Entsalzungsanlage: Wasser für Prozesse in Chemie und Pharmazie

Welche Entsalzungsanlage jeweils verwendet wird, ist immer davon abhängig, wie die aktuelle Einsatzsituation gestaltet ist. Ebenfalls wichtig ist, ob teil- oder vollentsalztes Wasser benötigt wird.

Inhaltsverzeichnis

• Teil- und Vollentsalzung: Optimierter Einsatz der Entsalzungsanlage
• Das Verfahren: Die Vollentsalzung über Ionentausch

Teil- und Vollentsalzung: Optimierter Einsatz der Entsalzungsanlage

Herkömmliches Leitungswasser enthält noch verschiedene Salze, die bei vielen Anwendungen in Chemie und Pharmazie sowie in der Industrie nicht vorhanden sein dürfen. Das Wasser muss teil- oder vollentsalzt werden. Dafür wiederum sind verschiedene Anlagen nötig. Die Entsalzungsanlage wird je nach Einsatzfall spezifisch ausgelegt und kann für die individuellen Zwecke optimiert werden.

Verschiedene Verfahren in der Teil- und Vollentsalzung

Verschiedene Verfahren in der Teil- und VollentsalzungDie Verwendung der Entsalzungsanlage als Voll- oder Teilentsalzungsanlage ist je nach Anwendungsfall möglich bzw. werden die Anlagen speziell auf ihren Einsatz angepasst. Dabei geht es bei der Vollentsalzung um einen Ionentausch, bei der Teilentsalzung hingegen wird auf das Verfahren der Umkehrosmose gesetzt. Anlagen zur Vollentsalzung können ebenfalls auf dem Prinzip der Umkehrosmose basieren, allerdings werden sie hier als permeatgestufte Entsalzungsanlage verwendet. Die Entsalzung muss dann in verschiedenen Schritten durchgeführt werden und ist aufwendiger als die Teilentsalzung.

Entsalztes Wasser gibt es in der freien Natur praktisch nicht. Soll es aber ohne jeglichen Salzgehalt als Hilfsstoff, Rohstoff oder Energieträger eingesetzt werden, muss das Salz aus dem Wasser entfernt werden. Nur dann ist es möglich, die gewünschten Ergebnisse zu erzielen und einen störungsfreien Betrieb in der Produktion oder bei medizinischen Anwendungen zu gewährleisten. Häufiger als die Teilentsalzung wird daher die Vollentsalzung gewählt, denn nur sie bietet den nötigen Reinheitsgrad.

Die Entsalzungsanlage ist auf 100%ige Redundanz ausgelegt. Dies gewährleistet eine sichere Versorgung der Verbraucher zu jeder Zeit. Die gemeinsame SPS Steuerung von Siemens mit einer S7-1500 entspricht dem neusten Stand der Technik und ist über BAC Net mit der GLT gekoppelt.

Einsatzgebiete der beiden Verfahren

Bei der Vollentsalzung erfolgt ein Austausch der Kationen gegen Wasserstoff. Hydroxid-Ionen hingegen sind als Austausch für Anionen zu verwenden. Austauschaktive Kunstharze binden die nötigen Ionen aus dem Wasser. Die Vollentsalzung ist für viele verschiedene Bereiche nötig, unter anderem für die Lebensmittelindustrie, für Laboratorien oder auch für die chemische oder pharmazeutische Industrie.

Bei der Teilentsalzung hingegen erfolgt eine Umwandlung der Wasserhärte in Kohlensäure, der Salzgehalt wird deutlich gesenkt. Dies ist bei der üblichen Wasserenthärtung, wie sie in den Haushalten im privaten Bereich stattfindet, nicht der Fall. Teilentsalztes Wasser wird ebenfalls in der pharmazeutischen und chemischen Industrie, in der Lebensmittelindustrie sowie in der Produktion von Glas, Papier und Stahl verwendet. Auch als Medium für Verdünnungslösungen oder als Spül- und Reinigungsmittel kommt vollentsalztes Wasser zur Anwendung. Nicht verwendet werden kann es jedoch im medizinischen Bereich zum Spülen von Augen oder Wunden.

Das Verfahren: Die Vollentsalzung über Ionentausch

Eine Entsalzungsanlage kann sowohl zur Teil- als auch zur Vollentsalzung eingesetzt werden, dies ist nun bekannt. Vollentsalztes Wasser wird dabei durch eine Ionentauscher-Anlage erzeugt, was jedoch einen hohen Aufwand bedeutet. Ebenfalls aufwendig sind die Regenerationsabläufe, die verfahrenstechnisch nötig sind. Die Anlagen, die dafür nötig sind, zeichnen sich durch ihre Robustheit und Funktionalität aus, nicht umsonst sind sie und dass zugrunde liegende Verfahren häufig erste Wahl bei den Anwendern.

Anpassung an die Kundenwünsche ist möglich

Verschiedene Parameter müssen bei der Anpassung der Entsalzungsanlage auf die kundenspezifischen Ansprüche berücksichtigt werden. Darunter ist unter anderem die benötigte Austauschleistung, der Grad der Verschmutzung und die nötige Kapazität der gesamten Anlage zu nennen. Auch das Risiko zur Verkeimung muss berücksichtigt werden.

Im Rahmen der Kundenanpassung werden verschiedene Optimierungen vorgenommen. Beispielsweise ist die Spül- und Fließgeschwindigkeit individuell einzustellen, des Weiteren kann die Regeneration genau gesteuert werden, wenn Einzelventile mit Endlagenschaltern aufgebaut werden. Die Senkung der Betriebskosten ist damit ebenso möglich wie die Steigerung der Wirtschaftlichkeit der Anlage. In den meisten Fällen wird dann eine ganze Gruppe von Ionentauschern aufgestellt, um die benötigte Wassermenge zur Verfügung stellen zu können.

Leitwerte müssen eingehalten werden

Die Entsalzungsanlage muss so ausgelegt sein, dass die vorgegebenen Leitwerte jederzeit beachtet und gesteuert werden können. Solche sind unter anderem beim Einsatz in der Zahnmedizin bzw. bei der Zuleitung von entsalztem Wasser zum Patientenbecher nötig. Ein Zwei-Säulen-System kann hier sinnvoll sein. Bei diesem werden Kationen- und Anionentauscher getrennt voneinander eingesetzt. Die Polisherpatrone wird dann im Anschluss mit dem Mischbettionentauscher nachgeschaltet.

Wichtig beim Einsatz im industriellen Bereich: Überwachung und Steuerung der Regeneration sowie die Mengensteuerung müssen überwachbar sein. Ideal ist die Mengensteuerung über eine zeitliche Verzögerung, sodass direkt auf Veränderungen reagiert werden kann. Bei Unterschreitung eines vorgegebenen Leitwertes ist es dann möglich, den Wasserzufluss zu sperren.

Doppel- oder Pendelanlagen sind Einzelanlagen, bei denen eine Zusammenschaltung vorgenommen wurde. Die Steuerung ist aufwendig, die Kosten für die Anlage sind hoch. Außerdem brauchen derartige Anlagen viel Platz. Die Lagerung von Reinwasser erfolgt daher teilweise in Vorratsbehältern. Das Reinwasser wird später zum Endverbraucher befördert, indem der Druck auf die Behälter erhöht wird. Im Lagerbehälter können allerdings Verkeimungen entstehen, denen unbedingt vorgebeugt werden muss. Möglich wird diese Vorbeugung durch den Einsatz von UV-Entkeimungsanlagen, die im oder nach dem Tank zwischengeschaltet werden. Der Polierfilter kommt danach im Mischbett zum Einsatz.

Genügend Druck und Verwendung geeigneter Materialien ist erforderlich

Bei der Nutzung einer Entsalzungsanlage müssen viele Punkte beachtet werden. Zum einen betrifft dies den Druck, der mindestens vorhanden sein muss. Herstellerseitig wird für eine Entsalzungsanlage in der Vollentsalzung ein Druck von 1,8 bar vorgeschrieben. Nichtdruckfeste Patronen müssen über ein Absperrventil verfügen, welches vor der Patrone sein muss. Der Eingangsdruck darf nicht höher als 2,5 bar sein.

Neben dem passenden Druck spielen auch die verwendeten Materialien eine wichtige Rolle. Gerade bei Versorgungsleitungen ist es wichtig, dass das Wasser nicht erneut verunreinigt wird, was aber durch die Verwendung nicht geeigneter Materialien leicht möglich ist. Das ist bei der Planung des gesamten Rohrsystems zu berücksichtigen. Die Anlagenteile, die mit dem Wasser in Berührung kommen, sollen dabei besondere Aufmerksamkeit erfahren.

Eine hohe Leitfähigkeit des entsalzten Wassers ist im Hinblick auf die Speicherung desselben im Vorratstank problematisch. Diese Leitfähigkeit steigt aber, je wärmer das Wasser wird. Im Vergleich zu einer Wassertemperatur von 10 °C hat das Wasser bei 60 °C eine mehr als zehnfach erhöhte Leitfähigkeit.

Beim Einsatz einer Entsalzungsanlage ist der Anwender auf die Einhaltung der Sicherheitsrichtlinien im Umgang mit Säuren hinzuweisen. Dabei geht es nicht nur um Säuren, sondern auch um Laugen, denn diese können in der Entsalzungsanlage ebenfalls auftreten und schwere gesundheitliche Schäden verursachen. Eine Auffangwanne, in der die Säure aufgenommen werden kann, ist unverzichtbar. Zusätzlich muss der Schutz der Personen beachtet werden, die mit der Entsalzungsanlage zu tun haben. Arbeitskleidung und das Wissen um die Unfallverhütung sind nötig. Sollte ein Unfall geschehen, muss es unter anderem möglich sein, Augen und Haut sofort von Säuren oder Laugen zu befreien. Entsprechende Erste-Hilfe-Möglichkeiten sind sicherzustellen.