Entsäuerung
Entsäuerung und Aufhärtung
Trinkwasser muss gemäß den geltenden Vorgaben korrosionsneutral sein. Die Trinkwasserverordnung schreibt dafür einen pH-Wert zwischen 6,5 (leicht sauer) und 9,5 (leicht basisch) vor.
Natürliches Grund- und Quellwasser weist häufig einen Überschuss an Kohlensäure (Kohlenstoffdioxid, CO₂) auf und gilt daher als saures Wasser. CO₂-Konzentrationen von bis zu 100 mg/l sind keine Seltenheit. Bevor solche Wässer in das Versorgungsnetz eingespeist werden, muss deshalb das chemische Gleichgewicht eingestellt werden. Abhängig von Wasserhärte und pH-Wert kommen unterschiedliche Aufbereitungsverfahren zur Entsäuerung oder Aufhärtung zum Einsatz. Durch die Aufhärtung werden insbesondere sehr weiche (mineralstoffarme) Wässer mineralisiert und stabilisiert.
Verfahren zur Entsäuerung und Aufhärtung
Chemische Entsäuerung
Durch Filtration über calciumkarbonathaltige Materialien wie halbgebrannter Dolomit, Marmor oder Jurakalk kann die freie, aggressive Kohlensäure bis zum Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht neutralisiert werden. Dabei reagiert die freie Kohlensäure mit dem Calciumkarbonat des Filtermaterials und löst dieses langsam auf. Aus diesem Grund müssen Entsäuerungsfilter regelmäßig nachgefüllt werden.
Geringe Eisenmengen können dabei ausfiltriert werden. Bei höheren Eisengehalten ist eine Vorfiltration erforderlich, da Eisenablagerungen auf dem Entsäuerungsmaterial die Wirksamkeit beeinträchtigen.
Die chemische Entsäuerung wird vorwiegend in kleinen Anlagen, bei geringem Entsäuerungsbedarf und bei Wässern mit geringer Härte eingesetzt.
Physikalische Entsäuerung
Die physikalische Entsäuerung ist ein effizientes Verfahren zur Aufbereitung von Wasser mit ausreichender Carbonathärte. Dabei wird überschüssiges, aggressives Kohlenstoffdioxid (CO2) durch den Kontakt mit Luft aus dem Wasser „gestrippt“ (ausgetrieben), bis sich der Gleichgewichts-pH-Wert einstellt. Dies geschieht durch eine Maximierung der Wasseroberfläche zur Luft durch hohe Luftströme. Die Triebkräfte für den Gasaustausch bilden die Partialdruckdifferenzen.
Gängige technische Umsetzungen sind:
- Verdüsung: Feinverteilung des Wassers in der Luft über Düsensysteme.
- Rieslerkolonnen: Wasser rieselt über Füllkörper nach unten, Luft wird im Gegenstrom nach oben geführt.
- Flachbettbelüfter: Luft wird feinblasig in eine Wasserschicht eingeblasen.
Neben der Entsäuerung bietet das physikalische Strippen den Vorteil, dass auch andere gelöste Gase effektiv entfernt werden können, wie z. B.:
- Schwefelwasserstoff (H2S)
- Methan (CH4)
- Radon etc.
Zudem ist die physikalische Entsäuerung ein standardisierter Nachbehandlungsschritt bei der Membran-Enthärtung (z. B. Umkehrosmose oder Nanofiltration), um das durch den Prozess verschobene Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht wieder einzustellen.
Unterdimensionierte Kalksteinfiltration
In vielen Fällen ist auch eine Kombination aus physikalischer und chemischer Entsäuerung möglich. So können ideale Härtegrade eingestellt werden. Das Rohwasser wird zunächst bis zum gewünschten Grad aufgehärtet (chemische Entsäuerung), die Restentsäuerung erfolgt abschließend physikalisch.
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