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2003 | Book | 6. edition

Wasseraufbereitung

Chemie und chemische Verfahrenstechnik

Authors: Professor Dr. Klaus Hancke, Professor Dr. Stefan Wilhelm

Publisher: Springer Berlin Heidelberg

Book Series : VDI-Buch

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About this book

Dieses Buch bietet Studierenden der Ingenieurwissenschaften, Technikern wie auch Berufspraktikern einen leichten Einstieg in das Thema Wasseraufbereitung. Nach einer kompakten Einführung in die Grundlagen der Chemie und Wasserchemie führt das Buch in einer in sich geschlossenen Darstellung in die einzelnen Verfahren der Wasseraufbereitung ein. Alle bekannten Verfahren werden ausführlich dargestellt und zu jeder vorgestellten Aufbereitungstechnik werden praxisnahe Beispiele angeführt.

Die hiermit vorliegende 6. Auflage erfuhr eine Aktualisierung - insbesondere auch im Hinblick auf die seit Januar 2003 gültige neue Trinkwasserverordnung (TrinkwV) - und eine Erweiterung bei den Membranverfahren.

Table of Contents

Frontmatter

Ausgewählte Kapitel der allgemeinen Chemie

Frontmatter
1. Stoffarten
Zusammenfassung
Alle Gegenstände unserer Umgebung haben eine bestimmte Gestalt und bestehen aus einem bestimmten Material, einem bestimmten Stoff. Bei diesem Stoff kann es sich um einen reinen Stoff oder um Stoffgemische handeln.
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm
2. Atomarer Aufbau der Materie
Zusammenfassung
Die bisherigen Feststellungen sind keineswegs neu. Man kannte sie schon im 17. Jahrhundert. Man glaubte, daß die gefundenen Elemente die kleinsten, nicht mehr teilbaren Teilchen darstellten und nannte sie Atome. Rutherford erklärte 1903 die Radioaktivität als Zerfall der Atome. Sein Schüler, Niels Bohr, schuf 1913 sein berühmtes Atommodell. Er postulierte, daß das Atom aus einem Atomkern besteht, der positiv geladen ist und aus negativ geladenen Elektronen, die den Kern auf vorgegebenen Bahnen umfliegen.
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm
3. Chemische Bindung
Zusammenfassung
Ein Atom verhält sich nach außen hin wie ein elektrisch nicht geladener Körper, weil die Anzahl der Protonen im Kern gleich der Anzahl der Elektronen in der Hülle ist.
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm
4. SI-Einheiten der Wasserchemie
Zusammenfassung
1984 trat das 1969 erlassene „Gesetz über Einheiten im Meßwesen“ endgültig in Kraft. Für die Wasserchemie bedeutet das, daß folgende Begriffe nicht mehr verwendet werden sollen:
  • Gesamthärte
  • Carbonathärte
  • Nichtcarbonathärte
  • Magnesiahärte
  • Calciumhärte
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm
5. Grundgesetze der allgemeinen Chemie (Auswahl)
Zusammenfassung
Nach dem zunächst beobachteten Gesetz der konstanten Proportionen ist die Zusammensetzung einer chemischen Verbindung immer die gleiche. Daraus folgt, daß das Massenverhältnis der an einer Verbindung beteiligten Elemente konstant ist.
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm
6. Typen anorganischer Reaktionen
Zusammenfassung
Salzsäure, eine Lösung von Chlorwasserstoffgas in Wasser, leitet den elektrischen Strom, muß also verschiebbare Ionen enthalten. Chlorwasserstoffgas besteht aus Molekülen und enthält keine Ionen. Reines Wasser besteht ebenfalls aus Molekülen und enthält keine Ionen. Die in der Salzsäure enthaltenen Ionen müssen also beim Lösen des Chlorwasserstoffgases in Wasser entstanden sein. Die Gegenwart von Wasser ist dabei von entscheidender Bedeutung, denn eine Lösung von Chlorwasserstoffgas in Benzin oder Benzol leitet den elektrischen Strom nicht.
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm

Wasserchemie

7. Definition wichtiger Begriffe
Zusammenfassung
Nachdem in Kapitel I ausgewählte Themen der allgemeinen Chemie — mit strengem Bezug zum Wasser — dargestellt wurden, werden jetzt wichtige Begriffe der Wasserchemie definiert.
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm
8. Wasserchemische Berechnungen
Zusammenfassung
Das System Kohlenstoffdioxid-Wasser-Calcium ist eines der wichtigsten Systeme der Wasserchemie. Von ihm werden folgende Faktoren beeinflußt:
  • Wasserhärte (Carbonathärte)
  • Aggressivität
  • Geschmack
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm

Chemische Wasseraufbereitung

9. Aufgabe der chemischen Wasseraufbereitung
Zusammenfassung
Die chemische Wasseraufbereitung hat nach Sontheimer im wesentlichen 3 Grundaufgabenstellungen zu erfüllen:
  • Entfernung organischer und anorganischer Verunreinigungen aller Art, also fester, flüssiger und gasförmiger Verunreinigungen, die für den Verwendungszweck störend sind.
  • Stabilisierung gelöster und kolloidal gelöster Verunreinigungen, die den nicht korrosiven und sedimentationsfreien Transport in Rohrleitungen gewährleistet.
  • Desinfektion organisch verunreinigten Wassers, wenn es als Trinkwasser oder höherwertiges Brauchwasser eingesetzt werden soll.
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm
10. Mechanische Aufbereitungsverfahren
Zusammenfassung
Unter mechanischen Aufbereitungsverfahren versteht man Aufbereitungsverfahren, deren Reinigungseffekt ausschließlich auf rein mechanische Einwirkung zurückgeführt werden kann.
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm
11. Physikalische Aufbereitungsverfahren
Zusammenfassung
Unter physikalischen Aufbereitungsverfahren sind solche Verfahren zu verstehen, deren Effekt ausschließlich auf physikalische Gesetze zurückzuführen ist. Hierunter fallen alle Techniken, die auf folgenden physikalischen Gesetzen basieren:
  • Sedimentation
  • Flotation
  • Adsorption
  • Filtration
Dieses Buch behandelt die chemische Wasseraufbereitung; deshalb werden die mechanischen und physikalischen Aufbereitungsverfahren — mit Ausnahme der wichtigen Technik der Filtration — nicht behandelt. Die Tiefenfiltration über körnige Materialien spielt auch in der chemischen Wasseraufbereitung als Vor- oder Nachbehandlungsstufe eine wichtige Rolle und soll deshalb etwas näher betrachtet werden.
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm
12. Chemische Aufbereitungsverfahren
Zusammenfassung
Bei chemischen Wasseraufbereitungsverfahren wird durch Zugabe von Chemikalien oder durch Filtrieren über chemisch aktive Substanzen die Zusammensetzung des Wassers verändert.
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm

Meerwasserentsalzung

13. Meerwasserentsalzungsanlagen
Zusammenfassung
In manchen Ländern und auf vielen Inseln ist die Entsalzung von Meerwasser die einzige Möglichkeit, die Trinkwasserversorgung in ausreichendem Maße sicherzustellen.
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm

Verfahren zur Desinfektion und zur Verringerung der Nitrationenkonzentration des Trinkwassers

14. Desinfektion
Zusammenfassung
Grund- oder Oberflächenwasser, dessen Beschaffenheit in biologischer Hinsicht nicht der Trinkwasserverordnung entspricht, muB desinfiziert werden. In der Trinkwasseraufbereitungstechnik versteht man unter Desinfektion die Reduzierung der Gesamtkeimzahl < 20/ml. Escherichia coli darf in 100 ml Wasser nicht nachweisbar sein.
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm
15. Maßnahmen zur Verringerung der Nitrationenkonzentration im Trinkwasser
Zusammenfassung
Die Trinkwasserverordnung 2001 — gültig ab 01.01.2003 — legt unverändert zur vorangegangenen Verordnung einen Grenzwert für die Nitratkonzentration von 50 mg/1 und für Nitrit einen Grenzwert von 0,5 mg/1 im Trinkwasser fest. Die Summe aus Nitratkonzentration in mg/1 geteilt durch 50 und Nitritkonzentration in mg/1 geteilt durch 3 darf dabei nicht größer als 1 mg/1 sein. Am Ausgang des Wasserwerks darf der Wert von 0,1 mg/1 für Nitrit nicht überschritten werden.
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm

Schwimmbadwasseraufbereitung

16. Wasserkreislauf
Zusammenfassung
Die Desinfektion führt man nach den in Abschnitt 14 dargestellten Desinfektionsverfahren aus.
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm

Korrosions- und sedimentationsfreier Transport von Trinkwasser

17. Korrosion in Trinkwassersystemen
Zusammenfassung
Der Begriff Korrosion wird in DIN 50900 wie folgt definiert:
„Unter Korrosion versteht man die Zerstörung von Werkstoffen durch chemische oder elektrochemische Reaktion mit ihrer Umgebung“.
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm
18. Werkstoffe in der Trinkwasserversorgung
Zusammenfassung
In der Trinkwasserversorgung werden heute vorrangig folgende Werkstoffe eingesetzt:
  • Stahl
  • duktiles Gußeisen
  • Kunststoff
  • Asbestzement
  • Beton.
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm
19. Korrosionsschutz in Trinkwasserversorgungssystemen
Zusammenfassung
Zum Korrosionsschutz in Trinkwasserversorgungssytemen stehen folgende Verfahren zur Verfügung:
  • Ausbilden natürlicher Schutzschichten
  • Auskleidungen mit künstlichen Schutzüberzügen
  • Dosieren von Korrosionsinhibitoren
  • Kathodischer Schutz.
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm
20. Härtestabilisierung
Zusammenfassung
Wie im Abschnitt 8.3 (Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht) dargestellt, ist die Löslichkeit von Calciumhydrogencarbonat auch von der Temperatur abhängig. Mit steigender Temperatur sinkt die Löslichkeit von Calciumhydrogencarbonat, wenn konstante Konzentration an zugehörigem Kohlenstoffdioxid vorausgesetzt wird. Beim Erwärmen scheidet sich aus dem Wasser vorher lösliches Calciumhydrogencarbonat als unlösliches Calciumcarbonat aus:
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm
21. Kathodischer Schutz
Zusammenfassung
Im Bereich der Wasserversorgung wird der sog. kathodische Schutz nicht wie bei den bisher beschriebenen Verfahren zum Innenschutz von Rohrleitungen, sondern meistens zu deren äußerem Schutz in sauren Böden angewandt.
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm
22. Literatur
Klaus Hancke, Stefan Wilhelm
Backmatter
Metadata
Title
Wasseraufbereitung
Authors
Professor Dr. Klaus Hancke
Professor Dr. Stefan Wilhelm
Copyright Year
2003
Publisher
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-662-10846-8
Print ISBN
978-3-662-10847-5
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-10846-8