Durch die Haloformreaktion entsteht bei der Chlorung von Trink- und Schwimmbadwasser Chloroform. Bislang weitgehend unbeachtet sind die ebenfalls im Zuge dieser Reaktion entstehenden schwerfluechtigen halogenorganischen Verbindungen. Ziel dieser Arbeit ist es, diese Stoffe zu charakterisieren sowie deren mutagene Aktivitaet mit Hilfe des Ames Testes und des HGPRT-Testes an CHO Zellen zu untersuchen. Die augenreizende Wirksamkeit wird mit dem HET-CAM-Test untersucht.
Auch nicht-kontaminierte Gewaesser enthalten phenolische Verbindungen natuerlichen Ursprungs (Streuersatz, Humifizierung). Sie sind als solche toxikologisch unauffaellig. Bei der Trinkwasserchlorung koennen aus ihnen jedoch Produkte hoher organoleptischer und toxikologischer Wirksamkeit entstehen (u.a. chlorierte O-Heterozyklen von Dioxin-Typ).
Zur Desinfektion von Wasser, insbesondere Trinkwasser, wurde die UV-Bestrahlung zwar schon Anfang dieses Jahrhunderts angewendet, aber durch die Methode der Chlorung verdraengt. Aufgrund der heutigen Belastung von Wasser mit unterschiedlichen Inhaltsstoffen ist das Interesse groesser an Verfahren, bei denen dem Wasser keine Stoffe zugesetzt werden muessen. Mit zwei verschiedenen UV-Desinfektionsanlagen wird untersucht, mit welchen Mindestbestrahlungsdosen eine ausreichende Desinfektion erreicht werden kann. Dies wird mit unterschiedlichen Bakterienstaemmen (z.B. E. coli, Legiomella Pneumophila), mit unterschiedlichen Waessern (Trinkwasser, Oberflaechenwasser) untersucht.
Um die hygienische Sicherheit von öffentlichen Schwimmbädern zu gewährleisten wird das Wasser permanent im Kreislauf über ein Aufbereitungssystem geführt. Zur Desinfektion wird es dabei überwiegend mit Chlor bzw. chlorabspaltenden Chemikalien versetzt. Neben der Inaktivierung der Mikroorganismen bildet Chlor mit gelösten und partikulären Stoffen im Schwimmbeckenwasser jedoch verschiedene, z. T. gesundheitsschädliche Desinfektionsnebenprodukte (DNPs). Unter anderem kommt es zur Bildung von unerwünschten anorganischen Chloraminen (Mono-, Di- und Trichloramin). Mit klassischen Aufbereitungsverfahren lassen sich diese durchaus reduzieren, jedoch kommt es zur Freisetzung von Ammoniumionen, die sich im Wasserkreislauf anreichern und mit frisch dosiertem freien Chlor zur erneuten Bildung von anorganischen Chloraminen führen. Zudem tragen diese zu einer erheblichen Standzeitverkürzung (Verkeimung) von Aktivkohlefiltern bei. Daher müssen dem Beckenwasser derzeit erhebliche Mengen an Frischwasser zugesetzt werden. Diese Vorgehensweise beeinflusst die Energie- und Ressourceneffizienz des Schwimmbadbetriebs negativ. Um diesem Problem zu begegnen, sollen innerhalb des Projekts zwei neuartige, kostengünstige, wartungsarme und einfach zu integrierende Verfahren zur gezielten Chloraminentfernung entwickelt und erprobt werden.
Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Vorbereitung der Markteinführung eines Produktpakets für einen stofflich und energetisch autarken, ressourcenschonenden und kosteneffizienten Aufbereitungsprozess zur Reduktion von organischen Spurenstoffen im Trinkwasser. Hierzu soll die von AUTARCON eingesetzte Inlineelektrolyse mit einer UV-Bestrahlung zur Chlor-Photolyse in einer online-überwachten Anlage zusammengefügt werden. Diese einzigartige Kombination von elektrolytischer Chlorung und Photolyse erlaubt nicht nur den Abbau von pathogenen Mikroorganismen und Biofilmen sondern auch eine Reduktion von Kontaminationen durch Pharmaka, Pestizide und Biozide. AUTARCON plant mit der hier zu entwickelnden Lösung eine energetisch effizientere und kostengünstigere Alternative zur Membrantechnologie für die Entfernung dieser Stoffe anbieten zu können. Das Produktpaket soll in den Regionen der Entwicklungs- und Schwellenländer, wo die Kontamination von Grund- und Oberflächenwasser die Trinkwasserversorgung von Millionen Menschen gefährdet, insbesondere in Asien und Mittelamerika und Afrika, auf den Markt gebracht werden und hier je Anlage täglich ca. 1.000 Menschen mit sicherem Trinkwasser versorgen. Siehe Vorhabensbeschreibung in der Anlage.
Angesichts des sich andeutenden Klimawandels und abzusehender demografischer Veränderungen kommt nachhaltigen dezentralen Konzepten des Wasser- und Abwassermanagements eine besondere Bedeutung zu. Ein wichtiger Fokus richtet sich dabei vor allem auf innovative weitergehende Reinigungsverfahren. Eine ausreichende hygienische Wasserqualität kann nur durch zuverlässige Desinfektionsverfahren sichergestellt werden. Dabei repräsentiert die In-situ-Elektrochlorung unter Verwendung von dimensionsstabilen Mischoxidelektroden (MOX-Elektroden) ein mittlerweile etabliertes und gleichzeitig innovatives Verfahren, bei dem freies Chlor aus in Wasser gelöstem Chlorid unter Einwirkung von elektrischem Strom on-site und on-demand erzeugt wird. Für die Laufzeit von Elektrochlorungsanlagen erweist sich jedoch eine erhöhte Wasserhärte als äußerst problematisch. Infolge des vorliegenden Härtegrads und der lokalen Erhöhung des pH-Wertes im Kathodenraum führen unerwünschte Ablagerungen von elektrisch nicht leitfähigem Calciumcarbonat und zum Teil Magnesiumhydroxid auf der Kathodenoberfläche zur Blockierung der Elektrode und schließlich zur Zerstörung des Elektrolysesystems. Die gängige Reinigung der Kathode durch Polarisationsumkehr steht jedoch einem stabilen Langzeitbetrieb der Elektrolyseanlagen bzw. einem geringen Wartungsaufwand entgegen. Dies stellt bis heute ein ungelöstes Problem dar. Gesamtziel des Projektes ist es daher, ein innovatives Elektrolysesystem zur Gewährleistung eines permanenten Betriebs der MOX-Elektroden als Anoden (keine Umpolung der MOX-Elektroden) bei der On-site-Elektrochlorung von Wässern mit variabler Härte zu entwickeln und zu unter-suchen. Vor diesem Hintergrund werden zwei neuartige Lösungsansätze umgesetzt und getestet: SPR (Stable against Polarity Reversal)-Vier-Elektrodensystems mit dreiphasigem Betriebsregime und - ECE (Electrochemical Enhanced)-Backwash-Systems (keine externe Zugabe von Chemikalien; In-situ-Erzeugung von Säure).
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