Entscheidungsunterstützung zur Auswahl von Verfahren der Trinkwasseraufbereitung an den Beispielen Arsenentfernung und zentrale Enthärtung

Die Planung von Maßnahmen der Wasseraufbereitung beinhaltet häufig die Aufgabe, aus einer Reihe verschiedener Verfahrenskonzepte die optimale Alternative auszuwählen. Eine eindeutige Bewertung ist jedoch schwierig, wenn mehrere Kriterien zu berücksichtigen sind und verschiedene Ziele zueinander in Konflikt stehen. Die vorliegende Arbeit liefert einen Beitrag zur Entscheidungsunterstützung bei der Auswahl von Verfahren der Trinkwasseraufbereitung. Nach Anpassung und Erweiterung von Entscheidungsmodellen, die auf der Nutzwertanalyse sowie dem Outrankingverfahren PROMETHEE beruhen, werden diese an Fallbeispielen zur Arsenentfernung und zur zentralen Enthärtung erprobt. Die Nutzwertanalyse eignet sich dabei besonders für Entscheidungsprobleme, bei denen bekannte funktionale Zusammenhänge oder normative Vorgaben für die Bewertung genutzt werden können. Die Vorzüge von PROMETHEE liegen in der separaten Auswertung der Stärken und Schwächen von Alternativen und in der Möglichkeit, Präferenzschwellenwerte festzulegen. Diese Eigenschaften können jedoch zu Rangumkehrungen und zur Verletzung des Transitivitätsgesetztes führen. Für die Gewichtung wird ein praxisorientiertes Verfahren vorgeschlagen, das auf der Vergabe von Punktwerten für Kriterien hinsichtlich für die Wasseraufbereitung fundamentaler Ziele basiert. In den Fallbeispielen wird für diese Ziele jeweils ein Katalog von Bewertungskriterien erarbeitet. Ferner wird eine Sensitivitätsanalyse vorgeschlagen, die den Einfluss der zum Teil auf subjektiven Werturteilen beruhenden Gewichtungsfaktoren auf das Bewertungsergebnis offen legt. Für das Fallbeispiel zur Arsenentfernung werden Flockungsverfahren mit Eisen(III)- und Eisen(II)-Salzen sowie Varianten der Adsorption an granuliertem Eisenhydroxid untersucht. Als wesentliche Stärken der Adsorptionsverfahren gegenüber den Flockungsverfahren erweisen sich der geringe Betreuungsaufwand sowie die einfache und sichere Betriebsweise. Der Vorteil der Flockungsverfahren liegt vor allem in der niedrigeren im Trinkwasser verbleibenden Arsenkonzentration. Die Kosten der Verfahren hängen maßgeblich davon ab, ob die Betreuung durch vorhandenes Personal übernommen werden kann, oder ob zusätzliches Personal erforderlich ist. Als Alternativen der zentralen Trinkwasserenthärtung sind die Schnell- und Langsamentcarbonisierung, das CARIX-Verfahren sowie zwei Varianten der Nanofiltration berücksichtigt, die hinsichtlich vier verschiedener Rohwassertypen bei einer Aufbereitungskapazität von 5.000.000 cmb pro Jahr ausgewertet werden. Bei erdalkalisch-hydrogencarbonatischen Rohwassertypen fällt die Bewertung zu Gunsten der klassischen Fällungsverfahren aus. Dies ist auf eine im Vergleich zu den Entsalzungsverfahren CARIX und Nanofiltration günstigere Trinkwasserzusammensetzung und auf unter den gegebenen Bedingungen geringere Kosten zurückzuführen. Bei erdalkalisch-sulfatischen Rohwassertypen überwiegen die Vorzüge des CARIX-Verfahrens, die primär in dem geringen Betreuungsaufwand und dem niedrigeren Korrosionsindex S1 liegen. In allen Fallbeispielen wird die ökologische Bedeutung wasserchemischer Parameter gegenüber Kennzahlen, die indirekte, vornehmlich vom Energie- und Chemikalienbedarf geprägte Wirkungen repräsentieren, als wichtiger eingeschätzt. Dies beruht unter anderem darauf, dass die durch wasserchemische Parameter verursachten Kupfer- und Zinkemissionen rein quantitativ zum Teil weit mehr als das 100-fache der auf den Energie- und Chemikalienbedarf zurückgeführten Kohlenstoff- und Schwefeldioxid-Äquivalentfrachten betragen, bezogen auf die durchschnittlichen jährlichen Emissionen eines Einwohners in Deutschland.

Author dc:creator

• Ruhland, Alexander

Advisor dc:contributor.advisor

• Jekel, Martin

Licence dc:rights.uri

• http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/

Language dc:language.iso

de, German

Identifier URI

urn:nbn:de:kobv:83-opus-8301
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-930

OAI identifier oai:identifier

oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/1227