CARIX-Verfahren

Bei dem CARIX-Verfahren (von englisch Carbon Dioxide Regenerated Ion Exchanger) handelt es sich um einen Prozess, der in Deutschland in der öffentlichen Wasserversorgung zur Entfernung von Härtebildnern und Nitrat eingesetzt wird und auf Ionentauschern basiert.^[1] Das Verfahren ist großtechnisch insofern interessant, als das Tauscherharz mit den entstehenden Abfallprodukten regeneriert wird. Das Verfahren gilt als ressourcenschonend und preisgünstig.^[2]

Funktionsprinzip

Funktionsweise des CARIX-Verfahrens

Im Prinzip handelt es sich bei dem CARIX-Verfahren um ein klassisches Mischbett-Ionentauscher-Verfahren. Die Kationentauscher sind im regenerierten Zustand mit Protonen und die Anionentauscher mit Hydrogencarbonat beladen. Im Betrieb werden an den Tauscherharzen das Calcium und Magnesium bei den Kationen und Sulfat, Nitrat und Chlorid bei den Anionen ausgetauscht.

${\displaystyle \mathrm {R_{a}^{2+}2HCO_{3}^{-}+R_{c}^{2-}2H^{+}+Ca^{2+}+SO_{4}^{2-}\rightleftharpoons R_{a}^{2+}SO_{4}^{2-}+R_{c}^{2-}Ca^{2+}+2H_{2}O+2CO_{2}\uparrow } }$

(Stellvertretend Calcium und Sulfat als Härtebildner.)

Die so entstehende Kohlensäure wird nachschießend in Verrieslern ausgestrippt und das frei werdende CO₂ aufgefangen. Zur Regeneration des Ionentauschers wird das CO₂ wieder in Wasser gelöst und die so entstehende Kohlensäure wieder auf die Harze aufgebracht.

${\displaystyle \mathrm {R_{a}^{2+}SO_{4}^{2-}+R_{c}^{2-}Ca^{2+}+2H_{2}O+2CO_{2}\rightleftharpoons R_{a}^{2+}2HCO_{3}^{-}+R_{c}^{2-}2H^{+}+Ca^{2+}+SO_{4}^{2-}} }$

Entwicklung und Verbreitung

Des CARIX-Verfahren wurde in den 1980er Jahren zusammen von der WABAG und dem KIT entwickelt.^[3] Zwischen 1982 und 1984 waren mehrere Pilotanlagen in Betrieb.^[4] 1986 ging die erste kommunale Aufbereitungsanlage mit CARIX im Vollmaßstab in Betrieb, 1991 die zweite.^[4] Bis 2002 wurden in Deutschland fünf Wasserwerke^[5] mit dem Verfahren ausgerüstet, bis 2006 waren es elf^[6]. Das Verfahren ist in dem DVGW-Regelwerk W 235-3 (A) „Zentrale Enthärtung in der Trinkwasserversorgung – Ionenaustauschverfahren“ fixiert und wird ebenfalls zur Nitratentfernung eingesetzt (in der Literatur als CARIX-Prozess bezeichnet).^[7]

Der Zweckverband Wasserversorgung Nordostwürttemberg (NOW) nutzt das CARIX-Verfahren zur Senkung der Wasserhärte auf 13–14 °dH in fünf Wasserwerken: Bronn (Weikersheim) (seit Juni 2008 in Betrieb, von 26 bis 27 °dH^[8]), Niedernhall (seit Oktober 2012, von ca. 27 °dH^[9][10]), Schweighausen (Jagstzell) (seit 2018, von 18 bis 19 °dH^[11]), Murrtal (bei Burgstetten im Rems-Murr-Kreis, seit August 2020, von ca. 25 °dH^[12]) und Wart (Bad Mergentheim, seit Januar 2018, von 32 °dH^[13]). Der Zweckverband Wasserversorgung Bayerischer Wald hat in Moos bei Deggendorf seit 2019 eine Carix-Anlage in Betrieb, die Wasser mit einer Härte von 5 °dH abgibt.^[14] Mit Hilfe von Bypasswasser wird dann die Härte des Trinkwassers auf 8 °dH eingestellt.^[14]

Einzelnachweise

1. Merkblatt Nr. 1.6/2 Stand: September 2013 Ansprechpartner: Referat 91 - Möglichkeiten der Nitratentfernung aus dem Trinkwasser
2. Klaus Hagen, Wolfgang Höll: Das CARIX-Verfahren – eine langjährig erprobte Technologie. In: gwf Wasser | Abwasser gwf-wasser.de. Vulkan-Verlag GmbH, Essen; DIV Deutscher Industrieverlag GmbH, 30. April 2009, abgerufen am 11. Dezember 2022 (deutsch).
3. Wolfgang Höll: Wasseraufbereitung mit dem CARIX-Verfahren: Umweltfreundliche Entfernung von Nitraten und Sulfaten aus dem Trinkwasser. In: Wasser und Boden. Band 38, 1986, S. 376 (kit.edu [abgerufen am 11. Dezember 2022]).
4. Wolfgang H. Höll, Klaus Hagen: Municipal Drinking Water Treatment by the CARIX Ion Exchange Process. In: M.J. Slater (Hrsg.): Ion Exchange Advances. Springer Netherlands, Dordrecht 1992, ISBN 978-1-85166-882-3, S. 136–143, doi:10.1007/978-94-011-2864-3_18 (springer.com).
5. Wolfgang H. Höll, Klaus Hagen: Partial demineralisation of drinking water using carbon dioxide regenerated ion exchangers. In: Water Supply. Band 2, Nr. 1. IWA Publishing, 1. Januar 2002, ISSN 1606-9749, S. 57–62, doi:10.2166/ws.2002.0007 (iwaponline.com).
6. Klaus Hagen, Wolfgang H. Höll: The CARIX process – 20 years of an environmentally friendly ion exchange technology. Oktober 2006.
7. DVGW - Aufbereitungsverfahren für Trinkwasser
8. NOW-Wasserwerk Bronn (Weikersheim). In: www.now-wasser.de. NOW Zweckverband Wasserversorgung Nordostwürttemberg, abgerufen am 11. Dezember 2022.
9. NOW-Wasserwerk Niedernhall. In: www.now-wasser.de. NOW Zweckverband Wasserversorgung Nordostwürttemberg, abgerufen am 11. Dezember 2022.
10. Teilentsalzung durch CARIX® -Verfahren. In: www.gemu-group.com. GEMÜ Gebr. Müller Apparatebau, abgerufen am 12. Dezember 2022.
11. NOW-Wasserwerk Schweighausen (Jagstzell). In: www.now-wasser.de. NOW Zweckverband Wasserversorgung Nordostwürttemberg, abgerufen am 11. Dezember 2022.
12. NOW-Wasserwerk Murrtal (Burgstetten). In: www.now-wasser.de. NOW Zweckverband Wasserversorgung Nordostwürttemberg, abgerufen am 11. Dezember 2022.
13. NOW-Wasserwerk Wart (Bad Mergentheim). In: www.now-wasser.de. NOW Zweckverband Wasserversorgung Nordostwürttemberg, abgerufen am 11. Dezember 2022.
14. Uwe Sauer, Hermann Gruber: Aufbereitungstechnik im Wasserwerk Moos – Das Carix-Verfahren. In: EU-Recycling Fachmagazin eu-recycling.com. MSV Mediaservice & Verlag GmbH, 5. Juli 2019, abgerufen am 11. Dezember 2022 (deutsch).