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Minimierung des Einsatzes von chemischen Produkten im Bereich der Reinstwasseraufbereitung

Erhöhung der Arbeitssicherheit durch Verfahren der Enthärtung und Membranentgasung

Für die technische Nutzung von Stadtwasser für industrielle Einsatzzwecke stehen verschiedenste Verfahren der Wasseraufbereitung zur Verfügung.

Je nach Anwendungsfall, Einsatzbedingungen und der fachlichen Qualifikation des Personals auf der Betreiberseite, gebietet sich eine detaillierte Betrachtung des gewählten Verfahrens.

Nachstehend wird beispielhaft auf Verfahren der Wasserenthärtung sowie Verfahren zur Senkung des Kohlendioxidgehaltes (CO2) im Wasser eingegangen.

Gerade bei hartem und sehr hartem Wasser, ist eine Behandlung notwendig, um die nachgelagerten Anlagenkomponenten wie bspw. die Membranen der Umkehrosmose vor Beschädigungen durch Ablagerungen zu schützen.

Zu den bekanntesten Verfahren hierfür gehören die Enthärtung mittels Ionenaustauscher und die Härtestabilisierung durch Zugabe von Polyphosphonsäuren.

Durch den Einsatz einer Enthärtungsanlage lässt sich bei fachlich genauer Auslegung und in Kombination mit einer integrierten Online-Überwachung der Wasserhärte die Enthärtung verlässlich realisieren, unabhängig von ggf. schwankenden Wasserhärten sowie anfallenden Verbrauchsmengen. Gleichzeitig weist das Harzbett einer Enthärtungsanlage eine Filterwirkung auf, welche bei der chemischen Härtestabilisierung nicht gegeben ist. Durch den Betreiber der Anlage ist lediglich dafür Sorge zu tragen, dass in regelmäßigen Abständen ausreichend Regeneriersalz im Salzsohlebehälter aufgefüllt wird. Alle weiteren Prozesse laufen dank modernster Steuerungstechnik vollautomatisch.

Als wesentliche Vorteile der Enthärtung gegenüber der Härtestabilisierung sind u.a. folgende Aspekte zu benennen:

  • Im Falle der Härtestabilisierung muss die Abwesenheit des eingesetzten chemischen Produktes im Reinstwasser nachgewiesen werden. Dies entfällt bei der Enthärtung.
  • Der Einsatz von Härtestabilisatoren bei hohen Wasserhärten ist genau zu prüfen.
  • Eine Anpassung an schwankende Wasserhärten ist bei der Realisierung der Regeneration der Enthärtungsanlage über eine Onlineüberwachung der Wasserhärte nicht erforderlich.
  • Der absolute Wert des Härteschlupfes durch die Membranen der Umkehrosmose ist bei Einsatz von Härtestabilisatoren deutlich höher, bei Enthärtungsanlagen nicht nachweisbar.
  • Die Belastung der ersten Stufe als auch der Konzentrat Aufbereitung der Umkehrosmose mit hoher Konzentration an Härtebildnern entfällt bei der Enthärtung.
  • Deutlich reduzierter Umgang mit Chemikalien, da bei der Enthärtung kein regelmäßiger Gebindewechsel notwendig ist.

Zur Erreichung geringer Leitfähigkeitswerte hat sich als erste Verfahrensstufe das Membranverfahren der Umkehrosmose etabliert. Verfahrensbedingt kommt es aufgrund der Verschiebung des sogenannten Kalk-Kohlensäuregleichgewichts bei der „Entsalzung“ mittels Umkehrosmose zu einem Austreiben von CO2, der pH-Wert fällt in den sauren Bereich ab und die Leitfähigkeit des Permeats erhöht sich, da CO2 nicht von der Membran zurückgehalten wird. Um möglicher Korrosion in nachgeschalteten Anlagenteilen und einer übermäßigen Belastung weiterer Aufbereitungsstufen wie bspw. der EDI entgegenzuwirken, muss das Gleichgewicht wieder hergestellt werden. Üblicherweise wird hierfür auf die Membranentgasung oder die Dosierung von Natronlauge (NaOH) zurückgegriffen.

Als Vorteile der Membranentgasung gegenüber der Natronlaugedosierung sind u.a. folgende Punkte zu benennen:

  • Geringer Platzbedarf und deutlich reduzierter Personalbedarf, weil keine Vorlagebehälter für Chemikalien sowie Gebindewechsel notwendig sind.
  • Keine Anhebung des pH-Wertes auf > 8,5 wie bei der NaOH-Dosierung.
  • Deutlich reduzierter Umgang mit Chemikalien/Gasen, da nur ein einmaliger Anschluss erforderlich ist.
  • Kein Scaling von Eisen- und Manganoxiden auf den Membranen, weil die Installation hinter der Umkehrosmosemembran erfolgt.
  • Durch Einsatz der Membranentgasung wird der für den Betrieb einer EDI erforderliche Grenzwert an Co2 (i.d.R. < 5mg/l) verlässlich unterschritten. Das Verfahren ist somit geeignet für alle Prozesse, bei denen keine absolute Abwesenheit von CO2 gefordert ist.

 

Sowohl die Enthärtung als auch die Membranentgasung stellen Verfahren dar, bei denen auf den Einsatz von Chemikalien verzichtet wird. Dies bedeutet gleichzeitig, dass dem Wasser keine Inhaltsstoffe zugefügt werden, die nicht natürlicher Bestandteil dessen sind.

Komplizierte Eingriffe, wie der Wechsel von Chemikalien-Gebinden oder das Entlüften der Dosierpumpe für die chemischen Produkte, entfallen. Durch den Wegfall dieser Tätigkeiten sowie die Eliminierung potenzieller Gefahrenquellen wie bspw. Leckagen von Dosierschläuchen, sind aus arbeitsschutzrechtlicher Sicht diese Verfahren als deutlich besser geeignet anzusehen und sollten somit Vorrang genießen.

Grundsätzlich ist festzuhalten, dass aus Sicht der Arbeitssicherheit immer zu prüfen ist, ob ein erprobtes, weniger gefährliches Verfahren technologisch verfügbar ist.