Aufgabe Vorschlag C - 2 - Trinkwassergewinnung und Trinkw… · Abitur Hessen Umwelttechnik LK 2022

Beschreiben Sie die erforderlichen Verarbeitungsschritte im Wasserwerk von Oldsmar, um das Wasser der Brunnen zu Trinkwasser aufzubereiten.

Lösung: Förderung über Rohre/Pumpen, Filtration (grobe Verunreinigungen), Umkehrosmose (Entsalzung), Entsäuerung (pH-Wert-Einstellung), Aktivkohlefilter (organische Stoffe), Desinfektion (Chlorierung/Ozonierung/UV).

Ordnen Sie die Zugabe von Natriumhydroxid einem Anlagenteil des Wasserwerks zu und erläutern Sie die Funktion der Zugabe von Natriumhydroxid, auch unter Verwendung von Reaktionsgleichungen für den Prozess der Trinkwasserbereitung.

Lösung: Zugabe in der Entsäuerungsanlage. Neutralisation der Kohlensäure: $\text{NaOH} + \text{CO}_2 \rightarrow \text{NaHCO}_3$ oder $\text{NaOH} + \text{H}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{NaHCO}_3 + \text{H}_2\text{O}$.

Diskutieren Sie verfahrenstechnische Möglichkeiten, auf Natriumhydroxid zu verzichten und die damit verbundenen Auswirkungen auf die Qualität des Trinkwassers. Erörtern Sie die Anfälligkeiten der abgeänderten Verfahren für terroristische Übergriffe (Material 3).

Lösung: Alternative physikalische Entsäuerung (Belüftung, Verregnung) oder chemische Verfahren (Calciumhydroxid, Carbonatgestein). Physikalische Verfahren verändern die Mineralstoffzusammensetzung nicht und benötigen keine gefährlichen Chemikalien, erfordern aber mehr Platz. Kalkmilch oder Carbonatgesteine erhöhen die Härte. Bezüglich Hackerangriffen sind Carbonatgesteine unanfällig, da die Reaktion selbstregulierend stoppt.

Berechnen Sie Masse an Natriumhydroxid in einem Kubikmeter kontaminierten Wassers.

Lösung: $11{,}1\ \text{kg}$

Berechnen Sie Stoffmenge an Natriumhydroxid in einem Kubikmeter kontaminierten Wassers.

Lösung: $277{,}5\ \text{mol}$

Berechnen Sie Stoffmengenkonzentration an Natriumhydroxid in einem Kubikmeter kontaminierten Wassers.

Lösung: $0{,}276\ \text{mol/L}$

Prüfen Sie die Möglichkeit, große Mengen an Grundwasser trotz geringmächtiger Wasserhorizonte zu fördern. Diskutieren Sie die Wahl der Stadt Oldsmar, auf Brackwasser für die eigene Wasserversorgung zurückzugreifen.

Lösung: Geringmächtige Horizonte erschweren die Förderung über Schachtbrunnen wegen geringem Nachfluss. Horizontalfilterbrunnen könnten helfen, reichen bei stark abgesunkenem Grundwasserspiegel aber oft nicht aus. Brackwasser-Nutzung schont natürliche Grundwasserressourcen, ist aber aufwendiger aufzubereiten.

Berechnen Sie die Brackwassermenge, die jeder Brunnen täglich fördern muss (Material 3).

Lösung: $413182\ \text{L/(d}\cdot\text{Brunnen)}$