Uranentfernung in der Trinkwasseraufbereitung< zurück

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Versuchsanlage zur Uranentfernung mittels Ionenaustauschern

Die Bedeutung der Radiotoxizität von Uran im Trinkwasser wurde bis in die 1990er Jahre höher eingestuft als die der Chemotoxizität. Im Jahre 2003 publizierte die WHO einen Leitwert für Trinkwasser in Höhe von 15 µg/L Uran, der auf der Chemotoxizität beruht. Uran ist ein Schwermetall und als solches wirkt es ähnlich wie andere Schwermetalle u. a. nierentoxisch. Vom Umweltbundesamt, Berlin, Fachgebiet Toxikologie des Trink- und Badebeckenwassers wurde 2005 ein Leitwert von 10 µg/L Uran für Trinkwasser vorgeschlagen [Umweltmedizin in Forschung und Praxis 10 (2) 133-143, (2005)]. Nach den Stellungnahmen des Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) Nr. 020/2007 und des Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) vom 05.04.07 gilt dieser Leitwert für alle Bevölkerungsgruppen auch für nicht gestillte Säuglinge als sicher.

Mit der Änderung der Trinkwasserverordnung gilt ab dem 01.11.2011 in Deutschland ein Grenzwert für Uran in Höhe von 10 µg/L Uran.

In 92 % der untersuchten Grundwässer in Deutschland lagen die Urangehalte unter 2 µg/L. Bei 6 % im Bereich von 2 bis 9 µg/L. Damit wird der vom UBA vorgeschlagene Leitwert in Trinkwässern in der Regel eingehalten [BfR Statusseminar 2005]. Abhängig von den geologischen Gegebenheiten weisen Wässer im Einzelfall natürlicherweise Urangehalte bis über 100 µg/L auf.

Liegen jedoch im Rohwasser erhöhte Urangehalte vor, muss vor der Verwendung als Trinkwasser eine Aufbereitung erfolgen. Das Verbundforschungsvorhaben zur "Uranentfernung in der Trinkwasseraufbereitung" wurde vom DVGW sowie dem Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert und im Jahre 2010 abgeschlossen. Die Projektpartner, die Technische Universität, Berlin, das Forschungszentrum Karlsruhe und das Technologiezentrum Wasser, Karlsruhe erarbeiteten im Rahmen dieses Vorhabens die technisch-wissenschaftlichen Grundlagen für ein Trinkwasseraufbereitungsverfahren zur Uranentfernung. Nach den vorliegenden Forschungsergebnissen kommen für diesen Zweck insbesondere zwei Aufbereitungsverfahren in Betracht:

  • Ionenaustausch zur selektiven Entfernung von Uran
  • Nanofiltration, wobei neben der Uranentfernung auch eine Enthärtung und Entsalzung des Wassers erfolgt.

Das Ionenaustauschverfahren zur Uranentfernung ist das Verfahren der Wahl, sofern ausschließlich Uran aus dem Wasser entfernt werden soll. In Deutschland werden bereits an mehreren Standorten Ionenaustauscher zur Uranentfernung eingesetzt. Derzeit sind in der Liste der zugelassenen Aufbereitungsstoffe gemäß § 11 TrinkwV zwei Austauschertypen zur Uranentfernung gelistet.

Für den Einsatz von Ionenaustauschern zur Uranentfernung ist es von Vorteil, wenn das aufzubereitende Wasser möglichst trübstoffarm und frei von Eisen, Mangan und Aluminium ist. Diese Inhaltsstoffe können zu einer Beeinträchtigung des Betriebs der Ionenaustauscheranlagen führen. Sofern das Wasser frei von diesen Störstoffen ist, hängt die Laufzeit der Ionenaustauscher unter Anderem von der Urankonzentration, dem pH-Wert und dem Gehalt an Calcium und Sulfat ab. Bei Urankonzentrationen im Rohwasser von 50 bis 60 µg/L werden je nach eingesetztem Ionenaustauschertypen Laufzeiten von 80 bis über 150 Tsd Bettvolumina erreicht. Dies bedeutet, dass mit 1 m³ Ionenaustauscher 80 bis 150 Tsd m³ Wasser so aufbereitet werden können, dass ein Urangehalt von weniger als 0,1 µg/L im Wasser vorliegt. Die Betriebsmittelkosten für diese Aufbereitung liegen zwischen 4 bis 10 Cent/m³ aufbereitetem Trinkwasser. Das Uran wird bei diesem Verfahren auf dem Ionenaustauscher sehr stark aufkonzentriert, so dass die beladenen Ionenaustauscher über 1 bis 2 % Uran enthalten können. Die erschöpften Ionenaustauscher müssen einer geregelten Entsorgung zugeführt werden. Derzeit wird auf dem Markt von mehreren Anbietern die Regenerierung des Ionenaustauschermaterials angeboten. Mit der Änderung der Deponieverordnung können die beladenen Ionenaustauscher jedoch auch auf einer Deponie abgelagert werden.

Sofern neben der Uranentfernung auch eine Enthärtung oder Entsalzung des Trinkwassers angestrebt wird, ist das Nanofiltrationsverfahren ggf. das Verfahren der Wahl. Voraussetzung hierfür sind jedoch ein ausreichendes Rohwasservorkommen und eine Entsorgungsmöglichkeit für das Konzentrat.

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Volker Schlitt

Tel.: +49(0)721/9678-126
Fax: +49(0)721/9678-109
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Projektförderung

BMBF - Bundesministerium für Bildung und Forschung, Förderkennzeichen: 02 WT 0595

DVGW - Deutscher Verein für Gas und Wasser, Förderkennzeichen: W 4/02/04-C

Projektdauer

2006 - 2010