Trinkwasser - ein Lebensmittel

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
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Wasserarten

Trinkwasserverordnung - Zweite Verordnung zur Novellierung am 20.06.2023 - Neue Trinkwasserverordnung

Trinkwasser ist Süßwasser mit einem hohen Maß an Reinheit, das für den menschlichen Gebrauch geeignet ist. Es müssen technische Anforderungen hinsichtlich der Aggressivität gegen Rohrleitungen und der Vermeidung von Ablagerungen gewährleistet sein. Die Grenzwerte, damit es als Trinkwasser freigegeben wird, sind gesetzlich vorgegeben und am Gedanken der Gesundheitsvorsorge orientiert. In Deutschland wird die Beschaffenheit des Trinkwassers durch die Trinkwasserverordnung - Zweite Verordnung zur Novellierung am 20.06.2023 geregelt. Die am 1. Januar 2003 in Kraft getretene novellierte Fassung stellt die Umsetzung der EG-Richtlinie "über die Qualität von Wasser für den menschlichen Gebrauch" (98/83/EG) in nationales Recht dar.
Trinkwasser darf keine krankmachenden (pathogenen) Keime enthalten.  Es muss geruch- und farblos sein. Die Grenzwerte für Nitrate und Nitrite sind sehr niedrig. Verunreinigungen durch die Überdüngung auf landwirtschaftlichen Flächen haben in den letzten Jahrzehnten dazu geführt, dass in vielen Gegenden die Trinkwasserversorgung durch die Entnahme von Grundwasser, zu Problemen gekommen ist.
Die häufigsten Mineralien, die von Wasser aufgelöst werden, sind Calcium- und Magnesiumcarbonate sowie die Sulfate dieser Metalle. Die entsprechenden Konzentrationen werden als Härte (deutsche Härte) des Wassers angegeben. Trinkwasser sollte mindesten 5° C und höchstens 25 °C deutscher Gesamthärte (dH GH) bzw. 0,90 und 4,5 mmol/l GH haben. Der pH-Wert muss zwischen 6,5 und 9,5 liegen.

Durch die Trinkwasserverordnung 2011, die ab dem 1. November 2011 anzuwenden ist, ändern sich die normgerechten Bezeichnungen für die Trinkwasserleitungen im Sprachgebrauch, in Zeichnungen und Beschilderung.

  • PW : Potable Water (Trinkwasserleitung)
  • PWC : Potable Water Cold (Trinkwasserleitung - kalt)
  • PWH : Potable Water Hot (Trinkwasserleitung - warm)
  • PWH-C : Potable Water Hot-Circulation (Trinkwasserleitung - warm, Zirkulation)
  • NPW : Non Potable Water (Nichttrinkwasser)
  • TI : Thermal Insulation (Wärmedämmung)
Damit ein Wasser der Norm nach als Trinkwasser gilt, müssen Grenzwerte eingehalten werden, die in der Trinkwasserverordnung aufgelistet sind.
Die in der Trinkwasserverordnung festgelegten Grenzwerte gelten nur für Trinkwasser. Für Mineralwasser sind die Grenzwerte im Lebensmittelrecht festgeschrieben und so sind in manchen Bereichen höhere Werte zugelassen gegenüber den Werten die für Trinkwasser erlaubt sind.
Die Einhaltung verschiedener Grenzwerte wird in Gebieten mit intensiver landwirtschaftlicher Nutzung immer schwieriger. Hier ist es der Nitrat-Grenzwert (für Nitrit gelten zwei Grenzwerte: 0,1 mg/l am Wasserwerksausgang und 0,5 mg/l am Zapfhahn des Verbrauchers. Die Summe aus Konzentration Nitrat geteilt durch 50 und der Konzentration an Nitrit geteilt durch 3 darf zudem nicht größer als 1 sein).  Der Wert ist durch geeignete Verfahren zur Nitratentfernung einzuhalten, da selbst im Grundwasser bereits steigende Belastungen festgestellt werden. Ursachen hierfür sind hauptsächlich Auswaschungen der in erheblichem Umfang in die Böden eingebrachten Düngemittel. Gefahr geht jedoch besonders auch von Nitrit aus, welches im Körper bakteriell aus Nitrat gebildet werden kann.
Aufgrund der relativ guten Löslichkeit von Gips gibt es ein Sulfatgehalt von 100 mg/l oder mehr. Extrem sulfatreiche Wässer wirken abführend, besonders wenn sie zugleich Magnesium enthalten. Deshalb das Wasser nicht unvermischt zur Trinkwasserversorgung genutzt werden. Chlorid ist praktisch in allen Wässern enthalten. Ein erhöhter Gehalt gilt als unbedenklich.
Kationische Wasserinhaltsstoffe sind Natrium, Kalium und Calcium, die praktisch überall anzutreffen sind. Relativ hohe Schwermetallgehalte in Wässern können Probleme verursachen. Blei ist wie Cadmium und anderen Stoffen unerwünscht, da es sehr toxisch ist. Blei ist nur sehr selten geologischen Ursprungs und stammt in Trinkwasserproben sehr häufig aus bleihaltigen Rohrleitungssystemen. Zink ist ein lebenswichtiges Spurenelement. Der Tagesbedarf eines Menschen liegt etwa bei 2 - 10 mg. Jedoch ist Zink, wenn es aus Leitungen und Armaturen stammt, fast immer von hoch giftigen Elementen wie Pb, As, Cu, Sn, Sb begleitet. Deshalb ist in Deutschland die Verwendung von verzinkten Wasserbehältern untersagt. Kupfer und Eisen sind zwar ebenfalls essentiell, doch verleihen diese Stoffe dem Wasser einen unerwünschten metallischen Geschmack Ein hoher Eisengehalt führt außerdem zu unerwünschten Ablagerungen im Leitungsnetz. Chrom ist als Spurenelement für den Menschen ebenfalls essentiell. Allerdings ist bei Chrom der Oxidationszustand des Ions sehr entscheidend. Während die Toxizität von Cr(III)-Salzen eher gering einzustufen ist, sind Cr(VI)-Verbindungen hoch toxisch und gelten heute als krebserzeugend. Chrom ist in vielen Trinkwässern nur in sehr geringen Mengen vorhanden und stellt dort selten ein Problem dar. Industrieabwässer aus Metallbeizereien und Galvanikbetrieben sind dagegen oft mit erheblichen Mengen besonders stark mit Chrom(VI) belastet.
Immer wieder kommt es in Trinkwasseranlagen mit Kupferrohrinstallationen, die jahrzehntelang problemlos funktionierten, zu erheblichen Korrosionsschäden an den Rohrleitungen und dadurch zu Wasserschäden. Der Grund liegt in der Änderung der Wasserqualität, die in einem Wassereinzugsgebiet geliefert wird. Nach der DIN 50930 Teil 6 dürfen keine Kupferrohre installiert werden, wennA der pH – Wert unter 7,0 und bei einem pH-Wert zwischen 7,0 und 7,4 darf der TOC-Wert 1,5 mg/l nicht überschreiten. In Bestandsanlagen wird in solchen Fällen eine Totalsanierung empfohlen, wenn die Wasserqualität durch Mischung mit anderen Wässern nicht verbessert werden kann.
Wasseruntersuchungsergebnis (Beispiel eines Wasserwerkes)

Wasserwerk: Werkausgang
Meßstelle: Ausgang Reinwasserbehälter

entnommen am: 26.04.2005
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Sensorische Parameter
Trübung: keine
Färbung: farblos
Geruch: ohne
Geschmack : o. Besonderheit
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Physikalisch-chemische Parameter
Temperatur (Labor) 8,4 °C
Elektr.Leitfähigkeit bei 20 °C 478
ph-Wert (Labor) 7,47
Sättigungs-ph-Wert für Bewertungstemp. 7,44

Sättigungsindex (Is) bei
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Gesamthärte °dH 13.0
Kalkhärte °dH 11.0
Magnesiahärte °dH 2.0
Karbonathärte °dH 13.0
Scheinb. Karbonathärte °dH 1,0
Fr. Kohlensäure (CO2) mg
Gel. Sauerstoff (O2) mg/l 7,7
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Eisen (Fe) mg/l < 0.01
Mangan (Mn) mg/l < 0.005
Natrium (Na+) mg/l 19,7
Kalium (K+) mg/l 2,85
Ammonium (NH4+) mg/l <0.02
Nitrat (NO3) mg/l 1,4
Nitrit (NO2) mg/l <0.02
Chlorid (Cl) mg/l 24
Sulfat (SO4) mg/l 4,3
o-Phosphat (PO4) mg/l 0.071
Kieselsäure (SiO2) mg
Kupfer (Cu) mg/l 0.011
Zink (Zn) mg
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Bezeichnung der Probe: Wasserwerk Werkausgang
Entnahmedatum: 26.04.2005
mg/l
Arsen (As) <0.001
Blei (Pb) < 0.0025
Cadmium (Cd) < 0.0005
Chrom (Cr) < 0.005
Cyanid (Cn) <0,005
Flourid (F) 0,2
Nickel (Ni) < 0.002
Nitrat (NO3) 1,4
Nitrit (NO2) < 0.02
Quecksilber (Hg) < 0.0001

Bezeichnung der Probe: Wasserwerk Werkausgang
Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (C)
mg/l
Floruranthen
Benzo-(b) -flouranthen < 0.000005
Benzo-(k) -flouranthen < 0.000005
Benzo-(a) -pyren
Benzo-(ghi) -perylen < 0.000005
Indeno- (1, 2, 3-cd) -pyren < 0.000005

Bezeichnung der Probe: Wasserwerk Werkausgang
Organische Chlorverbindungen
mg/l
1, 1, 1-Trichlormethan <0,0001
Trichlorethen < 0.0002
Tetrachlorethen < 0.0002
Dichlormethan
Tribrommethan <0,0003

Eiszeitliche Rinnen (Buried Valleys) - eine besondere Art von Trinkwasserspeicher
Die Errichtung einer Trinkwasserinstallation und wesentliche Veränderungen an diesen dürfen nur von Installationsbetrieben durchgeführt werden, die in das Installateurverzeichnis eines WVU eingetragen sind. 
Leitlinien des Umweltbundesamtes und § 17 TrinkwV
Bewertungskriterien zu organischen Materialien, metallenen und zementgebundenen Werkstoffen im Kontakt mit Trinkwasser
§319 StGB „Baugefährdung“
„Wer bei der Planung, Leitung und Ausführung eines Bauwerkes oder des Abbruchs eines Bauwerkes gegen die allgemein anerkannten Regeln der Technik verstößt und dadurch Leib oder Leben eines anderen Menschen gefährdet, wird mit Freiheitsstrafe bis zu fünf Jahren oder mit Geldstrafe bestraft."

Der Betreiber darf alles kaufen, aber nicht alles (selber) einbauen!

Verkehrssicherungpflicht

Betreiberpflichten - Kurzfassung
Arglistige Täuschung
Nach einem Bundesgerichtsurteil (BGH, IBR 2002 / 468) wird der Begriff „arglistige Täuschung“ im Zusammenhang mit Armaturen und Eckventile der Trinkwasserinstallation (Einbau von „Billig“-Produkten) in folgendermaßen definiert.
Wer nach Treu und Glauben einen erheblichen Umstand mitzuteilen verpflichtet ist und ihn trotzdem nicht offenbart. > mehr
Dipl. Ing. Werner Nissing, Gelsenwasser AG, Haltern
Immer wieder kommt es in Trinkwasseranlagen mit Kupferrohrinstallationen, die jahrzehntelang problemlos funktionierten, zu erheblichen Korrosionsschäden an den Rohrleitungen und dadurch zu Wasserschäden. Der Grund liegt in der Änderung der Wasserqualität, die in einem Wassereinzugsgebiet geliefert wird. Nach der DIN 50930 Teil 6 dürfen keine Kupferrohre installiert werden, wenn der pH-Wert unter 7,0 und bei einem pH-Wert zwischen 7,0 und 7,4 darf der TOC-Wert 1,5 mg/l nicht überschreiten. In Bestandsanlagen wird in solchen Fällen eine Totalsanierung empfohlen, wenn die Wasserqualität durch Mischung mit anderen Wässern nicht verbessert werden kann.
pH-Wert
Der pH-Wert beeinflusst viele Vorgänge in Flüssigkeitssystemen (Korrosion, Schutzschichtbildung) und im täglichen Leben (z. B. Nährstoffhaushalt der Pflanzen im Boden, Aufnahmevermögen von Sauerstoff im Blut eines menschlichen Körpers, Verdauung von Speisen im Magen, Säureschutzmantel der Hautoberfläche, Wäschewaschen). > mehr
TOC-Wert
Der TOC-Wert (total organic carbon) gibt die Konzentration an organischen Substanzen (Konzentration an organisch gebundenem Kohlenstoff) im Wasser an. Zur Bestimmung des Wertes wird eine Wasserprobe im Sauerstoffstrom oder durch Nassoxidation oxidiert und das entstehende Kohlendioxid z.B. infrarotspektroskopisch bestimmt. In der DIN EN 1484 werden drei verschiedene Bestimmungsverfahren (NDIR-Detektion, Verbrennungsmethode [Combustion], Nasschemische Methode "UV-Persulfatmethode" [Wet-Chemical]) beschrieben.

Der gelöste und der partikulär vorliegende organische Kohlenstoff wird durch diesen Summenparameter (TOC) erfasst und ist für eine ausführliche Beurteilung des gesamten Sauerstoff-Haushaltes eines Wassers unerlässlich. Bei einem TOC-Wert von 1 - 2 mg/l geht man von einem gering belasteten Wasser aus.
Ein Austausch bestehender Installationen aus Kupfer gegen besser geeignete Werkstoffe ist in Versorgungsgebieten mit hartem Wasser und einem pH-Wert unter 7,3 erforderlich, wenn die Vorgaben der Trinkwasserverordnung* hinsichtlich des pH-Wertes nicht eingehalten werden. Der Härtebereich und der pH-Wert des Wassers sind in vielen Städten und Gemeinden in der Jahresrechnung des Wasserversorgers aufgeführt; grundsätzlich sind die Werte bei dem zuständigen Gesundheitsamt oder beim Wasserwerk zu erfragt. Einige Hersteller von Kupferrohren haben mittlerweile andere Werkstoffe entwickelt. So werden z. B. seit Ende Oktober 1997 innen verzinnte Kupferrohre angeboten. Dieser neue Werkstoff ist nach Herstellerangaben auch für Wässer mit einem pH-Wert unter 7,3 geeignet.

* Der pH-Wert des Trinkwassers größer/gleich pH 7,4 oder im Bereich von pH 7,0 bis kleiner pH 7,4 der TOC-Wert* 1,5 mg/l nicht übersteigt. *TOC – organisch gebundenen Kohlenwasserstoffverbindungen

Gesamter organischer Kohlenstoff (TOC)
TOC (Total Organic Carbon)
Entzinkung
Häufig auftretende, selektive Korrosionsart von Kupfer-Zink-Legierungen bzw. Messing. Beide Gefügebetandteile gehen zunächst in Lösung, das edlere Kupfer scheidet sich jedoch wieder ab und bildet einen schwammartigen, porösen Niederschlag. Betroffen sind Sorten, die über 15 % Zink enthalten. Entzinkung entsteht häufig in chloridhaltigen Lösung, z.B. in Meerwasser, aber auch im Bereich von Hausinstallationen. Zahlreiche Faktoren wie geringe Ablagerungen, rissige und poröse Deckschichten und mangelnder Sauerstoffzutritt begünstigen die Entstehung einer Entzinkung.
Entzinnung
Sehr seltene, bei gegossenen Kupfer-Zinn-Legierungen (Zinnbronzen) beobachtete Korrosionsart, bei der das enthaltene Zinn in Lösung geht. Dieser Mechanismus wurde in heißen chloridhaltigen Lösungen und Dampf beobachtet.
Ab dem 1. Januar 2009 muss bei Neuanlagen der Energieverbrauch für die zentrale Warmwasserbereitung mit einem geeichten Wärmemengenzähler gemessen werden. Ab dem 1. Januar 2014 muss der Energieeinsatz für die Warmwasserbereitung mit einem Wärmezähler erfasst werden (§ 9, Absatz 2 - HKVO).
Nicht nur die Trinkwasserverordnung, sondern auch das Infektionsschutzgesetz, fordert ein hygienisch einwandfreies Wasser. Um die Wasserqualität zu gewährleisten, gibt es viele verschiedene Regeln, Arbeitsblätter, Richtlinien und Verordnungen. Da es dem Betreiber nicht möglich ist, alle diese Vorgaben zu kennen, sollte es eigentlich logisch sein, dass ein Laie nicht an der Wasserinstallation rumschrauben sollte. In den Leitungssystemen können viele verschiedene Krankkeitserreger vorkommen bzw. sich durch falschen Betreiben der Systeme vermehren. Teilweise sind diese sogar nach dem Infektionsschutzgesetz meldepflichtig (z. B. Legionellen). Warum die Wasserversorger die installierten Anlagen nicht überprüfen, werde ich nie verstehen, denn dadurch verstoßen sie gegen ihre eigenen Vertragsbedingungen, in denen steht, dass nur eingetragene Installationsbetriebe derartige Anlagen erstellen, ändern und warten dürfen.
Quelle: Gebr. Kemper GmbH + Co. KG

Dezentrale Trinkwasseraufbereitung
Wenn in einem Mehrfamilienhaus, und hier besonders in einem Haus mit Eigentumswohnungen, aufgrund einer zu hohen Wasserhärte (über 2,5 mmol/l bzw. über 14 °dH keine zentrale Trinkwasseraufbereitung gewünscht wird, dann kann bzw. muss der Mieter bzw. Wohnungseigentümer eine dezentrale Lösung realisieren. Auf dem Markt werden zahlreiche Geräte und Kleinanlagen für den privaten Bereich zur nachträglichen Behandlung von Trinkwasser bzw. Verbesserung der Trinkwasserqualität angeboten.
Aber Vorsicht, die werbemäßigen Versprechen der Anbieter sind vielversprechend und reichen von wissenschaftlich gesicherten bis wissenschaftlich nicht nachvollziehbaren Wirkungsversprechungen. Bei der Anschaffung derartiger Geräte sollte man bedenken, dass bei dem Einsatz von Geräten zur Nachbehandlung von Trinkwasser aus zentralen Wasserversorgungsanlagen bzw. Hausinstallationen immer eine regelmäßige fachgerechte Wartung vorausgesetzt wird. Wenn dies nicht gewährleistet wird, besteht ein hohes gesundheitliches Risiko.
So hat sich z. B. die Verbraucherzentrale NRW unterschiedliche Entkalkungsvorrichtungen (einfache Tischwasserfilter bis hin zu leitungsgebundenen Filtersystemen) mit dubiose Werbeversprechen und mitunter gewagten Preisen genauer angesehen und dabei festgestellt. Zitat: "Bei mehr als der Hälfte der dargebotenen Filter wird die Wasserqualität schlecht geredet oder die Angst vor Schadstoffen und Krankheiten geschürt. Mit abenteuerlichen Qualitätsversprechen werden Kunden im nächsten Schritt zum Kauf von meist teuren Anlagen animiert, die die Wasserqualität verbessern sollen".
Besonders vorsichtig sollte man bei dem Hinweis auf esoterische Methoden sein. Diese versprechen eine "Harmonisierung", "Vitalisierung", "Levitation", "Energetisierung" oder die Herstellung von "hexagonalem Wasser".
Folgende Aufbereitungstechniken kommen hier zum Einsatz.

Das normale Leitungswasser (Trinkwasser) kann bis zu 30.000 unterschiedliche Stoffe gelöst enthalten. Davon werden in der Trinkwasserverordnung 2016 - zuletzt geändert am 20.06.2023 nur 32 dieser Stoffe und in der Mineral- und Tafelwasserverordnung werden 10 Inhaltsstoffe überprüft und nachgemessen, ob die Grenzwerte eingehalten werden. So können im Trinkwasser- und Mineralwasser viele verschiedene Rückstände (Schwermetalle, Chlorverbindungen, Pestizide, Nitrate, Medikamente, Hormone, radioaktiven Substanzen, Keime, Bakterien, Pilzsporen, Parasiten, Kalk) enthalten sein. Alle diese Stoffe sind z. B. im Osmosewasser nicht enthalten.

Dezentrale Trinkwasseraufbereitung - Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit

Enthärtung / Entsalzung
Eine vermehrter Kalkabscheidung kommt im Warmwasserbereich und hier besonders in dem Warmwasserleitungssystem und allen zur Warmwasseraufbereitung angeschlossenen Geräten (z. B. Durchlauferhitzer, Boiler, Spül-, Wasch- und Kaffeemaschine) vor. Der Kaltwasserbereich ist von Kalkablagerungen nur selten betroffen. Eine Enthärtung bei weichen Wässern (unter 2,5 mmol/l bzw. unter 14 °dH) ist nicht notwendig und wird von Fachleuten abgelehnt.
Eine Wasserenthärtung ist nur bei sehr harten Wässern mit einer Härte über 3,8 mmol/l (über 21 °dH), die in Warmwasserbereitern über 60 °C erhitzt werden, sinnvoll. Die Enthärtung von Trinkwasser (Entsalzung des Wassers) kann zentral als auch dezentral durchgeführt werden. Da eine Enthärtung (Entfernung der Erdalkali-Ionen) aus gesundheitlicher Sicht nicht notwendig ist, sollte diese nur auf technisch und wirtschaftlich relevante Teilbereiche in der häuslichen Wasserversorgung beschränkt werden. Diese sind die Wasserzuspeisung zur Wasch- und Spülmaschine (verringerter Waschmittelverbrauch bei enthärteten Wässern), die Warmwasserinstallation (Vermeidung einer verstärkten Inkrustierung in den Rohrleitungen) und Korrosion durch gestörte Deckschichtbildung.
Bei Wässern mit einer Härte über 2,5 mmol/l bzw. 14 °dH im Warmwasserbereich (über 60 °C) kann auch eine "Härtestabilisierung" durch den Einsatz einer Phosphatdosieranlage erfolgen, die durch die Zugabe von Polyphosphaten die Steinablagerung in den Maschinen vermindert. Bei der Phospatdosierung ist zu beachten, dass durch die Phosphatzugabe möglicherweise eine Aufkeimung des Wassers gefördert wird.
Ob derartige Geräte und Kleinanlagen (Dezentrale Trinkwasseraufbereitung) für den privaten Bereich zur nachträglichen Behandlung von Trinkwasser bzw. Verbesserung der Trinkwasserqualität in private Hände gehören, wird immer wieder strittig diskutiert. In der Regel ist das vom Versorger gelieferte Wasser von hoher Qualität.
Ionenaustauscher
Bei dem Ionenaustauschverfahren wird das Trinkwassers mit Ionenaustauscherharzen aufbereitet. Dabei unterscheidet man zwischen Kationen- und Anionen-Austauscher. Abhängig von der Austauschgruppe werden nur positiv geladene Ionen (Kationen, z. B. Kalium, Calcium, Magnesium) oder negativ geladene Ionen (Anionen, z. B. Phosphat, Nitrat, Sulfat) an sich gebunden. Nach der Beladung des Ionenaustauschers werden im Gegenzug positive Ionen (Na+, H+) oder negative Ionen (Cl-, OH-) an das Wasser abgegeben. Durch den Austausch der Härtebildner Calcium und Magnesium wird das Wasser fast vollständig enthärtet. Der Einsatz eines Mischbetts (kombinierter Kationen- und Anionenaustauscher) kann neben der Enthärtung auch eine Vollentsalzung des Wassers erfolgen. Diese kann dann über die Messung der elektrischen Leitfähigkeit in Mikrosiemens/cm (µS/cm) bei 20 °C überprüft werden.
Die Austauschermasse (in der Regel auf Kunststoffbasis) muss nach der vollständigen Beladung ("Erschöpfung") regeneriert werden. Der Zeitraum ist von der Wasserhärte (Gehalt an Calcium- und Magnesium-Ionen) und der enthärteten Wassermenge abhängig.
Dieses Enthärtungsverfahren kann zentral durch Kationenaustauscher-Anlagen (Trinkwasser im ganzen Hauses wird enthärtet) und dezentral durch Kationenaustauscher-Patronen in Tischgeräten (Wasserfilter) durchgeführt werden. Hierbei handelt es sich dann um einen Kationenaustauscher, der mit einem gesilberten Aktivkohlefilter kombiniert ist. Diese Kleinfilter enthärten das Wassers und entfernen Färbungen, eventuell vorhandene Spuren von Schwermetallen (z. B. Blei, Kupfer), organische Inhaltsstoffe (Pflanzenschutzmittel und chlorierte Lösungsmittel) und freien Chlor durch Hydrolyse. Einige Wasserfilter beseitigen auch Anionenaustauscherharze von Nitrat und Sulfat.

Übersicht Ionenaustauschverfahren

Gelöste Wasserinhaltsstoffe

Ionenaustausch
Quelle: Unternehmensgruppe Hydro-Elektrik GmbH
Die Kleinfilter werden gerne bei der Dezentralen Trinkwasseraufbereitung eingesetzt, um eine Kalkablagerung in Wasserkesseln bzw. Wasserkocher und Töpfen zu minimieren, und den Geschmack von Kaffee und Tees durch die Vermeidung einer oberflächlich aufschwimmenden Haut, die durch eine Reaktion von Calcium-Ionen mit Tee- und Kaffeeinhaltsstoffen gebildet wird, zu verbessern.
Bei dem Einsatz dieser Geräte sollten die mögliche Nachteile und Risiken in Betracht gezogen werden. So kann z. B. eine erhöhte Natrium-Belastung des Trinkwassers den Grenzwert (200 mg/l) der Trinkwasserverordnung 2016 - zuletzt geändert am 20.06.2023 überschreiten und eine Absenkung des pH-Wertes durch die Umwandlung von zugehöriger in aggressive Kohlensäure infolge einer Zerstörung des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichts und einer damit verbundenen Metall- und Kalkaggressivität erfolgen. Wenn das Wasser längere Zeit im Austauscherbett, Vorratsbehälter, Gerät und Anlage stagniert, muss mit einer vermehrten Keimbelastung gerechnet werden. Deshalb sollte bei jedem Regenerationsprozeß das Ionenaustauscherharz mit desinfiziert werden. Das gleiche gilt auch für mit längeren Standzeiten. Es ist bei einer Erschöpfung (Beladung) des Austauschermediums mit einem "Durchbrechen" des Ionenaustauschers zu rechnen. In diesen Fällen findet eine erhöhte Rückgabe von Ionen an das Trinkwasser statt.
Bei Filterpatronen in Haushaltsgeräten gibt es über diesen Zeitpunkt keinen Hinweis. Außerdem kann es durch den Ionenaustausch aus ernährungswissenschaftlicher Sicht zu einer unerwünschten Entfernung von Mineralstoffen (z. B. Magnesium) kommen. Bei der Regeneration des Ionenaustauschers mit Natriumchlorid gelangt eine große Menge Regeneriersalz in die Kanalisation und dadurch in die Flüsse und Seen (pro Einfamilienhausanlage meist mehr als 100 Kilogramm Salz pro Jahr).
Ob derartige Geräte und Kleinanlagen (Dezentrale Trinkwasseraufbereitung) für den privaten Bereich zur nachträglichen Behandlung von Trinkwasser bzw. Verbesserung der Trinkwasserqualität in private Hände gehören, wird immer wieder strittig diskutiert, weil eine fachgerechte Wartung nicht gewährleistet ist.
In der Regel ist das vom Versorger gelieferte Wasser von hoher Qualität.
Wasser aufbereiten mit Ionenaustauschern - elector GmbH
Ionenaustausch - Grundlagen - Unternehmensgruppe Hydro-Elektrik GmbH

Funktionsweise Umkehrosmose
Quelle: LWM Andreas Trappberger


Umkehrosmosefilter - Prinzip


Membranfiltration im Detail


Montage Jungbrunnen 66-00 Ultimate
Quelle: BestWater International GmbH

Umkehrosmose
Eine Alternative zur Enthärtung durch Ionenaustauscher sind zentrale und dezentrale Umkehrosmose-Anlagen. Bei der Osmoseprinzip wird Leitungswasser mit seinen gelösten und ungelösten Stoffen unter Druck durch eine halbdurchlässige (semipermeable) Membran gepresst. Hier kommen je nach dem Anwendungszweck Nylon-Hohlfaser-Membranen oder Zelluloseacetat-Wickelmembranen zum Einsatz. Das Rückhaltevermögen hängt von der Membranstruktur, dem Druck und der Temperatur ab. Außerdem wird die Trennleistung bei organischen Verbindungen durch das Molekulargewicht, die Molekülgröße, die räumliche Struktur der Verbindung und die Ionogenität der Stoffe entscheidend beeinflusst.
Anorganische Stoffe (z. B. Nitrat, Phosphat, Calcium, Magnesium, Schwermetalle), die aufgrund ihrer Größe die Membran nicht passieren können, werden zurückgehalten. Ionen können umso besser entfernt werden, je größer ihre Ladung ist. So werden zweiwertige Magnesium-, Calcium- und Sulfat-Ionen mit einem Wirkungsgrad von über 90 % besser entfernt als einwertige Nitrat-, Chlorid- und Natrium-Ionen (Wirkungsgrad um 85 %).
Für ungeladene Moleküle gilt, dass diese umso besser entfernt werden, je größer sie sind. So wird das besonders kleine Molekül des Kohlendioxids (CO2) kaum entfernt, während chemische Stoffe zur Pflanzenbehandlung und Schädlingsbekämpfung von der Membran z. T. sehr gut zurückgehalten werden.
Die Wassermoleküle durchdringen gut die Membran. Das weitgehend salzfreie Reinwasser wird als Permeat bezeichnet, die aufkonzentrierte Lösung mit den unpassierbaren Stoffen als Konzentrat. Neben dem technischen Nutzen weisen die mit einer Umkehrosmoseanlage behandelten Wässer folgende Nachteile auf: Mit der Behandlung werden dem Wasser unspezifisch alle wichtigen Inhaltsstoffe (Mineralien) entzogen. Die Verkeimung der Membranen ist aus hygienischer Sicht ein großes Problem. Eine notwendige Überprüfung der Wasserqualität des gefilterten Wassers ist im häuslichen Bereich nicht durchführbar. Unerwünschte, gut wasserlösliche, organische Stoffe werden von der Membran nicht zurückgehalten. Zur Gewinnung von 1 Liter gefiltertes Wassers werden in der Umkehrosmoseanlage 3 bis 25 Liter Trinkwasser verbraucht. Partikelbeladene Wässer können ohne Vorfiltration zu einem Verstopfen der Membranporen führen. Um einen effizienteren Wirkungsgrad der Anlage zu erzielen, muss zusätzliche Energie in Form von Druck eingesetzt werden. Quelle: LGL

Besonders im privaten Bereich muss die Dezentrale Trinkwasseraufbereitung vom Fachmann regelmäßig gewartet und die Filtereinheiten regelmäßig gewechselt werden (Garantiebedingung). Nur dann funktioniert das Wasserfiltersystem lange zuverlässig und liefert qualitativ gutes Wasser. Die Vorfilter sind die Vorstufe zur Membrane und schützen diese in besonderem Maße. Die Wartung der anstehenden Arbeiten des Wasserfiltersystem sind von einem fachkundigen und zugelassenen Installateur (Anlagenmechaniker SHK) auszuführen, der über die notwendigen Geräte verfügt (u. a. ein Luftdruckmeßgerät). Bei der jährlichen Wartung ist der Allgemeinzustand der Anlage zu begutachten und zusätzlich sind folgende Tätigkeiten durchzuführen > Überprüfen der Schlauchleitungen (ggf. Erneuern), Überprüfen der Steckverbindungen (ggf. Erneuern), Messen des Luftdrucks im Vorratsbehälter (ggf. Einstellen), Überprüfen der Gummidichtungen (ggf. Erneuern) und Filterwechsel.
Der Fließdruck muss mindestens 2,5 bar betragen und darf 7,0 bar Überdruck nicht übersteigen. Ist er höher als 7,0 bar Überdruck, muss ein Druckminderer eingebaut werden.

Das normale Leitungswasser (Trinkwasser) kann bis zu 30.000 unterschiedliche Stoffe gelöst enthalten. Davon werden in der Trinkwasserverordnung 2016 - zuletzt geändert am 20.06.2023 nur 32 dieser Stoffe und in der Mineral- und Tafelwasserverordnung werden 10 Inhaltsstoffe überprüft und nachgemessen, ob die Grenzwerte eingehalten werden. So können im Trinkwasser- und Mineralwasser viele verschiedene Rückstände (Schwermetalle, Chlorverbindungen, Pestizide, Nitrate, Medikamente, Hormone, radioaktiven Substanzen, Keime, Bakterien, Pilzsporen, Parasiten, Kalk) enthalten sein. Alle diese Stoffe sind im Osmosewasser nicht enthalten.


Funktionsweise Umkehrosmose
Quelle: BestWater International GmbH

Trinkwasser: Warum Osmosewasser gesund ist - Ecowater Systems Germany GmbH
Umkehrosmose-Technik

Phosphatdosierung (Härtestabilisierung)
Die Phosphatdosierung ist keine Enthärtung. Calcium- und Magnesium-Ionen werden bei dieser Wasserbehandlung nicht entfernt sondern lediglich zur Verhinderung einer Ausfällung in lösliche Komplexverbindungen überführt. Es handelt sich bei dieser Maßnahme um eine Härtestabilisierung und keine Entfernung der Härtebildner.
Die Löslichkeit der Härtebildner Calcium und Magnesium sinkt mit steigender Temperatur. Beim Erwärmen scheiden sich aus dem Wasser die vorher löslichen Calcium- bzw. Magnesiumhydrogencarbonate als unlösliche Calcium- bzw. Magnesiumcarbonate (Wasserstein) ab. Die Abscheidungsreaktion kann jedoch durch kettenförmige kondensierte Phosphate (Polyphosphate) gehemmt bzw. verzögert werden. Diese führen die gelösten Calcium- und Magnesiumverbindungen in lösliche Komplexverbindungen über. Durch diese Komplexierung wird die Abscheidung von Calcium- und Magnesiumcarbonat erheblich hinausgezögert. Bei der Zugabe von Polyphosphaten wird zudem die Kristallform des entstehenden Calciumcarbonats verändert. Es entsteht nicht mehr das anlagerungsfähige Calcitkristall, sondern der feinkristalline Aragonit, der sich nicht an rauen Oberflächen anlagert, sondern mit dem Wasser weitertransportiert wird. Über 60 °C nimmt die Wirksamkeit der Phosphatdosierung sukzessive ab und besteht bei der Temperatur zur thermischen Desinfektion nach DVGW Arbeitsblatt W 551 (>70 °C) nur noch eingeschränkt.
Orthophosphate haben keine härtestabilisierende, sondern nur korrosionsschützende Eigenschaften. Umgekehrt verhindern kondensierte Phosphate (Polyphosphate) keine Korrosionsschäden. Beim Zerfall von Polyphosphaten zu Orthophosphaten ist auch eine korrosionsschützende Wirkung feststellbar. Quelle: LGL
Nach den technischen Regelwerken (W551, DIN 1988-200, VDI/DVGW 6023) dürfen Zirkulationsleitungen nur für max. 8 (zusammenhängende) Stunden am Tag im abgesenkten Betrieb betrieben werden (und das auch nur bei einwandfreien hygienischen Verhältnissen (Trinkwasserverordnung 2016 - zuletzt geändert am 20.06.2023). Die Temperaturen 60/55 sind zwingend einzuhalten (nach DIN 1988-200 auch im EFH).
AVO — Brunnenbauer/in (Bauwirtschaft)
Schutz des Trinkwassers DIN EN 1717 und DIN 1988-10 - Rainer Kelbassa - Gebr. Kemper GmbH + Co. KG

Eisen und /oder Mangan im Leitungs-/Brunnenwasser
 
 die Verunreinigung von außen - Wasserasseln in deutschen Trinkwasserrohren + Video
Reinigung der Hausinstallation außerordentlich wichtig - mechanische Reinigung und chemische Desinfektion
 Von April bis September sollte die Heizungsanlage nicht zur Trinkwassererwärmung benutzt werden
WW-Wärmepumpen sind die bessere Lösung > Fa. Ochsner - Fa. Aermec - ?
thermische Regelventile für die Trinkwassererwärmung - ESBE + Oventrop + Braukmann
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Zirkulationsleitungen und -Pumpen
immer noch Bleileitungen in Altbauten  ab 1. Dezember 2013 verboten
Trinkwasseranalyse auf Blei - in vielen Altbauten ein Problem
Wegweiser Trinkwasserschutz - Technisches Handbuch
Artikel zur TrinkwV 2001
Dämmschichtdickenberechnung z.B. Einfrierzeit von Wasserleitungen
Systemtrenner nach DIN EN 1717 auch für Heizungsfülleinrichtungen
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Fachfirmen und Einrichtungen für Wasseraufbereitung
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