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.

Wasseraufbereitung

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