Nitratentfernung und Enthärtung sind gängige Prozesse in der Trinkwasseraufbereitung. Die Wasserversorgung Bayerischer Wald kombiniert in ihrer neuen Anlage in Moos beide Arbeitsschritte. Werkleiter Hermann Gruber und Uwe Sauer vom Hersteller Veolia erläutern die Details der Verfahrenstechnik.
Herr Gruber, das neue Wasserwerk Moos gilt als eines der modernsten in Europa. Welche Möglichkeiten der Trinkwasseraufbereitung haben Sie nun?
Gruber: Mit dem neuen Wasserwerk steht ein vierstufiges Aufbereitungsverfahren zur Verfügung. Zentrales Element ist eine „CARIX“-Ionentauscheranlage, die das Trinkwasser enthärtet und gleichzeitig Sulfat, Nitrat und Chlorid reduziert. Eine Verfahrensstufe entfernt Uran, das bisher in nur geringer Konzentration im Grundwasser enthalten ist. Eine Investition in die Zukunft ist der Einbau von Aktivkohlefiltern, die organische Kohlenstoffe und Spurenstoffe zurückhalten. Kiesfilter entfernen schließlich Eisen und Mangan. Im Ergebnis kann Trinkwasser als Lebensmittel Nummer eins mit null Nitrat und null schädlichen Stoffen an unsere Kunden, das sind 15 Gemeinden südlich der Donau, abgegeben werden.
Herr Sauer, was zeichnet das Carix-Verfahren technisch aus?
Sauer: Dieses Verfahren dient wie gesagt zur gleichzeitigen Enthärtung und Reduzierung von Sulfat, Nitrat und Chlorid sowie einiger Spurenstoffe wie Uran, Chrom VI, Vanadium und organischer Kohlenstoff. Der wesentliche Vorteil des Verfahrens liegt in der Regeneration. Anstelle der zur Regeneration von konventionellen Ionentauschern eingesetzten Säuren, Laugen oder Kochsalz wird als Regeneriermittel Kohlenstoffdioxid (CO2) eingesetzt. Durch die Wahl dieses Regenerationsmittels findet keine Aufsalzung im Abwasser durch Chemikalien statt. Dieses Verfahren ist das einzige Ionenaustauscherverfahren weltweit, bei dem man ausschließlich mit dem Produkt, das bei der Beladung entsteht, also CO2, auch regeneriert.
Das Versorgungsgebiet der Wasserversorgung Bayerischer Wald liegt nördlich und südlich der Donau. Was unterscheidet die beiden Regionen hinsichtlich der Wassergewinnung und Wasserqualität?
Gruber: Das Gebiet südlich der Donau, welches sich über etwa 3000 Quadratkilometer erstreckt, wird mit Grundwasser aus dem Brunnenfeld Moos bei Plattling (mit einem Wasserschutzgebiet von 1200 ha) versorgt. Mit insgesamt vier Brunnen wird das Grundwasser gefördert und im neuen Wasserwerk aufbereitet. Das Gebiet nördlich der Donau mit einer Ausdehnung von 5000 Quadratkilometern erhält naturreines Oberflächenwasser aus der Trinkwassertalsperre Frauenau im Landkreis Regen. Das aus der Talsperre entnommene Rohwasser, das durch ein 3000 Hektar großes Wasserschutzgebiet geschützt ist, wird dann in der nahe gelegenen Trinkwasseranlage Max Binder in Flanitz aufbereitet. Die gesamte Wasserabgabe betrug im Jahr 2018 rund 12,5 Millionen Kubikmeter.
Eine der zentralen Leistungen der Wasseraufbereitung in Moos ist die Enthärtung. Warum haben Sie sich für das Ionenaustauschverfahren entschieden?
Gruber: Die neue Anlage zeichnet sich durch ihre Energieeffizienz aus. So werden die Betriebskosten gesenkt, der Abwasseranfall verringert und die Umwelt durch Einsatz von CO2 als Ionentauscher-Regenerationsmittel entlastet. Das Aufbereitungsverfahren gilt daneben als robust, langlebig und ausfallsicher.
Welche Qualität hat das Wasser in Moos nach der Enthärtung?
Sauer: Die Gesamthärte wird von 21 auf acht Grad deutscher Härte gesenkt, die Kalkabscheidung bei 90 Grad Celsius wird dadurch von 106 auf 27 Milligramm pro Liter für den Verbraucher spürbar reduziert. Alle trinkwasserrelevanten Parameter liegen auf einem außerordentlich niedrigen Niveau. Die Werte für Eisen, Mangan, Nitrat, Uran und Radioaktivität liegen unterhalb der Nachweisgrenze, der organische Kohlenstoff (TOC) und der spektrale Absorptionskoeffizient SAK 254 werden um rund 80 Prozent verringert. Alle korrosionsrelevanten Parameter nach DIN werden eingehalten, das heißt, es sind nun alle metallischen Werkstoffe im Trinkwassernetz geeignet. Ziel der neuen Aufbereitung war es ebenfalls, über einen Hochbehälterverbund das Trinkwasser in Moos in allen Verhältnissen mit dem sehr weichen Talsperrenwasser aus Flanitz mischen zu können.
Herr Gruber, die neue Anlage ist seit Herbst 2018 in Betrieb? Was sind Ihre Erfahrungen bisher?
Gruber: Die bisherigen Erfahrungen sind durchwegs positiv. Nach der Einlaufphase läuft die Anlage stabil.
Erhalten Sie Rückmeldungen von anderen Wasserversorgern?
Gruber: Die Resonanz anderer Wasserversorger, aber auch der Gesamtbevölkerung ist sehr groß. Das neue Wasserwerk stößt aufgrund der modernen Technik auf großes Interesse.
Der Bund unterstützt Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz. Was hat das für die Investitionsplanung des Neubaus konkret bedeutet?
Gruber: Aufgrund der enormen Energieeinsparung fördert das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit über die KfW Förderbank den Bau von Carix-Anlagen zu sehr günstigen Bedingungen, insbesondere durch zinsgünstige Kredite und einem zusätzlichen Tilgungszuschuss.
Herr Sauer, Ihre Anlage im Wasserwerk Moos hat ein Leistungsvolumen von 650 Kubikmetern pro Stunde. Bitte ordnen Sie diese Anlagengröße in Ihre übrigen Installationen ein.
Sauer: Demnächst befinden sich 21 Carix-Anlagen mit einem Durchsatz von 20 bis 650 Kubikmeter pro Stunde in Betrieb, sieben weitere sind in Planung. Moos ist die bisher größte dieser Anlagen mit einer weltweit einzigartigen Verfahrenskombination. Gegenüber der Umkehrosmose, dem einzig zugelassenen Alternativverfahren, sparen der Zweckverband und damit die Bürger jährlich 410.000 Euro an Betriebskosten. Trotz der höheren Investition liegen die Herstellkosten in Moos mit 24 Cent pro Kubikmeter immer noch 25 Prozent unter den Gesamtkosten einer Umkehrosmose. Als angenehmer Nebeneffekt wird auch die Umwelt geschont, die Carix-Anlage in Moos emittiert gegenüber der Umkehrosmose jährlich 630 Tonnen weniger CO2 in die Atmosphäre.
Das Carix-Verfahren kann auch zur Nitratentfernung eingesetzt werden. Unter welchen Voraussetzungen ist eine Installation technisch und wirtschaftlich sinnvoll?
Sauer: Da es sich bei diesem Verfahren um eine Teilentsalzung handelt, wird neben der Härte automatisch Nitrat reduziert. Sowohl beim Ionenaustausch als auch bei der Umkehrosmose muss das Rohwasser allerdings einen gewissen Mindestsalzgehalt und damit auch Härte aufweisen. Bei sehr weichen Wässern mit hohen Nitratgehalten bedeutet dies immer eine kostspielige Aufhärtung nach der Teilentsalzung. Allgemein kann man sagen, dass man mit Carix ab dem Härtebereich „Mittel“ wirtschaftlich Nitrat reduzieren kann.
Interview: Jörg Benzing
Zur Person: Hermann Gruber ist Werkleiter der Wasserversorgung Bayerischer Wald mit Sitz in Moos (Kontakt über mario.fuchs@waldwasser.eu), Uwe Sauer ist Leiter im Vertrieb Kommunale Anwendungen bei Veolia Water Technologies Deutschland am Standort Bayreuth