Wasseraufbereitung

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.

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.

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.

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:

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.

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.

Nachdem in Kapitel I ausgewählte Themen der allgemeinen Chemie — mit strengem Bezug zum Wasser — dargestellt wurden, werden jetzt wichtige Begriffe der Wasserchemie definiert.

Das System Kohlenstoffdioxid—Wasser—Calcium ist eines der wichtigsten Systeme der Wasserchemie. Von ihm werden folgende Faktoren beeinflußt:

Die chemische Wasseraufbereitung hat nach Sontheimer im wesentlichen 3 Grundaufgabenstellungen zu erfüllen:

Unter mechanischen Aufbereitungsverfahren versteht man Aufbereitungsverfahren, deren Reinigungseffekt ausschließlich auf rein mechanische Einwirkung zurückgeführt werden kann.

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:

Bei chemischen Wasseraufbereitungsverfahren wird durch Zugabe von Chemikalien oder durch Filtrieren über chemisch aktive Substanzen die Zusammensetzung des Wassers verändert.

In manchen Ländern und auf vielen Inseln ist die Entsalzung von Meerwasser die einzige Möglichkeit, die Trinkwasserversorgung in ausreichendem Maße sicherzustellen.

Grund- oder Oberflächenwasser, dessen Beschaffenheit in biologischer Hinsicht nicht der Trinkwasserverordnung entspricht, muß 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.

Die Trinkwasserverordnung vom 22. Mai 1986 — in Kraft getreten am 01.10.1986 — reduziert den bisher üblichen Grenzwert für die Massenkonzentration an Nitrationen von 90mg/1 auf 50 mg/1. Damit folgte die Trink-wasserverordnung der EG-Richtlinie 80/778, die als ZHK-Wert ebenfalls eine Massenkonzentration an Nitrationen von 50mg/1 festlegt. Auch die Weltgesundheitsorganisation (WHO) legt in der Richtlinie EFP/82.35 mit einer Massenkonzentration an Nitrationen von rund 45mg/1 einen Grenzwert ähnlicher Größenordnung fest.

Die Desinfektion führt man nach den in Abschnitt 14 dargestellten Desinfektionsverfahren aus.

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“.

In der Trinkwasserversorgung werden heute vorrangig folgende Werkstoffe eingesetzt:

Zum Korrosionsschutz in Trinkwasserversorgungssytemen stehen folgende Verfahren zur Verfügung:

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: Der Zusatz kettenförmiger kondensierter Phosphate verzögert die Reaktion nach der vorgenannten Reaktionsgleichung, man spricht von der härtestabilisierenden Wirkung kondensierter Phosphate. Die Produkte werden mit Handelsnamen wie z.B. Calgon, Budex, Aquatubin, Hydrogel, vertrieben. Die Wirkungsursache ist nicht erforscht. Auffallend ist, daß die Dosierung nicht stöchiometrisch erfolgt, sondern nur in Spuren.

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.