Warum weiches Wasser?

Dr. Dirk Sewing, Diplom-Chemiker, Leiter Forschung und Entwicklung, Kalkfabrik Netstal AG

Zwar ist unser Trinkwasser grundsätzlich von sehr guter Qualität, jedoch haben die Verbraucher in verschiedenen Regionen mit Problemen zu kämpfen, die durch hohe Wasserhärte hervorgerufen werden. Relativ wenig bekannt ist, dass die Trinkwasserversorgung mit Einsatz von Kalk und der entsprechenden Verfahrenstechnik Abhilfe schaffen könnte.

Das Schweizer Trinkwasser zeichnet sich durch eine besonders hohe Reinheit aus. Nach SVGW-Statistik stammen 84% unseres wichtigsten Lebensmittels aus Quell- bzw. Grundwasser und können praktisch ohne Aufbereitung an die Endverbraucher abgegeben werden. Sie erfüllen bereits die strengen Anforderungen des entsprechenden Kapitels des Schweizerischen Lebensmittelbuchs.
Ein Teil dieser ca. 880 Millionen Kubikmeter pro Jahr wird allerdings einer vorsorglichen Desinfektion unterzogen, um ein Maximum an Hygiene sicher zu stellen.

Trinkwasser von bester Qualität

Die aus Seewasser gewonnenen 16% unseres Trinkwassers werden auf Grund ihrer hauptsächlich natürlich vorkommenden Verunreinigungen speziell aufbereitet. Schwebstoffe werden abfiltriert und das Wasser wird gründlich desinfiziert. Zusätzlich wird der pH-Wert des Wassers beispielsweise im Seewasserwerk Lengg in Zürich mit gelöschtem Kalk geringfügig angehoben, um das Leitungsnetz vor Korrosion zu schützen. Hierdurch wird auch verhindert, dass möglicherweise gesundheitsschädliche Metalle aus den Rohren in Lösung gehen.

Es kann zu Recht behauptet werden, dass die Versorger tatsächlich sehr um ihre Kunden besorgt sind.

Leider oft zu hart

Aus gesundheitlicher Sicht ist also das durch die Gemeinden bzw. Versorgungsunternehmen bereit gestellte Trinkwasser einwandfrei.
Allerdings gibt es viele Regionen, in denen das Quell- und Grundwasser eine hohe Härte aufweisen. Besonders Hausfrauen (und -männer) kennen die damit verbundenen Probleme. Heisswassergeräte müssen häufig entkalkt werden und das Regeneriersalz des Geschirrspülers verbraucht sich in kurzen Abständen.
Der Waschmittel- (bzw. Enthärter-) -bedarf ist hoch, und vorsichtshalber dosiert man vielleicht noch etwas stärker, um einer Zerstörung der Heizschlangen vorzubeugen. Kaum jemand redet von der zusätzlichen Arbeitsbelastung durch ständiges Abscheuern von Kalkflecken auf den sanitären Einrichtungen und die Entfernung von Ablagerungen in Brausen und Perlatoren.

Was tut der Kunde ...

Grundsätzlich sind in diesen Fällen die Verbraucher auf sich selbst gestellt. Die nächstliegende Lösung liegt in der Aufstellung von privaten Enthärtungsanlagen in verschiedenen Grössen und Ausführungen. Der teilweise recht hohe Anschaffungs- und Installationsaufwand für diese Geräte wird aus Notwendigkeit akzeptiert. Auch die anfallenden Wartungskosten, die - je nach Anlagengrösse - mehrere hundert Franken im Jahr betragen können, werden zwangsläufig beglichen.
Allerdings kommt es nicht selten vor, dass die Wartungsintervalle eher ausgedehnt werden. Den meisten Installateuren dürften die Bilder von unzureichend unterhaltenen privaten Enthärtungsanlagen geläufig sein.
Nicht erwähnt werden sollen hier die physikalischen Verfahren, deren Leistungsfähigkeit allenfalls bei einzelnen (teuren) Produkten unumstritten ist. Daneben fallen bei Ionenaustauschern stark salzhaltige Regenerierlösungen an, die das Abwasser belasten. Membranen in Umkehrosmoseanlagen müssen mit starken Säuren gereinigt werden.

Die Sorgfalt der Trinkwasserversorgungen wird so leider zu oft zunichte gemacht und so aufbereitete Wasser ab dem Hahn ist keineswegs mehr immer «ein köstlicher Durstlöscher, der erfrischend wirkt und sehr umweltfreundlich ist» (s. SVGW-Informationen im Internet).

... und was unternimmt das Versorgungsunternehmen?

Dabei könnten die Wasserversorgungen ihren Beitrag dazu leisten, dass selbst in Hartwasserregionen die Trinkwasserqualität bis zum Hahn auf einem hohen Niveau gewährleistet bleibt. Die Enthärtung müsste zentral, d.h. bei der Wassergewinnung und im Verantwortungsbereich des Versorgungsunternehmens erfolgen. Die gängigste Methode hierfür besteht in der Entkarbonisierung mit Kalk.
Dieses Verfahren, das bereits vor vielen Jahrzehnten ursprünglich für die preisgünstige Enthärtung von Kesselspeisewasser in Kraftwerken entwickelt worden ist, ist vor allem in niederländischen und deutschen Wasserwerken verbreitet.

Wege zu weichem Wasser

Das chemische Prinzip dieses Verfahrens besteht darin, dass über eine Zugabe von gelöschtem Kalk [Ca(OH)2 in Form von Kalkmilch oder Kalkwasser] einerseits der pH-Wert und andererseits die Konzentration von Kalziumionen deutlich erhöht werden.

Hierdurch wird das gelöste Hydrogenkarbonat in schwerlösliches Kalziumkarbonat umgewandelt, und es kommt zur gezielten Bildung von Kalkstein, welcher somit vor der Abgabe an den Verbraucher aus dem Trinkwasser entfernt wird:

Ca²⁺ + 2 HCO₃ + 2 Ca(OH)₂ - 2 CaCO₃ + 2 H₂O

Mit einer geeigneten Verfahrensführung, die vollautomatisch gesteuert wird, kann ein optimaler Härtegrad eingestellt werden. Gleichzeitig bietet sich die Möglichkeit, den pH-Wert gezielt in Hinblick auf eine Korrosionsvorbeugung anzuheben.

Im wesentlichen gibt es zwei technische Varianten, um das ausgefällte Karbonat aus dem Wasser zu entfernen. Bei der «Langsamentkarbonisierung» setzt sich der entstehende Karbonatschlamm über Stunden in einem Klärer ab. Der Kristallisationsvorgang kann durch eine Schlammrückführung beschleunigt werden («Schnelle Langsamentkarbonisierung»).
Die «Schnellkarbonisierung» arbeitet dagegen mit einem mehrere Meter hohen konischen Reaktor, in welchem feiner Quarzsand als Kristallisationskeim eingesetzt wird. Auf diese Weise wird die Reaktion innerhalb von 10 bis 20 Minuten abgeschlossen. Als Produkt entstehen kugelförmige Kalkpellets, welche nach Erreichen eines Durchmessers von etwa fünf Millimetern ausgetragen werden.
Die Langsamentkarbonisierung benötigt eine grössere Grundfläche, um ausreichend Becken für das Absetzen des Schlamms unterzubringen. Für die Schnellentkarbonisierung wird dagegen ein höheres Gebäude für den Reaktor bei geringerer Grundfläche benötigt.
Das ausgefällte Kalziumkarbonat kann auf verschiedene Weise in der Landwirtschaft, Futtermittel- oder Zementindustrie verwertet werden. Pellets bieten gegenüber Schlamm deutliche Vorteile, da sie leichter zu entwässern sind. Allerdings muss die Beschaffenheit des aufzubereitenden Wassers genau betrachtet werden, da bestimmte Inhaltsstoffe wie Magnesium, Schwebstoffe oder organische Substanzen die Pelletbildung beeinträchtigen können.

Was ist weiches Wasser Wert?

Rechnet man sämtliche Kosten füe eine zentrale Trinkwasserenthärtung mit Kalk auf die produzierte Wassermenge um, so entsteht ein Mehrpreis von 30 bis 50 Rappen pro Kubikmeter - auf den ersten Blick eine happige Preiserhöhung, wenn man das derzeitge Preisniveau zwischen 0.50 und 2.00 Franken für einen Kubikmeter Schweizer Trinkwasser berücksichtigt. Allerdings wird mit dem Mehrpreis auch eine Leistung erbracht, welche vielen Verbrauchern willkommen sein dürfte.
Schliesslich ergeben sich deutliche Entlastungen beim Reinigungsaufwand und Waschmittelverbrauch. Wurde bereits eine private Enthärtungsanlage installiert, kann dies getrost entfernt werden, und man spart deren kostenintensive Wartung ein.
Man bedenke auch dass bei einem durchschnittlichen privaten täglichen Wasserverbrauch von 165 Litern pro Person die Mehrkosten lediglich 1.50 bis 2.50 Franken im Monat ausmachen. Für ein dreiköpfige Familie ergeben sich also 4.50 bis 7.50 Franken monatlich. Das ist etwa der Preis, welcher von vielen Familien für eine einzige Filterpatrone eines Tischfilters monatlich ohne grösseres Wimpernzucken gezahlt wird.

Für die meisten Versorger ist hartes Wasser kein Problem - für ihre Kunden schon! Sollte nicht eine innovative Gemeinde gerade in Hinblick auf den immer stärker beschworenen «Service publique» den Verbraucher- und Umweltschutz gross schreiben und ihren Einwohnern den Service von angenehm weichem Wasser bieten?