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NIRWINDU - Sichere und nachhaltige Trinkwassergewinnung in Indien durch Kopplung von naturnahen und innovativen Verfahren

Veranlassung


Oberflächenwasserentnahme zur Trinkwasseraufbereitung in Srinagar am Alaknanda, Indien


Struktur und Arbeitspakete des NIRWINDU Projekts

Die Trinkwassergewinnung in vielen Städten in Indien wird überwiegend durch Oberflächenwasserentnahme realisiert. Die Aufbereitung erfolgt konventionell mittels Flockung, Sedimentation, Filtration und Chlorung. Dabei ist die Wassergewinnung aus den Flüssen aufgrund sehr geringer Abflüsse in der Trockenperiode und der Extremabflüsse während des Monsuns  instabil, so dass die Entnahme und Aufbereitung von Oberflächenwasser infolge häufiger Überschreitungen der Grenzwerte einiger Trinkwasserparameter in der Trockenperiode und Überflutungen und starker Trübung im Monsun oft zusammenbricht. Die Einleitung von unzureichend aufbereiteten Abwässern in die Oberflächengewässer führt zu einer hohen Belastung mit pathogenen Mikroorganismen, die durch die Aufbereitung nur teilweise entfernt werden.

Forschungsziele


Erodiertes Ufer am UF-Standort in Karnaprayag im Folge des Hochwasser in Juli 2013


Sedimentablagerung am UF Brunnen in Srinagar nach dem Hochwasser, Juli 2013

Aus diesem Anlass umfasst die Gesamtzielstellung die Entwicklung von Konzepten, Verfahren und Produkten zur Gewährleistung einer sicheren und nachhaltigen, ganzjährigen Trinkwasser­gewinnung mittels Uferfiltration in Indien.

F&E Ziele:

  • Entwicklung eines Konzepts für eine ganzjährige, hochwassersichere und energieeffiziente Trinkwassergewinnung mittels Uferfiltration,
  • Pilotversuche zum Einsatz einer autark arbeitenden elektrolytischen Desinfektion mit vor Ort durchführbaren chemisch-mikrobiologischen Kontrollen,
  • Entwicklung, Anwendung und Anpassung eines neuen, tragbaren DOC-Analysators zur summarischen Erfassung des gesamten organischen Kohlenstoffs direkt am Standort,
  • Aufbau eines Monitoringsystems (Frühwarnsystem) zum Zweck einer kontinuierlichen Überwachung der Inline-Desinfektion,
  • Erstellung und Umsetzung eines Konzepts zur online-Anreicherung und analytischen Bestimmung von organischen Leitsubstanzen.

Das sozioökonomische Ziel ist die Verbesserung der Lebensqualität der Bevölkerung Indiens durch positive Auswirkungen des Projekts auf den Gesundheitszustand der Einwohner. Im Zentrum stehen die Sicherstellung der Trinkwasserqualität und dabei die Keimfreiheit durch Desinfektion. Es werden einfache und bezahlbare Verfahren mit einem hohen Leistungsniveau entwickelt. Dabei wird auf die Verwendung örtlich verfügbarer Baustoffe, Betriebsstoffe und Techniken zur Sicherung eines dauerhaften und nachhaltigen Betriebs Wert gelegt.

Technische Hintergründe und Herausforderungen

Es liegen bislang kaum Erkenntnisse vor, in welchem Ausmaß organische Mikroverunreinigungen während der Trocken- bzw. Monsunzeiten in das aufzubereitende Wasser gelangen. Bislang gibt es für Indien nur Analysen von Stichproben an einigen Standorten, aber weder umfassende qualitative noch quantitative Daten. Die Uferfiltration (UF) ist eine nachhaltige Alternative zur Oberflächenwasser-aufbereitung. Durch die Nutzung von Brunnen am Ufer der Flüsse vereint die UF den Vorteil der Gewinnung großer Wasservolumina mit dem Vorteil der natürlichen Reinigungsprozesse im Grundwasserleiter. In Indien wird die UF bereits für die Trinkwasserversorgung einiger Städte genutzt. Ergebnisse der seit 2005 durchgeführten Wasserbeschaffenheitsuntersuchungen haben gezeigt, dass während des Monsun eine starke Entfernung der Coliforme und E. coli sowie der Trübung von 90–99,99 % (≥4 Log10 Entfernung) während der UF stattfindet.

 

Trotz der hohen Entfernungsraten von pathogenen Mikroorganismen durch UF sind bakteriologische Indikatoren in den untersuchten UF-Fassungen nachgewiesen worden. Zudem haben Voruntersuchungen bewiesen, dass die konventionell eingesetzte Desinfektion mittels Chlorung aufgrund technischer Defekte häufig ausfällt. Andererseits ist nicht geklärt, wie sich die im Oberflächenwasser auftretenden anthropogenen organischen Wasserinhaltsstoffe im Bereich der Uferfiltration unter den in Indien vorherrschenden spezifischen Bedingungen hinsichtlich Abbau und Sorption verhalten. Des weiteren war das indische Bundesland Uttarakhand durch das größte bisher aufgezeichnete Hochwasser im Juni 2013 betroffen. Im Unterschied zu den Hochwässern 2002 und 2013 in Deutschland kam es in den Bergtälern von Uttarakhand zu Wasserstandsänderungen um mehr als 15 m. So wurden auch neue, für hochwassersicher gehaltene Brunnen am Uferfiltrationsstandort in Srinagar (Uttarakhand) überflutet.

Übersicht Projektaktivitäten im 1. Jahr


Indo-German Workshop Gruppenfoto Roorkee, September 2015

  • Projektanlaufberatung in Dresden im Juli 2015
  • Projektberatungen mit den indischen Partnern in Dehradun / Roorkee im September 2015 & März 2016, in Dresden im April (NIH) & Juli 2016 (IITR)
  • Datenerhebung, Laborversuche (Dresden) und Feldarbeiten in Uttarakhand und Agra (WP 1, 2, 4 & 6)
  • Vermarktungsaktivitäten, Projektvorstellung und Ergebnisverbreitung

Ergebnisse


In-line Elektrolyseanlage am Brunnen 18, Haridwar


Überflutungsgebiete am Alaknanda


Untersuchungen Brunnenabdichtung


Ergebnisse Fließzeiten im Brunnennahenraum

Übersicht Vermarktungsaktivitäten

  • Entwurf eines Konzepts für den sachgemäßen Brunnenbau
  • Planung für den Neubau von UF-Brunnen in Uttarakhand
  • Weiterentwicklung der mobilen SPE-Einheit
  • Fertigung des tragbaren DOC-Analysators, Vorversuche
  • Aufbau der Inline-Elektrolyse Pilotanlage, Vorversuche

Ermittlung von potentiellen Überflutungsgebieten am Alaknanda

  • Auswertung von Vermessungsdaten an UF-Standorten
  • Risikobewertung für bestehende und geplante Brunnen

 

 

 

 

Versuchsergebnisse Brunnenabdichtungen:

  • Feldversuche zur Dichtheit von Schachtdeckeln

 

 

 

 

Tracerversuche an Brunnen in Haridwar:

  • Infiltration von salzhaltigem Wasser am Brunnen
  • Erfassung des Tracerdurchbruchs mittels Messung der elektrischen Leitfähigkeit

 

 

 

Aktualisiert: 24.01.2019