Die Prozesswasseraufbereitung umfasst alle Verfahren und Technologien, die eingesetzt werden, um Wasser für industrielle Anwendungen aufzubereiten und an spezifische Anforderungen anzupassen. Die Qualität des Prozesswassers ist essenziell für die Effizienz und Langlebigkeit von Produktionsprozessen, Maschinen und Anlagen. Insbesondere in der industriellen Wasser- und Abwasserbehandlung sowie in Kreislaufsystemen spielt die Prozesswasseraufbereitung eine zentrale Rolle.
Die Anwendungsbereiche reichen von der Aufbereitung von Flusswasser bis hin zum Wasserrecycling, der Herstellung von vollentsalztem Wasser (VE-Wasser) und Reinstwasser für hochsensible Prozesse.
Inhaltsverzeichnis
Hauptanwendungen und Anforderungen
1. Flusswasseraufbereitung
Die Aufbereitung von Flusswasser dient der Bereitstellung von Brauchwasser für industrielle Prozesse. Die größten Herausforderungen liegen in der Entfernung von Schwebstoffen, gelösten organischen Stoffen, Salzen, Schwermetallen und potenziellen biologischen Belastungen.
2. Wasserrecycling
Das Recycling von Prozesswasser gewinnt zunehmend an Bedeutung, da Unternehmen auf Effizienzsteigerung und Nachhaltigkeit setzen. Wasserrecycling umfasst die Rückgewinnung von Abwasser, seine Aufbereitung und Wiederverwendung innerhalb der industriellen Prozesse.
3. VE-Wasser
Vollentsalztes Wasser (VE-Wasser) wird durch die Entfernung sämtlicher gelöster Salze hergestellt. Es wird vor allem in der Chip- und Solarzellenindustrie, Medizintechnik, der Chemieindustrie, bei Kühlkreisläufen und in Dampfkesselanlagen benötigt.
4. Reinstwasser
Reinstwasser, das nahezu frei von allen Verunreinigungen ist, wird für Anwendungen wie die Halbleiterfertigung, Pharmazeutik oder in Laboren benötigt. Die Anforderungen an die Reinheit sind extrem hoch, weshalb spezielle Verfahren wie mehrstufige Umkehrosmose und Ionenaustauschanlagen zum Einsatz kommen.
Aufbereitungsverfahren in der Prozesswasseraufbereitung
1. CP-Anlagen bei Flusswasser und Wasserrecycling
CP-Anlagen (chemisch-physikalische Anlagen) sind Fällungs- und Flockungsanlagen, die speziell für die Entfernung von Verunreinigungen wie Schwermetallen, AOX, Kohlenwasserstoffen oder Schwebstoffen entwickelt wurden. Sie sind besonders flexibel und eignen sich hervorragend für die Behandlung von Flusswasser sowie für Wasserrecycling-Anwendungen.
- Einsatz bei Flusswasseraufbereitung:
- Entfernung von Metallen wie Eisen, Mangan oder Schwermetallen.
- Abscheidung organischer Stoffe und Feststoffe durch Fällung und Flockung.
- Verwendung chemischer Reagenzien zur pH-Anpassung und Fällung.
- Einsatz bei Wasserrecycling:
- Behandlung von hochbelastetem Prozesswasser in Batch- oder Kontinuierlichen-Prozessen.
- Kombination mit Flotationsanlagen oder Sedimentationsstufen zur Feststoffabtrennung.
- Anpassung an spezifische Abwassereigenschaften durch modulare Erweiterungen.
Vorteile:
- Hohe Flexibilität und Skalierbarkeit.
- Anpassung an variable Zulaufqualitäten.
- Geringe Betriebskosten bei konstanter Effizienz.
Foto: Unsere CP-Anlage ALMA CHEM MCW zur Fällung und Flockung Schwermetallen, AOX, Kohlenwasserstoffe und Cyaniden
2. Biofiltrationen für das Wasserrecycling
Biofiltration ist ein Verfahren, das die mikrobiologische Aktivität zur Entfernung organischer Reststoffe nutzt. Besonders bei Wasserrecycling-Anwendungen mit geringen Restbelastungen ist die Biofiltration eine effiziente und wirtschaftliche Lösung.
- Funktionsweise:
- Mikroorganismen auf Filtermaterialien (z. B. Sand, Aktivkohle) bauen organische Substanzen ab.
- Sauerstoffzufuhr optimiert den Abbauprozess.
- Einsatz bei Wasserrecycling:
- Entfernung organischer Rückstände aus Abwasserströmen, z. B. in der Lebensmittelindustrie (Molkereiabwässer, Brüdenkondensate).
- Verminderung von Biofouling in nachfolgenden Membrananlagen (z. B. Umkehrosmose).
Vorteile:
- Nachhaltiger Prozess durch biologische Reaktionen.
- Geringe Betriebskosten bei kontinuierlichem Betrieb.
- Verbesserung der Wasserqualität für nachfolgende Aufbereitungsstufen.
Foto: Unsere Biofiltration ALMA BioFil Compact zur Entfernung von organischen Restbelastung vor Umkehrosmoseanlagen
3. Umkehrosmose (RO)
Die Umkehrosmose ist ein druckgetriebenes Membranverfahren, das gelöste Salze, organische Verbindungen und andere gelöste Stoffe effektiv entfernt. Sie ist eines der am häufigsten eingesetzten Verfahren in der Prozesswasseraufbereitung.
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Einsatz bei Flusswasseraufbereitung:
- Entfernung von Salzen, Schwermetallen und Schwebstoffen.
- Häufig ist eine Vorbehandlung durch CP-Anlagen, Filtration oder Biofiltration wirtschaftlich sinnvoll.
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Einsatz bei Wasserrecycling:
- Rückgewinnung und Aufbereitung von Abwasserströmen zur Wiederverwendung.
- Entfernung von organischen Reststoffen, Salzen und Spurenstoffen.
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Einsatz bei VE-Wasser:
- Herstellung von nahezu salzfreiem Wasser.
- Kombination mit Ionenaustauscheranlagen zur Erzielung höherer Reinheit.
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Einsatz bei Reinstwasser:
- Mehrstufige Umkehrosmose-Anlagen zur Reduzierung von Salzen, organischen Stoffen und Partikeln auf ein Minimum.
Vorteile:
- Sehr hoher Rückhalt gelöster Stoffe (bis zu 99 %).
- Geeignet für verschiedene Wasserqualitäten.
- Modulares Design für spezifische Anforderungen.
Foto: Unsere Umkehrosmoseanlage ALMA OSMO zur Herstellung von VE-Wasser und für Wasserrecyclinganwendungen
4. Ionenaustausch
Der Ionenaustausch ist ein Verfahren zur Entfernung von Ionen aus Wasser durch den Austausch von Kationen und Anionen mit Hilfe von Harzen. Es ist besonders effizient in der Produktion von VE-Wasser und Reinstwasser.
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Funktionsweise:
- Kationenaustausch: Austausch von positiven Ionen (z. B. Calcium, Magnesium) gegen Wasserstoffionen (H⁺).
- Anionenaustausch: Austausch von negativen Ionen (z. B. Chlorid, Sulfat) gegen Hydroxidionen (OH⁻).
- Selektive Ionenaustauscher: Entfernen gezielt bestimmte Ionen wie Schwermetalle.
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Einsatz bei Flusswasseraufbereitung:
- Entfernung von Härtebildnern und Schwermetallen.
- Nachbereitung nach der Umkehrosmoseanlage zur Erreichung höherer Wasserqualitäten.
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Einsatz bei Wasserrecycling:
- Entfernung von störenden Ionen aus aufbereitetem Abwasser.
- Unterstützung bei der Kreislaufführung in sensiblen Prozessen.
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Einsatz bei VE-Wasser:
- Herstellung von vollentsalztem Wasser durch Kombination von Kationen- und Anionenaustauschern.
- Einsatz in thermischen Prozessen wie Dampferzeugern.
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Einsatz bei Reinstwasser:
- Hochreine Harze zur Entfernung von Spurenstoffen.
- Kombinierte Verfahren mit Umkehrosmose für ultrapure Anwendungen.
Vorteile:
- Sehr hohe Reinheit des Wassers.
- Effektive Entfernung spezifischer Ionen.
- Lange Lebensdauer der Harze bei richtiger Regeneration.
Foto: Unsere Ionenaustauscheranlage ALMA ION mit vorgeschalteten Aktivkohlefilter ALMA FIL AK
Einsatzbereiche von Prozesswasser
Prozesswasser ist ein unverzichtbarer Bestandteil zahlreicher industrieller Anwendungen. Es wird speziell auf die Anforderungen des jeweiligen Prozesses hin aufbereitet, um Ablagerungen, Korrosion, Verunreinigungen und Prozessstörungen zu verhindern. Die folgenden Einsatzbereiche verdeutlichen die Vielfalt der Anwendungen und die unterschiedlichen Anforderungen an die Wasserqualität.
1. Kühlwasser
Verwendung
Kühlwasser wird zur Wärmeabfuhr in industriellen Prozessen eingesetzt und spielt eine zentrale Rolle in Kühltürmen, Wärmetauschern und geschlossenen Kreisläufen. Es sorgt dafür, dass Maschinen und Anlagen nicht überhitzen und mit optimaler Effizienz arbeiten können.
Anforderungen
- Geringer Feststoff- und Salzgehalt:
- Feststoffe können sich absetzen und zu Scaling (Kalkablagerungen) führen, während gelöste Salze Korrosion begünstigen.
- Besonders problematisch sind Stoffe wie Calcium- und Magnesiumionen, die in hartem Wasser vorkommen.
2. Reinigungswasser
Verwendung
Reinigungswasser wird in zahlreichen Branchen eingesetzt, darunter die Lebensmittel- und Getränkeindustrie, die Automobilproduktion und die Elektronikfertigung. Es dient der Entfernung von Verunreinigungen an Produktionsanlagen, Produkten und Werkstücken, wobei die Qualität des Wassers maßgeblich die Effizienz und den Erfolg der Reinigung bestimmt.
Anforderungen
- Frei von organischen Rückständen:
- Organische Verbindungen könnten Oberflächen verschmutzen und die Reinigungseffektivität beeinträchtigen.
- Frei von Salzen und festen Partikeln:
- Gelöste Salze könnten zu Fleckenbildung führen, insbesondere bei empfindlichen Materialien wie Glas oder Elektronikkomponenten.
- Schwebstoffe können mechanische Reibung erhöhen und empfindliche Oberflächen beschädigen.
- Nutzung von VE-Wasser:
- In sensiblen Anwendungen, wie der Reinigung von Halbleiterkomponenten oder pharmazeutischen Anlagen, wird vollentsalztes Wasser (VE-Wasser) benötigt.
- VE-Wasser verhindert Rückstände, die durch die Verdunstung mineralhaltigen Wassers entstehen könnten.
3. Produktionswasser
Verwendung
Produktionswasser wird direkt in chemischen Reaktionen, Fertigungsprozessen und bei der Herstellung von Halbfertigprodukten eingesetzt. Es dient als Medium zur Reaktion, Verdünnung, Wärmeübertragung oder als Bestandteil des Endprodukts.
Anforderungen
- Chemisch stabile Zusammensetzung:
- Schwankungen in der Wasserzusammensetzung können chemische Reaktionen stören und die Qualität des Endprodukts beeinträchtigen.
- Gelöste Stoffe wie Salze, Metalle oder organische Verbindungen müssen auf ein Minimum reduziert sein, um Nebenreaktionen zu verhindern.
- Speziell angepasste Wasseraufbereitung:
- In der Chemieindustrie: Entfernen von Verunreinigungen, die die Katalysatoraktivität hemmen könnten.
- In der Metallverarbeitung: Steuerung der Wasserhärte, um optimale Prozessbedingungen zu gewährleisten.
4. Dampferzeuger- und Kesselwasser
Verwendung
In Kraftwerken, Prozessindustrien und anderen Anwendungen, die Dampfproduktion erfordern, wird Prozesswasser als Kesselwasser genutzt. Dampf treibt Turbinen an, überträgt Wärme oder wird in chemischen Prozessen verwendet.
Anforderungen
- Extrem niedriger Salzgehalt:
- Gelöste Salze führen zu Scaling in Kesseln und Ablagerungen in Dampfturbinen, was den Wirkungsgrad verringert und die Lebensdauer der Anlagen reduziert.
- Chloride, Sulfate und Carbonate können zu Korrosion führen.
- Korrosionsschutz:
- Sauerstoff, Kohlendioxid und aggressive Ionen müssen entfernt werden, um Korrosion zu minimieren.
- Entgasung (thermisch oder chemisch) und der Einsatz von Sauerstoffbindern wie Natriumsulfit oder Hydrazin sind notwendig.
- Verwendung von VE-Wasser oder Reinstwasser:
- Kesselwasser muss häufig komplett entsalzt sein, insbesondere in Hochdruckdampfkesseln.
- Reinstwasser wird für die Dampferzeugung in Kernkraftwerken oder pharmazeutischen Produktionsanlagen eingesetzt.
Fazit
Die Prozesswasseraufbereitung ist eine essenzielle Technologie für die industrielle Wassertechnik. Ob Flusswasseraufbereitung, Wasserrecycling, VE-Wasser oder Reinstwasser – die Wahl der Verfahren hängt von den spezifischen Anforderungen des Prozesses ab. CP-Anlagen, Biofiltration, Umkehrosmose und Ionenaustauschsysteme bieten maßgeschneiderte Lösungen für unterschiedlichste Anwendungen. Durch den gezielten Einsatz dieser Technologien können Betriebskosten reduziert, Ressourcen geschont und die Einhaltung von Umweltauflagen sichergestellt werden.
Für weiter Informationen zu unseren Produkten können Sie uns gerne jederzeit kontaktieren!