Wassergewinnung

Datei:Woher kommt unser Trinkwasser (CC BY 4.0).webm

Video: Woher kommt das Trinkwasser in Deutschland

Bei der Wassergewinnung wird Wasser aus verschiedenen Quellen auf unterschiedliche Arten gewonnen.

Niederschlagswasser

Niederschlagswasser (wie Regen, Schnee, Nebel oder Hagel) steht zwar fast überall je nach örtlicher Niederschlagshöhe zur Verfügung, die Versorgung auf dieser Grundlage ist jedoch wegen der unregelmäßigen und nicht vorhersehbaren Verteilung sehr unsicher. Hinzu kommt, dass Regenwasser entsprechend seiner Beschaffenheit für den menschlichen Gebrauch u. U. nicht unmittelbar geeignet ist (elektrolytfrei).

Oberflächenwasser

Flusswasser

Datei:1305-73-022 - Ruhr bei Dahlhausen, Wassergewinnung - 05-05-2013.JPG

Blick auf die Wassergewinnungsanlage in Essen-Burgaltendorf an der Ruhr

Flusswasser ist Verunreinigung am stärksten ausgesetzt und deshalb für Trinkwasserversorgung am wenigsten geeignet. Nur wenn kein anderes Wasser verfügbar ist, sollte auf Flusswasser zurückgegriffen werden.

Flusswasser wird auf Grund seiner starken Qualitätsschwankungen vorwiegend für die Betriebswasserversorgung verwendet. Die Wasserqualität ist oft nicht ausreichend für eine wirtschaftliche Nutzung zur Wasserversorgung, bzw. nur nach aufwändiger Aufbereitung. Um Wasser mit geringem Schwebstoffgehalt und besserer Qualität zu gewinnen, sowie einen besseren Temperaturverlauf zu erzielen und die Aufbereitung des Wassers einfacher auszulegen, versucht man, soweit es die geologischen Formationen gestatten, Uferfiltrat zu erschließen.

Seewasser

Zur Seewassergewinnung eignen sich vorwiegend nährstoffarme, tiefe Seen mit ausreichendem Zulauf. Im Gegensatz zu flachen Seen schaffen Seen ab etwa 40 m Tiefe einen ähnlichen Temperaturausgleich wie das Grundwasser. Die Wasserqualität hängt im Wesentlichen von der Zufuhr von Verunreinigungen aus den Zuflüssen des Einzugsgebietes und den Uferbereichen, sowie der Nutzung des Sees (z. B. Freizeit und Erholung) ab. Gewinnbar ist allgemein nur der mittlere jährliche Zulauf, abzüglich der Verluste, während das Volumen des Sees ausgleichend wirkt.

Talsperrenwasser

Talsperrenbecken entstehen durch künstliche Sperrung von Tälern. Sie können große Trink- und Brauchwasserreserven aufnehmen und dabei gleichzeitig als Rückhaltebecken zur Regulierung der Abflussschwankungen von Flüssen sowie als Wasserspeicher für Wasserkraftanlagen dienen (Mehrzweck-Talsperren). Der Wasserspiegel im Reservoir einer Talsperre schwankt meistens erheblich je nach Entnahme des Wassers für die vorgesehene Nutzung. Der wechselnde Wasserstand in den Talsperren unterscheidet diese künstlichen Seen wesentlich von den natürlichen Seen, die im Allgemeinen geringe Wasserspiegelschwankungen aufweisen. Im Wesentlichen wird die Wasserqualität, so wie bei natürlichen Seen, durch die Qualität der Zuflüsse aus dem Einzugsgebiet bestimmt.

Meerwasser

Der Hauptanteil aller Niederschläge entsteht durch Verdunstung über den Weltmeeren, die somit von maßgeblicher Bedeutung für die Wasserwirtschaft sind. Die Bemühungen, Meerwasser zu entsalzen, haben bereits in der Antike eingesetzt. Jedoch ist in den letzten 40 Jahren für viele Länder, besonders in den ariden und semiariden Gebieten der Erde die Frage der Gewinnung von Trink- und Betriebswasser immer dringlicher geworden. Zwar stehen ausgereifte Konstruktionen für Entsalzungsanlagen zur Verfügung, wobei die Entwicklung zu noch leistungsfähigeren Anlagen geht. Dabei ist noch nicht abzusehen, ob ein z. Zt. noch unwirtschaftliches Verfahren später durch seine Weiterentwicklung durchaus attraktiv werden kann.

Sickerwasser

Sickerwasser ist ursprüngliches Niederschlagswasser, das sich zunächst unterirdisch vertikal bewegt. Trifft es auf eine wasserundurchlässige Schicht so entsteht Schichtenwasser, das entweder vor Ort verharrt oder sich bei Gefälle horizontal bewegt. Sickerwasser als auch Schichtenwasser sind streng gesehen auch Grundwasser, da bei längerem Aufenthalt im Boden daraus Grundwasser wird. Grundwasser wird auch durch einsickernden Niederschlag erneuert/aufgefüllt.

Grundwasser

Datei:Offlum-Trinkwasserbrunnen.jpg

Brunnenkopf eines Trinkwasserförderbrunnens auf dem Münsterländer Kiessandzug

Grundwasser wird aufgrund seiner häufig sehr stabilen Qualität bevorzugt zur Trinkwassergewinnung genutzt.

Ca. 25 % der Weltbevölkerung erhalten ihr Trinkwasser aus Karst-Aquiferen.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:Markus Merk (AGW)|Markus Merk (AGW): }}{{#if:|{{#if:KIT - AGW: WOKAM|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=KIT - AGW: WOKAM}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:http://www.agw.kit.edu/wokam.php%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=KIT - AGW: WOKAM}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=http://www.agw.kit.edu/wokam.php}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=KIT - AGW: WOKAM}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:2017-09-10{{#if: 2017-12-08 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Luftfeuchtigkeit

Kondensation

Luftfeuchtigkeit wird zur Wassergewinnung genutzt in Gegenden, in denen sich morgendlicher Nebel üblicherweise durch Luftbewegungen und Sonneneinstrahlung auflöst. Dies ist in bestimmten Regionen wie Friesland in Tauteichen möglich. Anderswo wird Kondenswasser an aufgestellten Netzen erzeugt und gesammelt. In einer solchen Anlage werden in Chungungo (Chile) etwa 12.000 Liter Trinkwasser pro Tag gewonnen.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Chile: Wasser aus der Luft|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Chile: Wasser aus der Luft}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:http://www.wdr.de/tv/quarks/sendungsbeitraege/2005/0712/09_mangelware_wasser.jsp%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Chile: Wasser aus der Luft}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=http://www.wdr.de/tv/quarks/sendungsbeitraege/2005/0712/09_mangelware_wasser.jsp}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Chile: Wasser aus der Luft}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:Quarks&Co, Sendung Mangelware: WasserWDR Fernsehen{{#if: 19. Juli 2008 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Nebelwasserernte in Peru mit deutschem Know-how</ref> Es gibt wissenschaftliche Forschungsarbeiten, welche die Technik des Nebeltrinker-Käfers für die Wassergewinnung nützen.<ref><templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20130103053405

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       | #default= Der Wert des Parameters {{#if: webciteID | webciteID | ID }} muss entweder ein Zeitstempel der Form YYYYMMDDHHMMSS oder ein Schüsselwert mit 9 Zeichen oder eine 16-stellige Zahl sein!Vorlage:Webarchiv/Wartung/webcitation{{#if:  || }}
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        | web.archive.org = 
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         | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Pflichtparameter 'archiv-datum' wurde nicht angegeben.|1}}
      }}
    | {{#if: 
         | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Parameter 'archiv-datum' ist nur in Verbindung mit 'archiv-url' angebbar.|1}}
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    || {{#if:  || }} URL/Pfad ungültig.
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              | abendblatt.de | daserste.ndr.de | inarchive.com | webcitation.org = 
              | #default = {{#if:  || }}{{#if: 1 |Vorlage:Webarchiv/Wartung/URL}}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Archiv-URL im Parameter 'url' anstatt URL der Originalquelle. Entferne den vor der Original-URL stehenden Mementobestandteil und setze den Archivierungszeitstempel in den Parameter 'wayback', 'webciteID', 'archive.today' oder 'archive-is' ein, sofern nicht bereits befüllt.|1}}
            }} 
       }}
  }}, New Scientist 49/2012 vom 30. November 2012</ref><ref>Vorbildlich: Wüstenkäfer fangen feuchte Luft, Spiegel Online vom 1. November 2001</ref>

Wassergewinnung mittels metallorganischer Gerüstverbindungen

Ein neuer Ansatz zur atmosphärischen Wassergewinnung nutzt metallorganische Gerüstverbindungen (Metal–Organic Frameworks, MOFs).<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:Claudia Krapp|Claudia Krapp: }}{{#if:|{{#if:Wie poröse Materialien Trinkwasser aus der Luft ziehen|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Wie poröse Materialien Trinkwasser aus der Luft ziehen}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.scinexx.de/news/technik/wie-poroese-materialien-trinkwasser-aus-der-luft-ziehen/%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Wie poröse Materialien Trinkwasser aus der Luft ziehen}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.scinexx.de/news/technik/wie-poroese-materialien-trinkwasser-aus-der-luft-ziehen/}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Wie poröse Materialien Trinkwasser aus der Luft ziehen}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:scinexx | Das Wissensmagazin2024-01-10{{#if: 2026-02-07 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Die Wassergewinnung erfolgt in einem zweistufigen Zyklus. In der Adsorptionsphase binden die MOFs während der kühleren Nachtstunden Wasserdampf aus der Umgebungsluft. In der anschließenden Desorptionsphase wird das Material durch Sonnenwärme oder geringe externe Energiezufuhr auf etwa 45 °C erwärmt, wodurch das gespeicherte Wasser wieder freigesetzt wird. Der entstehende Wasserdampf kondensiert in einem geschlossenen System zu flüssigem Wasser. Da die benötigten Temperaturen deutlich unter denen klassischer Adsorbentien wie Zeolithen liegen, kann der Prozess weitgehend energieautark betrieben werden.

MOF‑basierte Wasserernter wurden seit 2017 in ariden Regionen wie dem Death Valley erfolgreich getestet.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Wasser aus der Luft mit Solarenergie|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Wasser aus der Luft mit Solarenergie}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.elektormagazine.de/news/wasser-aus-der-luft-mit-solarenergie%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Wasser aus der Luft mit Solarenergie}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.elektormagazine.de/news/wasser-aus-der-luft-mit-solarenergie}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Wasser aus der Luft mit Solarenergie}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:2017-04-17{{#if: 2026-02-07 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Siehe auch Luftbrunnen und Nebelkondensation.

Methoden zur Wassergewinnung

Oberflächenwasser

Die Gewinnung von Oberflächenwasser erfolgt in der Regel durch Pump- oder Schöpfwerke. Bei Talsperren sind es oftmals spezielle Auslässe im Sperrbauwerk, die eine Entnahme auch aus tieferen Wasserschichten erlauben.

Grundwasser

Grundwasser wird überwiegend aus Brunnen gewonnen oder es werden natürliche Quellen genutzt.

Sickerwasser

Da sich in den Bergen aufgrund von wasserundurchlässigen Schichten oft Sickerwasser über dem eigentlichen Grundwasser sammelt (Speicher von Sickerwasser werden Schichtenwasser genannt), baute man schon früh in den Hochebenen des antiken Iran Stollen und Schächte um versickerndes Niederschlagswasser aufzufangen. Diese Technik wird Qanat genannt.

Niederschlagswasser

Zur Gewinnung von Niederschlagswasser werden künstliche oder natürliche Becken genutzt, z. B. Zisternen, Regentonnen oder ähnliches. Für unorthodoxe Wassergewinnungsverfahren werden auch speziellere Methoden wie z. B. Netze eingesetzt.

Wasseraufbereitung

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Das aus den verschiedenen Quellen gewonnene Rohwasser wird häufig, je nach Bedarf, mit unterschiedlichem Aufwand in Wasseraufbereitungsanlagen weiterverarbeitet.

Siehe auch

Weblinks

http://www.fogquest.org/

Einzelnachweise

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