Hauswasseranlage zur Eigenversorgung
Eine Hauswasseranlage zur Eigenversorgung dient der Aufbereitung von Wasser aus Brunnen, Zisternen oder einem anderen Reservoir zu Trinkwasser. Dabei muss eine Wasserqualität erreicht werden, die den Anforderungen der Trinkwasserverordnung gerecht wird. Diese Wasserversorgungsanlagen sind für Einfamilienhäuser aber auch für Mehrfamilienhäuser realisierbar. Häufig wird ein Hauswasserwerk zusätzlich installiert um Brauchwasser zu gewinnen, während das Trinkwasser aus dem öffentlichen Netz bezogen wird.
Hauswasserwerke bestehen im Wesentlichen aus Pumpe, Druckbehälter und den nötigen Filtermedien. Wenn Trinkwasser erzeugt werden soll, müssen alle Materialien lebensmittelgeeignet sein. Genau wie bei großen Wasserwerken wird das Wasser auch in Hausanlagen gründlich aufbereitet. Je nach Beschaffenheit muss es unter anderem von Schwebstoffen und Keimen befreit, enteisent und entkalkt werden.
Aufbereitungsverfahren für die Wasserqualität
Mit einer Vielzahl von Aufbereitungsverfahren lässt sich Wasser an die Erfordernisse seines Verwendungszweckes anpassen. Die Auswahl der Verfahren richtet sich nach der Beschaffenheit des Ausgangswassers und der gewünschten Wasserqualität. Dabei können sowohl Stoffe entfernt als auch zugegeben werden. Zugleich ermöglichen bestimmte Aufbereitungsverfahren die Rückgewinnung von Wertstoffen aus gebrauchtem Wasser.
Offenbar betrieben schon die Maya eine Wasseraufbereitung und bauten in ihrer Stadt Tikal die vielleicht erste Kläranlage der Welt. Archäologen untersuchten die Wasserspeicher und stießen auch auf Wasserfiltersysteme wie Absatzbecken für Schwebstoffe und Sandfilter.
Im Wesentlichen lassen sich die Methoden der Wasseraufbereitung in mechanische, chemische, physikalische und biologische Verfahrenswege aufteilen. Jede dieser Gruppen umfasst wiederum mehrere unterschiedliche Aufbereitungsverfahren. Deren Anwendung führt in der Praxis zu dem gewünschten Wassertyp wie beispielsweise Trinkwasser, Reinstwasser, gereinigtem Abwasser oder Kühlwasser.
Beispiele für Aufbereitungsverfahren von Wasser
Mechanische Aufbereitungsverfahren entfernen vor allem Schmutz und Schwebteilchen aus dem Wasser. Dabei werden unter anderem Siebe, Rechen und Filter eingesetzt. Bei physikalischer Wasseraufbereitung werden Inhaltsstoffe zum Beispiel durch thermische Einwirkung, Schwerkraft, Fliehkraft oder Sauerstoffzufuhr aus dem Wasser gelöst. Dazu gehören die Destillation, die Flotation und die Sedimentation.
Chemische Verfahrenswege verändern die Zusammensetzung des Wassers durch chemische Reaktionen wie Oxidation, Adsorption, Desinfektion und Flockung. Bei dieser Verfahrensart werden, Ionenaustauscher und Umkehrosmose eingesetzt. Bei biologischen Aufbereitungsverfahren bauen Mikroorganismen Stoffe im Wasser ab. Dies kann unter aeroben oder anaeroben Bedingungen geschehen.
Werden chemische und biologische Methoden kombiniert, spricht man auch von biochemischen Wasseraufbereitungsverfahren. Bei dem Aufbereitungsverfahren Adsorption wird zwischen Chemisorption und Physisorption unterschieden, bei Letzterer kommt häufig Aktivkohle zum Einsatz.
Aktivkohle Geschichte, Funktion und Anwendungsbereiche
Zu den vielen Einsatzbereichen von Aktivkohle zählen auch Wasseraufbereitung und Abwasserbehandlung. Sie besteht vorwiegend aus Kohlenstoff mit hochporöser, schwammähnlicher Struktur. Daraus resultiert eine große innere Oberfläche, die das Adsorptionsvermögen der sogenannten A-Kohle mitbestimmt. Deshalb eignen sich Aktivkohlefilter so gut zur Reinigung von Flüssigkeiten und Gasen.
Geschichte der Kohle-Filter
Aktivkohle wird seit Jahrtausenden zu medizinischen Zwecken und zur Aufbereitung von Flüssigkeiten wie Wein und Wasser eingesetzt. Offenbar kannten schon die Alten Inder die Filterwirkung von Kohle, denn in einer, als Sanskrit verfassten, medizinischen Schrift ist folgender Rat überliefert: Man tut gut daran, Wasser in Kupfergefäßen aufzubewahren, es dem Sonnenlicht auszusetzen und durch Kohle zu filtrieren.
Übrigens, Aktivkohle ist auch unter der Bezeichnung medizinische Kohle bekannt.
Der industrielle Einsatz von Aktivkohle begann Ende des 18. Jahrhunderts, als deren entfärbende Wirkung erkannt war. Zuerst nutzten Betreiber einer englischen Zuckerraffinerie diesen Effekt und bald entfärbten auch die Franzosen braunen Rübenzucker damit. Meist kam dabei Knochen- oder Blutkohle zum Einsatz. Bis der Chemieingenieur Raphael von Ostreko das, 1920 patentierte, Verfahren zur Herstellung von Holz- und Aktivkohle aus pflanzlichen Stoffen entwickelte. Danach konnte Aktivkohle in ausreichenden Mengen und gleichbleibender Qualität hergestellt werden.
Poröse Struktur und Van-der-Waals-Kräfte begünstigen die Adsorption
Heutzutage wird Aktivkohle meist aus pflanzlichen Rohstoffen wie Holz und Kokosnussschalen oder auch Braunkohle erzeugt. Zunächst wird das Ausgangsprodukt ohne Sauerstoffzufuhr verkohlt, dann wird die entstandene Holzkohle in einem weiteren Verfahren aktiviert. Das Resultat ist poröses Kohlenstoffgerüst mit enormer innerer Oberfläche, die bei einem 2 Millimeter großen Stück die Maße eines Fußballfeldes erreichen kann.
Diese schwammartige Oberflächenstruktur bewirkt zusammen mit Van-der-Waals-Kräften die Adsorptionsfähigkeit von Aktivkohle. Das bedeutet Moleküle und Atome aus Flüssigkeiten und Gasen lagern sich an der festen Oberfläche des Kohlenstoffs an. Nicht alle aber viele Substanzen lassen sich so aus dem Wasser lösen. Für eine effektive Anwendung wird die Beschaffenheit der Aktivkohle den chemischen Eigenschaften und dem Adsorptionsverhalten der jeweiligen Stoffe angepasst.
Aktivkohle in der Wasserwirtschaft
Im Bereich der Wasseraufbereitung, Abwasserbehandlung und industrieller Wasserwirtschaft ergeben sich mannigfaltige Einsatzmöglichkeiten für Aktivkohlefilter. Dazu zählen das
Entfernen toxischer Substanzen aus Schmutzwasser, die Reinigung von Schwimmbadwasser und die Trinkwasseraufbereitung. Weitere Beispiele sind die Grundwassersanierung, Behandlung von Kesselspeisewasser und Aquarienwasser aber auch die Rückgewinnung von Wertstoffen.
Oberflächenwasser sind Gewässer an der Erdoberfläche
Unter dem Begriff Oberflächenwasser sind alle Gewässer zusammengefasst, die sich ungebunden und offen an der Erdoberfläche befinden. Dazu zählen Fließgewässer und stehende Gewässer aller Größenordnungen, egal ob kleines Rinnsal oder reisender Strom, ob idyllischer See oder eine modrige Pfütze. Es kann zum Beispiel Quellwasser aus einem Grundwasservorkommen sein, Regen, der auf die Erde fällt oder auch ein künstlich angelegter Vorfluter.
Die Erdoberfläche ist eine Station des natürlichen Wasserkreislaufes, an der Wasser mehr oder weniger lange verweilt. In Bodennähe befindliches Oberflächenwasser versickert und wird zu Grundwasser, obere Wasserschichten verdampfen und werden zu Niederschlägen. Falls kein Wasser nachkommt, trocken kleine Gewässer wie Pfützen, flache Tümpel und schmale Wassergräben aus, bei größeren Oberflächengewässern sinkt der Wasserspiegel. Andererseits, falls mehr Niederschläge fallen, als Wasser versickern, verdunsten oder abfließen kann, laufen Oberflächenwasser auch mal über.
Beschaffenheit von Oberflächenwasser
Die Beschaffenheit der Oberflächenwasser ist sehr verschieden. An einer Quelle findet sich oft sauberes, mineralstoffhaltiges Wasser, während andere Gewässer verschmutzt und mit Keimen belastet sind. Beeinflusst wird die Wasserqualität unter anderem von der Lage, Umwelteinflüssen und den zufließenden Gewässern. Während einer längeren Trockenperiode, steigt durch die Verdunstung die Konzentration von Schadstoffen und wertvollen Inhaltsstoffen an.
Aus verschiedenen Gründen ist es wichtig, die Zusammensetzung bestimmter Oberflächengewässer zu kennen. Zum Beispiel wenn es als Rohwasser für den menschlichen Gebrauch oder die Produktion genutzt werden soll. Außerdem ist ein Oberflächenwasser auch ein Ökosystem und somit Lebensraum, der eventuell geschützt werden muss oder als Badegewässer für Erholungsuchende dient. Deshalb untersuchen Wasseranalytiker regelmäßig die Wasserbeschaffenheit und stellen die Gewässergüte fest.
Nutzer des Wassers können auf der Grundlage dieser Werte gezielte Maßnahmen zur Wasseraufbereitung einleiten. Einsatzbereiche für Oberflächenwasser sind mannigfaltig, es kann zu Trinkwasser, Prozesswasser, Tränkewasser und vielen anderen Nutzwassern aufbereitet werden. Außerdem treiben Fließgewässer Wasserräder oder Turbinen der Wasserkraftanlagen an und dienen als Transportwege.