Anwendung von Trennverfahren im Alltag

Deutschland liegt in einer der wasserreichsten Regionen der Erde. Darum können wir unser Trinkwasser überwiegend aus Oberflächengewässern oder dem Grundwasser gewinnen. Oberflächenbeeinflusstes Rohwasser muss jedoch in der Regel noch aufwendig aufbereitet werden. In Wasserwerken, wie dieser modernen Anlage in Iserlohn, wird es von Trübstoffen, gelösten chemischen Inhaltsstoffen und mikrobiologischen Verunreinigungen nach den Vorgaben der Trinkwasserverordnung befreit. Die Aufbereitung erfolgt dabei in mehreren Schritten. Auftretende Trübungen werden durch Flockung und anschließender Sedimentation entfernt. In diesem Wasserwerk wird dem Rohwasser in einem sogenannten actiflow-Verfahren besonders feiner Sand zugefügt. Dieser Mikrosand bildet mit den feinen Schwebeteilchen, Flockungsmittel und Flockungshilfsmittel, Flocken. Wegen des so erhöhten Gewichtes der gebildeten Flocken aus Sand und Schmutzteilchen erhöht sich deren Sedimentationsgeschwindigkeit und nach einem Abscheider verlässt das aufbereitete Rohrwasser die Anlage optisch klar. Um die verbleibende Trübung weitestgehend zu beseitigen, durchfließt das Wasser dann einen Mehrschichtfilter, der mit Filtersand und besonderer Filterkohle gefüllt ist. In das nun schon klare Wasser wird Ozon eingeblasen, um möglicherweise vorhandene Krankheitserreger und Keime abzutöten. Ein Aktivkohlefilter entfernt dann noch durch Adsorption weitere Verunreinigungen, wie zum Beispiel geruchs- oder geschmacksbeeinträchtigende Stoffe. Abschließend wird das Wasser nach Vorgabe des Gesetzgebers mit einem Desinfektionsmittel, hier Chlordioxid, versetzt. Die Zugabemenge ist begrenzt und für uns als Verbraucher unbedenklich. Nun kann das fertig aufbereitete Trinkwasser in das Rohrleitungsnetz abgegeben werden, das es zu uns nach Hause liefert. Jeden Tag produzieren wir enorme Menge Abwasser, die in Kläranlagen gereinigt werden müssen. Die aufwendige Reinigung erfolgt dabei in mehreren Einzelschritten. Bis ein Klärwerk sauberes Trinkwasser in die Gewässer leiten kann, muss das Abwasser eine mechanische, eine biologische und teilweise sogar eine chemische Reinigungsstufe durchlaufen. Schauen wir uns einzelne Schritte in einer der etwa 10000 öffentlichen Kläranlagen einmal an: Das Abwasser wird mit Hilfe eines Hebewerks in die Anlage gefördert. Dann filtert ein Rechen erst einmal den groben Abfall heraus. Hier kann man sehen, wie viel Unrat in unserem Wasser entsorgt wird. Dem Rechen folgt der Sandfang, ein Becken, in dem die Fließgeschwindigkeit des Abwassers reduziert wird. Dadurch sinken Sand und Kies ab und können so vom Wasser abgetrennt werden. In einem letzten Schritt wird das Wasser im Vorklärbecken noch mehr beruhigt, sodass sich auch feinere Schmutzteilchen auf dem Beckenboden absetzen und als Schlamm entsorgt werden können. Damit ist die mechanische Reinigungsphase beendet. Dem Vorklärbecken folgt das Belebungsbecken. In ihm fressen Mikroorganismen, wie zum Beispiel Bakterien, im Wasser gelöste organische Schmutzstoffe auf und bauen sie so ab. Da die Mikroorganismen Sauerstoff zum Wachsen benötigen, wird das Wasser im Becken ständig belüftet; daher auch der Name Belebungsbecken. Die Mikroorganismen bilden, nachdem sie ihre Arbeit geleistet haben, einen feinen Schlamm, der sich im Nachklärbecken absetzen kann und in einen Faulturm abgepumpt wird. Dort sterben die Mikroorganismen größtenteils ab; man sagt, der Schlamm fault aus. Das dabei entstehende Gas Methan, kann zur Energiegewinnung genutzt werden. Der ausgefaulte Klärschlamm kommt auf die Mülldeponie, wird verbrannt oder als Dünger auf Felder verteilt. Rückstände, wie Waschmittel oder gelöste Salze, müssen in einer weiteren Reinigungsphase durch den Zusatz von Chemikalien umgewandelt oder aus dem Wasser entfernt werden. Das so im Klärwerk gereinigte Wasser kann schließlich ohne Bedenken in unsere Flüsse abgeleitet werden. Im Schnitt produziert jeder von uns jährlich etwa eine halbe Tonne Müll. Kommen noch die Abfälle aus Industrie und Gewerbe dazu, stehen wir in Deutschland vor einem Berg von etwa 400 Millionen Tonnen Müll im Jahr. Obwohl wir den Hausmüll zu Hause durch Sortieren schon grob entmischen, müssen die Abfallentsorger ganz spezielle technische Trennverfahren einsetzen, um die einzelnen Bestandteile des Mülls automatisch und möglichst sortenrein voneinander zu trennen. Hier zwei Beispiele: Nachdem der Müll über Trommel oder Rüttelsiebe nach Größe grob vorsortiert wurde, gelangt er zur Windsichtung. Dort trennt ein starker Luftstrom Komponenten mit unterschiedlicher Dichte voneinander. Die spezifisch leichteren Bestandteile, wie zum Beispiel Papier, werden vom künstlichen Sturm mitgerissen, während der schwerere Müll von ihm unbeeinflusst bleibt. Ein Magnetabscheider sortiert mit Hilfe starker Elektromagnete Eisenteile und Weißblech aus dem Müll. Die Magnete sind so stark, dass aus dem vorbeiziehenden Abfall selbst Nägel aus Holz herausgezogen werden können. Ingenieure haben für die automatisierte Müllsortierung noch viele weitere Spezialverfahren entwickelt. Trennmethoden werden aber nicht nur bei der Abfallentsorgung benötigt. Hier ein Beispiel aus der Lebensmittelindustrie: Rohmilch besitzt einen Fettgehalt von 3,2 bis 4,5 Prozent. Milchzentrifugen reinigen die Milch und trennen sie vom Rahm, wodurch sich ihr Fettgehalt ändert. Nach dem Zentrifugieren erreicht die Milch Fettanteile von 0,3 Prozent bis, für Vollmilch übliche, 3,5 Prozent Fett. Aus dem abgetrennten Rahm wird in der Regel Butter hergestellt.