Soldaten Filter aus Sand, Kies und Ziegeln her, Tabletten mit Chlor und einem Entchlorungsmittel waren für den individuellen Gebrauch bestimmt. Jetzt werden Tabletten zur Desinfektion von Wasser mit dem Natriumsalz der Dichlorisocyanursäure in das russische Militär-RPI investiert.


    Dies ist kein Werbegag - mit dem tragbaren LifeStraw-Filter können Sie wirklich Wasser aus jeder Quelle trinken. Na ja, oder fast von jedem ... Quelle: Vestergaard

    2008 wurde der LifeStraw-Röhrenfilter der Schweizer Firma Vestergaard zu einem echten Durchbruch, durch den man aus praktisch jedem Vorratsbehälter Wasser trinken kann, auch aus einer Pfütze. Der Unterschied zwischen LifeStraw und typischen Kohlefiltern besteht in der Verwendung einer röhrenförmigen Membran mit Poren von 0,2 Mikron, die Bakterien und Parasiten besser verträgt als Kohle. Frühere Versionen von LifeStraw schützten nicht vor Schwermetallen und Viren, aber das aktualisierte LifeStraw Flex konnte sie herausfiltern. Verschiedene Versionen von LifeStraw haben eine Ressource von 1800 bis 4000 Litern und kosten ab 19,95 US-Dollar.


    Ein Bündel dünner Röhren - das ist das LifeStraw-Membranfiltersystem. Genau wie bei den Membranfiltern der Moskauer Aufbereitungsanlagen. Quelle: YouTube

    Jetzt im Verkauf finden Sie viele touristische Flaschen und Tuben mit Filtern, Sie sollten jedoch auf das Filterelement achten. Wenn in der Beschreibung nur Kohle erwähnt wird, sollten Sie nicht riskieren, Wasser aus Pfützen und stehenden Stauseen zu entnehmen - beschränken Sie sich auf Leitungswasser. Kohle desodoriert Wasser, entfernt Schwermetalle und Chlor, überträgt jedoch Viren und Bakterien.

    Was kostet die Wasseraufbereitung?


    Wissenschaftliche und technische Magie, um Millionen Tonnen Abfall in Wasser zu verwandeln, klingt großartig, aber wie viel kostet ein so komplexer Prozess? Im offenen Haushalt von Moskau wurden jährlich rund 900 Millionen Rubel für die Sammlung, Entsorgung von Abfällen und die Abwasserbehandlung bereitgestellt, und dies ist nur die Instandhaltung der vorhandenen Infrastruktur. Und die Kosten für die Aktualisierung und den Bau neuer Einrichtungen können Milliarden betragen.

    Dies trotz der Tatsache, dass durch Maßnahmen zur effizienten Nutzung und Wirtschaftlichkeit die Wasserverschwendung auch in Moskau verringert werden konnte, obwohl die Bevölkerung der Hauptstadt in 20 Jahren um ein Drittel gewachsen ist. Laut demselben Mosvodokanal gaben die Moskauer 2018 etwa 3 Millionen Kubikmeter Wasser aus. Goss 1995 jeder Einwohner der Stadt etwa 450 Liter pro Tag in die Kanalisation, jetzt etwa 202 Liter.

    Wichtig ist auch, dass bei der Wasseraufbereitung viel Geld für die Energieversorgung ausgegeben wird. In den USA sind dies beispielsweise 4% des gesamten Stromverbrauchs .

    Ist es billiger


    Wenn Wasserversorgungsunternehmen keine billigen und umweltfreundlichen (seltene Kombination) Energiequellen zur Verfügung haben, müssen Sie mit dem, was Sie haben, zu tun haben, dh lokale Energieunternehmen einsetzen und diese zu festgelegten Tarifen bezahlen. Einige Einsparungen in der Zukunft können durch die Aufrüstung der Ausrüstung der Station erzielt werden, dies erfordert jedoch ernsthafte Investitionen. Es gibt nur einen Weg: die Effizienz des Energieverbrauchs zu steigern, ohne die Behandlungsqualität zu beeinträchtigen.

    Für Japan sind die Energiekosten für die Wasseraufbereitung ebenfalls ein Problem geworden: 0,7% des Stroms des Landes werden verbraucht, und der Strom auf der Insel ist viel teurer als auf Russisch. Yukio Hiraoka, leitender Spezialist für Wasser- und Umweltsysteme bei Toshiba Infrastructure Systems & Solutions Corporation, schlug die Idee vorDynamische Änderungen des Luftstroms zur Belüftung des Wassers während des Tages. Die Belüftung, die für die Bakterienaktivität notwendig ist, macht bis zu 60% der elektrischen Leistung der Kläranlagen aus. Die Abwassermenge variiert jedoch je nach Tageszeit - es gibt mehr in den Morgen- und Abendstunden, es gibt fast keine neuen Abflüsse in der Nacht, eine übermäßige Belüftung mit bereits gereinigtem Wasser erzeugt nichts. So können Sie anstelle einer konstanten Belüftung bei gleicher Leistung die Luftzufuhr ändern und gleichzeitig die Wirksamkeit der Wasseraufbereitung aufrechterhalten.


    Toshiba-Belüftungssystem. Quelle: Toshiba

    Zur Bestimmung der Wasserqualität wird der NH4-N-Marker verwendet, dessen Menge die Bereitschaft der Abwässer zur weiteren Behandlung anzeigt. Basierend auf dieser Tatsache hat Toshiba einen Sensor entwickelt, der die Konzentration von NH4-N und die Menge des in Wasser gelösten Sauerstoffs überprüft. Eine spezielle Software liest die Sensormesswerte und „spannt das Ventil an“, um eine sinnlose übermäßige Belüftung zu verhindern.

    Die Entwicklung von Toshiba reduzierte den Luftstrom um 10,3%, was es ermöglichte, ihn in etwas mehr als zwei Jahren wiederzugewinnen und anschließend die Kosten für die Wasseraufbereitung zu senken, indem der Stromverbrauch durch Luftpumpen gesenkt wurde. Die Toshiba-Lösung erfordert keine Umrüstung der Aufbereitungsanlagen - es handelt sich lediglich um einen Sensor, einen Computer und eine Software. Wenn die Lösung jedoch auf nationaler Ebene angewendet wird, beispielsweise in Russland, belaufen sich die Einsparungen bei der Wasseraufbereitung auf Milliarden Rubel.

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