Veränderungen des gelösten organischen Kohlenstoffs (DOC) während der Schnellfiltration reduzierter Grundwässer

In der vorliegenden Arbeit wurden Veränderungen des gelösten organischen Kohlenstoffs (DOC) während der Schnellfiltration reduzierter Grundwässer systematisch in Laborversuchen, an einer halbtechnischen Versuchsanlage und in großtechnischen Wasserwerken untersucht.

Während der Filtration führen gekoppelte mikrobiologische und chemisch-physikalische Prozesse zu einer Oxidation des im Rohwasser vorhandenen Eisen(II) und Mangan(II) zu unlöslichen Eisen- bzw. Mangan-Oxidhydraten. Insbesondere unmittelbar entstehenden Oxidhydrate besitzen eine hohe chemische Reaktivität. Ein Teil der Oxidhydrate wird durch Filterspülungen nicht entfernt und führt nach Wochen bzw. Monaten des Filterbetriebs zur Ausbildung einer Schicht aus amorphen Eisen- bzw. Mangan-Oxidhydraten mit heterogener Struktur. Diese Schicht bewirkt neben einer Oberflächenvergrößerung eine katalytische Oxidation des Eisen(II), des Mangan(II) und den organischen Wasserinhaltsstoffen, was zu niedermolekularen Reaktionsprodukten führt.

Die organischen Wasserinhaltstoffe reduzierter Grundwässer sind durch einen hohen Anteil von Fulvinsäuren und Huminsäuren charakterisiert und enthalten auch niedermolekulare Verbindungen. im Wasser vorhanden. Bei der hauptsächlich durch den Mechanismus der Komplexbildung geprägten Sorption der organischen Wasserinhaltsstoffe kommt es einerseits zur Konkurrenz zwischen gut sorbierenden, höhermolekularen Huminstoffen und schlecht sorbierenden, niedermolekularen Verbindungen.

Aus den Untersuchungen konnten Handlungsempfehlungen zum Betrieb von Schnellfiltern gegeben werden. Es sollte verstärkt auf eine konstante DOC-Konzentration während der Filterlaufzeit geachtet werden. Auch scheint es, abhängig von der Eisen(II) und DOC-Konzentration und –Zusammensetzung, einen Betriebszeitpunkt zu geben, ab dem im Filtermaterial keine unbesetzten Sorptionsplätze für den DOC mehr zu Verfügung stehen. Ab diesem Zeitpunkt kann es zu einer verstärkten Auswirkung der konkurrierenden Sorption kommen, die zu einer Erhöhung der niedermolekularen DOC-Fraktionen im Filtrat führen kann.

Finden sich im Ablauf eines Schnellfilters erhöhte Konzentrationen niedermolekularer Substanzen können diese zur Aufkeimung in Reinwasserbehältern und im Verteilungsnetz beitragen. Des Weiteren können schwankende Nährstoffkonzentrationen Stress für die im Biofilm vorhandenen Mikroorganismen induzieren, was im Extremfall zu einer Freisetzung von im Biofilm angesiedelten, potentiell pathogen Bakterien führen kann.