Neben gängigen Planungsprämissen sollten Wasserbehandlungsmaßnahmen zur Verminderung von schädlichen Ablagerungen auch in Betracht gezogen werden, wenn diese durch spezielle Herstellervorgaben (z. B. Sanitärarmaturen, Haushaltsgeräte etc.) oder vom Verbraucher oder Betreiber der Trinkwasser-Installation als erforderlich erachtet werden.
Vermeidung schädlicher Steinbildung
Die Behandlung von Trinkwasser zur Vermeidung schädlicher Steinbildung kann nach DIN 1988-200 entweder mittels Wasserenthärtung durch Ionenaustausch, mittels Dosierung härtestabilisierender Mineralstofflösungen (Abbildung 2) oder mittels Kalkschutzgeräten erfolgen.
Bei der Enthärtung von Trinkwasser mittels Kationenaustausch werden die im Trinkwasser enthaltenen härtebildenden Calcium- und Magnesiumionen gegen Natriumionen ausgetauscht (Abbildung 3). Dieser Austauschprozess findet so lange statt, bis das Kationenaustauscherharz erschöpft ist und keine Natriumionen mehr zur Verfügung stehen. Zur Regeneration des Harzes lässt sich der Vorgang einfach umkehren: Mittels Sole wird dem Austauscher eine hohe Konzentration an Natriumionen zugeführt. Durch die damit erzwungene Überzahl an Natriumionen werden die Calcium- und Magnesiumionen verdrängt. Der Ausgangszustand ist wieder hergestellt und das Kationenaustauscherharz ist regeneriert, also erneut betriebsbereit.
Andere Wasserinhaltsstoffe wie Sulfat-, Nitrat- oder Chloridionen sowie Parameter wie pH-Wert, Leitfähigkeit oder TOC (total organic carbon) werden verfahrensbedingt durch eine Enthärtungsanlage nach dem Kationenaustauschprinzip nicht beeinflusst. Der Grund: Die Enthärtung des Trinkwassers erfolgt hierbei mittels eines speziellen mit Natriumionen beladenen Harzes. Es handelt sich dabei um ein sogenanntes stark saures Kationenaustauscherharz in der Natriumform (SAC-Na). Damit werden lediglich Natriumionen ins Trinkwasser abgegeben und gegen Calcium und Magnesiumionen ausgetauscht. Es kommt also zu keiner Veränderung des pH-Wertes im Trinkwasser.
Anders sieht es bei schwach sauren Kationenaustauscherharzen in der H+-Form (WAC-H) aus, wie sie in der zentralen Wasseraufbereitung zum Einsatz kommen. Hier werden bei der Wasserbehandlung Wasserstoffionen (H+-Ionen) ins Wasser abgegeben. Diese reagieren mit den im Wasser vorhandenen Hydrogencarbonat-Ionen zu Kohlensäure, welche sofort zu Kohlendioxid und Wasser zerfällt: HCO3- + H+ γ CO2 + H2O. Dies führt zu einer massiven Änderung des pH-Wertes. Diese Art von Kationenaustauscherharzen finden jedoch in nach DIN EN 14743 beziehungsweise DIN 19636-100 beschriebenen Enthärtungsanlagen für die Gebäude-Installation (dezentral) keine Anwendung.
Neben der Abscheidung von Kalk als Calciumcarbonat können auch andere Ablagerungen aus den im Wasser enthaltenen Ionen entstehen, wie etwa Calciumsulfat. Im Gegensatz zu Calciumcarbonat sind Ablagerungen von Calciumsulfat, wie sie beispielsweise bei der Vollverdunstung an Oberflächen entstehen (Badfließen, Armaturen, Spülkästen …), mit Säuren oder säurehaltigen Reinigungsmitteln kaum zu entfernen.
Auch hier bietet sich eine Wasserbehandlung nach dem Kationenaustauschverfahren an. Die nach der Behandlung entstehenden Ablagerungen bestehen nun nicht mehr aus Calcium- sondern aus Natriumsalzen. Ablagerungen aus Natriumhydrogencarbonat oder Natriumsulfat auf Oberflächen lassen sich leicht entfernen, da sie sehr gut wasserlöslich sind. Die Löslichkeit von Natriumhydrogencarbonat ist ca. 10.000-fach größer als diejenige von Calciumcarbonat. Die von Natriumsulfat ist immer noch um das 100-fache größer als diejenige von Calciumsulfat.
Fazit
Grundsätzlich kann Steinbildung aufgrund der im Wasser enthaltenen Härtebestandteile nicht vollständig vermieden werden. Es können jedoch Maßnahmen zum Schutz von Bauteilen und Apparaten in der Trinkwasser-Installation ergriffen werden, um unerwünschte Nebeneffekte schädlicher Steinbildung zu verringern. Dazu gehört beispielsweise die Behinderung der Wärmeübertragung in Trinkwassererwärmungsanlagen und damit einhergehend ein deutlich steigender Energiebedarf. Lagert sich etwa nur 1 mm Kalk auf Wärmeübertragungsflächen ab, steigt der Energieverbrauch um circa 10 Prozent.
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