Stand:
01.01.2012

Adsorption

Anlagerung von Molekülen oder Partikeln aus einer fluiden Phase an einer festen Oberfläche.

An Aktivkohle adsorbierbare organische Halogenverbindungen.

Biochemischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen.

Der BSB ist diejenige Menge an Sauerstoff, die für den oxidativen Abbau der im Wasser enthaltenen organischen Stoffe durch Mikroorganismen im aeroben Milieu innerhalb eines bestimmten Zeitraumes (5 Tage) verbraucht wird.

Der BSB wird in mg/L O₂ angegeben.

Die Erdkruste besteht zu 3,6% aus Calcium (fünfthäufigstes Element). In der Natur kommt es als Kalk, Gips, Dolomit, Anhydrit, Apatit und Flußspat vor.

Ein erwachsener Mensch hat einen täglichen Calciumbedarf von etwa 800 mg. Calcium ist wichtiger Bestandteil für den Knochenbau und Fettstoffwechsel. Eine Blutgerinnung findet nur in Gegenwart von Calcium statt.

Kalkstickstoff, Calciumoxid und Kalk werden als Düngemittel eingesetzt, Kalkstickstoff wirkt gleichzeitig herbizid, d.h. unkrautvernichtend.

Bei der Trinkwasseraufbereitung werden Calciumcarbonat und Calciumhydroxid zur Entsäuerung und Aufhärtung verwendet.

Calcium ist ein wesentlicher Bestandteil der Wasserhärte. Kohlenstoffdioxidhaltige Grundwässer erfahren auf kalkhaltigem Untergrund eine Aufhärtung. Die Lösung von Calciumcarbonat hat Auswirkungen auf den pH-Wert und die Pufferkapazität des Wassers. Nach der Trinkwasserverordnung sind Calciumcarbonat-(Calcit-)gesättigte Wässer zu verteilen. Calcium ist an der Ausbildung einer schützenden Schicht im Leitungsrohr beteiligt. In übersättigten Wässern kann es vor allem im Warmwasserbereich zu Ausfällungen und damit zu Rohrverkrustungen kommen.

Grenzwert TrinkwV: 400 mg/L Ca

Die Verbreitung von Krankheiten über das Trinkwasser hatte in der Vergangenheit teilweise verheerende Folgen und muss daher unbedingt vermieden werden. Chlor ist ein preiswertes Desinfektionsmittel, das zudem seinen Vorteil gegenüber anderen Mitteln in der Depot-Wirkung hat und somit auch noch im Rohrnetz desinfizierend wirkt. Als ausreichende Einwirkungszeit werden 15 bis 30 Minuten angesehen. Durch die unterschiedliche Oxidationswirkung der verschiedenen Zustandsformen des Chlors nimmt die Desinfektionswirkung mit steigendem pH-Wert ab. Für die Trinkwasseraufbereitung sind Chlor, Natrium-, Calcium- und Magnesiumhypochlorit sowie Chlorkalk ausschließlich zur Desinfektion zugelassen. Nach Abschluss der Aufbereitung soll im Trinkwasser ein Restgehalt von mindestens 0,1mg/l freiem Chlor nachweisbar sein, es darf aber höchstens eine Menge von 0,3 mg/L freies Chlor enthalten. Als Reaktionsprodukte dürfen bei der Desinfektion nicht mehr als 0,01 mg/L (10 µg/L) Trihalogenmethane enthalten sein.

Die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten lässt sich vermeiden, indem die Chlordosis nicht höher gewählt wird als zur Desinfektion notwendig ist und die organischen "Vorläufersubstanzen" vorher durch geeignete Aufbereitungsschritte entfernt werden.

Bei der Verwendung von Chlor sind spezielle Sicherheitsvorschriften zu beachten (abgetrennte Lagerräume, Warnanlagen usw.).

Chloride sind in der Natur vor allem als Natriumchlorid (Kochsalz), Kaliumchlorid und Calciumchlorid weit verbreitet. Zu etwa 0,05% kommen Chloride in der Erdkruste vor.

Der Mensch nimmt mit der üblichen Nahrung täglich zwischen 3 und 12 g Cl^- (entsprechend 5 - 20 g NaCl) auf. Die Ausscheidung erfolgt über Niere und Schweiß.

Durch herkömmliche Wasseraufbereitungsverfahren lassen sich Chloridkonzentrationen nicht senken. Es bedarf hierfür Verfahren der Entsalzung (Umkehrosmose, Ionenaustausch, Destillation). Durch Zugabe von chloridhaltigen Flockungsmitteln oder Salzsäure zur pH-Wert - Korrektur wird die Chloridkonzentration im Wasser erhöht. Gehalte über 250 mg/L können dem Wasser einen salzigen Geschmack verleihen, Konzentrationen über 500 mg/L werden als unangenehm empfunden.

Chloride fördern die Korrosion von Beton, Eisen und Aluminium.

Grenzwert TrinkwV: 250 mg/L Cl

Chemischer Sauerstoffbedarf.

Der CSB ist die Menge an Sauerstoff, die zur chemischen Oxidation der oxidierbaren Wasserinhaltsstoffe benötigt wird.

Der CSB wird ebenso wie der BSB in mg/L O₂ angegeben. Da mit dem CSB auch biologisch nicht abbaubare Substanzen erfasst werden, ist der CSB-Wert einer Probe i.d.R. höher als deren BSB-Wert.

Wasser ist das universelle und beste natürliche Lösungsmittel für viele Stoffe, z.B. Salze und Gase. Es stellt für alle biologischen Systeme das Transportmittel für diese Stoffe dar, ist also an jeder Nahrungskette und jedem Stoffwechsel maßgeblich beteiligt.

Reines Wasser H₂O liegt natürlicherweise nirgendwo auf der Erde vor, denn durch den Kontakt mit Luft, Boden oder Gesteinsarten werden mehr oder weniger viele Stoffe in verschiedenen Konzentrationen aufgenommen.

Wird ein Elektrolyt -ein Salz, eine Säure oder eine Base- in Wasser gegeben, löst er sich auf und zerfällt dabei mehr oder weniger in seine Bestandteile, in Ionen (grch. "wandernde Teilchen"). Man spricht von der elektrolytischen Dissoziation.


Die negativ geladenen Ionen wandern im elektrischen Feld zur positiven Anode - sie heißen deshalb Anionen -, die positiv geladenen zur negativen Kathode - man nennt sie aus diesem Grund Kationen.

Auch das Wasser selbst dissoziiert in sehr geringer Menge in H⁺ - Kationen und OH^- - Anionen. Die Lösung ist aber weiterhin nach außen elektrisch neutral.

Dissolved organic carbon. Gelöster organisch gebundener Kohlenstoff.

Mit einem Anteil von 7% ist Eisen das vierthäufigste Element in der Erdkruste. Man nimmt an, dass der Erdkern überwiegend aus Eisen besteht. In sauerstoffarmen Grundwässern werden in Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit 10 mg/l und mehr Eisen gefunden.

Für Menschen ist Eisen ein essentielles Element. Es spielt eine wichtige Rolle im Stoffwechsel und in der Atmungskette. Eisenmangelzustände sind in der Bevölkerung weit verbreitet. Der durchschnittliche tägliche Bedarf an Eisen beträgt etwa 15 mg.

In Rohwässern gelöstes (zweiwertiges) Eisen wird bei der Trinkwasseraufbereitung durch Oxidation in die (dreiwertige) unlösliche Form überführt und durch Filtration abgeschieden. Dabei sind die Filterlaufzeiten von der Eisenkonzentration im Rohwasser abhängig. Eisensalze werden in der Wasseraufbereitung als Flockungs- und Fällungsmittel eingesetzt.

Wird in Wasserleitungen aus Stahl oder Gusseisen die Schutzschichtbildung gestört, kommt es zur Korrosion. Eisen geht überwiegend als Rost in das Trinkwasser über und verleiht ihm eine rotbräunliche Färbung und Trübung. In Leitungen mit großen Stagnationszeiträumen kann bei der ersten Abnahme auch eine bräunliche Färbung auftreten. Die Leitung muss zunächst gespült werden.

Grenzwert TrinkwV: 0,2 mg/L Fe

Als Enteisenung wird die Wasseraufbereitung zur weitgehenden Entfernung von gelöstem Eisen bezeichnet. Dabei wird das gelöste Eisen zunächst durch Oxidation (z.B. mit Luftsauerstoff) in eine schwerlösliche Form überführt und dann in einem Filter oder Absetzbecken zurückgehalten.

Die Enteisenung wird häufig in Kombination mit einer Entmanganung durchgeführt.

Die Minderung der Gesamthärte im Wasser durch entsprechende Aufbereitungsverfahren wird als Enthärtung bezeichnet. Als Verfahren kommen die Schnell- und die Langsamentcarbonisierung, als auch der Ionenaustausch in Betracht. Neueste Untersuchungen befassen sich mit der Enthärtung durch geeignete Membranverfahren.

Die Härte eines Wassers kann auch durch Mischung herabgesetzt werden. Hierbei ist allerdings zu beachten, dass durch die Mischung auch das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht (KKSG) verändert, und somit u. U. eine zusätzliche Aufbereitung notwendig wird.

Unter Entmanganung versteht man die weitgehende Entfernung des gelösten Mangans aus einem Wasser. Ähnlich der Enteisenung wird auch hier eine Abscheidung durch Überführung der gelösten Form in eine schwerlösliche Form mittels Oxidation erreicht. Im Gegensatz zur Enteisenung wird die Oxidation durch Sauerstoff allein nicht oder nur sehr langsam durchgeführt. Die katalytische Mithilfe von manganoxidierenden Bakterien ist hier notwendig.

Die Anhebung des pH-Wertes durch geeignete Aufbereitungsverfahren wird als Entsäuerung bezeichnet. Hier stehen physikalische (Belüftung zum Austrag von gelöstem Kohlenstoffdioxid) und chemische (Dosierung von alkalisch reagierenden Stoffen bzw. Filtration über alkalisch reagierende Materialien) Verfahren zur Verfügung.

Ausscheidung schwer löslicher Verbindungen aus Lösungen.

Erzeugung sichtbarer und abtrennbarer Flocken.

Als Gesamthärte wird die Summe der Stoffmengenkonzentrationen der Erdalkali-Ionen im Wasser bezeichnet.

Als wesentliche Bestandteile vieler Wässer sind hier die Calcium- und Magnesium-Ionen von Bedeutung. Die übrigen Ionen der Erdalkaligruppe liegen im allgemeinen in nur unbedeutender Konzentration im Wasser vor.

Nach § 8 des Waschmittelgesetzes sind Wasserversorgungsunternehmen verpflichtet, den Verbrauchern den Härtebereich des vom Wasserversorgungsunternehmen abgegebenen Trinkwassers mindestens einmal jährlich auf geeignete Art bekannt zugeben. In § 7 des Gesetzes sind die Härtebereiche spezifiziert.

Hazard Analysis Critical Control Points

Das aus der Lebensmittelhygiene stammende Prinzip kann zur Sicherstellung der Trinkwasserqualität eingesetzt werden. Es besteht aus drei Schritten:
1. Gefahrenanalyse und -Bewertung
2. Identifikation von Kontrollpunkten für als wesentlich bewertete Gefahren zur Minimierung des Risikos.
3. Sicherstellung, dass die Kontrolle wirksam ausgeführt wird.

Als siebthäufigstes Element ist Kalium mit 2,6% in der Erdkruste vertreten. In Grundwässern sind K⁺ -Ionen meist in viel geringeren Mengen enthalten als Na⁺ -Ionen, da Kalium ein bedeutender Pflanzennährstoff ist.

Der menschliche Bedarf an Kalium beträgt etwa 2 - 3 g pro Tag.

Wirkungen auf die Wasseraufbereitung und auf das Rohrnetz sind bei Kalium nicht bekannt.

Grenzwert TrinkwV: 12 mg/L K (geogen bedingte Überschreitungen bleiben bis zu einem Grenzwert von 50 mg/L außer Betracht)

Mit dem Begriff "Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht" (KKSG) wird das chemische Gleichgewicht in wässriger Lösung zwischen den Ionen der Kohlensäure (Hydrogencarbonat, HCO₃^- und Carbonat, CO₃^2-), dem Kohlenstoffdioxid (CO₂) und dem Calciumcarbonat (CaCO₃) beschrieben. Dieses Gleichgewicht bestimmt wesentlich den kalkabscheidenden oder kalklösenden Charakter eines Wassers.

Praktisch findet das KKSG in der Analysenkontrolle, bei korrosionschemischen Beurteilungen, bei Mischungsrechnungen und bei der Planung / Auslegung von Aufbereitungsanlagen zur Entsäuerung Anwendung.

Die exakte mathematische Beschreibung des KKSG ist aufgrund der zwei Dissoziationsstufen der Kohlensäure und zahlreicher Komplexierungsreaktionen sehr umfangreich.

Die Karbonathärte ist der Anteil der Gesamthärte (berechnet aus den Calcium- und Magnesiumgehalten), welcher als Hydrogencarbonat HCO₃^- vorliegt. Sie kann aus der Säurekapazität eines Wassers errechnet werden, wird in °dH angegeben.

Karbonathärte und Säurekapazität geben das Puffervermögen eines Wassers wieder.

Kupfer ist mit 0,0007% an der Erdkruste beteiligt. Der Werkstoff Kupfer wird bei der Produktion von z.B. Kabeln, Rohrleitungen und Behältern eingesetzt. In Gewässern wirkt Kupfersulfat in Konzentrationen ab 0,1 mg/L algizid. Erhöhte Kupferkonzentrationen bewirken grünliche Abscheidungen an Armaturen und Installationen (z.B. Wasch- oder Toilettenbecken).

Richtwert TrinkwV: 3 mg/L Cu
(der Richtwert gilt nach Stagnation von 12 Stunden. Innerhalb von 2 Jahren nach der Installation von Kupferrohren gilt der Richtwert ohne Berücksichtigung der Stagnation. Der Werkstoff Kupfer ist in Abhängigkeit von der Wasserqualität nur entsprechend dem Stand der Technik zu verwenden oder einzusetzen.)

Zur Eignung von Kupferrohren für die Trinkwasserinstallation möchten wir hier auf die Presse-Information Nr. 03/98 des Umweltbundesamtes verweisen.

Die elektrische Leitfähigkeit von Wässern beruht auf deren Gehalt an ionogen gelösten Stoffen. Sie ist Abhängig von der Konzentration, der elektrochemischen Wertigkeit, der Ionenbeweglichkeit und dem Dissoziationsgrad der gelösten Elektrolyte.

Die Leitfähigkeit gilt als Maß für die Ionenkonzentration der im Wasser gelösten Stoffe, gibt allerdings keinen Aufschluss über die einzelnen Spezieskonzentrationen. Die Messwerte werden auf eine Bezugstemperatur (i.d.R. 25°C) umgerechnet angegeben.

Magnesium ist mit 2,1% an der Erdkruste beteiligt (achthäufigstes Element). Magnesium ist essentieller Pflanzennährstoff und somit auch in vielen Düngemitteln enthalten. Das basische Magnesiumcarbonat dient als Pudergrundlage und Füllstoff.

Nach Calcium ist Magnesium wesentlichster Bestandteil der Wasserhärte. Bei der Entsäuerung von Trink- und Brauchwasser mit Magnesiumverbindungen erfolgt eine Aufhärtung des Wassers. Der Gleichgewichts-pH-Wert eines Wassers kann bei der Aufbereitung mit magnesiumhaltigen Filtermaterialien überschritten werden, ein Kalkabscheidendes Wasser entstehen.

Der tägliche Magnesiumbedarf eines Erwachsenen beträgt etwa 325 mg. Magnesium ist im Körper in den Knochen, Skelettmuskeln, im Nervensystem und in der Leber zu finden.

Grenzwert TrinkwV: 50 mg/L Mg (geogen bedingte Überschreitungen bleiben bis zu einem Grenzwert von 120 mg/L außer Betracht)

Mangan ist Bestandteil einer Vielzahl von Erzen und kommt in Der Erdkruste zu 0,18% vor. Es tritt häufig in eisenhaltigen Grundwässern auf; allerdings in geringeren Konzentrationen als das Eisen.

Beim Menschen ist Mangan z.B. an der Regulierung des Kohlenhydrat- und Cholesterinstoffwechsels beteiligt und spielt eine Rolle bei der Entwichklung des Skeletts. Die Empfohlene Aufnahmemenge beträgt etwa 2 - 3 mg Mn pro Tag (Nahrungsaufnahme, Schwarzer Tee).

Bei der Wasseraufbereitung wird Mangan ebenso wie Eisen durch Oxidation und anschließender Filtration weitgehend entfernt. Manganabscheidende Mikroorganismen unterstützen die Vorgänge im Filter. Nicht ausreichend entferntes Mangan kann im Trinkwasser zu braun-schwarzen Trübungen führen. Kaliumpermanganat ist ein nach TrinkwV zugelassener Stoff zur Oxidation und Desinfektion von Rohrleitungen.

Geringe Mengen an Mangan führen über lange Zeiträume zu Ablagerungen im Rohrnetz. Bei Betriebsumstellungen (andere Strömungsverhältnisse, Fließrichtungsumkehr, Umstellung auf Fernversorgung durch ein unterschiedliches Wasser) können diese Ablagerungen aufgewirbelt werden und zu den schon oben genannten Trübungen führen. (Gefahr der Wiederverkeimung bei Ablagerung von organischen Stoffen mit dem Mangan, "Nährboden").

Grenzwert TrinkwV: 0,05 mg/L Mn

Die Erdkruste besteht zu 2,6% aus Natrium (sechsthäufigstes Element). Meerwasser enthält ca. 10,5 g/L Na. Die Empfohlene Menge für die tägliche Zufuhr von Natrium liegt bei 2 - 3 g (Mindestbedarf), die durchschnittlich mit der Nahrung aufgenommene Menge zwischen 5 und 20 g pro Tag [L1].

Natrium ist das Gegenion zu Calcium- und Magnesium- bei der Enthärtung über Ionenaustausch. Wirkungen auf die Wasseraufbereitung und auf das Rohrnetz sind bei Natrium nicht bekannt.

Grenzwert TrinkwV: 200 mg/L Na

Nitrat kommt im Boden als Produkt biologischer Prozesse vor. Pflanzen nehmen Stickstoff in Form von Nitrat oder Ammonium als Nährstoff auf und entziehen ihn so dem Boden. Bei landwirtschaftlich genutzten Böden wird dieser Stickstoffverlust durch Düngung kompensiert. Nitrat kann in Form von Mineraldünger oder organischem Dünger (Gülle, Mist usw.) aufgebracht werden. Durch intensive Landwirtschaft verdreifachte sich in der Bundesrepublik der Verbrauch von Kunstdünger innerhalb von 20 Jahren.

Während Stickstoff früher ein Mangelelement im Boden darstellte, liegt heute infolge von Überdüngung eher ein Überangebot in Form von Nitrat vor, was in Grundwässern zu zunehmenden Problemen führt. Stickstoffdüngung außerhalb der Vegetationsperiode kann zum sprunghaften Anstieg der Nitratkonzentration im Grundwasser führen.

Die durchschnittliche Aufnahme von Nitrat über Nahrungsmittel beträgt etwa 75 mg pro Person und Tag. Die Toxizität von Nitrat selbst ist relativ gering. Säuglinge können bei erhöhter Nitrataufnahme durch die Nahrung gefährdet sein, weil dadurch der Sauerstofftransport im Blut gestört werden kann. Dieses Krankheitsbild ist bei eingehaltenem Grenzwert nach TrinkwV für Trinkwasser praktisch bedeutungslos.

Die eigentliche Gefahr von Nitrat liegt bei einer möglichen Reduktion zu Nitrit- im Organismus oder in nitrathaltigen Lebensmitteln bei längerer Lagerung.

Mögliche Wasseraufbereitungsverfahren zur Nitrateliminierung sind der Ionenaustausch oder die Umkehrosmose. Beide Verfahren wirken jedoch nicht selektiv, d.h. auch andere, u.U. wichtige Wasserinhaltsstoffe werden entfernt oder ausgetauscht. Die biologische Nitratentfernung wird in der Abwassertechnik häufig eingesetzt.

Grenzwert TrinkwV: 50mg/L NO₃^-

Nitrit ist Bestandteil des Stickstoffkreislaufs im Boden und kommt als Zwischenprodukt bei der Oxidation zu Nitrat oder Reduktion von Nitrat vor. Die Umsetzung erfolgt meist in wenigen Stunden. Nitrithaltiges Pökelsalz wird in der Lebensmittelindustrie verwendet.

Durchschnittlich nimmt jeder Erwachsene 3,3 mg/Tag Nitrit auf, davon etwa 50% aus Fleischerzeugnissen.

Mit in Lebensmitteln vorkommenden Aminen können aus Nitrit kanzerogene Nitrosamine entstehen.

Grenzwert TrinkwV: 0,1 mg/L NO₂^-

Polycyclische Aromatische Kohlenwasserstoffe
(engl. Polynuclear Aromatic Hydrocarbons, PAH)

PAK sind Produkte der unvollstä:ndigen Verbrennung von organischem Material. Sie sind somit nicht nur in Abgasen zu finden, sondern auch in gegrillten und geräucherten Lebensmitteln.
Nach TrinkwV werden folgende 6 Substanzen erfaßt, für die ein summarischer Grenzwert gilt:
Benzo(b)fluoranthen, Benzo(ghi)perylen, Benzo(k)fluoranthen, Benzo(a)pyren, Fluoranthen, Indeno(1,2,3-cd)pyren.

Grenzwert TrinkwV: 0,0002 mg/L, berechnet als Kohlenstoff

Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der auf die Standardaktivität bezogenen Wasserstoff-Ionen-Aktivität a(H⁺).

Anmerkung: Näherungsweise wird statt der Wasserstoff- Ionen-Aktivität häufig die Wasserstoff-Ionen-Konzentration c(H⁺) eingesetzt. Dies führt allerdings schon bei geringsten Ionenstärken zu deutlichen Fehlern.

Der pH-Wert der Calcitsättigung. Dieser pH-Wert stellt sich ein, wenn ein Wasser eine ausreichend lange Zeit mit Calciumcarbonat in der Modifikation Calcit in Kontakt gebracht wird.

Der pH_C-Wert kann sowohl experimentell als auch rechnerisch ermittelt werden.

Bei der Regeneration von Filtermaterialien anfallende Stoffströme, in der Regel Abwasser / Abfall.

Unter Regeneration versteht man die Wiederherstellung bestimmter chemischer od. physikalischer Eigenschaften von Filtermaterialien durch thermische oder chemische Behandlung.

Unter Rückspülung versteht man in der Wasseraufbereitung die Reinigung eines Filters durch Auswaschen in Entgegengesetzter Fließrichtung. Die Rückspülgeschwindigkeit beträgt dabei ein vielfaches der Filtrationsgeschwindigkeit. Die im Filterbett abgesetzten Stoffe werden durch die Rückspülung entfernt, das im Filterbett enthaltene Material wird aufgelockert.

Sorbens mitsamt aufgenommenem Sorptiv (Adsorption).

Aufnehmende feste Phase bei der Adsorption.

Sulfatkonzentrationen im Grundwasser von über 30 mg/L können auf Gipsvorkommen im Untergrund zurückzuführen sein.

Höhere Sulfatkonzentrationen machen sich geschmacklich nachteilig bemerkbar und können die Korrosion fördern. Auch in der Bauwirtschaft ist der Sulfatgehalt des Wassers von Bedeutung. Konzentrationen über 200 mg/L wirken sich negativ auf die Haltbarkeit von Beton aus.

Grenzwert TrinkwV: 240 mg/L SO₄^2- (geogen bedingte Überschreitungen bleiben bis zu einem Grenzwert von 500 mg/L außer Betracht)

Total inorganic carbon. Gesamter anorganisch gebundener Kohlenstoff.

Total organic carbon. Gesamter organisch gebundener Kohlenstoff.

Der TOC ist die Summe des organisch gebundenen Kohlenstoffs in gelösten und ungelösten Verbindungen.

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