Was sind Nitratfilter und wie funktionieren sie?

Kategorie(n): Know How

Beim Thema Nitrat und Nitratfilter denkt jeder sofort an das Trinkwasser. Doch auch in der Aquaristik spielt der Nitratgehalt im Wasser eine große Rolle. Welche Möglichkeiten Du hast, den Nitratgehalt in Deinem Trinkwasser und Aquariumwasser zu senken, und wie ein Nitratfilter funktioniert, erfährst Du in diesem Text. 

Was ist Nitrat und wie gefährlich ist es? 

Bevor wir die Funktionsweise eines Nitratfilters erklären, beantworten wir zunächst folgende Frage: Was ist Nitrat und wie gefährlich ist es? Nitrate sind wasserlösliche Salze der Salpetersäure (HNO3). In der Landwirtschaft kommen sie als Mineraldünger in Form von Kalium-, Kalzium-, Natrium- oder Ammoniumnitrat zum Einsatz. 

Durch den Regen werden die Nitrate in das Grundwasser gespült. Bis es im Grundwasser messbar ist, können 20 Jahre vergehen. Die heute teils erhöhten Messwerte sind also die Auswirkungen von längst vergangenen Zeiten. 

Im ersten Moment ist Nitrat im Trinkwasser oder Brunnenwasser nicht gefährlich. Jedoch kann es unter Einflussnahme bestimmter Darmbakterien zu Nitrit umgewandelt werden. Daraus können die krebserregenden Nitrosamine entstehen. Nitrit selbst hemmt den Sauerstofftransport im Körper (Blausucht bei Babys) und kann die Jodaufnahme stören.

Wie hoch darf der Nitratgehalt im Trinkwasser sein?

Laut der deutschen Trinkwasserverordnung darf ein Liter Trinkwasser 50 mg Nitrat enthalten. Dazu werden regelmäßige Trinkwasseranalysen in Deutschland durchgeführt. Anders sieht das hingegen bei Brunnenwasser aus. Hier sind die Brunnenbetreiber selbst dafür verantwortlich, den Nitratgehalt zu ermitteln. Vor allem dann, wenn darüber das Trinkwasser oder Wasser für den alltäglichen Bedarf bezogen wird. Sollte das Brunnenwasser belastet sein, hilft leider kein Abkochen. Hier können nur spezielle Nitratfilter den Gehalt auf ein vertretbares Minimum senken. 

Welche Möglichkeiten gibt es, Nitrat aus dem Trink- und Brunnenwasser zu filtern?

In der industriellen Abwasseraufbereitung wird Nitrat mit dem Elektrodialyseverfahren herausgefiltert. Dabei werden in einem elektrochemischen Prozess der Trennung Nitrat-Ionen (NO3-) unter Einsatz eines elektrischen Potenzials durch eine Membran transportiert. Danach können sie mit einem Ionenaustauscher aufbereitet werden. Doch Nitratfilter auf dieser Basis sind für den privaten Haushalt nicht praktikabel. Hier fungiert beispielsweise eine Umkehrosmoseanlage oder ein Ionenaustauscher als Nitratfilter. Auch eine Dampfdestillation ist möglich. 

Die Umkehrosmoseanlage als Nitratfilter 

In diesen Geräten wird das Wasser durch eine halbdurchlässige Membran mit winzigen Poren (0,0001 mµ) gepresst. Darin bleiben allerlei unerwünschte, gelöste und ungelöste Stoffe im Wasser haften – eben auch Nitrat.

Nitrat mit Dampfdestillation filtern

Das Wasser wird erhitzt und anschließend wieder abgekühlt. Dabei wird das kondensierte, saubere Wasser aufgefangen. Auch hier wird zuverlässig Nitrat aus dem Wasser gefiltert.

Ionentauscher zur Nitratfilterung

In der Regel als Kationen-Austauscher zur Kalkreduktion in Form einer Enthärtungsanlage bekannt, gibt es sie auch als spezielle Anionen-Austauscher zur Nitratfilterung. Dabei werden die Nitrationen gezielt durch andere Ionen ersetzt – in der Regel Natrium. Zwar bewirkt das eine erfolgreiche Filterung des Nitrats, gleichzeitig aber eine Erhöhung des Natriumgehalts im Wasser. 

Was sind die Vor- und Nachteile von Nitratfiltern?

Nachdem Du nun die unterschiedlichen Möglichkeiten kennst, Nitrat aus dem Wasser zu filtern, sollten auch die Vor- und Nachteile der einzelnen Methoden beleuchtet werden. 

Vorteile der Umkehrosmoseanlage

• Nitratgehalt wird zuverlässig gesenkt.
• Neben Nitrat werden auch andere Schadstoffe aus dem Wasser gefiltert.

Nachteile der Umkehrosmoseanlage

• Um ein Verstopfen der feinen Membran zu verhindern, muss diese mit viel Wasser gespült werden. Damit verbunden ist aber ein hoher Wasserverbrauch. 
• Die Wasserausbeute liegt nur bei 75 %.
• Die Umkehrosmoseanlage arbeitet nur mit Strom. 
• Bei fehlender Wartung kann die Anlage schnell verkeimen. 
• Hohe Folgekosten: Die Membran muss zum Schutz vor Verkeimung einmal im Jahr gewechselt werden, die enthaltenen Filterkartuschen der Anlage spätesten nach 6 Monaten.

Vorteile der Dampfdestillation

• Die Dampfdestillation filtert nicht nur Nitrat aus dem Wasser. Auch Asbest, Blei, Kupfer, Bakterien, Viren und Medikamentenrückstände können entfernt werden.

Nachteile der Dampfdestillation

• Bei der Destillation verdampfen gasförmige Stoffe wie Chlor oder Benzol früher als das Wasser. Damit diese aber nicht ins destillierte Wasser kommen, muss am Auslauf ein Aktivkohlefilter installiert werden. Dessen Aufnahmekapazität ist aber begrenzt.
• Der Stromverbrauch ist sehr hoch. 
• Destillationsgeräte müssen über Nacht laufen, damit am Tag einige Liter nitratfreies Wasser zur Verfügung stehen.

Vorteile der Ionenaustauscher

• Ionentauscher filtern Nitrationen aus dem Wasser und ersetzen diese gegen andere.
• Filter können regeneriert werden, damit sind Ionenaustauscher kostengünstiger als beispielsweise eine Umkehrosmoseanlage. 
• Die Wasserausbeute beträgt 100 %. 
•  So können zum Beispiel hartem Wasser Kalzium- oder Magnesium-Ionen (Kalk) entzogen und gegen Natrium-Ionen ausgetauscht werden.

Nachteile der Ionenaustauscher

• Bei unregelmäßiger Regeneration des Nitratfilters kann es passieren, dass Ionen aus einem vollen Austauscher hoch konzentriert in das Wasser gelangen. 
• Wird der Ionenaustauscher längere Zeit nicht verwendet, können sich darin ungehindert Keime vermehren. 
• Nicht bei allen Ionenaustauschern, besonders bei Tischgeräten, können die Filter regeneriert werden. 

Was gilt es bei der Regeneration eines Nitratfilters zu beachten?

Wie erwähnt, sind Ionenaustauscher eine geeignete Methode, Nitrat aus dem Trink- oder Brunnenwasser zu filtern. Jedoch spielt hier das Thema der Regeneration eine große Rolle. Teure Geräte erledigen diese von allein. Ist das nicht der Fall, muss diese manuell in regelmäßigen Abständen angestoßen werden. 

Grundsätzlich gilt, dass Nitratfilter auf Basis von Ionenaustauschern bereits vor der Inbetriebnahme regeneriert werden müssen. Erst danach erlangt das Harz im Austauschbehälter seine volle Kapazität. 

Anleitung für die Regeneration eines Nitratfilters

1. Zum Herstellen der Regenerierflüssigkeit benötigst Du 300 Gramm jodfreies Salz pro Liter Leitungswasser. Dieses wird in 30 bis 35 °C warmem Wasser gelöst. Pro Liter Harz brauchst Du 2 Liter Regenerierflüssigkeit.
2. Ehe Du mit der Regeneration beginnst, sollte das Harz durch Rückspülen aufgelockert werden. 
3. Fülle nun durch die Eingangsleitung die Regenerierlösung (2 Liter/ Liter Nitratharz) ein. 
4. Die Durchlaufzeit sollte 30 Minuten betragen.
5. Die Lauge sollte nun 24 Stunden im Filter verbleiben.
6. Anschließend muss die Nitratsäule mit Leitungswasser gespült werden.
7. Die Spülwassermenge pro 1 Liter Nitratharz sollte mindestens 10 Liter Leitungswasser betragen. 
8. Danach muss der Eingangsleitwert mit dem Ausgangsleitwert verglichen werden. Ist dieser gleich, kannst Du sicher sein, dass die Regenerationsflüssigkeit gänzlich aus dem Harzbett ausgespült wurde.

Welche Rolle spielen Nitratfilter bei einem Aquarium?

Das Thema Nitrat und Nitratfilter spielt auch in der Aquaristik eine große Rolle. Besonders bei Süßwasserfischen. Denn ähnlich wie bei uns Menschen kann ein zu hoher Nitratgehalt im Wasser schädliche Folgen haben. Das ist bei über 150 Milligramm pro Liter der Fall. Zudem kann auch der Nitrit-Gehalt bei Süßwasserfischen zu Atembeeinträchtigungen führen. Um gelöstes Nitrat aus dem Aquariumswasser zu entfernen, gibt es spezielle Nitratfilter mit Kunstharzkartuschen. Diese filtern nicht nur Nitrat, sondern entfernen auch andere Verunreinigungen und Keime. Zudem schützen sie vor Algenwuchs. Eine weitere Möglichkeit sind Filter mit Ionentauscherharz, die die Nitrat-Ionen gegen Chlorid-Ionen tauschen. Ebenfalls funktioniert der Einbau einer Osmoseanlage in das Trinkwassernetz des Hauses/ der Wohnung.

Muss ein Nitratfilter für Aquarien regeneriert werden?

Nitratfilter mit Nitratharz sollten einmal im Monat regeneriert werden. Hierzu werden die Filter langsam mit einer jodfreien Kochsalzlösung gespült. Anschließend müssen sie gründlich mit klarem Wasser gespült werden.

Wann muss ein Nitratfilter am Aquarium ausgetauscht werden?

Die Wechselintervalle der Nitratfilter am Aquarium hängen vom Hersteller und der Filterkapazität ab. Sie können zwischen sechs Wochen bis zu zwölf Monate betragen. Zudem sollte in regelmäßigen Abständen der Nitratgehalt des Wassers gemessen werden. Zur Messung gibt es spezielle Teststreifen oder Tröpfchentests.

Sind Nitratfilter oder Denitrifikationsfilter besser?

Zu guter Letzt widmen wir uns noch der Frage, ob Nitratfilter oder Denitrifikationsfilter besser sind. Denitrifikationsfilter sind biologische Filter, mit denen Du auf biologische Weise Nitrat aus dem Wasser filtern kannst. Sie sind aber nicht für den Anschluss im ganz normalen Wassersystem des Hauses geeignet. Damit kannst Du ausschließlich Aquariumswasser von Nitrat befreien. Als Nitratfilter von Brunnenwasser oder Trinkwasser sind sie nicht geeignet. Denitrifikationsfilter enthalten Bakterienkulturen, die das gelöste Nitrat im Wasser in Stickstoff umwandeln. Damit die Bakterien im Filter überleben, müssen diese alle 1 bis 3 Tage mit Trauben- oder Milchzucker gefüttert werden. Grundsätzlich musst Du den Nitratgehalt des Aquariumwassers einmal pro Woche kontrollieren. Wenn Du generell einen zu hohen Nitratgehalt im Wasser hast, Trinkwasser wie Brunnenwasser, dann hilft Dir nur eine Filterung mit Ionenaustauscher, Umkehrosmoseanlage oder mit der Dampfdestillation.