Ermittlung wichtiger Einflussgrößen auf die Entfernung organischer Spurenstoffe bei der Uferfiltration in den USA und in Deutschland
Uferfiltratstandorte in Deutschland und den USA wurden hinsichtlich ihrer Reinigungsleistung für verschiedene organische Spurenstoffe verglichen und daraus allgemeine Prinzipien abgeleitet. Wichtige Faktoren, die die substanzspezifische Reinigungsleistung beeinflussen, sind das Redoxmilieu, die Aufenthaltszeit, die Temperatur, das Abflussregime und die Ausgangskonzentration einer Substanz im Oberflächenwasser. Änderungen des Redoxmilieus können für unterschiedliche Substanzen gegensätzliche Wirkung auf die Reinigungsleistung entfalten.
An zahlreichen Flüssen und Seen wird die Uferfiltration als wichtiger Aufbereitungsschritt bei der Nutzung von Oberflächenwasser als Wasserressource zur Trinkwasserproduktion genutzt. Einige Beispiele umfassen deutsche Großstädte wie Köln, Duisburg, Düsseldorf, Berlin, aber auch europäische wie Budapest, Belgrad, Bukarest, Paris, Lyon sowie Cincinnatti, Lincoln, Louisville und Cedar Rapids in den USA. Der Anteil von Uferfiltrat im Einzugsgebiet des Rheins liegt bei den zur Trinkwassergewinnung genutzten Wasserressourcen bei etwa 19 %, wie eine aktuelle Erhebung des Technologiezentrums Wasser (TZW) im Auftrag der Internationalen Arbeitsgemeinschaft der Wasserwerke im Rheineinzugsgebiet (IAWR) ergab.
Bei der Uferfiltration wird in ufernahen Brunnen Wasser gefasst, das der Fassung aus dem Gewasser zuströmt und bei der Passage von Gewässersohle/Uferbereich und der weiteren Fließstrecke im Untergrund sowohl mechanisch als auch physikochemisch und biologisch gereinigt wird. Erfahrungsgemäß verbessert die Uferfiltration über eine Kombination von Filtrations-, Sorptions-, Fällungs-, Abbau-, Mischungs- und Transportprozessen die Wasserbeschaffenheit erheblich. Wichtige Vorteile gegenüber der direkten Entnahme von Oberflächenwasser sind Partikelentfernung, Verminderung sowohl der mikrobiellen Belastung als auch von natürlichen und anthropogen eingetragenen organischen und anorganischen Substanzen, erhöhte Sicherheit gegenüber Stoßbelastungen, Temperaturausgleich, Verringerung des Bildungspotenzials für Desinfektionsnebenprodukte sowie die Erhöhung der biologischen Stabilität des Trinkwassers. Die Uferfiltration weist als robustes Natursystem eine beachtliche Pufferkapazität gegenüber Veränderungen der Qualität des Oberflächengewassers auf. Typischerweise werden bei der Uferfiltration 30 bis über 50 % der organischen Gesamtfracht (natürliche und anthropogen eingetragene Substanzen), gemessen als gelöster organischer Kohlenstoff (DOC), entfernt.
In Deutschland ist die Uferfiltration ein bekanntes und lange bewährtes natürliches Verfahren zur Aufbereitung von Oberflächenwasser, das eine kosteneffiziente Entfernung eines Großteils der in Gewässern vorhandenen Verunreinigungen ermöglicht. Im Gegensatz zu Deutschland dominieren in den USA technische Verfahren zur Wasseraufbereitung und die Vorzüge der Uferfiltration werden erst allmählich wahrgenommen. Vor diesem Hintergrund wurde vom TZW und der US-amerikanischen Water Research Foundation ein gemeinsames Forschungsprojekt initiiert, um die Übertragbarkeit von Erfahrungen aus Deutschland auf amerikanische Standorte zu prüfen und möglichst allgemeingültige Prinzipien der Funktionsweise der Uferfiltration herauszuarbeiten.
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