Technik

Welche Techniken zur Wasseraufbereitung stehen dem Verbraucher zur Verfügung?

Filter

Ionenaustauscher

Destilliergeräte

Umkehr-Osmose

Filter

Eine sehr verbreitete Art Wasser zur reinigen basiert auf der sogenannten  Filtertechnik. Bei diesem Verfahren wird das zu reinigende Wasser durch ein Filtermaterial geleitet, dass in der Lage ist einige Bestandteile des Wassers an sich zu binden und somit aus dem Wasser zu entziehen. Sehr verbreitet sind dabei  Tischgeräte die mit einem Patroneneinsatz ausgerüstet sind, welcher leicht wechselbar ist. Als Filtermaterial findet hauptsächlich Aktivkohle Verwendung.

Bei kleinen Tischgeräten besteht die Patronenfüllung meist aus losem Granulat. Bei teureren und größeren Geräten wird die Filtereinheit meist aus einem in Form gepressten Kohleblock gefertigt.

Für die Effektivität eines solchen Filters ist die sogenannte Kontaktzeit sehr wichtig. Um so länger das Wasser mit der Aktivkohle in Berührung ist, um so besser kann der Filter die Schadstoffe aufnehmen.

Derartige Filtersysteme decken aber nicht das ganze Spektrum an möglichen Schadstoffen ab. Sie entfernen in der Regel keine Bakterien (außer mit Spezialeinsätzen welche kleiner als 0,45 µm große Durchgänge haben), Nitrate (erfordern zusätzliche Spezialfilter), einige Bestandteile von Waschmittelrückstände, Asbest, anorganische Minerale (werden nach Herstellerangaben ungemindert durchgelassen), Medikamentenrückstände und Hormone, um nur die wichtigsten Stoffe zu nennen. Stoffe wie Schwermetalle, viele Herbizide, Pestizide und einige hormonähnlich wirkende Stoffe werden dagegen recht wirkungsvoll entfernt. Die Reinigungsleistung hängt dabei wesentlich von der Bauform der verwendeten Filtereinsätze ab.

Aktivkohlegranulate haben zwar eine recht große Kontaktfläche, neigen aber zur Bildung von sogenannten Kanälen, was diesen Vorteil zum Teil wieder unwirksam macht. Granulate weisen auch das Phänomen des sogenannten „AUSBLUTEN“ auf. In diesem Fall gibt das Granulat die gespeicherten Schadstoffe schlagartig wieder ab, wenn dessen Kapazität überschritten ist. Zusätzlich bieten Granulate genug Raum für die Vermehrung von Keimen. Um der Verkeimungsgefahr entgegen zu wirken wird dabei häufig Silber beigemengt, was von einigen Experten kritisiert wird.

Aktivkohleblockfilte haben viele Nachteile der Granulate nicht, den diese sind in der Regel hoch verdichtet und bieten Bakterienwachstum deutlich weniger Raum. Auch die Bildung von Kanälen ist deutlich weniger ausgeprägt und das „AUSBLUTE“ kommt nach Angaben der Hersteller nicht mehr vor. Bei der meist verbreiteten Bauform, ist der Wasserfluss radial, wobei das Wasser durch eine ca. 1-2 cm dicke Aktivkohleblockschicht hindurch geht. Dies mindert den Wasserdruck nur gering, ist aber nicht so effektiv wie axiale Bauformen, bei denen das Wasser durch einen Block in der Länge der gesamten Patrone hindurch muss. Dabei ist die Kontaktzeit wesentlich höher, aber der Druckverlust ist dafür auch deutlich höher, was eine Grenze in Punkto Nutzbarkeit (Durchflussmenge) darstellt.

Eine gewisse Unsicherheit bleibt allerdings in der nutzbaren Zeit dieser Filter. Die angegebenen Zeiten sind oft recht abenteuerlich, denn der Hersteller kann ja im Voraus nicht wissen wie stark das Rohwasser aus dem Hahn tatsächlich belastet ist. Eine grobe Richtlinie wird zwar über die Trinkwasserverordnung vorgegeben, doch auch dies kann nur ein ungefährer Richtwert sein. Die Wasserbeschaffenheit unterliegt starken Schwankungen, die von den regionalen Umständen abhängig ist. Da Aktivkohlefilter chemisch arbeiten, gibt es einen Punkt an dem alle Bindungsmöglichkeiten der Aktivkohle belegt sind, und dann stellt der Filter seine Arbeit im günstigsten Fall ein. Die angegebenen Standzeiten werden also nach vorgegebenen Belastungen berechnet und können daher nur grobe Richtwerte sein. Praktische Tests spiegeln auch nur das Leistungsvermögen an den getesteten Entnahmestellen wieder und können somit nicht für alle Regionen und Betriebsbedingungen gelten. Wer also bei Einsatz dieser Technik auf der sicheren Seite sein will, sollte seine Filter liebe in kürzeren Intervallen wechseln, als dies vom Hersteller vorgeschlagen wird.

Ionentauscher

In der Aufbereitungskartusche befindet sich ein Spezialharz. Dieses tauscht die  Härteionen, hauptsächlich Kalzium und Magnesium, gegen Salz, Natrium. Bei diesem Vorgang werden dem Wasser nur wenige Schadstoffe entzogen und das Wasser wird zusätzlich mit Natrium angereichert. Nitrat wird dem Trinkwasser zwar entzogen, aber  bereits bei Nitratmengen über 50mg/l stoßen diese Geräte an ihre Grenze.

Destilliergeräte

Destilliergeräte erzeugen Wasser großer Reinheit. Bei diesem Verfahren wird Wasser durch Kochen zum Verdampfen gebracht und der Wasserdampf wird all Destillat aufgefangen.

Im Gegensatz zur immer noch verbreiteten Meinung ist destilliertes Wasser für den menschlichen Genuss geeignet. Es wird von Ärzten für therapeutische Zwecke eingesetzt.

Trotz der hohen Reinigungswirkung dieses Verfahrens sind damit aber auch einige gewichtige Nachteile verbunden. Schadstoffe die einen niedrigeren Siedepunkt als Wasser haben, werden mit in das Destillat übernommen. Organische Stoffe wie THM  ( Trihalogeniertes Methan ) oder TCE ( Trichloräthylen ) werden somit nicht entfernt.

Der Destilliervorgang ist sehr unökologisch, denn es werden ca. 10 Liter Roh-Wasser  für 1 Liter Nutzwasser und ca. 1 Kilowattstunde an Energie verbraucht!

Dazu kommt eine starke mechanische Belastung des Destilliergerätes durch die  zurückbleibenden harten und aggressiven Rückstände, welche dann mühevoll entfernt werden müssen.

Die Strukturen und Schwingunen des Wasser werden durch das Erhitzen zunichte gemacht und durch den  geringen Sauerstoffgehalt ist der Geschmack des Destillates „fade“. Wer ein Destilliergerät nutzt, kann das Destillat mittels der am Markt angebotenen Verfahren zur Energetisierung und Vitalisierung wieder verbessern. Als diese noch nicht verfügbar waren hat man dies mit ein paar Tropfen Meerwasser gemacht.

Umkehr-Osmose

Die Entwicklung der Umkehr-Osmose begann bereits Anfang der Fünfziger Jahre in den USA und wurde dort durch staatliche Gelder und in Verbindung mit namhaften Firmen wie unter anderen der NASA und IBM vorangetrieben. Lange Zeit wurde  dieses Verfahren nur in der

Lebensmittelindustrie

Glas- und Metallherstellung

Produktion von Computerplatinen

Pharmazeutik

Weltraumfahrt

Medizin, etc.

eingesetzt. Mittlerweile ist diese Technik soweit ausgereift und verfeinert, dass sie bereits Einzug in private Haushalte gefunden hat. In den USA und weiten Teilen Asiens gehören  Umkehr-Osmose-Systeme bereits vielfach zur Standardausrüstung eines Haushalts. In Europa ist diese Technik bisher noch relativ unbekannt und findet erst seit einigen Jahren zunehmend Verbreitung.

Hauptbestandteil einer derartigen Anlage ist eine sogenannte „halbdurchlässige ( semipermeable ) Membran“. Diese Membrane hat sehr kleine Poren die bei den modernsten Anlagen nur noch 0,0001 Mikron groß sind. Einen Größenvergleich sehen  sie in der folgenden Abbildung.

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Vereinfacht dargestellt arbeitet diese Membrane wie ein extrem feines Sieb. Sie entfernt auf molekularer Ebene aus dem Wasser alle Schwebstoffe wie z.B. Rost, Astbest und Algen und so gut wie alle Bakterien, Viren,  Schwermetallkomplexe, Pestizide, Herbizide und alle organischen Moleküle mit einem Molekulargewicht über 300. Die Membrane entfernt so gut wie alle Schwermetalle wie z.B. Cadmium, Arsen, Blei, Quecksilber, Silber etc., so gut wie alle im Wasser gelösten  Salze wie Barium, Chrom, Chlorid, Kupfer, Fluorid, Selen, Nitrat, Sulfat usw., weiterhin schwere Gifte wie Dioxin und Abfallprodukte der chemischen Industrie und  sogar fast alle radioaktiven Elemente und deren Isotope wie z.B. Radium und Strontium. Auch so komplexe Stoffe wie Hormone und Medikamentenrückstände werden zuverlässig entfernt. Da die Membrane nicht auf chemischer Grundlage arbeitet, unterliegt sie keinen nennenswerten Schwankungen in der Reinigungsleistung. Sie arbeitet entweder oder sie ist defekt.

Damit die Schadstoffe sich nicht vor der Membran ansammeln und den  Osmose-Vorgang behindern, wird während des Betriebes Wasser über die Membranoberfläche geleitet, dass die Verunreinigungen zum Abfluss transportiert. Durch moderne Technik wird dabei mittlerweile deutlich weniger Wasser „verschwendet“ wie noch vor einigen Jahren. Durch die Entwicklung der sogenannten Permeatpumpe, welche alleine durch die Kraft des Abwassers angetrieben wird, werden die Druckverhältnisse in der Anlage so günstig verbessert, dass derzeit ein Verhältnis von Nutz- zu Abwasser von 1:3 realisiert werden kann. Damit arbeiten moderne Anlagen deutlich ökonomischer als solche älterer Bauart, die nicht selten ein Verhältnis von bis zu 1:10 vorzuweisen hatten. Dazu kommt, dass bei einer Anlage ohne Permeatpumpe der voller werdende Tank einen steigenden Gegendruck erzeugt, welcher das Verhältnis Nutz zu Abwasser bis zu Abschalten bei vollem Tank so verschlechtert, dass Verhältnisse von 1:20 oder schlechter erreicht werden!

Die Haltbarkeit der Membrane hängt sehr stark von der Dimensionierung der Anlage ab. Bei guter Dimensionierung der Anlage ist eine Haltbarkeit von 3 – 5 Jahren realistisch. Für die richtige Dimensionierung ist von entscheidende Bedeutung welche Rohwasserqualität vorhanden ist. Anlagen, die für den Einsatz in den USA gebaut wurden, haben hierzulande in der Regel keine optimalen Betriebsbedingungen. Deutsches Wasser ist vielerorts extrem hart und somit verkalken die Membranen nicht selten schon nach zwei Jahren. ( Eine abgewickelte Membrane nach ca. zwei Jahren Betrieb. Kalktot durch falsche Dimensionierung) Das bedeutet dann, dass die Membran vorzeitig gewechselt werden muss. Umgedreht ist es genauso, denn eine Anlage, die für Deutschland gebaut ist, wird in den USA unter Umständen bereits nach wenigen Wochen hinüber sein. Dort ist extrem viel freies Chlor im Trinkwasser und dies ist so aggressiv, dass es die Membrane schlicht und ergreifend zerfrisst.

Im Gegensatz zum Destillationsverfahren wird der Energiegehalt und der Geschmack des Wassers durch die Umkehr-Osmose nicht negativ beeinflusst! Leitungswasser hat ca. 6000 Bovis, Osmosewasser hat ca. 16000 Bovis (bei unseren Geräten mit eingebauter Energetisierung ca. 25000 Bovis). Die im Wasser befindlichen Schwingungen werden nicht durch die Membrane gesperrt, die Informationen des Wassers dagegen werden nicht durch die Membrane gelassen.

 Worauf Sie bei Umkehr-Osmose-Systemen achten sollten

1. Wasserverbrauch

Moderne Systeme haben ein Verhältnis Reinwasser (Nutzwasser) zu Konzentrat (Abwasser) von 1:2,7 bis 1:4.  Das heißt, für die Erzeugung von 1 Liter reinem Wasser sollten nicht mehr als max. 4 Liter Wasserkonzentrat, welches in den Abfluss geleitet wird, anfallen. Eine größere Abflusswassermenge heißt nicht besseres  Wasser. Bei Geräten die weniger versprechen, wirkt sich dies im Allgemeinen über eine deutlich kürzere Lebensdauer aus, vor allem dann, wenn keine Einrichtung zum regelmäßigen Spülen der Membrane vorhanden ist.

2. Lebensmittelechte und hochwertige Materialien

Die Systemkomponenten sollten aus geprüften, lebensmittelechten Materialien gefertigt sein um das Reinwasser nicht wieder erneut zu kontaminieren. Der Einsatz von Messingentnahmehähnen für das reine Permeat, kann schon wieder zu einer erneuten Kontamination führen. Um dem vorzubeugen muss für diesen Fall zunächst das im Hahn stehende Wasser ablaufen, bevor es zum Trinken verwendet wird. Ein Edelstahlhahn ist vorzuziehen. Die Kunststoffschläuche sollten mit einer Typenbezeichnung versehen sein, z.B. LLDPE nach NSF 51 / NSF 61, das deutet auf Markenmaterial hin. Schläuche ohne Aufdruck können Noname-Materialien sein, die nicht so formstabil sind und die zu Undichtigkeiten neigen. Bei den Schlauchanschlüssen sind Quetsch- bzw. Klemmverbindungen die schlechtere Wahl, da diese nach längerem Betrieb zu Undichtigkeiten neigen, vor allem in Verbindung mit Noname-Schläuchen. Noname-Verbinder sind nicht immer stabil und können im laufe der Zeit brüchig werden. Bevorzugen Sie Steckverbindungen wie z.B. die von JG (John Guest), da diese wenig Druck auf den Schlauch ausüben und es somit nicht zu Materialverformungen kommt, die dann zu Undichtigkeiten führen.

3. Keine überflüssigen Komponenten oder Leistungen

Systeme, die für den Betrieb in z.B. den USA entworfen sind, verfügen nicht selten über zwei Aktivkohlevorfilter. Diese haben hauptsächlich die Aufgabe das dort verwendete freie Chlor vor der Membran zu entfernen. Dies ist in Deutschland nicht notwendig, da selbst in Gebieten wo gechlort wird, wie z.B. in Hamburg, dieses Chlor sich in chemisch nicht so aggressives Chlorid gewandelt hat, bis es an der Entnahmestelle angekommen ist. Bei Speisung einer Umkehrosmoseanlage mit Wasser aus dem öffentlichen Wasserleitungsnetz sind diese zusätzlichen Filter überflüssig und führen nur zu erhöhten Kosten beim Filterwechsel. Der zusätzliche Einsatz von Aktivkohlevorfiltern macht nur für besondere Betriebsbedingungen Sinn, wie z.B. die Speisung über einen eigenen Brunnen.

Nicht immer ist mehr Leistung besser, denn eine Membrane arbeitet am besten, wenn diese auch tatsächlich arbeitet und nicht nur im stehenden Wasser liegt. Ein Membranleistung von nominal rund 400 Liter am Tag für einen Zweipersonenhaushalt, welcher pro Tag statistisch gesehen 10 Liter verbraucht, bedeutet ein grobes Missverhältnis, welches deutlich höhere Folgekosten nach sich ziehen kann. Berechnen Sie Ihren Wasserbedarf daher realistisch.

4. Einfache Bedienung und Wartung

Die Montage und die Bedienung sollte möglichst einfach sein. Der Austausch von  Filtermodulen sollte problemlos durch zu führen sein. Verwenden Sie zum Tausch am besten das Zubehör des Lieferanten der Anlage. Damit stellen Sie sicher, dass die Anlage nicht außerhalb der vorgesehenen Spezifikation betrieben wird. Trotz gleichem Erscheinungsbild gibt es eine Vielzahl von verschiedenen Filtereinsätzen mit unterschiedlichen technischen Eigenschaften.

5. Gute Beratung

Wie weiter oben erwähnt, ist Umkehrosmoseanlage nicht gleich Umkehrosmoseanlage und es ist nicht unwichtig, wie die Betriebsbedingungen sind. Um die Anlage genau auf Ihre Bedürfnisse zuschneiden zu können, bzw. die richtige Anlage zu wählen, ist eine ausführliche Beratung absolut notwendig.

 Der Einsatzbereich von osmotischem Wasser

Der Haupteinsatzbereich liegt empfehlenswerter Weise in der Ernährung. Ob zum Kochen oder zum Zubereiten von Getränken, osmotisches Wasser ist das beste was  Sie Ihrem Körper zuführen können. Als angenehmer Nebeneffekt neben einer besseren Gesundheit, können Sie zusätzlich sparen. Sie benötigen weniger Kaffee, Tee oder Gewürze für Ihre Getränke und Speisen. Sie werden überrascht sein wie gut  ein Kaffee oder Tee sein Aroma entfaltet, wenn er mit osmotischem Wasser zubereitet wird, ganz zu schweigen von der Klarheit des Tees, der die Augen erfreut.

Auch im Übrigen Haushalt werden Sie feststellen, dass die Kaffeemaschine genauso wie der Wasserkocher oder das Dampfbügeleisen nicht mehr den üblichen Kalktot sterben und schier unverwüstlich ihren Dienst verrichten. Ihre Töpfe weisen keine  stumpfen Ablagerungen mehr auf und sind hervorragend zu reinigen. Destilliertes Wasser brauchen Sie nicht mehr zu kaufen, denn osmotisches Wasser ist von vergleichbarer Reinheit.

Auch für die Körperpflege ist dieses Wasser bestens geeignet. Ob Ihr Haar oder Ihre Haut, Sie werden den Unterschied schnell herausfinden. Und Ihr Zahnarzt wird begeistert sein, wie sauber Ihre Zähne sind, wenn Sie diese mit osmotischem Wasser  putzen und keine dunklen Verkrustungen von Kaffee und Tee mehr darauf zu finden sind.

Letzte Änderung 08.01.2004

ã Thomas Patzlaff 2003/2004