Infothek

Wie funktioniert eine Enthärtungsanlage?

Wasserenthärtung erfolgt mithilfe eines Ionenaustauschers. Dieser besteht aus Kunstharz auf Polystyrolbasis. Der gleiche Stoff kommt auch in der Lebensmittelindustrie zum Einsatz. In einer Wasserenthärtungsanlage fließt dann das normale Hauswasser über den Ionenaustauscher. Dabei tauscht das Kunstharz die im Wasser natürlich vorkommenden Calcium,- und Magnesium Kationen gegen die am Kunstharz anhaftenden Natrium und Chlorid Kationen.
Das Wasser gelangt anschließend durch seinen gewohnten Weg über die Wasserleitungen bis zum Wasserhahn. Es fließt nur weiches Wasser, also Wasser mit einem sehr geringen oder gar keinem Kalkanteil.
Der gebundene Kalk aus dem Harz wird mithilfe eines Ionenaustauschers und Salz gelöst. Gute Wasserenthärter machen dies automatisch. Salzwasser fließt durch den Ionenaustauscher, sodass sich der vorher gebundene Kalk aus dem Harz lösen kann. Das entstehende Gemisch aus Wasser, Salz und Kalk fließt anschließend ins Abwasser.
Die Häufigkeit des  Vorgangs erfolgt je nach Wasserverbrauch und Typ des Wasserenthärters unterschiedlich. Danach hat sich das Harz im Ionenaustauscher regeneriert und ist bereit, neuen Kalk zu binden.

Das Verfahren einfach erklärt

Sämtliche am Markt erhältliche Wasser-Enthärtungsanlagen funktionieren nach dem Kationen Austauscherprinzip. Die Anlagen selbst bestehen aus einer oder mehreren, mit Kationenaustauscherharz gefüllten, Drucktanks, einem Steuerkopf mit Steuereinheit und Solebehälter mit Salztabletten zur Regeneration. Bei dem Verfahren werden die Härtebildner, welche für die Kalkablagerungen, z. B. in Ihrer Kaffeemaschine und auf Ihrer schönen Küchenspüle verantwortlich sind, gegen gleichwertige Mineralstoffe ausgetauscht. Hierfür durchläuft das Wasser eine mit Kationenaustauscherharz gefüllte Filterschicht. Das Ergebnis ist sofort messbar: weiches, kalkreduziertes Wasser im ganzen Haus. Nach einer vorher bestimmten Wassermenge ist das Filtermaterial nicht mehr aufnahmefähig und muss wieder aktiviert werden, dies nennt man Regeneration. Die Enthärtungsanlage schaltet sich nach dem Erreichen des Sollwertes in den Regenerationsmodus. Die Regeneration verläuft in vier Regenerationsschritten.

Im 1. Schritt wird die Anlage entgegen der Flussrichtung gespült.

Im 2. Schritt werden die erschöpften Harze langsam mit einer Solelösung durchströmt, sodass die Harze die Härtebildner abgeben und sich wieder mit gleichwertigen Mineralien beschichten.

Im 3. Schritt wird durch schnelles Durchströmen der Anlage die überschüssige Solemenge ausgespült.

Und im 4. Schritt füllt die Enthärtungsanlage die zur nächsten Regeneration notwendige Wassermenge in den Solebehälter.

 

Nach der Regeneration ist die Aufnahmefähigkeit der Harze wieder komplett hergestellt. Ein neuer Zyklus beginnt.

Das Verfahren mit einer ausführlichen Beschreibung

Kation: positiv geladenes Ion-Hartwasser:

Hartwasser: Trinkwasser mit einem Härtegrad von < 10° deutsch bzw. 1,78 mmol/l CaCO3

Kationenaustauscherharz: mit Na+-Ionen behaftete Kunststoffkügelchen (Ø500-650μm)

Härtebildner: im Wasser gelöste Erdalkali-Kationen Ca²+ und Mg²+

Kalk: Calciumcarbonat

Kalkablagerungen: Sedimentation von Calciumcarbonat

Sole: Natriumchlorid-Lösung

Kapazität: Mögliche Aufnahmemenge von Härtebildnern des Kationenaustauscherharzes.

Vor allem die natürlich im Trinkwasser vorkommenden Mineralien Ca²+ und Mg²+ führen zu Bildung von Kalk und Kalkseife. Diese Kalkablagerungen in den Rohrleitungen und Heizungskreisläufen führen zu einem wesentlichen Energieverlust. In einer Enthärtungsanlage wird das Kationenaustauscherharz mit Hartwasser durchströmt, hierdurch werden die Ca²+ und Mg²+-Kationen gegen eine entsprechende Menge von Na+-Kationen ausgetauscht. Sämtliche weitere Mineralien im Wasser bleiben unverändert.
Durch eine vorhergehende Analyse des Rohwassers wird die Enthärtungsanlage auf die optimale Wassermenge eingestellt. Nach Erreichen des eingestellten Wertes regeneriert die Enthärtungsanlage selbstständig. Der Solebehälter wird mit Regeneriersalz befüllt, durch das Wasser im Solebehälter entsteht die zur Regeneration benötigte Sole.
Für die Hausinstallation empfehlen wir einen Härtegrad von 6°deutsch.

Einen nützlichen Informationslink zum Thema Wasserhärte finden Sie hier (https://de.wikipedia.org/wiki/Wasserh%C3%A4rte)

Die Regeneration des Kationenaustauschers geschieht in folgenden Schritten:

  1. Rückspülen

Die Enthärtungsanlage wird gegen die Fließrichtung gespült, um das Harz aufzulockern und auf die Regeneration vorzubereiten.

  1. Besalzen/Langsamwaschen

Durch den Injektor im Steuerkopf wird aus dem Solebehälter ein Überschuss an NaCl-Ionen durch das Harzbett geführt. Die Regeneration von Ionenaustauschern beruht auf der Tatsache, dass der Ionenaustausch eine Gleichgewichtsreaktion ist. Tatsächlich finden auch im Betrieb gleichzeitig die gewünschte Hin- und die nicht gewünschte Rückreaktion statt. Beim Einsatz des Kationentauschers überwiegt jedoch die Hinreaktion. Die Rückreaktion wird bei der Regeneration gefördert, indem ein Überschuss an „schwächeren“ Ionen zugegeben wird, denn viele schwächere Ionen verdrängen die vom Austauscher bevorzugten, „stärkeren“ Ionen.(Quelle: Wikipedia) Sobald das Harz die zur Regeneration notwendige Solemenge eingesaugt hat, erfolgt ein langsames Auswaschen der überschüssigen Sole in Fließrichtung.

  1. Schnellwaschen

Der Druckbehälter wird mit Rohwasser in Fließrichtung durchströmt, sodass keine Solereste sich mehr auf den Harzen befinden.

  1. Sole Füllen

Befüllen des Solebehälters mit Wasser zur Erzeugung von Sole für die nächste Regeneration.

Bei dem hier beschriebenen Verfahren handelt es sich um die Regenerationszyklen einer Gleichstromanlage. Das Regenerationsprogramm von Gegenstromanlagen kann variieren. Im Wesentlichen ist jedoch lediglich die Schrittfolge unterschiedlich, die Funktionen sind gleich.

Harz_chemie1-compressor
Überlegungen beim Kauf einer Wasserenthärtungsanlage

Vor oder nach dem Kauf einer Wasserenthärtungsanlage sollten Sie sich genauestens darüber Gedanken machen, an welchem Ort die Anlage idealerweise platziert werden kann. Dabei sollten folgende Dinge auf jeden Fall beachtet werden:

  • Die Enthärtungsanlage sollte das Wasser enthärten, bevor es den Hauptwasserverteiler des Hauses speist, um kalkfreie Wasserversorgung im gesamten Haus zu gewährleisten.
  • Die Enthärtungsanlage braucht Zugang zu einer Stromversorgung, es sollte also in der Nähe des gewählten Ortes eine Steckdose zur Verfügung stehen, um die Stromversorgung zu gewährleisten.
  • Enthärtungsanlagen verfügen über einen Schlauch, der zur Abwasserleitung führen muss, da bei der Regeneration verschmutztes Wasser anfällt. Dafür muss am gewählten Ort gerade dieser Zugang zum Abwasser vorhanden sein.
  • Je nach verwendeten Anschlussschläuchen kann nur eine begrenzte Distanz von der eigentlichen Entkalkungsanlage bis hin zur Wasserleitung zurückgelegt werden. Diese Distanz sollte also bei der Wahl des Ortes beachtet werden und von den Leitungsschläuchen des Anschlusssets überbrückt werden können. Je nach nötigem Abstand kann das Anschlussset in den benötigten Schlauchlängen erworben werden.
Back to top