Trinkwasserversorgung auf Schiffen

"Wir lagen vor Madagaskar
und hatten die Pest an Bord,
in den Kesseln da faulte das Wasser,
und täglich ging einer über Bord."


So verheerend wie in dem alten Seemannslied ist es glücklicherweise in der Trinkwasserversorgung auf Seeschiffen heutzutage nicht mehr. Aber es ist immer noch schwieriger als an Land.

Im Gegensatz zu Häusern, die an einem Platz, und damit an eine relativ gleichmäßig beschaffene Wasserversorgung gebunden sind, sind Schiffe, wir sprechen hier von Überseeschiffen, wie Fracht-, Tank-, Container- und Kreuzfahrtschiffen, angewiesen auf das je nach Standort verfügbare Roh- oder Trinkwasser.

Schiffe mit kleiner Besatzung und/oder ohne Passagiere bunkern üblicherweise ihr für die Reise benötigtes Trinkwasser im Ausgangshafen und füllen die verbrauchte Menge im nächsten Zielhafen wieder auf. Dadurch kann es zu Mischwasserproblemen kommen, da die Wasserqualitäten nicht nur in hygienischer Hinsicht, sondern auch bezüglich chemisch-physikalischer Parameter wie pH-Wert, Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht, Mineralstoffgehalt und vielen anderen Parametern nicht aufeinander abgestimmt sind.

 

Anforderungen und Probleme:

Bunkerwasser

Grundsätzlich muss das im jeweiligen Hafen gebunkerte Wasser Trinkwasserqualität aufweisen. In Europa (EU) gilt für die Anforderungen die „Directive on the Quality of Water for human Consumption“ (Council Directive 98/83/EC), die in den Mitgliedsländern in nationales Recht umgewandelt wurde, z.B. in Deutschland: Verordnung über Wasser für den menschlichen Gebrauch (Trinkwasserverordnung 2001 [TrinkwV 2001]), Großbritannien: Drinking Water Directive, Frankreich: Reglementation relative à l’eau destinée à la consommation humaine.

In europäischen nicht EU-Ländern sowie außereuropäischen Ländern gelten hiervon abweichende Qualitätsanforderungen an das Trinkwasser. “Guidelines for drinking water quality; Vol. 1: Recommendations“ der WHO, die jedoch, wie der Titel schon ausdrückt, lediglich Empfehlungscharakter haben.

Da die Rohwasserqualität und die Aufbereitungstechniken sehr unterschiedlich sein können und tatsächlich auch sind, ist es evident, das dieses auch zu unterschiedlichen Trinkwasserqualitäten führen muss. In den meisten Fällen wird das aufgenommene Trinkwasser desinfiziert (gechlort) sein.

An Bord produziertes Trinkwasser

Schiffe mit höherem Trinkwasserbedarf wie Kreuzfahrschiffe, die bis zu 3000 Passagiere und Besatzungsmitglieder an Bord haben, verfügen in der Regel über eigene Meerwasser-Entsalzungsanlagen. Dies sind fast ausschließlich destillative und/oder RO- (reverse osmosis)-Anlagen. Der Einsatz von Elektrodialyse-Anlagen, die im Prinzip auch möglich wären, verbietet sich aus Kostengründen, da hier der Energieaufwand proportional zum Salzgehalt des Meerwassers ist.

Abbildung 4: RO-Anlage (Umkehrosmose); [3]

a)    Destillat (aus destillativer Meerwasserentsalzung)

Bei den Destillationsanlagen entsteht durch Erhitzen des Meerwassers zu Wasserdampf und anschließende Kondensation zu flüssigem Wasser – was meist im sogenannten „Multistage Flash Process“, d. h. im mehrstufigen Vakuum-Verfahren durchgeführt wird - praktisch salzfreies Wasser, das durch Nachaufbereitungsmaßnahmen zu Trinkwasser gemacht werden muss. Insbesondere muss es eine Aufhärtung erfahren, um z.B. eine ausreichende Pufferkapazität aufzuweisen, aber auch um mit dem gebunkerten Wasser ohne (große) Probleme verschnitten werden zu können. Des Weiteren ist eine Desinfektion mittels Chlorbleichlauge üblich.

<br />Abbildung 1: Destillationsverfahren, Multiple-Stage-Flash- Verfahren; [1]

b)    Permeat (aus Umkehrosmoseanlagen [RO-Wasser])

Bei der Umkehrosmose (Reverse Osmosis, RO-Verfahren, Abb.2) handelt es sich streng genommen nicht um ein Entsalzungs-, sondern ein Entwässerungsverfahren, da hierbei Meerwasser, unter einem Druck, der höher ist, als sein osmotischer Druck, gegen eine semipermeable Membran gepresst wird, wobei das Wasser die Membran passiert, die Salze jedoch zurückgehalten werden (Abb.3). Der Stofftransport erfolgt nach dem „Lösungs-Diffusions-Modell“, d.h. das Wasser ist in der Membran löslich und wird durch Diffusion (und nicht durch Poren!) durch diese transportiert, die Salze sind in der organischen Membran praktisch unlöslich.
Auch bei diesem Verfahren ist das Produktwasser, das sogenannte Permeat, praktisch salzfrei und muss, wie auch das Destillat, weiter aufbereitet werden.

<br />Abbildung 2: Umkehrosmose Reverse Osmosis), Verfahrensprinzip; [2]
<br />Abbildung 3: Umkehrosmosemembran; [2]

 

Aufbereitungsverfahren

Die Aufbereitung von entsalztem Wasser – sowohl destilliertem als auch RO-Wasser – erfolgt meistens durch Dosierung von Kohlenstoffdioxid (Kohlensäure, CO2) und Filtration über Calciumcarbonat-Granulate (wie z.B. Juraperle) bzw. Calciumcarbonat/Magnesiumhydroxid (halbgebrannter Dolomit), wobei dieser den Nachteil hat, aus zwei unterschiedlichen Materialien zu bestehen, die verschiedene Alkalität aufweisen, so dass das aufbereitete Wasser je nach Verbrauch des Filtermaterials verschiedene pH-Werte aufweist, was bei reinem Calciumcarbonat als Filtermaterial nicht der Fall ist, sondern da stellt sich der pH-Wert entsprechend dem Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht ein.

Brauchwasser

Ausser dem Trinkwasser gibt es an Bord von Seeschiffen aber auch Bedarf an Brauchwasser, das sind zum Beispiel:
a)    Kühlwasser
b)    Ballastwasser und
c)    Spülwasser

Zu a):     Hierzu wird häufig das gebunkerte oder selbst produzierte Trinkwasser verwendet.

Zu b):    Das Ballastwasser wird dort, wo das Schiff Ladung gelöscht hat, in so genannte Ballasttanks gepumpt, um die Stabilisierung des Schiffes wieder herzustellen. Die chemischen, biologischen und mikrobiologischen Anforderungen an das Ballastwasser sind in den vergangenen Jahren deutlich schärfer geworden, um ein Einschleppen von nichtheimischen Populationen (z.B. Wollhandkrabben aus China nach Europa) in heimische Gewässer, wo das Ballastwasser bei Beladung wieder gelenzt (abgepumpt) wird, zu vermeiden. Angewendete Desinfektionsmaßnahmen sind beispielsweise UV-Strahlung oder Ozonierung, wobei insbesondere die skandinavischen Länder ein besonderes Augenmerk auf die dabei entstehenden Nebenprodukte (oxidation byproducts, active agents) legen. Daher wird im Anschluss an die Desinfektion manchmal auch eine Aktivkohlefiltration nachgeschaltet.

Zu c)    Auf Fischereifahrzeugen werden die gefangenen Fische üblicherweise geschlachtet und müssen danach zur Säuberung gespült werden. Die deutsche Trinkwasserverordnung und die EU hatten ursprünglich verlangt, dass dies mit Trinkwasser zu geschehen habe. Jahrhunderte lang war es aber üblich, es mit Seewasser (Meerwasser) zu tun. Inzwischen gibt es für Fischereifahrzeuge eine Ausnahmeregelung, dass ausserhalb der Küsten-gewässer diese Reinigung mit Seewasser erfolgen darf, wenn sichergestellt ist, dass keine z.B. mit Mineralölen o.a. belasteten Wässer verwendet werden.



Zukunftsaspekte

Bei den immer beliebter und größer werdenden Kreuzfahrtschiffen wird der Trinkwasserbedarf entsprechend den Passagierzahlen steigen. Der hygienische und chemische Qualitätsanspruch muss auf einem hohen Niveau bleiben. Entsprechend muss meiner Meinung nach auch der Anspruch an die die Trinkwasseranlagen betreuenden Besatzungsmitglieder höher liegen. Fragen der Trinkwasseraufbereitung, -hygiene und Desinfektion müssen von den Reedereien dem bedienenden Personal durch entsprechende Schulungen bekannt gemacht werden. Weiterhin muss die Problematik bezüglich der Wechselwirkung zwischen Rohrmaterial und dem durchfliessendem Medium Wasser (Aggressivität, Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht) den entsprechenden Mitarbeitern vermittelt werden.

Literatur

[1]: Wikipedia

[2]: Woldmann, H.. Kaschemekat, J.; Umgekehrte Osmose oder Elektrodialyse für
      die Entsalzung von Grundwässern …; BMFT-Forschungsbericht T 82-181, 1982

[3]: Christiansen, P., Fa. Chriwa, Hambühren, 2014