Enthärtung / Entcarbonisierung
(Definition der Härte unter Wasserchemie / Wasserhärte)
Abgrenzung von Begriffen
Die
Begriffe
Enthärtung
und
Entcarbonisierung
werden
häufig
gleichwertig
verwendet,
da
das
Aufbereitungsziel
der
Enthärtung
in
der
Regel
über
eine
Entcarbonisierung
des
Wassers erreicht wird.
Die
verwendeten
Begriffe
kann
man
gegeneinander
abgrenzen,
wenn
man
primär
das
Ziel der Aufbereitung bezeichnet:
Enthärtung:
Entfernung von Härtebildnern (Ca und Mg)
Entcarbonisierung:
Entfernung von Kohlensäure (CO
2
, HCO
3
-
, CO
3
2
-
)
Bei
den
Fällungsverfahren
und
bei
den
Membranverfahren
laufen
Enthärtung
und
Entcarbonisierung gleichzeitig ab.
Nur
bei
der
Verwendung
von
Ionenaustauschern
lassen
sich
beide
Einzelverfahren
gezielt
getrennt
durchführen,
je
nachdem
ob
ein
Kationen-
oder
ein
Anionenaustauscher
eingesetzt wird, nicht jedoch bei der Vollentsalzung.
Beim
CO
2
-Entzug
durch
Gasaustausch
kann
man
prinzipiell
auch
eine
reine
Entcarbonisierung
(physikalische
Entcarbonisierung)
durchführen,
wenn
man
die
Calcitsättigung
nicht
überschreitet.
In
der
Regel
wird
dieses
Verfahren
zur
Entsäuerung
von
Wasser
eingesetzt.
Überschreitet
man
die
Calcitsättigung
und
fällt
Kalk
aus,
so
müsste
man
dieses
Verfahren
als
physikalische
Enthärtung
bezeichnen.
Senkt
man
den
pH-Wert
des
Wassers
vor
dem
Gasaustausch
durch
Dosierung
von
Säure,
so
kann
mehr CO
2
aus dem Wasser ausgetragen werden (Säureentcarbonisierung).
Verfahrenstechnisch:
Fällungsverfahren :
Überschreiten der Calcit-Löslichkeit und Fällung von Calcit
Ionenaustauschverfahren:
Kationenaustauscher / Anionenaustauscher
Membranverfahren : Umkehrosmose / Nanofiltration
CO
2
-Entzug durch Gasaustausch
Differenzierung bei Ionenaustausch:
- Enthärtung: Kationenaustauscher
- Entcarbonisierung: Anionenaustauscher
Je
nachdem,
ob
man
die
Carbonate
so
weit
wie
verfahrenstechnisch
möglich
aus
dem
Wasser
entfernt,
oder
gezielt
nur
um
eine
Teilmenge
vermindert,
unterscheidet
man
die
Verfahrensvarianten
Vollentcarbonisierung
(Vollenthärtung)
und
Teilentcarbonisierung
(Teilenthärtung).
Vollentcarbonisierung:
Die Entcarbonisierung erfolgt vollständig
(d.h. soweit, wie verfahrenstechnisch möglich)
Teilentcarbonisierung: Die Entcarbonisierung erfolgt nur zu einem Anteil
Die
Vollentcarbonisierung
erreicht
bei
den
Fällungsverfahren
ihre
verfahrenstechnische
Grenze,
wenn
kein
Calcium
mehr
im
Wasser
vorhanden
ist,
um
als
Carbonat
auszufallen,
jedoch
noch
Restkonzentrationen
von
Kohlensäure
im
Wasser
vorhanden sind.
c(Ca)
<
c(C)
Die
Vollenthärtung
läuft
bei
den
Fällungsverfahren
nicht
vollständig
ab,
wenn
keine
Kohlensäure
mehr
im
Wasser
vorhanden
ist,
um
als
Carbonat
auszufallen,
jedoch
noch
Restkonzentrationen
an
Calcium
vorliegen.
Zudem
wird
Mg
2+
in
der
Regel
nicht
gefällt
und bleibt als Härte im Wasser erhalten.
c(Ca)
>
c(C)
Zur
Aufbereitung
kann
man
den
gesamten
Wasserstrom
verwenden,
jedoch
nur
eine
Teilentcarbonisierung
durchführen
(
Vollstrom-Teilentcarbonisierung
).
Dieser
Aufbereitungsweg
ist
bei
der
Trinkwasseraufbereitung
angezeigt,
wenn
man
die
Entcarbonisierung
in
Kombination
mit
anderen
Aufbereitungsschritten
durchführt
und
für
das
andere
Aufbereitungsziel
der
gesamte
Volumenstrom
behandelt
werden
muss,
z.
B.
Flockung, Enteisenung, Entmanganung.
(Vorteile,
wenn
andere
Aufbereitungsschritte
gleichzeitig
ablaufen
sollen,
z.B.
Flockung,
Enteisenung, Entmanganung)
Führt
man
als
Aufbereitungsschritt
allein
eine
Entcarbonisierung
durch,
so
kann
es
bei
der
Aufbereitung
von
Trinkwasser
sinnvoll
sein,
nur
einen
Teilstrom
des
aufzubereitenden
Wassers
zu
verwenden
und
diesen
vollständig
zu
entcarbonisieren
(
Teilstrom-Vollentcarbonisierung
).
Anschließend
wird
der
teilencarbonisierte
Teilstrom
wieder
mit
dem
unbehandelten
Hauptstrom
vermischt,
wodurch
insgesamt
dann
eine
Teilentcarbonisierung
des
Wassers
erreicht
wird.
Durch
diesen
Verfahrensweg
können
baulich kleinere Anlagen verwendet werden.
Für
andere
Aufbereitungsziele
kann
es
sinnvoll
sein,
den
gesamten
Wasserstrom
vollständig
zu
entcarbonisieren
(
Vollstrom-Vollentcarbonisierung
)
(Kesselspeisewasser,
vollentsalztes
Wasser,
Vorbehandlung
vor
Membranverfahren).
Für
die
Trinkwasseraufbereitung
ist
dieses
Verfahren
nicht
zulässig,
da
ein
Mindestgehalt
von
Mineralien
im
Trinkwasser
(1,5
mmol/l
Calcium,
TVO
alt
!!)
gefordert
wird.