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Hier finden Sie kurze Informationen zu:
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1. Allgemeines zum Thema Wasser
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2. Der Ionenaustausch
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3. Desinfektion von Wasser
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4. Umkehrosmose
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5. Nitrat im Wasser
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1. Der Wasserkreislauf
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Wasser bildet einen immerwährenden Kreislauf auf unserer Erde. Es kommt dabei mit unerwünschten Substanzen in Verbindung. Das verdunstete Oberflächenwasser bildet Wolken, die früher oder später in Form von Niederschlag zur Erde zurückkehren. Während der Regen fällt, nimmt er eine Vielzahl von Verunreinigungen auf, die seine ursprünglich natürlichen und wichtigen Funktionen stark beeinträchtigen (saurer Regen).Der Regen fällt zur Erde und nimmt auf dem Wege durch das Erdreich zu den unterirdischen Wasserschichten eine Reihe organischer Komponenten, Kalkstein, Eisen, und andere Mineralien auf. Soweit sich dies dabei in normale Grenzen hält, schadet es nicht. Sind jedoch von einzelnen Bestandteilen zu viel im Erdreich, kann es zu erhöhten Anteilen dieser Stoffe im Wasser kommen, z.B. das Wasser wird hart, enthält Eisen und Mangan, ist salzhaltig, es wird zu sauer oder alkalisch.
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Das Herzstück einer Wasserenthärtungsanlage auf der Basis des Ionenaustausch ist das Austauschermaterial. Es besteht aus porösem Kunstharz. Seine besondere Eigenschaft besteht darin, im Wasser gelöste Ionen auszutauschen. Das Wasser ist zunächst mit Natrium Ionen besetzt. Leitet man hartes Wasser über das Harz, so werden die im Wasser enthaltenen Calzium- und Magnesium Ionen gegen die vorhandenen Natrium Ionen ausgetauscht.
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Regeneration
Nach einem bestimmten Wasserdurchsatz ist die Oberfläche des Austauschermaterials mit Calzium und Magnesium Ionen anstatt mit Natrium Ionen besetzt. Es kann kein weiterer Austausch mehr stattfinden. Um das Austauschermaterial zu regenerieren, müssen Calzium und Magnesium Ionen von der Oberfläche des Austauschermaterials wieder entfernt werden. Hierzu leitet man eine Salzlösung über den Austauscher. Jetzt tauschen die Calzium und Magnesium Ionen wieder ihren Platz mit den Natrium Ionen. Das Austauschermaterial ist damit regeneriert und wieder einsatzbereit.
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3. Desinfektion von Wasser
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In vielen Bereichen ist eine Desinfektion von Wasser unumgänglich, denn Trinkwasser ist das wichtigste Lebensmittel für den Menschen. Wichtigste Forderung hierbei:
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Trinkwasser muss frei sein von Krankheitserregern und darf keine gesundheitsschädigenden Eigenschaften haben!
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Wird festgestellt, dass die Wasserqualität nicht den Anforderungen entspricht, oder das auf Grund der Situation und den Umweltbedingungen im Wasserspender die Möglichkeit der mikrobiologischen Qualitätsbeeinträchtigung bestehen kann, muss das Wasser desinfiziert werden.
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Desinfektionsmedium:
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Quell- und Brunnenwasser, Talsperrenwasser, Oberflächenwasser, Regenwasser
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Anwender:
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Trinkwasserversorgung, Lebensmittelindustrie, Pharmaindustrie, Medizintechnik, Produktions- und Reinstwasserindustrie, Schwimmbäder
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Möglichkeiten der Desinfektion von Wasser:
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UV Desinfektion
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UV Strahlen sind energiereiche elektromagnetische Strahlen, die im natürlichen Spektrum der von der Sonne ausgehenden Strahlung vorkommen. Sie liegen im Bereich des kurzwelligen unsichtbaren Lichtes von 100 - 400nm.
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Die UV Strahlung wird wie folgt unterteilt:
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- UVA - 315-400nm
- UVB - 280-315nm
- UVC - 100-280nm
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Der Strahlungsbereich unterhalb 200nm beinhaltet ionisierende ozonerzeugende bzw. harte Strahlung. Dieser Bereich ist gesetzlich für die Behandlung von Trinkwasser nicht zugelassen und findet daher in der Wasseraufbereitung keine Anwendung. Untersuchungen ergaben, dass die Wellenlänge bei 254nm eine besonders starke Entkeimungsleistung hat. Begründet ist dies darin, dass das Absorptionsspektrum der DNS (Desoxiribonukleinsäure) mit ihrem Maximalwert zwischen 260 und 280nm liegt. Dazu sollte auch die angeführte Grafik betrachtet werden.
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Die für die UV Desinfektion verwendeten Quecksilber - Niederdruckstrahler haben ihr Leistungsmaximum bei 254 nm und decken sich somit nahezu mit der Absorptionskurve der DNS. UV- Strahlung lässt eine photochemische Reaktion in der DNS aus, wobei es zur Bildung von Dimeren bevorzugt an den Thyminbasen kommt. Damit wird sofort die Bindungsmöglichkeit zu den Adeninbasen blockiert, und somit eine weitere Zellvermehrung und der Stoffwechsel unterbunden. Auf diese Weise werden die Mikroorganismen inaktiviert und unschädlich gemacht. Es entstehen dabei keinerlei Nebenprodukte, die eine Veränderung des Wassers oder Negativfolgen beim Genuss des Wassers hervorrufen könnten.
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Das Verfahren der umgekehrten Osmose zur Entsalzung von Wasser hat sich aus umweltfreundlichen Gründen durchgesetzt. Neben den Umweltaspekten sind im Hinblick auf Abwasserbelastung ein vollautomatischer Betrieb, Wirtschaftlichkeit sowie Bedienerfreundlichkeit weitere Gründe für den Einsatz von Umkehrosmoseanlagen. Durch das Verfahren selbst bedingt, ist kein Einsatz von Chemikalien im Vergleich zu herkömmlichen Entsalzungsanlagen nach dem Ionenaustauschverfahren notwendig. In vielen Fällen ist trotzdem eine Vorbehandlung des Rohwassers notwendig.
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Anwendungsgebiete:
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- Aufbereitung von Trinkwasser
- Nitratentfernung aus Trinkwasser
- Aufbereitung von Wasser für die Lebensmittelindustrie
- Aufbereitung von Wasser für die Gastronomie und Hotellerie
- Aufbereitung von technischem Wasser für Kesselspeisewasser, Kühlwasser
- Aufbereitung von Wasser für die pharmazeutische Industrie
- Aufbereitung von Wasser für die Getränkeindustrie
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Verfahrenstechnik
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Osmose bzw. osmotischer Druck entsteht, wenn Wasser unterschiedlicher Salzkonzentration durch eine halbdurchlässige Membran diffundiert. der dabei entstehende Druck ist proportional zum Konzentrationsunterschied. Diese halbdurchlässige Membran hält Salze einer Lösung zurück und lässt reines, salzfreies Wasser passieren. Durch Umkehrung dieses natürlichen Vorgangs, indem man auf der Seite der höheren Konzentration einen höheren Druck aufwendet, lässt sich salzhaltiges Wasser auf natürlichem Wege entsalzen. Man spricht hier vom Verfahren der umgekehrten Osmose.
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5. Nitrat
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Nitrat kommt in natürlichen Wässern nicht oder nur als Spurenelement vor. Die moderne Landwirtschaft mit Kunstdüngern und Massentierhaltung ist in erster Linie für die Einbringung von Stickstoff in den Boden verantwortlich. Im Boden wird dann der Stickstoff zu Nitrit (NO2) und Nitrat (NO3) oxidiert und gelangt in das Grundwasser. Nitrat und Nitrit bilden im Körper des Menschen Nitrosamine, die als Krebserreger bekannt sind. Zur Entfernung von Nitrat und Nitrit benutzt man zum einen Filteranlagen auf der Basis des Ionenaustauschs und zum Anderen Umkehrosmose Entsalzungsanlagen. Bei den Ionenaustauschern wird Nitrat im Austausch gegen Chloride ausgetauscht. Als Regenerationsmittel dient Salz (NaCl) oder eine verdünnte Salzsäure Lösung (HCl). Bei der Umkehrosmose wird das Wasser über eine Membran geführt, die Salze wie z.B. Nitrat und Nitrit zurückhält und ein hochreines Wasser produziert.
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