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Blog des Projekts Tansania: Projekt zur Wasserdesinfektion

15.02.2016 // 09:24

Wasserdesinfektion für Tanzania

Martin Lenting

07.03.2015 23:14

Ziel des Forschungsprojektes ist es eine Wasseraufbereitungsanlage mit Sonnenlicht zu entwickeln. Durchfallerkrankungen sind eine „waterborne desease“ und kosten jährlich viele Millionen Menschen das Leben. Zur Verringerung der Folgen von verschmutztem Wasser und um die Infektionen mit Viren, Bakterien oder mehrzelligen Parasiten zu verhindern ist eine effektive Desinfektion des Wassers notwendig. Üblicherweise werden dem Wasser starke Oxidationsmittel, insbesondere risikobehaftete Chlorverbindungen, zugesetzt. Durch den Einsatz von Titandioxid als Katalysator kann die Wasserdesinfektion mit Hilfe sehr geringer Zusätze ermöglicht werden.

Aktueller Projektstand:

Inzwischen arbeitet der Prototyp einer Wasseraufbereitungsanlage mit Zisternenwasser - gespeist aus Regen- und Stadtwasser – mit Sonnenlicht durch Zusatz von Titandioxid als Katalysator für mittelgroße Wassermengen um ein Studentenwohnheim in Tansania mit desinfiziertem Wasser für hygienische Zwecke zu versorgen. Die Desinfektion funktioniert, das Wasser wird keimärmer, die Mitarbeiter des Studentinnen Hostels und der St. Mary's Dispensary sind eingewiesen, die Anlage zu betreiben und vor Ort die messtechnischen Untersuchungen für die Wasserqualität selbst durchzuführen. Parallel wurden mit den Bewohnerinnen des Studentinnenwohnheims Hygieneschulungen durchgeführt, in denen auch die Wirkungsweise und die Nutzung der Anlage vorgestellt wurde.
 
In den mikrobiologischen Untersuchungen zeigt sich, dass die Methode der photokatalytischen Wasserdesinfektion mit Titandioxid und Sonnenlicht die Konzentrationen an E. Coli und und an Enterokokken allgemein deutlich reduziert. Eine weitgehende Entkeimung des Zisternenwassers findet nach vier Stunden statt. Die durchschnittliche Entkeimung von E. Coli beträgt 65% der ursprünglichen Konzentration. Enterokokken hingegen werden durchschnittlich zu 67% zersetzt.
 
Die Pilotanlage wurde der Partnerorganisation für einen mindestens einjährigen Probebetrieb übergeben. Wird aber durch die Regionalgruppe Münster fortlaufend betreut werden. Zudem sind weitere Besuche vor Ort vorgesehen um die Funktion der Desinfektionsanlage dauerhaft zu gewährleisten.

Die Ausgangssituation:

Die Regionalgruppe Münster hat 2012 den Bau von einer Zisterne zur Wasserspeicherung in Mtwara ermöglicht. Durch die öffentliche Versorgung ist leider keine konstante Wasserversorgung gewährleistet. Bereits in den ersten Monaten der Bauzeit gab es Probleme mit der Wasserzufuhr, zeitweise fiel die öffentliche Versorgung über Tage aus. Akute Probleme verursacht zurzeit der Bau eines Brunnes in der Nähe eines Absetzbeckens. Aufgrund einer nicht ausreichenden Trennung können Bakterien das Grundwasser kontaminieren. Um die Folgen, wie Beispielsweise Diarrhö, durch die Infektionen mit Viren, Bakterien oder mehrzelligen Parasiten zu verhindern, ist eine effektive Desinfektion des Nutzwassers notwendig.

Projektidee:

Photokatalytische Wasserdesinfektion mit Hilfe von Titandioxid und Sonnenlicht. Üblicherweise werden dem Wasser starke Oxidationsmittel, insbesondere risikobehaftete Chlorverbindungen, zugesetzt. Durch den Einsatz von Titandioxid als Katalysator kann die Wasserdesinfektion mit Hilfe sehr geringer Zusätze ermöglicht werden. In diesem Pilotprojekt soll die Nutzung alternativer Desinfektionsmethoden für die Inaktivierung von Bakterien, speziell von E-scherichia coli, Enterokokken und coliformen Keime untersucht werden. Coliforme Bakterien sind ein Indikator für die sanitäre Gewässergüte.

Die Technik:

Im Rahmen dieses Projekts soll Niederschlagswasser gespeichert werden, das anschließend als Wasserquelle dienen kann. Die Vorbereitung von trübem Primärwasser kann beispielsweise durch die Nutzung eines Absetzbeckens innerhalb des Tanks bewerkstelligt werden. Zudem wird ein First Flush Diverter gebaut um starke Verschmutzungen direkt abzutrennen. Anschließend wird das Wasser durch einen mit Titandioxid mit einem Partikeldurchmesser von ungefähr 10 µm beladenden Plexiglasbehälter geleitet. Plexiglas  (Polymethylmethacrylat PMMA) ist notwendig, da es UV transparent ist und die Sonnenstrahlen so ungehindert passieren können. Nach Beendigung der Reaktion soll das Wasser durch ein Kunststofffilter oder –sieb geführt werden, um Rückstände des Titandioxids aus dem Nutzwasser zu entfernen. Eine genaue Auswahl des Siebs oder Filters ist von Korngröße und Partikelmorphologie abhängig und wird im laufenden Projekt ermittelt. Das klare Wasser wird mittels Trockennährböden und Schnelltests, zum Beispiel auf Nitrat, Nitrit, Chlorid und Chlorat, analysiert.

Die Wasserdesinfektion mittels Sonnenlicht hat zahlreiche Vorteile gegenüber anderen Methoden zur Desinfektion, wie die Chlorierung, die Zugabe von Calciumhypochlorit oder der Membranfiltration. Es werden keine gesundheitsschädlichen Chemikalien verwendet. Das Wasser behält seinen natürlichen Geschmack und Geruch. Die Bildung gesundheitsgefährdender Nebenprodukte kann ausgeschlossen werden. Die ohnehin geringen Mengen an TiO2 werden während der Reaktion nicht verbraucht. Die niedrigen Investitions- und Betriebskosten sprechen für die Wasserdesinfektion mit Sonnenlicht.

Ansprechpartnerin:

Claudia Süssemilch
suessemilch@gmx.net

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