Ionentauschverfahren

Weil das Trinkwasser der öffentlichen Wasserversorger den Anforderungen der Trinkwasserverordnung entspricht, ist eine zusätzliche Behandlung aus gesundheitlich-hygienischen Gründen nicht notwendig. Denn hartes Wasser bedeutet nicht gleich schlechtes Wasser, dieses kann durchaus sehr gut schmecken, gesund sein und jederzeit ohne weitere Aufbereitungsschritte getrunken werden. Jedoch kann es in den Rohrleitungen oder technischen Anlagen der Hausinstallation ernsthafte Probleme verursachen. In Regionen mit hartem Wasser ist daher eine Behandlung zum Schutz der Trinkwasserinstallation oder zur Effizienzsteigerung technischer Geräte sinnvoll. Ohne Wasserbehandlung kommt es zu Kalksteinbildung und Korrosion, was zum gefürchteten Rohrinfarkt führt, der mitunter erhebliche Renovierungskosten nach sich zieht sowie Bakterien eine einladende Brutstätte bietet. Außerhalb des Rohrsystems kämpfen die Gebäudenutzer mit verhältnismäßig harmlosen aber lästigen Phänomenen: Bereits nach sehr kurzer Zeit entstehen Kalkansätze an Duschköpfen und Armaturen, Fliesen in den Duschen werden stumpf und unansehnlich. Weiterer Nachteil: Die Effizienz von Waschmaschine, Geschirrspüler, Trinkwassererwärmern lässt nach, der Energiebedarf steigt. Hier kann als Faustformel gelten: 1 mm Ablagerungen bedeuten rund 7 % erhöhten Energiebedarf. Bei 10 mm Ablagerung, die sich schon innerhalb eines Jahres bei hartem Wasser im Heizkessel bildet, erhöht sich der Energiebedarf bereits um 50 %. Dies macht sich unmittelbar im Geldbeutel bemerkbar. Kalkbeläge sind darüber hinaus unhygienisch und bedeuten einen hohen Reinigungsaufwand.

Dem Kalk einen Riegel vorschieben

Jahr für Jahr werden mehrere Kilogramm Kalk durch das Trinkwassersystem eines durchschnittlichen Haushaltes geschwemmt. Wasserbehandlungssysteme werden in der Trinkwasserinstallation eingesetzt, um die Entstehung von Ablagerungen zu verhindern. Wie hoch die Wahrscheinlichkeit für Kalkrückstände in der Installation ist, hängt vom Wasserhärtegrad ab. Die Gesamthärte des Wassers errechnet sich aus dem Magnesium- und Calciumgehalt. Beide Stoffe sind natürliche Bestandteile des Trinkwassers und werden als „Erdalkali-Ionen“ bezeichnet. Die Konzentration dieser Ionen wird in Millimol/Liter, abgekürzt [mmol/L], oder häufig noch in der gebräuchlichen Form „deutscher Härtegrad“, abgekürzt [°dH], angegeben.

Die Härtebereiche des Trinkwassers werden weich, mittel und hart unterteilt:

Härtebereich weich: weniger als 1,5 Millimol Calciumcarbonat je Liter (entspricht 8,4 °dH)

Härtebereich mittel: 1,5 bis 2,5 Millimol Calciumcarbonat je Liter (entspricht 8,4 bis 14 °dH)

Härtebereich hart: mehr als 2,5 Millimol Calciumcarbonat je Liter (entspricht mehr als 14 °dH)

Je nach Wasserhärte und Ziel der Wasserbehandlung bieten sich unterschiedliche Verfahren und Geräte an, um Rohrleitungen und Armaturen zu schonen sowie Wasser führende Geräte optimal zu betreiben. Ob mechanische Filter, Kalkschutzgeräte oder Enthärtungsanlagen – für alle gelten die Normen des DVGW-Regelwerks. Sie gewährleisten den sicheren Betrieb der Geräte gemäß den anerkannten Regeln der Technik. Neben dem Ionentauschverfahren gibt es auch Magnet- und Elektrofeldsysteme sowie das Elektrolyseverfahren, welches mit Hilfe elektro-chemischer Verfahren eine Ausfällung von Calciumkarbonat bei Erwärmung des Wassers verhindert. Bei der Elektrolyse bestehen einzelne, zertifizierte Verfahren nach DVGW-Richtlinie W512, bei Magnet- und Elektrofeldvarianten ist dies nicht der Fall.

Zuverlässig und erprobt: das Ionentauschverfahren

Eine Wasserenthärtung basierend auf der klassischen Methode des Ionenaustauscherprinzips ist daher auch seit mehr als 40 Jahren das bewährte Mittel der Wahl in Industrie und Haushalt. Hierbei findet über gekörnte, feste Stoffe aus Kunstharz ein Austausch von Härtebildnern, sprich Kalk verursachenden Calcium-Ionen, gegen weiche Natrium-Ionen statt. Für den Ionenaustausch fließt das Wasser durch ein Harzbett. Es besteht aus winzigen Kügelchen mit einer porösen Oberfläche, die mit einer feinen Schicht von Natrium-Ionen besetzt ist. Das Harz bindet sämtliche Calcium- und Magnesium-Ionen und tauscht sie gegen die Natrium-Ionen aus. Das Wasser von 0° dh wird anschließend über ein spezielles Ventil mit Rohwasser auf den gewünschten Härtewert „verschnitten“. Ist das Harz gesättigt, muss es regeneriert werden.

Die richtige Kalkulation

Um die richtigen Dimensionen der Anlage zu gewährleisten, müssen verschiedene Faktoren in die Berechnung mit einfließen: Einerseits ist die Anzahl der im Haushalt lebenden Personen relevant. Als Faustformel für den Trinkwasserverbrauch geht man in Deutschland von einem täglichen Wasserverbrauch von ca. 100–120 l pro Kopf aus. Multipliziert man die Personenzahl im Haushalt mit dem Tagesverbrauch, ergibt sich die täglich benötigte Wassermenge. Für die Auslegung der Anlage zieht man nun noch die örtliche Rohwasserhärte hinzu. Die benötigte Kapazität (Harzmenge) der Anlage richtet sich nach dem Zusammenspiel dieser drei Komponenten (Anzahl der Personen, tägliche Wassermenge, Rohwasserhärte). Da die Harzmenge den Verfügbarkeitszeitraum von enthärtetem Wasser im Haushalt bestimmt, ist dieser Punkt sehr wichtig für die Auslegung. Die Regeneration der Anlage muss spätestens nach vier Tagen erfolgen. Denn: Die Kapazität einer Enthärtungsanlage besagt wie viel m³ Wasser pro enthärtetem Grad bis zu der nächsten Regeneration zur Verfügung steht. Man kann von der Kapazität also immer auf die Wassermenge schließen, die eine Wasserenthärtungsanlage liefern kann. Deshalb hängt die Kapazität auch immer direkt mit dem Wasserverbrauch und der Wasserhärte zusammen.

Unter dem Strich bedeutet das also: Wählt man eine zu große Kapazität, verbraucht man unnötig Salz und Spülwasser und belastet somit die Umwelt und den Geldbeutel. Ist die Kapazität zu klein, kann dies zu Härtedurchbrüchen führen. Somit liefert die Anlage nicht ununterbrochen weiches Wasser, was wiederum den Effekt einer Enthärtungsanlage egalisiert.

Anlagen zur Trinkwassernachbehandlung werden in der Wasserstrecke nach dem Wasserzähler in Fließrichtung nach dem Filter installiert. Hier kann sie fest verrohrt und direkt an das Rohrleitungssystem angeschlossen werden. Ein Einbau mittels Anschlussblock mit eingebauter Umgehung unter der Verwendung von flexiblen Anschlussschläuchen aus Edelstahl ist daher aufgrund eines häufig geringen Platzbedarfs sinnvoll und sollte bei der Planung bedacht werden.