Gutachten über die Deklorierungsleistungen von Trinkwasser im Verfahren LaVie

Das als trinkbar bezeichnete Wasser muss eine bestimmte Anzahl von Eigenschaften aufweisen, damit es ohne Risiken für den direkten menschlichen Verzehr geeignet ist. Obwohl die Werte der verschiedenen Kriterien je nach Land unterschiedlich sein können, lassen sie sich dennoch in drei Hauptkategorien einteilen:

• physiko-chemische Parameter (pH, COT, Temperatur, Leitfähigkeit, Nitrate, Ammonium, Chloride, Sulfate, …)
• toxische Substanzen
• mikrobiologische Parameter (pathogene Keime wie fäkale Coliforme).

Für Frankreich sind diese Kriterien in der Verordnung vom 11. Januar 2007 zu den Grenzwerten und Qualitätsreferenzen für Rohwasser und Wasser, das für den menschlichen Verzehr bestimmt ist, festgelegt, wie in den Artikeln R. 1321-2, R. 1321-3, R. 1321-7 und R. 1321-38 des öffentlichen Gesundheitsgesetzes erwähnt.

Um die Qualität dieses Wassers zu gewährleisten, werden Behandlungen auf das entnommene Wasser angewendet, je nach Herkunft (Oberflächenwasser, Grundwasser, Entsalzung, Regenwasser, Wiederverwendung), bevor es verteilt wird, wobei darauf geachtet wird, dass es bis zu den Entnahmestellen für den menschlichen Verzehr geeignet bleibt.

Die erforderlichen physiko-chemischen Parameter werden durch die Implementierung von physiko-chemischen Behandlungs- und Trennverfahren erreicht. Die Desinfektion erfordert die Einführung von fortgeschrittenen Oxidationslösungen wie Ozonierung, Chlorierung und UV-Lichtbehandlung. Unabhängig von den implementierten Verfahren wird sehr häufig eine Chlorierung vor der Verteilung durchgeführt, um die bakteriologische Qualität des verteilten Wassers bis zu seinem Entnahmeort aufgrund der verbleibenden Wirkung des Chlors zu gewährleisten.
Die Chlorierungsverfahren werden sehr häufig zur Desinfektion von Wasser in Anbetracht ihrer Verwendung eingesetzt (Gesundheit Kanada, 2009)*. Chlor hat eine starke oxidierende Wirkung, die es ermöglicht, Mikroorganismen im Wasser schnell abzutöten oder zu inaktivieren (Kontaktzeit von etwa 30 Minuten), und wird in der Regel in zwei Hauptformen verwendet: fest (Tablette) oder flüssig (Bleichmittel oder Natriumhypochlorit), je nach großem Anwendungsspektrum (kollektiv oder individuell). Darüber hinaus weist Chlor eine gewisse Stabilität im Wasser auf, die ihm eine verbleibende Wirkung verleiht; es ist daher wichtig, ausreichende Mengen an Chlor hinzuzufügen, um einerseits die Desinfektion des Wassers und andererseits seine verbleibende Wirkung während der Verteilung zu gewährleisten.

Die Chlorierungsdesinfektionsverfahren bieten zahlreiche und echte Vorteile, da sie effektiv, schnell, kostengünstig, mehrstufig und relativ einfach zu implementieren sind. Dennoch weisen sie eine Reihe von Nachteilen auf, die berücksichtigt werden müssen, da sie Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben können. Tatsächlich kann eine Überdosierung von Chlor zu Reaktionen des Chlors mit anderen in den Gewässern vorhandenen Verbindungen, insbesondere mit organischem Material (OM), führen, was zur Bildung von Produkten führt, die allgemein als „Chlorierungsnebenprodukte“ (CNP) bezeichnet werden, von denen einige als gesundheitsschädlich gelten. Zahlreiche Studien (Mouly et al., 2008†) konnten die Bedingungen für die Entstehung solcher Reaktionen, die zur Bildung von CNP führen, aufzeigen. Fast 600 CNP konnten identifiziert werden, darunter dominierende Familien wie Trihalomethane (THM) und Haloessigsäuren (HAA), die zusammen zwischen 20 und 30 % der Gesamtmasse der CNP ausmachen. Darüber hinaus können zu hohe Residualchlorwerte dem Trinkwasser einen unangenehmen Geschmack verleihen.

Es ist daher wichtig, die Produktion dieser CNP in den Behandlungsanlagen sowie in den Verteilungssystemen zu begrenzen und zu kontrollieren. Dies geschieht hauptsächlich durch eine angemessene Dosierung von Chlor, um das organische Material zu oxidieren und die Konzentrationen von Residualchlor am Ende der Behandlung zu begrenzen. Dieser Punkt ist sensibel für die Chlorierungsverfahren und nicht immer einfach in den Behandlungssystemen umzusetzen, insbesondere wenn die Ressource zeitlich variierende Eigenschaften und Gehalte an OM aufweist. In dieser Hinsicht empfiehlt die WHO eine Konzentration von freiem Chlor im behandelten Wasser, das verteilt wird, zwischen 0,2 und 0,5 mg/l.

In den letzten Jahren wurden Verfahren zur Desinfektion mit UV-Licht entwickelt und kommerzialisiert. Sie basieren auf dem Prinzip, dass UV-Strahlen eine bedeutende bakterizide Wirkung haben.

Ultraviolette Strahlung (UV) ist eine elektromagnetische Strahlung, deren Wellenlänge kürzer ist als die des sichtbaren Lichts und länger als die der Röntgenstrahlen. Sie macht fast 5 % der von der Sonne emittierten elektromagnetischen Energie aus und kann durch sogenannte UV-Lampen erzeugt werden. In den UV-Strahlen werden klassischerweise drei Kategorien je nach Wellenlänge unterschieden: UVA (400-315 nm), UVB (315-280 nm) und UVC (280-100 nm). Es ist zu beachten, dass aufgrund der Absorption der UV-Strahlen durch die Ozonschicht in der Atmosphäre fast die gesamte (95 %) von der Sonne kommende UV-Lichtstrahlung, die die Erde erreicht, zur Kategorie der UVA gehört.

Die UV-Strahlen haben Auswirkungen auf die DNA von Bakterien, die es ermöglichen, sie je nach Expositionszeit abzutöten oder zu hemmen und somit ihre Fortpflanzung zu verhindern. Schließlich ist es wichtig zu beachten, dass UV-Strahlen auch die Fähigkeit haben, bestimmte chemische Verbindungen, die als photosensibel gelten, im Wasser oder in der Atmosphäre zu zerstören. Sie können somit zur Photodegradation bestimmter chemischer Schadstoffe im Wasser beitragen, und das selbst in geringen Konzentrationen.

Die Desinfektionsverfahren mit UV-Lampen sind relativ einfach in der Konstruktion, da sie darin bestehen, die UV-Lampe in einem kleinen Reaktor mit dem zu behandelnden Wasser in dem, was allgemein als Bestrahlungskammer bezeichnet wird, zu installieren. Diese Verfahren sind sowohl im industriellen und kollektiven Maßstab als auch im individuellen Maßstab gut entwickelt, insbesondere aufgrund ihrer Benutzerfreundlichkeit. Die Literatur und die industriellen Entwicklungen dieser Verfahren sind zahlreich und bedeutend (Oppenheimer et al., 1997)‡, beruhen jedoch fast ausschließlich auf der Verwendung von UV-Strahlungs-Lampen der Kategorie UVC.

Was die Verwendung von UVA-Lampen (Strahlungskategorie des Verfahrens LAVIE® der Firma SOLABLE) betrifft, so gibt es meines Wissens derzeit keine industrielle Entwicklung dieser Art von Wasserbehandlungslampen, jedoch haben Studien die bakterizide Wirksamkeit von UVA-Lampen nachgewiesen (Hamamoto et al., 2007)§.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Desinfektionsverfahren mit UV-Lampen eine Vielzahl von Vorteilen bieten. Sie sind in der Tat einfach zu verwenden, sowohl im industriellen als auch im individuellen Maßstab. Sie erfordern keine Verwendung von chemischen Reagenzien oder speziellen Trägern und verändern in dieser Hinsicht nicht die physiko-chemischen Eigenschaften des zu behandelnden Wassers. Schließlich kann die anfängliche Investition in diese Art von Verfahren im Vergleich zu anderen Verfahren wie der Chlorierung höher erscheinen, jedoch bleiben die Betriebskosten aufgrund der langen Lebensdauer der verwendeten Lampen sehr gering, was sie aus dieser Perspektive wettbewerbsfähig macht. Dennoch gibt es einige Nachteile bei der Verwendung dieser Verfahren. Die bakterizide Wirkung der UV-Lampenverfahren ist nicht verbleibend, im Gegensatz zur Chlorierung, daher muss ihre Anwendung so nah wie möglich am Verbrauchs- und Nutzungsort erfolgen. Darüber hinaus erfordert die Verwendung dieser Verfahren, dass das Wasser zuvor eine ausreichende Klarheit aufweist, um die Übertragung der UV-Strahlung im Wasser nicht zu beeinträchtigen. Schließlich ist es schwierig, die Wirksamkeit der Behandlung sofort zu bewerten, indem man einen Residualwert misst, wie es im Fall der Verwendung von Chlor der Fall ist, und die Behandlungseffizienz dieser Verfahren zu optimieren, wenn die Ressource durch zeitliche Schwankungen ihrer Qualität (insbesondere bakteriologisch) gekennzeichnet ist.