Production of Drinking Water from Highly Contaminated Surface Waters: Removal of Organic, Inorganic, and Microbial Contaminants Applying Mobile Membrane Filtration Units

Abstract

In military out of area missions of the Bundeswehr, it can be necessary to produce drinking water even from highly polluted surface waters containing a variety of organic, inorganic, and microbiological contaminants. Thus, mobile drinking water purification systems must be able to remove such contaminants as far as possible to meet the requirements of the German and European drinking water regulation/directive. Presently, two novel drinking water purification units applying membrane filtration undergo intensive long-term trials carried out by the Bundeswehr. If these trials positively proof the functionality of these units and their ability to remove all possible contaminants they shall substitute so far available devices which use large amounts of chemicals and charcoal filtration for water purification.In the course of a research project, the functionality of the new devices and their efficacy to remove high amounts of algae, microbes, and organic and inorganic pollutants are additionally tested in “worst-case” field studies. In September 2000, the first mobile drinking water purification unit was tested at the Teltowkanal in Berlin, Germany.This canal was chosen because it carries high burdens of municipal sewage effluents. The results from the fatigue test confirmed the ability of the water purification unit to reduce the concentrations of all contaminants meeting the maximum tolerance levels set by the German/European drinking water regulation.The pre-filtration device was very effective in removing algae and solid particles to protect the membranes from clogging and to enable an almost maintenance-free operation. Residues of pharmaceuticals and some other organic contaminants have almost totally been removed from the surface water where they were detected at individual concentrations up to the μg/L-level. Gewinnung von Trinkwasser aus hochbelasteten Oberflachengewassern: Entfernung organischer, anorganischer und mikrobieller Kontaminanten mittels mobiler Membranfiltrationsanlagen Im Rahmen militarischer Auslandseinsatze der Bundeswehr kann es notwendig sein, Trinkwasser auch aus hochkontaminierten Oberflachengewassern zu gewinnen, die eine Vielzahl verschiedener organischer, anorganischer und mikrobiologischer Verunreinigungen enthalten. Mobile Trinkwasseraufbereitungsanlagen mussen deshalb in der Lage sein, auch solche Kontaminanten soweit wie moglich zu entfernen, um die Anforderungen der deutschen bzw. europaischen Trinkwasserverordnung/-richtlinie zu erfullen. Derzeit werden mehrere neuartige, auf der Membranfiltrationstechnik basierende Trinkwasseraufbereitungsanlagen im Rahmen extensiver Langzeittests bei der Bundeswehr untersucht. Sollten diese Tests im Hinblick auf die Funktionalitat der Anlage und ihrer Fahigkeit zur Entfernung aller relevanten Kontaminanten positiv verlaufen, so sollen diese die bislang verfugbaren Anlagen ersetzen, die grose Mengen an Chemikalien und Aktivkohle verbrauchen. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wird die Funktionalitat und die Effektivitat zweier mobiler Trinkwasseranlagen zur Entfernung groser Mengen Algen, Mikroorganismen, organischer und anorganischer Verunreinigungen in sogenannten „Worst-case”-Szenarios getestet. Im September 2000 wurde die erste der beiden mobilen Trinkwasseraufbereitungsanlagen am Teltowkanal in Berlin getestet, der aufgrund seiner hohen Belastung durch kommunale Abwasser ausgewahlt wurde. Die Ergebnisse dieses Versuchs zeigten, dass die Anlage die Konzentrationen aller gepruften Parameter deutlich unterhalb der gesetzlich geforderten Trinkwassergrenzwerte reduzieren konnte. Die Vorfiltration mittels konventioneller Beutelfilter war in der Lage, Algen und Feststoffpartikel effektiv zu entfernen und die Membranen vor Verblockung zu schutzen und somit einen weitgehend wartungsfreien Betrieb zu ermoglichen. Ruckstande von Arzneimitteln und anderer organischer Kontaminanten, die z. T. in individuellen Konzentrationen bis in den μg/L-Bereich im Teltowkanal gefunden wurden, konnten mit der Anlage fast vollstandig (i. d. R. < NWG) entfernt werden.