2.2. Das Element Wasser

2.2.1 Wasser – immer im Fluss

Das Erdgas entstand, wird gefördert, Flüssiggas wird gewonnen, transportiert und verbrannt. Ende der Geschichte. 
Es ist folglich ein Stoff, der in einer gewissen Zeit nicht mehr verfügbar sein wird. Leser dieser Schulungsunterlage werden aber ganz sicher nicht zu den Betroffenen dieses Umstands zählen. Anders verhält es sich mit dem Wasser. Wer davon redet, Wasser zu „verbrauchen“, der liegt falsch.

Wasser kann man im Gegensatz zum Gas nicht verbrauchen – man kann es nur gebrauchen. Die Wassermenge auf unserem Planeten Erde stellt eine feste Größe dar. Sie kann nicht verringert oder vermehrt werden, denn die Atmosphäre der Erde ist ein geschlossenes System.

Abb.: Von der gesamten Wassermenge der Erde (hier beispielhaft der Inhalt einer Badewanne), ist für die Wasserversorgung der Menschheit in vielen Fällen nur Oberflächenwasser (ein Cognacschwenker, normal gefüllt) wirtschaftlich nutzbar.

Das Wasser befindet sich in einem ständigen Kreislauf. Und wer dem Wasser Verunreinigungen zufügt, die mit herkömmlichen Aufbereitungsmaßnahmen nicht entfernbar sind, der muss damit rechnen, irgendwann seinen (verdienten) Schluck davon wieder abzubekommen.

Der natürliche Wasserkreislauf besteht zunächst einmal aus Regen, der auf die Erde fällt. Auf dem Weg durch die Luft nimmt das Wasser Gase auf. Das sind hauptsächlich Kohlendioxid und Schwefeldioxid. Sie verbinden sich mit dem Regenwasser und bewirken, dass dieses sauer wird. Das Kohlendioxid wird im Wasser zu Kohlensäure. Und das war schon immer so.

Denn Kohlendioxid war schon immer in der Luft, bedingt durch Atmungsausscheidungen von Mensch und Tier – dass der Regen „sauer“ ist, ist also normal und nichts neues.

In den vergangenen Jahrhunderten mehr geworden ist der Anteil an Schwefeldioxid in der Luft. Hierfür sorgen Verbrennungsprozesse, wie sie in jedem Verbrennungsmotor, bei der häuslichen Feuerung, in Kraftwerken, etc. passieren. Die entstehende schweflige Säure schafft es dann, das Regenwasser auf einen pH-Wert von 4 bis 5,6 zu bringen. Man kann deshalb schon von einer schwachen Säure sprechen. 

Da die Natur immer um Ausgleich bemüht ist, löst das saure Regenwasser aus dem Erdboden alkalische Stoffe als Salze, die man ganz allgemein auch als Erdalkalielemente – oder im Volksmund einfach als „Kalk“ – bezeichnet. 

Diese Stoffe neutralisieren das Regenwasser, aber mit dem „Kalkanteil“ erhöht sich damit seine Wasserhärte. Aus dem (quasi kalkfreien) weichen Regenwasser entsteht, je nach pH-Wert des Regenwassers, mehr oder weniger hartes Wasser.

Dieses Wasser macht sich durch den Boden auf den Weg. Ein Teil davon wird von Pflanzen aufgenommen und so teilweise verdunstet.

Ein anderer Teil bildet Grundwasservorkommen, das Wasser lässt Flüsse und Seen entstehen und fließt dann ins Meer. Hier verdunstet der größte Wasseranteil (es sind über allen Weltmeeren immerhin eine Milliarde Kubikmeter pro Minute, die an die Luft abgegeben werden).

Die Erdalkalielemente hingegen können nicht verdunsten. Diese Salze bleiben im Meer zurück, womit auch die Ursache für die Existenz von Salz- und Süßwasser geklärt wäre. Die verdunsteten Wassermassen führen zur Wolkenbildung und dem Ergebnis, dass es dann irgendwann wieder regnet. Der Kreislauf beginnt von neuem.


2.2.2 Trinkwasser – der wichtigste Stoff
Dieser Kreislauf macht das Wasser zu einem Stoff, der für den Menschen allgegenwärtig ist. Niemand würde in unseren Breiten den Regen als eine Sensation bewerten. Hinzu kommt, dass das Wasser für sehr viele Anwendungen genutzt wird.

Es ist Reinigungsmittel (duschen, spülen, reinigen,  waschen, etc.), es ist Transportmittel (Fäkalienentsorgung im Entwässerungssystem, Schifffahrt, usw.), es ist Produktionsmittel (Felderbewässerung, Kühlmittel in Kraftwerken und Maschinen, „Zutat“ bei der Produktion von Produkten), Energielieferant (Wasserkraftwerke), Löschmittel (was wäre die Feuerwehr ohne Wasser...?), es ist Erholungsraum (Schwimmbad, Whirlpool, See, Meer) und Lebensmittel.

Letzteres stellt die wohl bedeutendste Aufgabe des Wassers dar.

Alle Lebewesen benötigen Wasser, um zu existieren. Das ist evolutionsbiologisch darauf zurückzuführen, dass sich das Leben auf dem Planeten Erde aus dem Wasser heraus entwickelt hat und dieser gleiche Ursprung dazu führt, dass ein Großteil von Mensch, Tier und Pflanzen aus Wasser besteht. 

Abb. Rund 70 % des menschlichen Körpers und an die 90 % der Masse einer Pflanze bestehen aus Wasser

Der Mensch verliert täglich etwa 2,5 Liter an Wasser aus seinem Körperhaushalt, die er durch Speisen und Getränke ersetzen muss. Verliert er rund 1/5 seines Wasseranteils, wird es für ihn lebensgefährlich.
Es wird also Trinkwasser benötigt.

Trinkwasser muss – entgegen dem Wasser für die erwähnten allgemeinen Anwendungen (= Betriebswasser) besonderen Qualitätsansprüchen genügen, die in der DIN 2000 (Zentrale Trinkwasserversorgung - Leitsätze für Anforderungen an Trinkwasser, Planung, Bau, Betrieb und Instandhaltung der Versorgungsanlagen) formuliert und mit der TrinkwV (Verordnung über die Qualität von Wasser für den menschlichen Gebrauch - Trinkwasserverordnung) mit Angabe von Grenzwerten für die Inhaltsstoffe konkretisiert sind.

Nach DIN 2000 soll das Wasser von einer Qualität sein, wie das aus einer sauberen Gebirgsbachquelle, nämlich: 

• frei von Krankheitserregern
• frei von gesundheitsschädlichen Stoffen
• arm an Bakterien
• geschmackvoll
• geruchlos
• klar (farblos)
• kühl
• mit Gehalt an begrenzter Menge gelöster Stoffe
• nicht zu hart und
• möglichst nicht aggressiv.

Wasseraufbereitung

Da Wasser mit diesen Qualitäten nicht grundsätzlich zur Verfügung steht, muss das natürlich vorkommende Wasser, auch Rohwasser genannt, zu Trinkwasser aufbereitet werden.

Das geschieht im Bereich der Trinkwassergewinnungsgelände, die im Volksmund auch als „Wasserwerke“ bezeichnet werden. Leider weckt das beim Verbraucher den Eindruck, dass hier das Trinkwasser produziert, also frisch hergestellt wird. Das wirkt dem Streben der Fachleute nach einem sorgsamen Umgang mit dem wertvollen Nass leider entgegen.

Als Rohwasser für die Trinkwassergewinnung kommen Oberflächenwasser aus Flüssen und Seen und Grundwasser in Frage. Die Qualitäten können sehr unterschiedlich sein, was angepasste Aufbereitungsmaßnahmen nötig macht. Im günstigsten Fall genügen mechanische und biologische Reinigungsstufen, es können aber auch chemische Reinigungsvorgänge nötig sein.

In der mechanischen Stufe werden zunächst grobe Verunreinigungen entfernt. Das ist unumgänglich bei Verwendung von Oberflächenwasser, z. B. aus einem Fluss. Denn Äste, Abfall, Papier, etc. sind der Trinkwassergewinnung ja nicht förderlich. Es folgen mechanische Filterstufen.

Das so vorgereinigte Wasser wird dann mittels Bakterien biologisch nachbehandelt. Die Bakterien nehmen sich der organischen Bestandstoffe an und wandeln diese in filterfähiges Material um. Gilt es sehr kleine Schwebestoffe zu entfernen, werden in einer chemischen Stufe Flockungsmittel zugesetzt. Sie bewirken, dass sich die winzigen Teilchen zu größeren Flocken zusammensetzen, die dann herausgefiltert werden können.

Nach einer Qualitätskontrolle und Zusatz von Desinfektionsmitteln (meistens Chlor, teilweise auch Ozon) wird das Wasser in Trinkwasserbehälter (Hochbehälter, Wassertürme) eingeleitet. Sie dienen der Druckerzeugung im Versorgungsnetz und – je nach ihrer Größe – auch als Pufferspeicher und Löschmittelvorrat. Von hieraus gelangt das Trinkwasser über das Trinkwasserversorgungsnetz in die Haushalte.
   

2.2.3 Herkunft und Verteilung des Trinkwassers

Der Wasserkreislauf
Als Wasserkreislauf bezeichnet man die Zirkulation des Wassers zwischen Erdoberfläche und Atmosphäre. Der Motor für den Wasserkreislauf ist die Sonne. Sie lässt das Wasser von allen großen Wasserflächen verdunsten. Der Wasserdampf verdichtet sich zu Wolken und gelangt durch Niederschlag wieder zurück zur Erdoberfläche. Ein Teil gelangt zurück in die Gewässer, ein weiterer Teil versickert im Boden, bis es an einer Quelle wieder an die Erdoberfläche tritt. Damit ist der Kreislauf geschlossen.

Abb.: Wasserkreislauf

Lagerkennzeichnung Wasser 
Feld 1 ist für die Bezeichnung der Straßeneinbauarmatur vorgesehen (z.B. „S“ für Schieber). Das Feld 2 gibt die Nenngröße der Leitung an. Alle Angaben entsprechen der DIN. 
Felder 3,4 und 5 geben den Abstand zwischen Schild und Schieberkasten an. Der Unterschied: bei (3) wird vom Schild nach links-, bei  (4) vom Schild nach rechts-  und bei (5) vom Schild gerade weg gemessen.