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Bild 19.6: EDTA-Gehalte in der Trinkwasseraufbereitung Mülheim-Styrum-Ost Fig. 19.6: EDTA levels in the drinking water treatment at Mülheim-Styrum- Ost zusätzliche Bildung von EDTA beim mikrobiologischen DTPA- Abbau im Untergrund sein, die wegen der zum Teil hohen DTPA- Gehalte der unteren Ruhr den hier normalerweise erwarteten EDTA-Abbau überlagert. Aussagen zum Wirkungsgrad des mikrobiellen EDTA-Abbaus in der schwach anaeroben Untergrundpassage sind aus diesem Grunde nicht machbar. Im Wasserwerk Mülheim-Styrum-Ost tragen insbesondere die Ozonierung und Aktivkohlefiltration zum EDTA-Abbau bei (ca. 40 % Reduzierung in beiden Stufen). Interessant ist in diesem Zusammenhang, dass die hier eingesetzte Aktivkohle seit über 25 Jahren im Einsatz ist und nach jeweils 2 bis 4 Jahren reaktiviert wurde. Die bei der Reaktivierung, beim Transport und beim Betrieb anfallenden Verluste an Aktivkohle wurden jeweils durch Frischkohle ausgeglichen. Die letzte Reaktivierung erfolgte Ende 2002, so dass die Aktivkohlefilter zum Zeitpunkt der Untersuchung bereits eine hohe Laufzeit von etwa 3,5 Jahren aufwiesen. Infolge der hohen Laufzeiten der Aktivkohlefilter war die Adsorptionsleistung der Aktivkohlen (Bild 19.7) nur noch gering, während der mikrobiologische Abbau durch die lange Betriebszeit der eingefahrenen Aktivkohle sehr intensiv war. Die mikrobiologische Aktivkohlefiltration ist ein besonderes Merkmal des Mülheimer Verfahrens. Es findet vermutlich zunächst eine (temporäre) Adsorption von EDTA an der noch aktiven Kornoberfläche statt. Die vorhandene adaptive Mikrobiologie baut das EDTA anschließend ab und schafft hierbei wieder freie Adsorptionsplätze für die nachfolgenden EDTA-Moleküle. Im Wasserwerk Mülheim-Styrum-West wurden (als Beispiel für die zweite Aufbereitungsvariante des Mülheimer Verfahrens) 2006 folgende Aufbereitungsstufen auf EDTA untersucht: • Ruhr bei Mülheim-Styrum • nach Ozonierung • nach Mehrschichtfiltration • nach Aktivkohlefiltration 152 Bild 19.7: Prinzip der biologischen Aktivkohlefiltration bei RWW Fig. 19.7: Principle of biological activated carbon filtration of RWW Aus Bild 19.8 ist ersichtlich, dass insbesondere in der Ozonung und in der Mehrschichtfiltration das EDTA abgebaut und hierbei eine Gesamtreduktion von über 40 % erreicht wird. Im Gegensatz zum Wasserwerk Mülheim-Styrum-Ost trägt die Aktivkohlefiltration im Werk Styrum-West kaum zum EDTA-Abbau bei. Offensichtlich kommt es in der Aktivkohlefiltration zu einer zusätzlichen Bildung von EDTA, das den mikrobiologischen Abbauprozess in den Aktivkohlefiltern überlagert. Der Wirkungsgrad der Aktivkohlefiltration beim EDTA-Abbau kann daher nicht näher bestimmt werden. Bild 19.8: EDTA-Gehalte in der Trinkwasseraufbereitung Mülheim-Styrum- West Fig. 19.8: EDTA levels in the drinking water treatment at Mülheim-Styrum- West Im Wasserwerk Mülheim-Styrum-West ist die Ozon-Dosis verfahrensbedingt gegenüber Styrum-Ost höher und kann damit die bessere EDTA-Abbauleistung nach der Ozonierung im Werk Styrum-West erklären. Auffallend ist weiterhin, dass im Werk Styrum-West insgesamt der EDTA-Abbau höher im Vergleich zu
Styrum-Ost ausfällt. Eine Erklärung hierfür ist möglicherweise die Tatsache, dass bei der zweiten Aufbereitungsvariante verfahrensbedingt mehr Eisen-III bei der Ozonierung vorhanden ist, das bei der Oxidation von EDTA möglicherweise eine katalytische Wirkung ausübt. Entsprechende Untersuchungen stehen allerdings noch aus. Bewertung und Konsequenzen NTA und DTPA werden weitgehend und EDTA teilweise durch das Mülheimer Verfahren in beiden Verfahrensvarianten abgebaut. Die Rückhalteleistung von 40 bis 60 % an EDTA bezüglich der Ausgangskonzentrationen im Ruhrwasser dürfte allerdings höher liegen, wenn man hierbei noch berücksichtigt, dass beim Aufbereitungsprozess durch den mikrobiellen Abbau von DTPA als Abbauprodukt EDTA entsteht. Der EDTA-Abbau wird insbesondere durch die Ozonierung und durch die biologische Aktivkohlefiltration gefördert. Bei der zweiten Verfahrensvariante mit der Voraufbereitung entsteht durch die hier höhere Ozondosis und durch die höheren Ausgangskonzentrationen von Eisen im Ruhrwasser Eisen-III, das bei der EDTA-Entfernung scheinbar einen positiven Einfluss ausübt. Am Rheinwasserwerk Duisburg-Mündelheim kann die Uferfiltration unter den dort vorherrschenden aeroben Bedingungen der Untergrundpassage etwa 50 % an EDTA entfernen. Die Langsamsandfiltration bzw. Untergrundpassage in den RWW-Ruhrwasserwerken kann wegen der dort herrschenden ungünstigen hydrogeologischen Rahmenbedingungen EDTA nur unwesentlich entfernen, da zum einen die Verweilzeit des Wassers im Untergrund im Vergleich zum Rhein deutlich kürzer und damit der mikrobielle Abbau weniger ausgeprägt ist. Zum anderen entstehen beim DTPA-Abbau, der wegen der hohen Vorbelastung der Ruhr von größerer Bedeutung ist, als Abbauprodukt wahrscheinlich höhere Anteile von EDTA. Die EDTA-Reduktion kann durch eine höhere Ozon-Dosis gefördert werden. Neben der Oxidationswirkung des Ozons selbst, wird der Abbau von EDTA möglicherweise auch durch das Vorhandensein von Eisen-III begünstigt. Die biologische Aktivkohlefiltration, ein besonderes Merkmal des Mülheimer Verfahrens, ist in der Lage, EDTA zu reduzieren, wobei Aktivkohlen mit hohen Laufzeiten aufgrund ihrer höheren mikrobiologischen Aktivität eine bessere Wirksamkeit zeigen. Der vom Umweltbundesamt in der Stellungnahme vom 14.3.2008 genannte Vorsorgewert von 10 µg/l für die Summe von EDTA + DTPA kann durch das Mülheimer Verfahren grundsätzlich eingehalten werden, wie am Beispiel der beiden RWW-Wasserwerke Mülheim- Styrum-Ost und Essen-Kettwig (Bild 19.4) gezeigt werden kann. Ein Problem der Ruhr sind allerdings teilweise hohe EDTA-Gehalte und insbesondere DTPA-Spitzenbelastungen im Ruhrwasser, die insbesondere bei einer geringen Wasserführung und/oder einer hohen Einleitemenge der beiden Stoffe auftreten können. Es sind daher konsequenterweise Maßnahmen zur EDTA- und DTPA- Reduktion an den (Einleitungs-)Quellen aus Sicht der Wasserwirtschaft an der Ruhr zu ergreifen, um vor allem an den wichtigsten Einleitungsschwerpunkten („Hot Spots“) eine deutliche Reduzierung der Einleitefrachten zu erreichen. Maßnahmen zur nachhaltigen Senkung der EDTA- und DTPA- Gehalte im Ruhrwasser, die im Sinne des Programms „Reine Ruhr“ und des vorbeugenden Gewässerschutzes vorrangig an der Quelle der Belastung ansetzen sollten, kommen damit nicht nur der Trinkwassergewinnung, sondern auch gerade der Wasserqualität der Ruhr selbst zugute, zumal entsprechende Verfahren zur Abwasserbehandlung von EDTA-haltigen Abwässern bereits existieren [19.7]. Das EDTA gehört bekanntlich zu den Trinkwasser-relevanten Substanzen, die selbst mit fortschrittlichen Technologien der Trinkwasseraufbereitung – hierzu gehören das hier dargestellte Mülheimer Verfahren, aber auch Membranverfahren – nur teilweise zu entfernen sind. Weitere Maßnahmen in der Trinkwasseraufbereitung sind daher wenig zielführend, zumal sich die Wasserwirtschaft nicht als „Reparaturbetrieb“ für Gewässerbelastungen sieht. Die Arbeitsgemeinschaft der Wasserwerke an der Ruhr (AWWR) setzt sich seit Jahren für eine stetige Verbesserung der Wasserqualität ein. In ihrem Papier zur Einhaltung von „Zielwerten für die Qualität des Ruhrwassers 2005“ [19.8] wurden für die Ruhrwassergüte für NTA, EDTA und DTPA als 90-Perzentil-Werte jeweils 10 µg/l genannt, wobei diese Zielwerte unter den besonderen wirtschaftlichen Rahmenbedingungen im Ruhreinzugsgebiet vergleichsweise hoch angesetzt sind. Es muss festgestellt werden, dass bezüglich EDTA und DTPA diese Zielwerte bis heute an der mittleren und unteren Ruhr nicht erreicht werden (siehe Tabelle 19.1). [19.7] Sörensen, M., Weckenmann, J., Hofmann, R., Pagel, J. Weber, A. u. F. Harder: Zerstörung von komplexem Cu-EDTA. – in: Galvanotechnik 8/2002 (2002) [19.8] AWWR Arbeitsgemeinschaft der Wasserwerke an der Ruhr: Zielwerte für die Qualität des Ruhrwassers (2005) 153
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