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Wasserchemie (Fach) / Natürliche Wässer/ GW (Lektion)

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• Typen von Verwitterung •Physikalisch•Chemisch•Biotisch
• Gesteinsverwitterung •Auflösung der Gesteine durch Wasser•Zusammensetzung der Gewässer bezüglich Hauptkationen und –Anionen•Wasserzusammensetzung in Abhängigkeit von Geologie des Einzugsgebietes
• Chem Verwitterung - Hydratation und Lsg - Oxverwitterung - Silikatverwitterung - Endprodukte -> sekundäre Mineralien -> vor allem Tonminerale -> Muskovit
• wasserhärte Gesamthärte Summe der Konzentrationen der Kationen von Erdalkalimetallen
• Wichtige Elektrolyte und Nichtelektrolyte •Wichtigste Kationen:–Na+ (> 50 %) Ca2+ (Wasserhärte)–K+ (10 % der Na+-Konzentration)–Mg2+ (Wasserhärte, 20 - 25 % der Ca2+-Konzentration)•Wichtigste Anionen:–HCO3-, Cl-, SO42- , SiO2 ⋅ n H2O•Nichtelektrolyte und Kolloide:–Fe2O3 ⋅ n H2O
• Schadstoffhydrologie - Definitionen •Schadstoff: Substanz, die die Eignung des Wassers für einen bestimmten Zweck beeinträchtigt‘–Definition hängt ab vom Zweck von der Nutzung•Mineral- und Heilwasser – siehe Verordnungen•Trinkwasser – siehe Verordnungen•Brauchwasser (Verarbeitung)•Wasser im Ökosystem – EWRRL•Bewässerungswasser/
• Klassifizierung von Schadstoffen im Grundwasser •Organische Verbindungen•Kohlenwasserstoffe•Metalle und Kationen•Nichtmetalle und Anionen•Mikroorganismen•Radionuklide
• •Organische Verbindungen - Kohlenwasserstoffe –aromatische Kohlenwasserstoffe–oxidierte Kohlenwasserstoffe–Kohlenwasserstoffverbindungen mit N, P, S, Cl, Br, I, F–Pestizide–Mineralöle–LHKW (VOCs) leichtflüchtige halogenierte Kohlenwasserstoffe / volatile organic componds–Phenole–Pharmazeutika
• •Metalle und Kationen / Nichtmetalle und Anionen –Blei, Antimon, Quecksilber, Chrom etc. (Vergiftungen)–Fluorid (Störung des Calcium-Haushalts, Zähne, Knochen)–Chlorid (Versalzung)–Bromid (Behandlung von Trinkwasser, bromierte KWS–Sulphat (Härte)–Nitrat (Grund- und Trinkwasser)–Arsen–Phosphat (Minimum-Faktor)–Bor (Landwirtschaft, Citrusanbau)
• •Mikroorganismen –E.Coli,–Coliforme,–Viren,–Phagen
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• •Radionuklide –Uran–Thorium–Radium–Radon
• Wasser und Krankheiten •Wasser-verursachte Krankheiten (water-born diseases)•Pathogene werden mit dem Trinkwasser aufgenommen (z.B. Diarrhoe, Cholera, Shigellose, Amöbiasis)•Mangelnde Wasserqualität•Wassermangel-Krankheiten (water-wash diseases)•Mangelnde Hygiene – Wasserknappheit•Augen und Hautkrankheiten (z.B. Trachoma)•Vector-verursachte Krankheiten (vector-born diseases)•Erkrankungen werden durch Tiere übertragen, die in feuchten Ökosystemen brüten und leben•Malaria, Filariasis, Dengue-Fieber, Japan-Enzephalitis, Schecken, Würmer
• Wasserverbrauch - Toilettenspülung - Körperpflege
• Problematische Stoffe im GW für Trinkwasser •Abbaubares organisches Material: anoxische Bedingungen Fe(II), Mn(II), S(-II), NH4+•Nitrat (WHO Grenzwert: 50 mg /L)•Organische Mikroverunreinigungen•Transport abhängig von Stoffeigenschaften•Schwermetalle Transport abhängig von Speziierung•Geogene Schadstoffe: Arsen, Fluorid
• Grenzwerte •Grenzwerte sollen den lebenslangen, unbedenklichen Konsum von [Trinkwasser] auch für sensible Bevölkerungsgruppen gewährleisten. (Scheidleder et al.1999)•Trinkwasserverordnung•WMO-Grenzwerte•EU-WRRL•Spezielle Verordnungen des Bodenschutzes und Grundwasserschutzes BSchV, SchALVO
• Aufbereitungsverfahren •Filtrationsverfahren•Adsorptionsverfahren•Desinfektion und Oxidation•Flockung, Fällung, Sedimentation•Nanotechnologie
• Filtrationsverfahren •Langsamsandfiltration–älteste Aufbereitungsverfahren.–Partikelentfernung,–Reduzierung des assimilierbaren organischen Kohlenstoffs–Entfernung patho-gener Organismen.–einfach aufgebaut und keinen komplizierten Unterhalt, jedoch grossen Flächenbedarf•Schnellfiltration–Partikelentfernung zur Vorreinigung von stark mit Partikeln belastetem Rohwasser.–Kommt nicht als alleiniges Aufbereitungsverfahren zur Anwendung.•Membranfiltration–Entfernung von Partikel und gelöste Stoffe.–Anhand der Porengrösse und den dadurch abtrennbaren Molekularmassen (Molecular Weight Cut Off MWCO) wird in Mikrofiltration, Ultrafiltration, Nanofiltration und Umkehrosmose unterschieden.
• Adsorptionsverfahren •Aktivkohle–Kann gelöste organische Spurenstoffe wie z.B. Pestizide, chlorierte Kohlenwasserstoffe, Arzneimittel oder Geschmacks- und Geruchsstoffe eliminieren, wenn sie nicht sehr polar und gut wasserlöslich sind.–Nach Desinfektions- und Oxidationsverfahren können restliche Mengen von Oxidations- und Desinfektionsmittel entfernt werden.–Mikroorganismen, welche sich in der Aktivkohle ansiedeln, können assimilierbaren organischen Kohlenstoff (AOC) abbauen.•Ionenaustausch–Kann der Wasserenthärtung, der Abtrennung von Nitrat, Huminstoffen oder reduziertem Eisen und Mangan dienen.–Dieses Verfahren findet vor allem im Haushalt Verwendung.–Wasserenthärtung erfolgt aufgrund des Austausches von Ca2+ und Mg2+ durch Na+-Ionen.
• Desinfektion und Oxidation Chlor und Chlordioxid (ClO2)–Desinfektion und zur Oxidation von gelösten Stoffen.–Kann Viren und vegetative Bakterien inaktivieren.–Inaktivierung von Protozoen und Bakteriensporen ist die Wirkung von Chlor hingegen beschränkt.–Chlor kann Bromid, Iodid und verschiedene Spurenstoffe oxidieren–Die Wirkung von Chlor ist pH-abhängig. Das Chlordioxid wirkt unabhängig vom pH-Wert. Seine desinfizierende Wirkung ist bei gewissen Protozoen beschränkt. Es entstehen die toxischen Desinfektionsnebenprodukte Chlorit oder Chlorat.–Sowohl Chlor als auch Chlordioxid eignen sich für den Netzschutz.–Bei hoher Trübung ist die Chlorierung ist die Wirkung stark eingeschränktOzonierung–Desinfektion und Oxidation verwendet.–Ozon zerfällt im Wasser relativ rasch und es bilden sich •OH-Radikale, welche sehr starke Oxidantien sind.–Ozon reagiert mit organischem Material. Es entstehen niedermolekulare Stoffe wie organische Säuren, Aldehyde, etc., welche gut abbaubar sind.–Diese Substanzen müssen in einer nachfolgenden biologischen Aufbereitungsstufe abgebaut werden.–Als Desinfektionsmittel ist Ozon geeignet für Bakterien, Viren und gewisse Protozoen.–Ozon eignet sich nicht als Netzschutz, da es eine relativ kurze Lebensdauer im Wasser aufweist.–Aufgrund der schwierigen Handhabung von Ozon, eignet es sich vor allem für grössere Wasserversorgungen UV AnlagenEs gibt 2 Arten von UV-Anlagen, welche in der Trinkwasserversorgung gebräuchlich sind:–1. UVC Anlagen: Sie basieren auf Niederdruck und emittieren im Wellenlängenbereich von 254 nm. Bei diesen Anlagen wirkt das UV-Licht durch die Beschädigung der DNA desinfizierend.–2. UV-Anlagen welche bei Mitteldruck wirken: emittieren zusätzlich zum Wellenlängenbereich von 254 nm auch im UVB/A Bereich und im Bereich des sichtbaren Lichts. So können auch Proteine geschädigt werden.Mit UV Anlagen können auch parasitäre Erreger abgetötet werden. UV Anlagen bilden so gut wie keine Desinfektionsnebenprodukte.Die Wirkung von UV Licht ist aber nur bei geringer Trübung (max. 1 NTU) gewährleistet.UV Anlagen muss allenfalls ein Netzschutz folgen, um die Wiederverkeimung im Verteilnetz zu minimieren.

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