Innovatives Verfahren zur Eisen- und Arsenentfernung aus Trinkwasser

In Bangladesch wird überwiegend Grundwasser als Trinkwasser verwendet. Die hohen Eisengehalte im Wasser führen zur Rotfärbung und einem schlechten Geschmack. Schlimmer noch ist  im Grundwasser enthaltenes Arsen, das man weder sieht noch schmeckt, und das zu den stärksten natürlichen Giften gehört. Die Gehalte überschreiten in Bangladesch und vielen Teilen der Welt die Empfehlungen der WHO von 10 µg/l oftmals um ein Vielfaches. Aus diesem Grund sollte Grundwasser nicht ohne Aufbereitung getrunken werden.

Die Entfernung von Eisen und Arsen aus Grundwasser ist technisch eigentlich sehr einfach. In Bangladesch arbeiten die SIDKO- und SONO-Filter nach einem zweistufigen Prinzip. Erst wird Eisen mit Luftsauerstoff oxidiert und damit ausgefällt, und dann adsorbiert das Arsen an Filtermedien. Die Methode ist einfach und funktional, hat aber den Nachteil, dass der Prozess sehr langsam abläuft, also sehr große Filter benötigt werden und/oder nur geringe Wassermengen gereinigt werden können. Bei den SIDKO-Filtern sind das trotz der beachtlichen Größe der Anlagen nur ca. 1.000 L am Tag (Verweis auf Seite). SONO und SIKDO arbeiten mit veralteter Technik, sind schwierig zu warten und aufgrund der kurzen Lebensdauer viel zu teuer. Daher hat AGAPE e.V. in Zusammenarbeit mit dem Institut für Geowissenschaften der Universität Heidelberg (GEOW) eigene Haushaltsfilter entwickelt.

In einer weiteren Zusammenarbeit mit dem GEOW haben wir eine innovative Technik ausprobiert - die Elektrokoagulation. Bei diesem Verfahren wird sehr niedriger elektrischer Strom (max. 12,6 A) auf Eisenplatten geleitet, die im zu behandelnden Wasser eingetaucht sind. Durch den Strom löst sich Eisen aus den Platten und es bilden sich chemische Eisenkomplexe als Flocken, die Arsen mit aufnehmen und sehr schnell nach unten absinken. Das klare Wasser ist arsenfrei. Gleichzeitig werden auch andere Stoffe wie Eisen, Mangan und Phosphor entfernt, die sich geschmacklich, optisch oder ebenfalls in höheren Gehalten gesundheitlich negativ auswirken.

Das Verfahren wurde im Labor im Rahmen einer Masterarbeit (M.Sc. Daniel Müller, GEOW) erfolgreich getestet. Dabei wurden alle Rahmenbedingungen und Endstoffe untersucht, um sicherzustellen, dass bei dem Prozess keine anderen gesundheitsbedenklichen Substanzen entstehen. Strom und Wasser, schließt sich das nicht aus bzw. ist das nicht gefährlich? Nein, die verwendete Strommenge lag bei allen Versuchen unterhalb der Schutzkleinspannung. Man könnte sogar bei laufendem Betrieb ohne Bedenken die Elektroden anfassen oder in das Wasser langen.

Bild 1: Versuchsaufbau der Durchflussaufbereitung Dieser kompakte Anlagenaufbau kann zukünftig die SIDKO-Filter in Bangladesch ersetzen (Quelle: www. geow.uni-heidelberg.de).

Wir haben das Verfahren anschließend unter realen Bedingungen in Hamburg ausprobiert, da ein Einsatz in Bangladesch Corona-bedingt vorerst nicht möglich ist. Dort gibt es einen Grundwasserschadensfall mit über 14.000 µg/l Arsen, also mehr als 50-100 fach höher als in Bangladesch. Mit der Methode konnten sogar solche hohen Gehalte an Arsen innerhalb weniger Stunden vollständig entfernt werden. Damit wurde die hohe Effizienz des Verfahrens eindeutig belegt und lässt eine gute Eignung auf für bangladeschische Bedingungen annehmen.

Unsere Tests umfassten zwei Prototypen:

1. Eine Wasserbehandlung im Durchfluss, mit der täglich große Mengen an Wasser gereinigt werden könnten. Die Methode ist einfach und günstig und hat das Potential, die teuren und reparaturanfälligen SIDKO-Filter zu ersetzen. Es fallen als Abfall nur geringe Mengen an arsenhaltigem Eisenschlamm an, den wir in Kooperation mit dem GEOW zukünftig weiterverarbeiten wollen.
2. Aufbereitung in 60-Liter-Fässern, die im Haushalt eingesetzt werden können. Dieses Verfahren soll den Menschen den gesamten Tagesverbrauch an Wasser aufbereiten, und somit Kochen und Körperhygiene mit giftigem Wasser verhindern. Zusätzlich sollen als zweite Reinigungsstufe und zur Entfernung mikrobieller Belastung unsere Trinkwasserfilter (verweis auf Seite) weiterverwendet werden. Für diese Filter reicht AGAPE demnächst einen wissenschaftlichen Antrag zur staatlichen Förderung des Vorhabens ein.

Bild 2: Versuchsaufbau im Fass. Dieser Anlagenaufbau soll 2021 in Bangladesch testweise eingesetzt werden, um für die Familien den gesamten Tagesverbrauch an Wasser zu behandeln. (Quelle: www. geow.uni-heidelberg.de): Durch das Anlegen von Strom löst sich Eisen aus den Metallplatten und bildet mit den Schadstoffen große feste Flocken, die sich schnell absetzen. Das Wasser ist frei von Arsen und Schwermetallen.

Beide Prototypen sind fertig und warten darauf, nach Bangladesch gebracht zu werden. Unser Plan für 2021 ist, mindestens 50 Haushalte mit solchen Fassanlagen und zwei Schulen mit dem Durchflusssystem zu versorgen. Die Herstellung der Anlagen ist sehr einfach und preisgünstig und soll fortan im Bangladesch erfolgen.