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Ionisierende Strahlung

Umweltradioaktivität - Medizin - Beruflicher Strahlenschutz - Nuklear-spezifische Gefahrenabwehr

Ionisierende Strahlung

Rückstände aus der Trinkwasseraufbereitung

  • Bei der Trinkwasseraufbereitung können zuvor im Rohwasser gelöste Radionuklide ungewollt in Aufbereitungsrückständen angereichert werden.
  • Rückstände mit erhöhtem Radionuklidgehalt entstehen im Wesentlichen bei zwei der gängigen Aufbereitungsverfahren: Bei der "Entmanganung und Enteisenung" sowie bei der "Entsäuerung".
  • Für Spülschlämme aus der Mangan- beziehungsweise Eisenentfernung sowie aus der Entsäuerung ist eine unzulässig hohe Strahlenexposition bei den derzeit praktizierten Verwertungs- und Deponierungsmethoden auch bei hohen Radionuklidgehalten nicht zu erwarten.

Bei der Trinkwasseraufbereitung können zuvor im Rohwasser gelöste Radionuklide ungewollt in Aufbereitungsrückständen angereichert werden. Je nach Aufbereitungsverfahren und Zusammensetzung des Rohwassers können Rückstände entstehen, deren Radionuklidgehalt (spezifische Aktivität) den natürlichen Hintergrundgehalt von Böden und Gesteinen um ein Vielfaches übersteigt. Rückstände mit einem erhöhten Gehalt natürlicher Radionuklide entstehen im Wesentlichen bei einigen Aufbereitungsverfahren zur Nutzung von Grundwasser zu Trinkwasserzwecken.

Rückstandsart und spezifische Aktivität

Eisenschlämme TrinkwasseraufbereitungEisenschlämme aus der Trinkwasseraufbereitung Quelle: © Bayerisches Landesamt für Umwelt

Grundwasser muss häufig erst aufbereitet werden, bevor es als Trinkwasser verwendbar ist. Rückstände mit erhöhtem Radionuklidgehalt entstehen im Wesentlichen bei zwei der gängigen Aufbereitungsverfahren:

  • Bei der "Entmanganung und Enteisenung" werden gelöstes Mangan und Eisen durch die Zufuhr von Sauerstoff aus dem Rohwasser entfernt. Dabei bilden sich schwer lösliche Eisen- und Manganoxide.


    Da diese Oxide sehr reaktive Oberflächen besitzen, können sich gelöste Schwermetalle und damit auch Radionuklide anlagern. Die ausgefallenen Oxide werden über Sand- oder Kiesfilter aus dem Wasser entfernt. Die Filter werden regelmäßig gespült, damit sie nicht verstopfen. Die angelagerten Radionuklide gehen mit den Oxiden in den Schlamm über, der beim Spülen entsteht.


    Da Eisen- und Manganoxide teilweise an den Filterkiesen verbleiben, können sich dort auch Radionuklide anreichern. Aufgrund der mehrjährigen Einsatzzeit der Filterkiese fallen diese Rückstände im Gegensatz zu den Spülschlämmen nur selten an.


    Die spezifische Aktivität für die Leitnuklide Radium-226 und Radium-228 beträgt in Filterkiesen oder Spülschlämmen weniger als 0,5 bis 20 Becquerel pro Gramm, in Ausnahmefällen bis 50 Becquerel pro Gramm.

  • Um Korrosionsschäden durch aggressive Säuren im Leitungsnetz zu vermeiden, wird bei der "Entsäuerung" der pH-Wert des Rohwassers angehoben. Ein gängiges Verfahren hierfür ist eine chemische Reaktion über einen Kalkbettfilter.


    Der pH-Wert hat großen Einfluss auf die Mobilität von Schwermetallen. Viele Schwermetalle, wie zum Beispiel Blei, sind bei niedrigen pH-Werten ("saures Wasser") mobiler als bei höheren. Wenn der pH-Wert steigt, lagern sich Schwermetalle und Radionuklide an Oberflächen (zum Beispiel von Partikeln) an.


    Kalkbettfilter müssen ebenfalls rückgespült werden, um funktionsfähig zu bleiben. Auch dabei können radionuklidhaltige Rückstände entstehen. Die spezifische Aktivität für das Leitnuklid Blei-210 beträgt für diese Spülschlämme weniger als 0,5 bis 10 Becquerel pro Gramm, in Ausnahmefällen bis 20 Becquerel pro Gramm.

Die beschriebenen Verfahren können auch in Kombination angewendet werden. In den Spülschlämmen treten dementsprechend die Nuklide Radium-226, Radium-228 und Blei-210 auf. Die spezifische Aktivität dieser Nuklide in Spülschlämmen beträgt, soweit bekannt, weniger als 0,5 bis 10 Becquerel pro Gramm, in Ausnahmefällen bis 20 Becquerel pro Gramm.

Bisher wenig verbreitet ist die gezielte Entfernung von Uran. In einigen wenigen Wasserwerken liegen die Uran-Konzentrationen oberhalb des Grenzwertes der neuen Trinkwasserverordnung von 10 Mikrogramm pro Liter. Um diesen Grenzwert einhalten zu können, werden spezielle Absorberharze eingesetzt. Nach Gebrauch sind diese mit Uran belegt und können für Uran-238 beziehungsweise Uran-234 spezifische Aktivitäten von mehreren 100 Becquerel pro Gramm aufweisen.

Beseitigung der Rückstände

Nach abfallrechtlichen Vorgaben hat die Verwertung von Rückständen Vorrang gegenüber einer Deponierung. Bisher wurde etwa ein Drittel der Rückspülschlämme deponiert, der überwiegende Teil dagegen wieder verwertet.

Je nach chemischer Zusammensetzung ist es nach den technischen Regeln aus dem Merkblatt W-221-3 der Deutschen Vereinigung des Gas- und Wasserfaches (DVGW) möglich, die Rückstände

  • in der Zement- und Ziegelindustrie,
  • bei der Herstellung von Pflanzgranulat,
  • im Straßen- und Wegebau,
  • als Fällungsmittel in Abwasseranlagen sowie
  • in der Land- und Forstwirtschaft (hier nur die Entsäuerungsschlämme)

wieder zu verwerten. Die Wasserversorger setzten dies in der Vergangenheit auch um.

Filterkiese bleiben über mehrere Jahre bis Jahrzehnte im Wasserwerk im Einsatz. Ein Austausch erfolgt in der Regel nur bei Sanierungsarbeiten im Wasserwerk. Informationen zur Menge der verwerteten oder deponierten Rückstände sind nicht veröffentlicht und liegen auch der DVGW nicht vor. Von Einzelfällen ist bekannt, dass die Kiese zur Inbetriebnahme neuer Filteranlagen in anderen Wasserwerken oder im Straßenbau eingesetzt wurden.

Aktuell werden Austauscherharze üblicherweise regeneriert, indem man das Uran chemisch von den Absorberharzen entfernt. Die Harze können dann erneut bei der Trinkwasseraufbereitung eingesetzt werden.

Absorberharze könnten zwar in herkömmlichen Müllverbrennungsanlagen thermisch verwertet werden, allerdings spricht der hohe Urangehalt dagegen. Die Deponierung der Austauschharze auf Deponien der Klasse 0 bis 3 ist aufgrund des hohen Brennwertes nicht möglich. Die Harze können deshalb nur untertage oder in Sondermüll-Verbrennungsanlagen beseitigt werden. Bei niedrigeren Urangehalten ist eine thermische Verwertung in konventionellen Müllverbrennungsanlagen leichter umsetzbar. Als Ausweg bietet sich die teilweise Belegung, das heißt eine kürzere Nutzung der Austauscherharze, an.

Strahlenexposition

Für Spülschlämme aus der Mangan- beziehungsweise Eisenentfernung sowie aus der Entsäuerung liegen umfangreiche Daten zum Radionuklidgehalt sowie teilweise auch zur Verwertung beziehungsweise Beseitigung vor. Eine unzulässig hohe Strahlenexposition ist bei den derzeit praktizierten Verwertungs- und Deponierungsmethoden auch bei hohen Radionuklidgehalten nicht zu erwarten.

Für Filterkiese und Absorberharze liegen nur wenige Informationen zur Menge, zum Radionuklidgehalt und zur Beseitigungspraxis vor. Filterkiese werden zwar nur selten ausgetauscht, beim Wechsel können jedoch mehrere Hundert Tonnen Rückstände anfallen. Beim Austausch von Filterkiesen mit hohen spezifischen Aktivitäten kann nach Einschätzung des BfS eine Überschreitung des Dosisrichtwertes von 1 Millisievert pro Jahr in Einzelfällen nicht ausgeschlossen werden. In diesen Fällen wird eine Einzelfallprüfung empfohlen und bei Bedarf beschränkende Auflagen durch die zuständige Landesbehörde erteilt.

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Stand: 18.07.2017

© Bundesamt für Strahlenschutz