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Stadt Lichtenfels  |  E-Mail: rathaus@lichtenfels.de  |  Online: http://www.lichtenfels.de

Wassergewinnung und Trinkwasseraufbereitung

Jeder einzelne und jede Familie musste früher selber zusehen, wo Wasser beschafft werden konnte. Für uns ist heute eine zentrale Wasserversorgung selbstverständlich.

Der größte Teil des Trinkwassers wird bei uns heute aus Grundwasser Öffentlicher Brunnen in einer mittelalterlichen Stadtgewonnen. Daneben wird Wasser aus Talsperren, Seen, Flüssen oder Quellen zur Versorgung der Bevölkerung genutzt. Egal, ob nun der Ausgangsstoff Grund- oder Oberflächenwasser ist: es wird regelmäßig und gewissenhaft auf seine Beschaffenheit hin überprüft. Dort, wo die Qualität nicht ausreicht, wird das Wasser durch technische Verfahren zu Trinkwasser aufbereitet. Trinkwasser ist das am strengsten überwachte Lebensmittel, das wir kennen!

 

Ein Mittagessen wird zum Beispiel aus Fleisch, Gemüse, Kartoffelsn Wasser und Gewürzen "zubereitet". Trinkwasser dagegen wird "aufbereitet".

"Aufbereiten" heißt: zur weiteren Verwendung (zum Trinken, Kochen, Waschen usw.) vorbereiten, indem störende oder die Gesundheit schädigende Stoffe entfernt werden.

 

Der Grundstoff des Lebens

In unseren Bächen, Flüssen und Seen sammelt sich ein großer Teil des Wassers, das in der Form von Regen, Schnee, Hagel odeer Nebel vom Himmel fällt. Ein anderer Teil des Niederschlages verdunstet gleich wieder, der verbleibende Rest versickert im Boden und wird zu Grundwasser.

 

Faustformel:

1/3 des Niederschlages versickert und wird zu Grundwasser;

1/3 verdunstet;

1/3 sammelt sich an der Erdoberfläche und bildet das Oberflächenwasser.

 

In wasserdurchlässigen Bodenschichten, zum Beispiel aus Sand oder Kies, bewegt sich das Grundwasser ganz langsam auf Bäche und Flüsse zu, kann an manchen Stellen als Quellwasser wieder zum Vorschein kommen oder gelangt unterirdisch bis ins Meer.

 

Zwei Kinder pumpen Grundwasser aus einem Brunnen im Garten  Bei uns sind die

  Niederschlagsmengen in den

  verschiedenen Gegenden

  teilweise sehr unterschiedlich.

  Das gilt auch für die Ergiebigkeit der

  Grundwasservorkommen.

 

  Merke: Gebiete mit bedeutenden

  Grundwassrvorkommen

  sind der Norddeutsche Raum, die

  Niederrheinische Bucht, der

  Oberrheingraben, die Fränkisch-Schwäbische-Alb sowie das Alpenvorland (Nord-West-Bayern). Gebiete mit kleineren Grundwasservorkommen sind das Münsterland, das Rheinisch-Westfälische Schiefergebirge, Nord-Ost-Bayern, der Südschwarzwald sowie die Alpen und der südliche Teil des Alpenvorlandes.

 

Die Menschen haben durch ihre Lebens- und Arbeitsweise im Laufe der Zeit die natürliche Umwelt erheblich verändert: Flüsse wurden begradigt und ausgebaggert, Wälder abgeholzt, Straßen gebaut und die Städte immer größer. Der Abfall aus den Haushalten und Fabriken wurde lange Zeit einfach vergraben oder in die Flüsse geleitet. Felder wurden sorglos gedüngt und Pflanzen mit Schutzmitteln gespritzt. Der Natur und damit auch dem Wasser hat das erheblich geschadet. Die für die Wassergewinnung nutzbare Wassermenge wurde dadurch nicht nur geringer, auch die Qualität verschlechterte sich.

 

Wasser als Grundstoff des Lebens muss unbedingt geschützt werden. Dazu dienen zwar eine Reihe von Gesetzen, der Schutz des Wassers ist aber auch eine Aufgabe, die sich für jeden von uns auf´s Neue stellt. Wie verhältst Du Dich? Landen bei Euch zu Hause Batterien, alte Farben und Öldosen noch im Mülleimer? Verschwendest Du kostbares Trinkwasser?

 

Merke: Von den Wasserwerken in der Bundesrepublik Deutschland wird zu

65 % Grundwasser,

  8 % Quellwasser und

27 % Oberflächenwasser

für die Trinkwasserversorgung genutzt.

 

Hintergrund-Info:

Rohwasser ist der Rohstoff, aus dem Trinkwasser gewonnen wird; also Grund-, Quell- oder Oberflächenwasser vor der Aufbereitung.

Trinkwasser ist für den menschlichen Genuss und unmittelbaren Gebrauch geeignetes Wasser, das höchste - in der Trinkwasserverordnung festgelegte - Qualitätsanforderungen erfüllen muss.

 

Grundwassersee

Wie Grundwasser gewonnen wird ...

Grundwasser eignet sich deshalb so gut zur Trinkwasseraufbereitung, weil es auf seinem Weg durch den Untergrund wie durch einen natürlichen Filter gesickert ist und dadurch eine erste Reinigung erfahren hat.

 

Faustformel:

Grundwasser sickert in Sand- oder Kiesschichten etwa 1 Meter pro Tag

 

Wechseln sich im Untergrund wasserdurchlässige Schichten aus Sand oder Kies mit wasserstauenden aus Lehm oder Ton ab, so spricht man von Grundwasserstockwerken. Diese können bis in mehrere hundert Meter Tiefe reichen. Sind die wasserstauenden Trennschichten stellenweise unterbrochen, gibt es einen Wasseraustausch zwischen den jeweiligen Grundwasserstockwerken.

 

Für die Grundwasserförderung werden Vertikal- und Horizontalfilterbrunnen eingesetzt:

 

Vertikalfilterbrunnen reichen in Tiefen von 20 bis fast 500 Metern. Sie bestehen - vereinfacht gesagt - aus einem langen Rohr, das in Höhe der grundwasserführenden Schicht viele Schlitze hat. Durch diese kann das Grundwasser einströmen. Da es in größeren Tiefen unter Druck steht, steigt es im Brunnenrohr nach oben. Eine elektrische Unterwasserpumpe transportiert das Wasser ins Wasserwerk zur Aufbereitung.

 

Einen Horizontalfilterbrunnen musst Du Dir wie einen großen, runden Betonschacht von etwa vier Metern Durchmesser vorstellen. Dieser ist unten geschlossen und kann bis zu 30 Meter tief sein. Im unteren Bereich sind mit Schlitzen versehene Filterrohre bis zu 60 Meter weit sternförmig horizontal in das Grundwasserstockwerk vorgetrieben. Durch die Schlitze gelangt das Grundwasser in die Filterrohre und sammelt sich im Brunnenschacht, von wo aus es duch eine Unterwasserpumpe zur Aufbereitung ins Wasserwerk transportiert wird. Horizontalfilterbrunnen sind im Bau viel teurer, sie können aber 5 bis 10 mal mehr Grundwasser fördern als Vertikalfilterbrunnen.

Vertikal- und Horizontalfilterbrunnen

... und wie es aufbereitet wird.

Sauberes und wenig belastetes Regen- oder Oberflächenwasser, das mindestens 50 Tage durch den Boden gesickert ist, enthält im allgemeinen keine für den Menschen schädliche Keime.

Wie Du weißt, besitzt Wasser die Eigenschaft, viele Stoffe und Gase lösen zu können. Deshalb nimmt Grundwasser auf seinem oft langen Weg durch die Bodenschichten beispielsweise Eisen, Mangan, Kalk, Kohlensäure und verschiedene Mineralien in sich auf. Diese natürlichen Bestandteile oder Inhaltsstoffe sind für uns nicht gesundheitsschädlich. Treten sie aber im Übermaß auf, können sie den Geschmack verschlechtern oder sich in den Rohrleitungen absetzen. Enthält also Grundwasser zuviele dieser Inhaltsstoffe, werden sie im Wasserwerk größtenteils entfernt.

Bei der Aufbereitung wird das Rohrwasser in offenen Anlagen belüftet, indem es durch Düsen fein zerstäubt wird. Dabei geschieht zweierlei: die Gase Kohlensäure und Schwefelwasserstoff verflüchtigen sich und gleichzeitig nimmt das Wasser Sauerstoff aus der Luft auf. Dieser erste Teil der Aufbereitung erfolgt in manchen Wasserwerken auch in geschlossenen Behältern mit reinem Sauerstoff. Der Sauerstoff verbindet sich (oxidiert) mit dem im Wasser gelösten Eisen und Mangan und es bilden sich kleine Flocken. Diese bewirken, dass das Wasser trübe wird. Durch Zusatzstoffe kann die Flockenbildung unterstützt werden.

Das Entfernen der Flocken erfolgt in großen Filtern, die mit feinem Sand und Kies gefüllt sind. Während das Wasser hindurchsickert, werden das ausgeflockte Eisen und Mangan zurückgehalten und das klare, fertige Trinkwasser fließt unten heraus.

 

Grundwasseraufbereitung im Wasserwerk 

 

Alle 2 bis 3 Tage wird ein Filter "gespült". Dabei werden Luft und Trinkwasser von unten nach oben durch die Sand- und Kiesschicht gepresst, bis alle Eisen-/Mangan-(Oxid-)Flocken herausgespült worden sind. Das dauert etwa 20 Minuten. Danach ist der Filter wieder einsetzbar.

Das Trinkwasser wird dann in großen Trinkwasserbehältern gesammelt, ehe es durch das unterirdisch verlegte Rohrnetz zum Kunden gelangt.

Oft ist die Grundwasserqualität so gut, dass darauf verzichtet werden kann, dem Trinkwasser eine geringe Menge Chlor zum Schutz gegen eine mögliche Verkeimung auf dem Transportweg hinzuzugeben.

Grundwasser kann auch in Form von Quellen auf natürliche Weise zutage treten. In einigen gebirgigen Gegenden wird auch heute noch das Wasser gefasster Quellen zur Versorgung kleiner Orte genutzt. Hier ist bei guter Qualität eine Aufbereitung nicht notwendig.

 

Die Nutzung von Oberflächenwasser ...

Seit alters her ist den Menschen bekannt, dass Brunnen in Flusstälern besonders ergiebig sind. Wird die Wasserfördermenge - zum Beispiel durch elektrische Pumpen, wie sie heute überall eingesetzt werden - erhöht, so fließt in gewissem Umfang auch Flusswasser durch das Flussbett dem Brunnen zu.

 

Diesen Vorgang nutzten manche Wasserwerke dort, wo der Bedarf an Trinkwasser größer ist, als die natürlichen Grundwasservorkommen: Sie haben im Uferbereich eine Reihe von Brunnen (Brunnen-Galerie) angelegt. Diese fördern Grundwasser, das durch nachsickerndes Flusswasser angereichert wird. Das Verfahren wird Uferfiltration, das Wasser Uferfiltrat genannt. Das leider vielfach - trotz aller Wasserschutzgesetze - mit künstlichen, chemischen Stoffen belastete Flusswasser sickert oft wochenlang durch die Sand- und Kiesschichten unter der Flusssohle und wird dabei auf natürlche Weise gereinigt. Es vermischt sich mit dem "echten" Grundwasser und gelangt erst dann in die Förderbrunnen und von dort aus ins Wasserwerk.

Auf ähnliche Weise erfolgt eine künstliche Grundwasseranreicherung (Infiltration). Oberflächenwasser wird in lange Sickerbecken geleitet, die einen Sandboden haben. Dadurch können große Mengen des Wassers in den Untergrund versickern. Sie werden dabei - wie oben beschrieben - im Untrgrund gefiltert und vermischen sich mit dem "echten" Grundwasser, ehe sie gefördert werden. Um die Reinigungskraft des Bodens nicht zu erschöpfen, wird das Oberflächenwasser häufig vorgereinigt und die Sandschicht im Sickerbecken erneuert.

Uferfiltration und Infiltration 

... erfordert eine aufwendige Aufbereitung.

Die Fähigkeiten bestimmter Bodenschichten, Schad- und Schmutzstoffe aus dem Wasser herauszufiltern, haben Grenzen. So sind einige Stickstoffverbindungen, Schwermetalle, Salze und Kohlenwasserstoffe, die bereits im Oberflächenwasser enthalten waren, auch noch im geförderten Rohwasser nachzuweisen. Diese Wasserinhaltsstoffe können für den Menschen gesundheitsschädlich sein. Was also die Bodenschichten nicht herausfiltern, muss dann in den Wasserwerken durch zusätzliche, aufwendige Verfahren entfernt werden. Zum Beispiel wird dieses Rohwasser zuerst mit Ozon vermischt. Es ist ein besonders aktives Sauerstoffgas, das sich in kurzer Zeit mit den schädlichen Inhaltsstoffen verbindet und sie so verändert, dass sie anschließend herausgefilter werden können.

 

In einem zweiten Schritt wird das Wasser durch spezielle Filter geleitet. Sie sind nicht mit Sand oder Kies, sondern mit Aktivkohle gefüllt. Die besondere Eigenschaft dieser Aktivkohle ist, dass sie - ähnlich einem Schwamm - auf kleinstem Raum eine riesige Oberfläche hat, an der sich Stoffe anlagern. in den Aktivkohlefiltern wird nun der größte Teil der verbliebenen Schadstoffe aus dem Wasser entfernt.

Erst jetzt darf das Wasser als Trinkwasser bezeichnet werden. Vor dem Einspeisen in das Versorgungsnetz wird es - falls erforderlich - sicherheitshalber desinfiziert. Auf diese Weise beugen die Wasserwerke einer unerwünschten Keimbildung im Rohrnetz vor. 

Beispiel einer Aufbereitung von Oberflächenwasser mittels Ozon und Aktivkohle

Hintergrund-Info

Je nach Menge der Inhaltsstoffe, die aus dem Rohwasser harauszufiltern sind, muss die Aktivkohle in den Filtern von Zeit zu Zeit erneuert werden.

Um die mit Schadstoffen beladene Aktivkohle wiederverwenden zu können, sind besondere Anlagen gebaut worden. In ihnen werden bei einer Temperatur von etwa 800 Grad die Schadstoffe aus der Aktivkohle herausgeholt. Sie kann anschließend wieder als Filtermaterial eingesetzt werden.

 

Trinkwassertalsperren und -fernleitungen

Talsperren sammeln Wasser zu unterschiedlichen Zwecken. Wenn ihr Hauptzweck die Wasserspeicherung für eine spätere Trinkwasseraufbereitung ist, werden sie Trinkwassertalsperren genannt.

 

Blick auf eine Talsperre

Normalerweise ist das sie umgebende Gelände ein Trinkwasserschutzgebiet. Dann ist das Lagern am Ufer, das Baden und das Befahren mit Schiffen untersagt.

 

Trinkwassertalsperren in waldreichen Gegenden ohne Ortschaften und landwirtschaftlichen Betrieb garantieren am ehesten eine gute Wasserqualität

und dadurch eine einfache Rohwasseraufbereitung im Wasserwerk. Anders verhält es sich, wenn rundherum Ortschaften und gedüngte Felder und Wiesen liegen. Dann können über die zufließenden Gewässer zuviele Nährstoffe und auch Schadstoffe in das Wasser der Talsperre gelangen. Die Folge ist ein vermehrtes Algenwachstum. Diese setzen im Wasserwerk die Filter zu und beeinflussen den Geschmack und Geruch des Rohwassers so sehr, dass aufwendige Aufbereitungsverfahren notwendig sind, um ein einwandfreies Trinkwasser zu erhalten.

Wenn in einem Versorgungsgebiet die natürlichen Vorkommen an Grund- und Oberflächenwasser so gering sind, dass der Trinkwasserbedarf nicht gedeckt werden kann, muss Trinkwasser aus wasserreichen Gegenden durch Fernleitungen herbeigeschafft werden.

 

Fernwasserleitungen dienen dem Transport von Trinkwasser über weite Strecken. Das trifft zum Beispiel für den Stuttgarter Raum zu. Die Niederschlagsmenge dort ist gering und der Untergrund aus Kalkstein und Sandstein kann kaum Grundwasser speichern. Deshalb wird der Trinkwasserbedarf dieser Gegend über zwei Fernwasserleitungen gedeckt, deren längste 226 Kilometer lang ist. Das Rohwasser kommt aus dem Bodensee, wo es aus 60 Metern Tiefe entnommen und dann wie jedes Oberflächenwasser aufbereitet wird: Behandlung mit Ozon, Reinigung in Aktivkohlefiltern, Desinfektion gegen eine mögliche Verkeimung in der Leitung. Diese Aufbereitung geschieht im Wasserwerk auf dem Sipplinger Berg. Von dort aus wird das Trinkwasser dann in die Transportleitung nach Stuttgart geschickt.

 

Streng kontrollierte Qualität

Hast du schon einmal überlegt, wieviele verschiedene Lebensmittel und Getränke Du über einen längeren Zeitraum zu Dir nimmst? Egal, was es ist: das meiste davon wird mit Trinkwasser zubereitet oder hergestellt. Bei den Getränken ist es am deutlichsten. Trinkwasser ist unentbehrlich, weil es dafür keinen Ersatz gibt.

 

Eine Laborantin bei der Kontrolle von Trinkwasserproben

   Qualitätsmaßstaßstab für unser

   Trinkwasser ist Wasser von natürlicher

   Reinheit und Beschaffenheit. In der

   Trinkwasserverordnung (Verordnung über

   Trinkwasser und Wasser für

   Lebensmittelbetriebe) ist festgelegt: es

   darf keine Krankheitskeime enthalten und

   sie gibt Höchstmengen von Inhaltsstoffen

   an. Das ist besonders wichtig für

   chemische Stoffe, die gesundheits-

   schädigende Wirkung haben

   können. Zur Sicherstellung eines

   einwandfreien Trinkwassers aus dem

   Hahn werden schließlich noch regelmäßige

   und sehr strenge Untersuchungen

   verlangt.

   Wie Du schon weißt, ist die Herkunft des 

   Rohwassers in den Wasserwerken der

   Bundesrepublik Deutschland unterschiedlich. Weil das Endprodukt aber immer der Trinkwasserverordnung entsprechen muss, ist auch die Art der Aufbereitung und der technischen Anlagen dazu von Werk zu Werk unterschiedlich.

Über die Qualität des Rohwassers und des Trinkwassers wachen Laborfachkräfte in den Wasserlabors. Um Festzustellen, ob eine Wasserprobe Keime enthält, wird eine winzige Menge davon auf eine Nährlösung gegeben und nach einem festgelegten Verfahren untersucht. Danach lässt sich unter dem Mikroskop erkennen, ob überhaupt, wenn ja, wieviele und welche Keime die Wasserprobe enthält.

Natürliche chemische Stoffe wie zum Beispiel Eisen, Mangan oder Kalk, die im Trinkwasser stören, lassen sich einfach feststellen. Schwieriger ist es, chemische Stoffe festzustellen, die in winzigen Mengen vorkommen und für den Menschen gesundheitsgefährdend sein können. Dazu wurden komplizierte - und zudem sehr teure - technische Laborgeräte und Verfahren entwickelt, bei denen die Wasserprobe samt ihrer Inhaltsstoffe in ihre Einzelbestandteile zerlegt und untersucht wird. Auf diese Weise können chemische Stoffe von kaum vorstellbar geringer Menge aufgespürt werden.

 

Gut ausgebildete Fachleute

Wasserwerke könne ohne Menschen nicht arbeiten. Ob bei der Wasserbeschaffung auf Oberflächen- oder Grundwasser zurückgegriffen werden muss, wie die Aufbereitungsanlagen auszusehen haben und wie das Trinkwasser dann zum Verbraucher kommt: das alles muss bedacht und gut entschieden werden. Willst Du wissen, welche Berufe und Ausbildungen dafür benötigt werden?

Ingenieure, Geologen und Hydrologen beurteilen, welche Wasservorkommen für die Rohwasserentnahme geeignet und welche Verfahren dabei anzuwenden sind. Für den Betrieb von Wassergewinnungs- und -aufbereitungsanlagen sind Ingenieure und Wassermeister verantwortlich.

Um Wassermeister zu werden machst Du am besten zuerst eine Ausbildung als Ver- und Entsorger. Für den Wasserwerkbetrieb werden außerdem Industrie- und Anlagenmechaniker in der Fachrichtung Versorgungstechnik (Metall) und Energieelektroniker der beiden Fachrichtungen Betriebs- und Anlagentechnik gebraucht. Der Grundberuf für den Bau und Betrieb des Trinkwasserrohrnetzes ist der Rohrleitungsbauer (Tiefbaufacharbeiter). Zu guter Letzt kommen die Chemiker, Chemielaboranten und Mikrobiologen, ohne die eine sichere Überwachung der Trinkwasserqualität nicht möglich wäre.

Na, wär´da nicht was für dich dabei?

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