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Ausbau der Wasseraufbereitung im Wasserwerk Diehsa vor dem Hintergrund der langfristigen Entwicklung der Nitratkonzentration in der Wasserfassung Diehsa
Art der Abschlussarbeit
Bachelor
Autoren
- Seidel, Marlene
Betreuer
- Prof. Dr. André Lerch
- M. Sc. Javier Farias
Weitere Betreuer
Dipl.-Ing. Thomas Rießner (IBOS GmbH)
Abstract
Das Wasserwerk Diehsa wurde zwischen den Jahren 1950 und 1960 errichtet. Die Aufbereitung des oberflächennahen Grundwassers erfolgt ausschließlich durch eine offene Belüftung mit dem Ziel einer pH-Wert-Anhebung. Durch das landwirtschaftliche Einzugsgebiet der am Wasserwerk liegenden Fassungsanlagen weist das Rohwasser hohe Konzentrationen an Nitrat auf. Der Grenzwert von 50 mg/l Nitrat nach der Trinkwasserverordnung wird in einem der drei Brunnen, der in dieser Arbeit Brunnen 1 genannt wird, deutlich überschritten. Der Trinkwasserzweckverband „Neiße-Schöps“, als Betreiber des Wasserwerkes, entschied im Rahmen einer Trinkwasserversorgungskonzeption, das Wasserwerk langfristig als eines der zentralen Anlagen des Verbandes auszubauen und die Aufbereitung zu erweitern. Vor diesem Hintergrund soll die Wasseraufbereitungsanlage des Wasserwerkes modernisiert und Maßnahmen entwickelt werden, dass auch bei erhöhten Nitratwerten das genehmigte Volumen der Rohwasserentnahme für die Trinkwasserversorgung ausgeschöpft werden kann.
Durch eine enge Zusammenarbeit mit den Nutzern der, in dem Fassungsgebiet liegenden, Flächen konnte in den vergangenen Jahren ein weiterer Anstieg der Nitratwerte im Grundwasser verhindert und der Trend umgekehrt werden. Mit Hilfe eines Pumpversuches im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass bei einer intensiven Nutzung des Brunnen 1 mit Werten von deutlich über 50 mg/l Nitrat eine weitere Reduzierung der Nitratkonzentration möglich ist. Es ist davon auszugehen, dass die, im Rahmen der turnusmäßigen Überprüfung des Brunnens, ermittelten Konzentrationen nicht den tatsächlichen Verhältnissen im genutzten Grundwasserleiter entsprechen. Vielmehr wird eingeschätzt, dass der Brunnen durch oberflächennahes Grundwasser beeinflusst wird. Dieses Grundwasser weist deutlich höhere Nitratkonzentrationen auf und kann durch Schäden in der Brunnenverrohrung direkt in den Brunnen infiltrieren.
Im Weiteren wurden die Möglichkeiten einer technischen Aufbereitung im Wasserwerk aufgezeigt und eine Nitratentfernung mit Ionenaustauschern beschrieben. Die Aufbereitung durch einen Ionenaustauscher wurde so bemessen, dass die Kapazität dieser Aufbereitungsstufe nur für einen Teilstrom des hochbelasteten Grundwassers aus Brunnen 1 ausgelegt ist. Ziel ist es, eine Integration dieses Verfahrens vor dem Hintergrund der beengten Platzverhältnisse, den hohen Betriebskosten des Verfahrens und der eingeschränkten Möglichkeit einer Abwasserentsorgung am Standort in das bestehende Wasserwerk zu ermöglichen.
Das derzeitige Aufbereitungsverfahren im Wasserwerk Diehsa konzentriert sich ausschließlich auf die Anhebung des pH-Wertes durch eine offene Belüftung. Die Zugabe von Desinfektionsmitteln erfolgt nur bei Überschreitung der Grenzwerte von den mikrobiologischen Parametern. Aufgrund der geringen Carbonathärte des Rohwassers erreicht das Verfahren einer physikalischen Entsäuerung seine Grenzen, sodass der Grenzwert nicht sicher eingehalten werden kann. Daran würde sich auch bei einer Erneuerung der Aufbereitung nichts ändern, da die geplanten hocheffizienten Flachbettbelüfter ebenfalls aus physikalischen Gründen an ihre Leis-tungsgrenze stoßen. Zur Sicherung der Grenzwerte nach Trinkwasserverordnung wurden deshalb verschiedene Verfahren der Entsäuerung und Stabilisierung nach DVGW W 214 für den Einsatz am Wasserwerk Diehsa untersucht und eine Vorbemessung vorgenommen.
Durch eine enge Zusammenarbeit mit den Nutzern der, in dem Fassungsgebiet liegenden, Flächen konnte in den vergangenen Jahren ein weiterer Anstieg der Nitratwerte im Grundwasser verhindert und der Trend umgekehrt werden. Mit Hilfe eines Pumpversuches im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass bei einer intensiven Nutzung des Brunnen 1 mit Werten von deutlich über 50 mg/l Nitrat eine weitere Reduzierung der Nitratkonzentration möglich ist. Es ist davon auszugehen, dass die, im Rahmen der turnusmäßigen Überprüfung des Brunnens, ermittelten Konzentrationen nicht den tatsächlichen Verhältnissen im genutzten Grundwasserleiter entsprechen. Vielmehr wird eingeschätzt, dass der Brunnen durch oberflächennahes Grundwasser beeinflusst wird. Dieses Grundwasser weist deutlich höhere Nitratkonzentrationen auf und kann durch Schäden in der Brunnenverrohrung direkt in den Brunnen infiltrieren.
Im Weiteren wurden die Möglichkeiten einer technischen Aufbereitung im Wasserwerk aufgezeigt und eine Nitratentfernung mit Ionenaustauschern beschrieben. Die Aufbereitung durch einen Ionenaustauscher wurde so bemessen, dass die Kapazität dieser Aufbereitungsstufe nur für einen Teilstrom des hochbelasteten Grundwassers aus Brunnen 1 ausgelegt ist. Ziel ist es, eine Integration dieses Verfahrens vor dem Hintergrund der beengten Platzverhältnisse, den hohen Betriebskosten des Verfahrens und der eingeschränkten Möglichkeit einer Abwasserentsorgung am Standort in das bestehende Wasserwerk zu ermöglichen.
Das derzeitige Aufbereitungsverfahren im Wasserwerk Diehsa konzentriert sich ausschließlich auf die Anhebung des pH-Wertes durch eine offene Belüftung. Die Zugabe von Desinfektionsmitteln erfolgt nur bei Überschreitung der Grenzwerte von den mikrobiologischen Parametern. Aufgrund der geringen Carbonathärte des Rohwassers erreicht das Verfahren einer physikalischen Entsäuerung seine Grenzen, sodass der Grenzwert nicht sicher eingehalten werden kann. Daran würde sich auch bei einer Erneuerung der Aufbereitung nichts ändern, da die geplanten hocheffizienten Flachbettbelüfter ebenfalls aus physikalischen Gründen an ihre Leis-tungsgrenze stoßen. Zur Sicherung der Grenzwerte nach Trinkwasserverordnung wurden deshalb verschiedene Verfahren der Entsäuerung und Stabilisierung nach DVGW W 214 für den Einsatz am Wasserwerk Diehsa untersucht und eine Vorbemessung vorgenommen.
Schlagwörter
Nitrat, Pumpversuch, Trinkwasser, Ionenaustauscher, pH-Wert-Anhebung, Filtration
Berichtsjahr
2018