Wie bekommen wir sauberes Wasser aus dem Wasserhahn?

Jan 26, 2024

Von links: ein Bleirohr, ein korrodiertes Stahlrohr und ein mit schützendem Orthophosphat behandeltes Bleirohr. Bleirohre verursachen gesundheitliche Probleme und treiben die Wasserrechnung in die Höhe. Foto mit freundlicher Genehmigung der Environmental Protection Agency.

Anmerkung des Herausgebers: Ann Johnson Stewart, Bauingenieurin und ehemalige Senatorin, schreibt gelegentlich eine Reihe von Kolumnen für den Reformer zu Infrastrukturthemen.

Ich bin kürzlich von einer Reise nach Costa Rica zurückgekehrt. Unsere Gastgeber teilten uns mit, dass das Leitungswasser „wahrscheinlich trinkbar“ sei. Ich habe mich dagegen entschieden. Leider ist das für viele US-Bürger hier zu Hause eine vertraute Erfahrung; sogar für einige, die in Minnesota leben.

Im Allgemeinen ist das Trinkwasser in Minnesota sicher, aber es ist schwer, die ständigen Nachrichten über die Menge und die Qualität des Trinkwassers in den gesamten USA zu ignorieren

Sicherheitsprobleme in Jackson, Miss., Flint, Michigan und Philadelphia verdeutlichen, wie real das Problem ist.

Und es kommt nicht nur auf die Qualität an, sondern auch auf die Quantität. Die Wasserversorgung wirkt sich auf das Geschäfts- und Wirtschaftswachstum aus, da das für die Produktion benötigte Wasser in direkter Konkurrenz zu dem für die Trinkwasserversorgung steht: Es ist nicht einfach, sich für das eine oder das andere zu entscheiden. Wir wollen, dass Mikrochips und Halbleiter vor Ort hergestellt werden, aber der Prozess erfordert enorme Mengen Wasser.

Der Colorado River versorgt etwa 40 Millionen Menschen mit Wasser und trocknet langsam aus. Arizona hat das Undenkbare für eine Sun Belt-Region getan: Das Wachstum rund um Phoenix wurde aufgrund von Wasserknappheit eingeschränkt. Und noch mehr: Die Bundesstaaten entlang des Colorado River haben sich gerade darauf geeinigt, einen Großteil ihrer Wasserversorgung im Fluss zu belassen, in der Hoffnung, zu verhindern, dass Lake Powell und Lake Mead so tief absinken, dass sie keine Wasserkraft mehr erzeugen können. Dieses Wasser wird für die Energieerzeugung dringend benötigt, aber der Deal hat mehr als eine Milliarde US-Dollar gekostet, um Landwirte und andere für den Verzicht auf Wasser zu bezahlen, was unbesätte Felder und potenzielle Arbeitsplatzverluste in einigen der wichtigsten Agrarregionen unseres Landes bedeutet.

Erinnern Sie sich an den (erfolglosen) Vorschlag, Trinkwasser vom Dakota County in die westlichen Bundesstaaten zu leiten? Machen Sie sich darauf gefasst, dass dies zu einem häufigen Wunsch – oder sogar einer Forderung – wird, da sicheres und reichliches Trinkwasser immer wertvoller wird.

Wasser ist hier zwar überall um uns herum, aber dennoch ist es kostbar. Der Großteil unseres Trinkwassers stammt aus unterirdischen Grundwasserleitern (oder Gesteinsschichten, die Wasser speichern), einige stammen auch aus Flüssen und Seen. Im Großraum wird unser Wasser von jeder Stadt vor Ort bezogen (einige Städte teilen sich Wasserquellen; auch lokale Wasserstreitigkeiten waren in den Nachrichten!)

Die flächendeckende Verfügbarkeit von Trinkwasser ist einer der großen technologischen Fortschritte des modernen Lebens, aber er ist kompliziert und erfordert erhebliche Ressourcen. Hier ein kurzer Überblick darüber, wie Wasser vom Boden zu unserem Wasserhahn gelangt:

Typischerweise erfolgt die Wasseraufbereitung mithilfe einfacher Chemie. Wenn Sie einen Chemiekurs besucht haben, erinnern Sie sich wahrscheinlich an das Periodensystem. Jedes Element darauf hat eine positive oder negative Ladung. Wenn wir also ein bestimmtes Element (wie Eisen) entfernen müssen, fügen wir eine Chemikalie hinzu, die damit reagiert (wie Sauerstoff oder Kalzium). Dieses Element bindet sich an den Schmutz und die gelösten Partikel im Wasser und bildet größere Partikel, die „Flocken“ genannt werden. Normalerweise ist das die einzige Behandlung, die nötig ist: Die Flocken sind schwerer als das Wasser und fallen daher auf den Boden des Tanks. Wir konstruieren die Tanks so, dass sauberes Wasser oben ausfließt und sich die Flocken unten absetzen (wo sie entfernt werden können).

Nachdem klares Wasser herausfließt, wird es durch Filter aus Sand und Holzkohle gepresst. Dies führt zu einer stärkeren Ausflockung und entfernt mehr gelöste Partikel wie Staub, Parasiten, Bakterien und Viren.

Wenn Sie eine Wasseraufbereitungsanlage besuchen (ich empfehle die Anlage nördlich von Duluth, die für Führungen geöffnet ist), erfahren Sie, wie diese Filter funktionieren und wie die Filter gereinigt werden, indem sauberes Wasser rückwärts durch sie geleitet wird, um das angesammelte Wasser herauszudrücken Materialien. Anschließend wird das Wasser mit Chlor desinfiziert, um verbleibende Parasiten, Bakterien, Viren und Keime abzutöten. Einige Städte fügen Fluorid hinzu, um Karies vorzubeugen.

Noch etwas aus dem Chemieunterricht: Erinnern Sie sich an den pH-Wert? Es ist ein Maß dafür, wie basisch oder sauer etwas ist. Chemikalien (wie Salz) können hinzugefügt werden, um den pH-Wert des Wassers anzupassen und es zu „härten“ oder „weicher“ zu machen (ähnlich wie bei Ihnen zu Hause). Der pH-Wert beeinflusst auch die Korrosivität des Wassers, was sich auf den Zustand der Rohre auswirken kann.

Viele alte Wasserleitungen bestehen aus Blei, und ohne vorbeugende Maßnahmen kann das Blei aus den Rohren in die Wasserversorgung gelangen. Blei ist ein gefährliches Nervengift, insbesondere für Kinder. Während die effektivste Lösung darin besteht, Bleirohre vollständig zu ersetzen (und dank des Infrastructure Investment and Jobs Act haben wir jetzt Geld dafür), fügen Wasserversorger der Wasserversorgung normalerweise irgendeine Form von Phosphat hinzu, um einen Schutzfilm zwischen den Leitungen zu bilden Bleirohr und das durchfließende Wasser.

Das funktioniert gut, außer wenn es nicht funktioniert: Die Wasserprobleme in Flint sind ein tragisches Beispiel. Die Stadt stellte ihre Wasserquelle auf eine um, die deutlich mehr Chlorid enthielt, als sie verwendet hatte. Sie fügten nicht das erforderliche Phosphat hinzu, um den Schutzfilm zwischen dem Wasser und den Rohren zu bilden, was zu Korrosion führte und zu einem hohen Bleigehalt im Wasser führte.

Wie bereits erwähnt, ist die Chemie bei der Wasseraufbereitung sowohl einfach als auch wichtig.

Apropos Bleirohre: Deren Austausch ist gar nicht so einfach. Beispielsweise ist die Stadt St. Paul (wie viele andere auch) dabei, kilometerlange Bleiwasserleitungen zu ersetzen, bei denen es sich um die Rohre handelt, die das gesamte System versorgen. Das ist großartig und wird viel dazu beitragen, die Sicherheit unserer Trinkwasserversorgung zu verbessern. Allerdings sind Städte in der Regel nur für die Wartung der Rohrleitungen zum Hausanschlussventil verantwortlich (oft als „Bordsteinstopper“ bezeichnet, weil es sich hinter dem Bordstein befindet). Die Hausanschlussleitung ist das Rohr zwischen der Bordsteinkante und dem Zähler. In vielen älteren Häusern (die vor 1986 gebaut wurden) sind sowohl Blei-Anschlussleitungen als auch Sanitärleitungen vorhanden, für deren Austausch der Hausbesitzer verantwortlich ist. Dazu müssen Wände herausgerissen und Versorgungsleitungen ersetzt werden. Beides sind sehr teure und störende Vorgänge.

St. Paul verwendet Bundesmittel aus dem Infrastructure Investment and Jobs Act, um 26.000 Hausbesitzern dabei zu helfen, die Leitungen vom Zähler zu ihren Häusern auszutauschen, aber die internen Leitungen und Lötstellen bestehen in vielen Häusern immer noch aus Blei. Andere Städte haben ähnliche Programme, und der Gesetzgeber hat dieses Jahr klugerweise mehr Geld für die Bemühungen bereitgestellt.

Für viele Kleinstädte ist die Verbundfinanzierung die einzige Möglichkeit, die Verbesserung oder Instandhaltung ihrer Trinkwassersysteme zu finanzieren. In Minnetonka beträgt unsere Wasserrechnung etwa 40 US-Dollar pro Monat. Das ist nicht überall der Fall: Eine Kleinstadt braucht immer noch ein Verteilungssystem, und mit dem Bevölkerungsverlust geht auch der Verlust der Einwohner einher, die für dieses System bezahlen.

Wenn eine kleine Stadt – wie zum Beispiel Red Lake Falls – den Ersatz ihres in die Jahre gekommenen Wasserturms finanzieren würde, müsste jeder Einwohner Tausende von Dollar veranschlagen. Die Bewohner von Red Lake Falls zahlen fünfmal so viel für ihr Trinkwasser wie ich (und nein, das ist kein Tippfehler).

Außerdem: Kleinstädte verfügen nicht über die Grundsteuerbemessungsgrundlage, um Projekte aus eigener Kraft zu finanzieren. Allein in dieser Sitzung haben mehr als 60 Gemeinden in Minnesota beim Kapitalinvestitionsausschuss des Senats Finanzierungsanträge im Gesamtumfang von mehr als 500 Millionen US-Dollar allein für Trinkwasseraufbereitungsprojekte eingereicht. Die Liste ist lang und repräsentiert jeden Winkel von Minnesota (aber hauptsächlich ländliche Gebiete).

Sauberes Trinkwasser ist wichtig und sollte in Minnesota erwartet werden. Wir müssen unsere Systeme aufrechterhalten. Eine kaputte Wasserleitung in Jackson, Mississippi, spuckt täglich 5 Millionen Gallonen aus. In Jackson (wo die Bewohner aufgrund der schlechten Wasserqualität monatelang Wasser in Flaschen tranken) läuft das Wasser für 50.000 Menschen aufgrund einer kaputten Wasserleitung jeden Tag buchstäblich den Abfluss hinunter.

Schlimmer noch: Der Bruch wurde seit 2016 nicht repariert, und bis die Biden-Regierung zu Hilfe kam, hatte die Stadt keine Ressourcen, um ihn zu reparieren.

Lassen wir das hier nicht zu.

von Ann Johnson Stewart, Minnesota Reformer 7. Juni 2023

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Ann Johnson Stewart ist Bauingenieurin, Kleinunternehmerin und ehemalige Senatorin des Bundesstaates Minnesota. Johnson Stewart erwarb einen Bachelor-Abschluss in Umwelt- und Bauingenieurwesen an der University of Wisconsin-Platteville und einen Master-Abschluss in Bauingenieurwesen an der University of Minnesota. Nach ihrer Zeit bei HNTB und Braun Intertec gründete sie ihr eigenes Unternehmen für Bauinspektion und Materialprüfung, Professional Engineering Services, und baute es auf über 30 Mitarbeiter aus. Sie verkaufte das Unternehmen, arbeitet aber weiterhin als Bauingenieurin und unterrichtet Kurse an der University of Minnesota.