Vorteile und Grenzen wichtiger Härteentfernungsverfahren und deren daraus resultierende Anwendungsfälle

Wasserenthärtung, Deionisierung (DI) und Umkehrosmose (RO) sind drei Aufbereitungsmethoden zur Entfernung der Wasserhärte, sie funktionieren jedoch unterschiedlich und haben unterschiedliche Anwendungsfälle.

Wie wirken sie bei der Entfernung der Wasserhärte?

Wasserenthärtung : Bei diesem Verfahren werden mithilfe von Ionenaustauscherharzen Härteionen (hauptsächlich Kalzium und Magnesium) aus dem Wasser entfernt und durch Natriumionen ersetzt.

Deionisierung (DI) : Deionisierung ist ein Prozess, bei dem alle Ionen aus dem Wasser entfernt werden, sodass es fast vollständig rein (H2O) bleibt. Der TDS von DI-behandeltem Wasser liegt normalerweise bei Null. Normalerweise wird Ionenaustauscherharz verwendet, um positive und negative Ionen aus dem Wasser zu entfernen.

Umkehrosmose (RO) : Bei der Umkehrosmose wird Wasser durch eine halbdurchlässige Membran gepresst, wobei Verunreinigungen zurückbleiben. RO entfernt eine Vielzahl von Verunreinigungen, darunter Härteionen, Salze und organische Materialien.

Fließrate

Die Durchflussrate des Wassers durch das Enthärtungs-, DI- oder RO-System kann die Wirksamkeit des Aufbereitungsprozesses beeinträchtigen. Wenn die Durchflussrate zu hoch ist, hat das System möglicherweise nicht genügend Zeit, die Härte oder andere Verunreinigungen zu entfernen, was zu einer verringerten Wirksamkeit führt. Wenn die Durchflussrate zu niedrig ist, kann das System möglicherweise nicht mit der Nachfrage nach aufbereitetem Wasser Schritt halten.

Wasserenthärtung : Je nach Volumen des Harzbetts muss die Durchflussrate begrenzt werden, um eine ausreichende Kontaktzeit für den Ionenaustausch zu erreichen. Bei der Größe des Wasserenthärtungssystems am Eintrittspunkt des gesamten Hauses kann die Durchflussrate normalerweise bis zu 8 GPM betragen, und die Durchflussreduzierung ist nicht signifikant.

Deionisierung (DI) : DI-Harz ist teurer als das Harz in Wasserenthärtern, da solche DI-Systeme normalerweise eine viel kleinere Harzbettgröße haben. Aufgrund der geringeren Größe muss der Wasserfluss normalerweise reguliert werden, um eine ausreichende Kontaktzeit zu gewährleisten, damit TDS im Wasser vollständig entfernt werden kann. Abhängig vom Harzbett kann die Durchflussrate von weniger als 0,1 GPM für einen DI-Nachfilter eines RO-Systems bis zu 2 bis 3 GPM für ein DI-Autospülsystem reichen.

Umkehrosmose (RO) : RO-Systeme haben normalerweise die niedrigsten Durchflussraten. Die Durchflussrate einer RO-Membran wird normalerweise in Gallonen pro Tag angegeben. Je höher die Durchflussrate, desto teurer wird die Membran. Um eine höhere Durchflussrate zu erreichen, werden mehrere Membranen kombiniert, um das Wasser gleichzeitig zu behandeln.

Im Allgemeinen weisen RO-Systeme die niedrigsten Durchflussraten auf, gefolgt von DI und dann der Wasserenthärtung.

Kapazität

Die Kapazität eines Wasserenthärtungs-, DI- oder RO-Systems bezieht sich auf die Wassermenge, die es behandeln kann.

Wasserenthärtung : Das Harzbett des Wasserenthärters kann regeneriert werden, wenn die Ionenaustauschkapazität erschöpft ist. Der Austausch des Harzbetts wird erst nach vielen Betriebsjahren notwendig. Mit anderen Worten: Die Kapazität eines Wasserenthärters kann mit jeder Regeneration bis nach vielen Jahren verlängert werden.

Deionisierung (DI) : Die Regeneration des Harzbetts eines DI-Systems erfordert normalerweise ein ausgeklügeltes System und Verfahren. Daher wird es normalerweise nicht regeneriert. Das Anionenharz und das Kationenharz haben unterschiedliche Kapazitäten. Die Kapazität hängt vom Volumen und der Qualität des Harzes ab. Im Allgemeinen ist die Kapazität des DI-Harzes ziemlich begrenzt.

Umkehrosmose (RO) : Eine RO-Membran erzeugt RO-gefiltertes Wasser, aber auch Abwasser mit höherem Salzgehalt. Die Membran wird normalerweise mit dem Abwasser gespült, oder das System kann gelegentlich Quellwasser über die Membran laufen lassen. Ein solches Spülen hilft, Sedimente und Verunreinigungen zu entfernen, die von der RO-Membran blockiert werden und normalerweise die Membranporen verstopfen. Irgendwann wird die Membran jedoch verstopft (verschmutzt) und muss ersetzt werden. Abhängig von der Qualität des Quellwassers kann die Zeit bis zum Austausch mehrere Monate bis einige Jahre betragen.

Im Allgemeinen verfügt ein Wasserenthärter über die größte Kapazität, gefolgt von RO-Systemen. DI-Systeme verfügen über die geringste Kapazität.

Kostenbetrachtung

Die Kosten setzen sich aus den einmaligen Kosten für den Systemkauf, den Kosten für den Betrieb des Systems und den Kosten für Ersatzfilter und Harz zusammen.

Wasserenthärtung : Die einmaligen Anschaffungskosten eines Wasserenthärters für das ganze Haus sind aufgrund des Harzbettvolumens normalerweise höher als bei einem DI-System, aber geringer als bei einem RO-System. Da das Harz mit kostengünstigem Salz regeneriert werden kann, sind die Gesamtkosten der Wasserenthärtung von den dreien wohl die niedrigsten.

Deionisierung (DI): Die einmaligen Anschaffungskosten eines DI-Systems sind normalerweise die niedrigsten. Da DI-Harz jedoch nicht regeneriert werden kann und neues Harz gekauft werden muss, wenn die begrenzte Ionenaustauschkapazität erreicht ist, sind die Gesamtbetriebskosten eines DI-Systems normalerweise höher als bei einer Wasserenthärtung.

Umkehrosmose (RO) : RO-Systeme sind teuer. Die Einschränkung eines RO-Systems liegt eher in der Durchflussrate als in seiner Kapazität. Wenn eine höhere Durchflussrate erreicht werden muss, kann dies recht teuer werden, insbesondere beim Kauf des Systems im Voraus.

Nicht-industrieller Anwendungsfall

Alle Eigenschaften der einzelnen Behandlungsmethoden hinsichtlich Funktionsweise, Durchflussrate, Kapazität und Kosten legen den Rahmen für ihren Anwendungsfall fest.

Wasserenthärtung: Da ein Wasserenthärter Kalzium- und Magnesiumionen durch Natriumionen ersetzt, ändert sich der Gesamt-TDS-Wert des Wassers nicht. Wenn Natrium für einen Anwendungsfall wie in der Landwirtschaft oder beim Autospülen ein Problem darstellt (Natriumionen hinterlassen auch Flecken), können Wasserenthärter nicht verwendet werden. Ein Wasserenthärter eignet sich aufgrund seines Kostenvorteils gut für die Wasseraufbereitung im ganzen Haus.

Deionisierung (DI) : DI-Systeme produzieren reines Wasser. Sie werden dort eingesetzt, wo Ionen im Wasser Probleme bereiten können, wie etwa in Aquarien. Sie werden häufig für Autospülsysteme gewählt, da sie im Vergleich zu RO-Systemen bessere Durchflussraten und geringere Systemanschaffungskosten bieten.

Umkehrosmose (RO) : RO-Systeme werden häufig für Trinkwasser im Haushalt verwendet, da die Durchflussrate keine große Rolle spielt und die gesundheitlichen Risiken des Wassers eher auf der Härte beruhen. RO-Systeme werden auch in bestimmten landwirtschaftlichen Anwendungen wie Hydrokulturen verwendet, da ihre Betriebskosten niedriger sind als die eines DI-Systems, obwohl solche Systeme normalerweise selbst recht teuer sind.