VE-Prozesswasser – Bedeutung und Herstellung

VE-Prozesswasser

Im technischen Sprachgebrauch wird die Bezeichnung „VE-Wasser“ als Abkürzung für „vollentsalztes-Wasser“ bzw. demineralisiertes Wasser verwendet. Die im Leitungswasser vorkommenden Ionen und Salze (u.a. Calcium, Magnesium, Strontium, Chlorid, Natrium, etc.) sind bei VE-Wasser nicht vorhanden. Unter dem Begriff „VE-Prozesswasser“ lassen sich im Wesentlichen 3 Wasserqualitäten zusammen fassen:

• Leitfähigkeit < 50 µS/cm: salzarm aufbereitetes Wasser durch Einsatz einer einstufigen Umkehrosmose
• Leitfähigkeit < 1 µS/cm: Reinstwasser erzeugt durch Einsatz einer zweistufigen Umkehrosmose und ergänzenden Verfahren wie Einsatz von Mischbettharzen in Abhängigkeit der Ausgangswasserqualität
• Leitfähigkeit < 0,1 µS/cm: Hoch reines Wasser erzeugt durch den Einsatz einer Verfahrenskombination aus Umkehrosmose, Elektrodeionisation und Mischbett.

Zur Erhöhung der sogenannten Ausbeute der Umkehrosmose wird dieser häufig eine sogenannte Enthärtungsanlage vorgeschaltet.

Zur Bestimmung des Reinheitsgrades von VE-Wasser wird das Verfahren der elektrischen Leitfähigkeit (z.B. Select, N-LF2000, N-LF420) verwendet. Der elektrische Leitwert (Siemens S = Ω−1) wird mittels Wechselstroms und dem ohmschen Gesetz ( Stromstärke (I), Spannung (U) & elektrischer Leitwert (G)) der Analysenlösung bzw. dessen Kehrwerts ermittelt.

Die Leitfähigkeit wird durch den Spannungsunterschied zwischen den Polen gemessen. Die Stärke des elektrischen Stroms beziehungsweise die Spannung hängt davon ab, welches Medium sich zwischen den Polen befindet.

Zusammengefasst bedeutet dies, je weniger Salze und Ionen in Wasser vorhanden sind, desto geringer ist seine Leitfähigkeit. Wenn alle Ionen und Salze entfernt sind, ist die Leitfähigkeit sehr gering die sogenannte Autoprotolyse tritt ein. Im Technischen Sprachgebrauch wird die Leitfähigkeit in µS/cm (Mikrosiemens pro Zentimeter) angegeben, die offizielle Einheit ist aber mS/m (Millisiemens pro Meter).

Das VE-Wasser kann je nach Aufbereitung und Ausgangsqualität noch zusätzliche Verunreinigungen aufweisen. Es ist auch als „destillatgleiches Wasser“ oder „demineralisiertes Wasser“ bekannt. Im Handel wird es oft als Bügel- oder Batteriewasser angeboten. Destillatgleiches Wasser wird noch zusätzlich sterilisiert, um möglicherweise enthaltene Bakterien vollständig abzutöten.

Zudem ist bei VE-Prozesswasser die Lösungsfähigkeit durch die fehlenden Salze und Ionen aggressiver als bei gewöhnlichem Wasser. Aufgrund der Herstellung von VE Wasser (vollentsalztem Wasser) mittels Membranfiltrationsverfahren und bei Bedarf in Kombination mit Ionenaustauscherverfahren ist die Herstellung deutlich günstiger, da hierfür deutlich weniger Energie und Kühlwasserbedarf erforderlich ist. Gleichzeitig stellt die Membrane, aufgrund ihrer Filtrationsfeinheit eine Keimsperre dar, welche vergleichbar mit der bei der Destillation eintretenden Zerstörung organischer Verbindungen und Mikroorganismen ist. Die Herstellung von VE-Wasser ist deutlich günstiger als Wasser im Destillationsverfahren. Es wird deshalb auch häufig als Alternative zu destilliertem Wasser im industriellen Umfeld oder Laborbereich verwendet.

Die Praxisanwendungen von VE-Wasser sind vielfältig. Die Hauptanwendung befindet sich aber in technischen Bereich, in der Chemie und der Biologie, und zwar als Lösungsmittel, als Wärmeträger in Kühlkreisläufen, oder in medizinischen Einrichtungen. In einer Vielzahl industrieller Fertigungsprozesse spielt aufbereitetes Wasser eine wesentliche Rolle.

Beim Prozesswasser herrschen erhöhte Anforderungen an die Wasserqualität und -eigenschaften und somit auch an die Wasseraufbereitung (z.B. im Ambulanten Klinischen Bereich). Wasser hat bestimmte Inhaltsstoffe, welche schädliche Auswirkungen auf die Anlagen und Prozesse haben können. Die angestrebte Qualität und der zulässige Restgehalt an verbliebenen Inhaltsstoffen nach der Aufbereitung des Prozesswassers, richten sich immer nach dem Einsatzgebiet. Das Prozesswasser wird je nach Bedarf filtriert, enthärtet oder entsalzt, um technische Normen, gesetzliche Vorgaben oder die Bestimmungen der Maschinenhersteller zu erfüllen. Nicht für den Prozess ordnungsgemäß aufbereitetes Prozesswasser kann, zu großen Schäden an Menschen und Maschinen führen sowie massive Auswirkungen auf die Produktionslinien bzw. den gesamten Wertschöpfungsprozess haben. Als Beispiel kann Prozesswasser mit falschen Inhaltsstoffen (u.a. zu hohe Silikat Gehalt) die Sterilisatoren und die darin befindlichen aufbereiteten medizinischen Instrumente schädigen, sodass mit der Zeit Instrumente in den Umlauf gelangen, welche als nicht ordnungsgemäß aufbereitet im Sinne der MDR (Medical Device Regulation) anzusehen sind. In einem solchen Fall ist eine ordnungsgemäße Aufbereitung nur durch mechanischen Oberflächenabtrag oder den Einsatz hochaggresiver Medien wie bspw. Flusssäure möglich. Im Ergebnis hiervon wird die Standzeit aller betroffenen Medizinprodukte drastisch reduziert und es entstehen hohe Reinvestitionskosten.

Bei der ganzheitlichen Betrachtungsweise des Prozesses ist die Auslegung der Wasseraufbereitung ein entscheidender Faktor, welcher maßgeblichen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit, die Betriebssicherheit und den Umweltschutz sowie die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben hat. Aufgrund der Komplexität empfiehlt es sich immer, bei der Auslegung einen unabhängigen Experten einzuschalten.

Die Wasseraufbereitung muss die gewünschte Prozesswasser-Qualität und das erforderliche Volumen berücksichtigen. Die Auslegung der unterschiedlichen Verfahrenskombinationen um Qualität, Volumen und die gesetzlichen Normen einzuhalten bedarf hoher Fachexpertise.

Um Prozesswasser herzustellen, wird in der Regel Wasser aus der kommunalen Wasserversorgung genutzt. Diese gewinnt das Wasser aus Brunnen- und Oberflächenwasser (circa 74 Prozent des Trinkwassers in Deutschland wird aus Grundwasser gewonnen) oder aus einer Kombination dieser genannten Wasserquellen und bereitet dieses entsprechend gesetzlicher Vorgaben vor Einspeisung in das Versorgungsnetz auf. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass das so erzeugte Trinkwasser hinsichtlich seiner chemischen Bestandteile je nach Einzugsgebiet starke Unterschiede (innerhalb der gesetzlich zulässigen Grenzwerte für Trinkwasser) aufweist und somit auch dessen Aufbereitung für die weitere Verwendung immer einzelfallbezogen zu betrachten ist.