Entsalzungsanlagen: Wasser für Reinigung und Spülung sowie Herstellung
Entsalztes Wasser ist für verschiedene Anwendungen in Industrie, Chemie und Pharmazie nötig. Um dieses zu erhalten, werden Entsalzungsanlagen für die Voll- oder Teilentsalzung des Wassers genutzt.
Inhaltsverzeichnis
Moderne Entsalzungsanlagen für zwei Verfahren
Wasser ist für viele Anwendungen in der Produktion sowie in weiteren Bereichen wie der Chemischen oder der Pharmazeutischen Industrie nötig. Wasser ist aber nicht gleich Wasser und es ist nicht immer möglich, normales Leitungswasser einzusetzen. In vielen Fällen muss entsalztes Wasser genutzt werden, wie es über Entsalzungsanlagen bereitgestellt wird. Dabei wird zwischen der Teil- und der Vollentsalzung unterschieden.
Entsalzungsanlagen wie diese hier sind auf 100%ige Redundanz der Technik ausgelegt. So ist die sichere Versorgung der Verbraucher zu jedem Zeitpunkt gewährleistet. Von Siemens stammt die gemeinsame SPS Steuerung (mit S7-1500) als neuester Stand der Technik. Die SPS ist via BAC Net mit der GLT gekoppelt.
Hoher Reinheitsgrad dank Vollentsalzung
Verschiedene sensible Anwendungen verlangen eine Vollentsalzung. Dies ist unter anderem bei medizinischen Anwendungen nötig, wenngleich vollentsalztes Wasser dennoch nicht für Augenspülungen oder für das Spülen verunreinigter Wunden verwendet werden kann. Doch nicht nur in der Medizin, auch bei vielen Produktionsprozessen kommt es auf den höchsten Reinheitsgrad an und dieser ist nur mit einer Vollentsalzung zu erreichen. Verschiedene Entsalzungsanlagen werden demnach benötigt, wobei ihnen eines gemein ist: Sie werden alle individuell auf die Anforderungen der Kunden ausgelegt.
Die Teilentsalzung
Die Teilentsalzung setzt auf die Umkehrosmose, wobei diese Variante auch bei der Vollentsalzung eingesetzt werden kann. Dabei werden aber permeatgestufte Anlagen verwendet.
Die Teilentsalzung, die auch als Enthärtung bezeichnet wird, setzt auf den Austausch der Härtebildner bzw. auf die Ionen, die die Härte verursachen. Eine weitere Form der Teilentsalzung ist die Entkarbonisierung, bei der die Karbonathärte entfernt wird. Namentlich sind dies die Hydrogenkarbonatsalze von Magnesium und Calcium.
Die Entsalzungsanlagen arbeiten mit einem Kationentauscher, der die Salze herausfiltert. Bei der Entkarbonisierung entstehendes Kohlendioxid wird über einen Riesler herausgefiltert, der nachgeschaltet ist. Die Regeneration erfolgt unter Verwendung von Salzsäure.
Teilentsalztes Wasser, das durch die Umwandlung der Wasserhärte in Kohlensäure entsteht, ist nicht mit dem Wasser zu vergleichen, welches in privaten Haushalten durch moderne Filteranlagen enthärtet wird. Vielmehr hat es einen deutlich höheren Reinheitsgrad und kann in der chemischen und pharmazeutischen Industrie, als Reinigungs- und Spülmittel eingesetzt werden. Auch in der Glasproduktion sowie bei der Produktion von Stahl und Papier kommt teilentsalztes Wasser aus den Entsalzungsanlagen zur Anwendung.
Die Vollentsalzung
Bei der Vollentsalzung hingegen wird eine Ionentauscher-Anlage verwendet, wobei der gesamte Vorgang des Ionentauschs mit einem hohen Aufwand verbunden ist. Auch die Abläufe in der Regeneration sind vergleichsweise aufwendig, zugehörige Anlagen müssen besonders robust und funktional sein. Sie werden exakt auf die zu erwartenden Einsatzsituationen angepasst und kundenspezifisch ausgelegt. Aufgrund der hohen Reinheit, die durch die Entsalzungsanlagen bei der Vollentsalzung erreicht wird, ist diese häufig erste Wahl und das trotz des höheren Aufwands und der deutlich höheren Kosten.
Die Anpassung an die Kundenspezifikationen ist auf vielerlei Arten möglich. Moderne Entsalzungsanlagen werden dafür mit der gewünschten Austauschleistung, mit der nötigen Kapazität der gesamten Anlage und mit Möglichkeiten zur Keimreduzierung ausgestattet. Auch die Austauschleistung, die individuell verschieden ist, kann angepasst werden. So erhält der Kunde genau die Entsalzungsanlagen, die auf seine Bedürfnisse passen und bei denen sämtliche Parameter sinnvoll integriert sind. Dazu zählt unter anderem auch die Steuerung der Fließ- und Spülgeschwindigkeit sowie die Steuerung der Regeneration. Durch diese Anpassungen werden Entsalzungsanlagen wirtschaftlicher, die Betriebskosten können gesenkt werden.
Wichtige Aspekte bei der Teil- und Vollentsalzung
Für die Entsalzung werden jeweils bestimmte Leitwerte vorgegeben. Diese müssen stimmen, egal, ob es sich um die Teil- oder die Vollentsalzung handelt. Die Leitwerte spielen beispielsweise eine Rolle, wenn Wasser beim Zahnarzt entsalzt wird und dort in entsalzter Form in den Becher des Patienten geleitet wird. Sinnvoll ist dabei ein Zwei-Säulen-System, sodass Anionen- und Kationentauscher nicht miteinander verbunden sind. Beide werden getrennt voneinander verwendet. Polisherpatrone und Mischbettionentauscher werden nachgeschaltet.
Bei den meisten Anwendungen ist es wichtig, dass die Mengen sowie die Regeneration steuerbar sind. Eine zeitliche Verzögerung kann sinnvoll sein bzw. ist in vielen Fällen ideal, denn damit lässt sich auf Veränderungen umgehend reagieren. Wird ein vorgegebener Leitwert über- oder unterschritten, kann der Zufluss des Wassers gesperrt werden.
Darauf ist bei Entsalzungsanlagen zu achten
Pendel- und Doppelanlagen stellen eine hohe Investition für Unternehmen dar. Es handelt sich dabei um Einzelanlagen, die zusammengeschaltet werden. Damit ist eine aufwendige Steuerung verbunden, die Kosten für die Anlage können sehr hoch sein. Zudem ist der Platzbedarf groß, was nicht immer problemlos ist. Um diese Herausforderung zu meistern, wird Reinwasser häufig in Vorratsbehältern gelagert. Die Beförderung zum Endverbraucher erfolgt nach Bedarf. Dafür kann der Druck auf die Behälter erhöht werden. Auch hier ergibt sich eine Schwierigkeit: Es können Verkeimungen auftreten, die nicht akzeptabel sind. UV-Entkeimungsanlagen kommen zur Anwendung, um vorgegebene Grenzwerte einzuhalten. Sie werden im Tank integriert oder nachgeschaltet. Anschließend kommen Polierfilter und Mischbett zum Einsatz.
Ebenfalls wichtig sind die verwendeten Materialien der Entsalzungsanlagen. Dies gilt vor allem dann, wenn es sich um Versorgungsleitungen handelt, bei denen jederzeit sichergestellt werden muss, dass das Wasser nicht erneut verunreinigt werden kann. Das gesamte Rohrsystem muss daher entsprechend geplant werden, geeignete Materialien sind zu verwenden. Besondere Aufmerksamkeit ist dabei auf die Teile der Entsalzungsanlagen zu legen, die in direktem Kontakt mit dem Wasser stehen.
Neben den genannten Punkten sind auch die folgenden Aspekte bei Entsalzungsanlagen wichtig:
- Ausreichender Druck
Entsalzungsanlagen müssen mit genügend Druck betrieben werden. Hersteller geben hier einen Mindestdruck von 1,8 bar vor. Werden nichtdruckfeste Patronen verwendet, benötigen diese aus Sicherheitsgründen ein Absperrventil. Dieses muss vor der Patrone liegen. Als maximaler Eingangsdruck werden 2,5 bar angegeben. - Leitfähigkeit
Wenn das entsalzte Wasser im Vorratstank gespeichert werden soll, kommt es auf die Leitfähigkeit des Wassers an. Diese steigt, je wärmer das Wasser wird und liegt bei 60 °C um das Zehnfache höher als bei 10 °C. Die Wassertemperaturen müssen bei entsalztem Wasser, das gelagert wird, demnach stets berücksichtigt und niedrig gehalten werden. Als ideal gilt die Leitfähigkeit, wenn die Temperatur des Wassers zwischen 10 und 20 °C liegt. Auch ein weiteres Abfallen der Wassertemperatur sollte demnach vermieden werden. - Sicherheit
Die Mitarbeiter, die mit den Entsalzungsanlagen zu tun haben, müssen im Umgang mit Säuren und Laugen ebenso geschult sein wie mit den persönlichen Sicherheitsvorschriften. Säuren und Laugen können zu schweren gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen, daher darf mit ihnen nicht leichtfertig umgegangen werden. Wichtig ist darüber hinaus das Vorhandensein von Erste-Hilfe-Ausrüstungen sowie von Schutzkleidung. Einweisungen des neuen Personals, das mit Entsalzungsanlagen umgeht, müssen dokumentiert werden.
