Herrlich! - Weiches Wasser
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Weiches Wasser -
Wertvolle Ressource
für die Industrie



 

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DER INDUSTRIELLE EINSATZ VON WASSER

Zusatzinformationen

Ausführliche Informationen zum Thema "Weiches Wasser - Wertvolle Ressource für die Industrie" liefert unsere gleichnamige Broschüre. Dort finden Sie unter anderem Berechnungsbeispiele für die Kostenersparnis durch weiches Wasser und anhand unserer Referenzkunden zahlreiche Einsatzbeispiele.

WASSER IST NICHT GLEICH WASSER

Wasser ist viel mehr als die chemische Verbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff, denn es enthält zum Beispiel eine Vielzahl gelöster Salze und Gase in sehr unterschiedlichen Konzentrationen.

Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal ist die Wasserhärte, die durch im Wasser gelöste Calcium- und Magnesiumsalze hervorgerufen wird. Von besonderer Bedeutung für den Wassereinsatz in der Industrie ist derjenige Anteil, der aus den Calcium- und Magnesiumsalzen der Kohlensäure gebildet wird, die so genannte Karbonathärte. Calcium und Magnesiumcarbonate fallen nämlich bei der Erhitzung des Wassers teilweise aus und führen so zu Ablagerungen und Inkrustationen an den Wänden von Rohren und Gefäßen ("Kesselstein"). Deshalb hat hartes (salzreiches) Wasser überall dort, wo im industriellen Produktionsprozess Wärme bzw. Druck entsteht, gravierende Nachteile und muss aufbereitet werden.

Je nach Einsatzzweck sind auch andere Eigenschaften des Wassers, zum Beispiel die Temperatur, der pH-Wert oder die Konzentration einzelner Inhaltsstoffe wie Nitrat, Nitrit oder Silikat für verschiedene industrielle Produktionsprozesse von grundlegender Bedeutung.

NATÜRLICH WEICHES WASSER

Es liegt auf der Hand, dass die verfahrenstechnische Aufbereitung harten Wassers für den industriellen Einsatz nicht zum Nulltarif zu haben ist. Diese Kosten können jedoch ganz oder teilweise vermieden werden, wenn Wasser verwendet wird, das bereits von Natur aus eine geringe Härte aufweist.

Die Harzwasserwerke GmbH verfügt in allen Wasserwerken über natürlich weiches und salzarmes Wasser. Ausschlaggebend dafür ist die Herkunft des Wassers, das auf seinem Weg in die Talsperren und Grundwasserspeicher kalkarme Gesteinsformationen und Sandböden passiert, und deshalb kaum Calcium- oder Magnesiumcarbonate aufnimmt.

FORMEN DES WASSEREINSATZES IN DER INDUSTRIE:

  • Kesselspeisewasser
    Das zur Dampferzeugung eingesetzte Kesselspeisewasser wird meist in Kreislaufführung genutzt. Zur Vermeidung von Ablagerungen (Kesselstein) muss Kesselspeisewasser enthärtet oder vollentsalzt werden. Durch die Nutzung weichen Wassers reduziert sich der mit der Enthärtung oder Entsalzung verbundene Aufwand.

  • Kühlwasser
    Kühlwasser und die damit verbundenen Kühlwasserkreisläufe sind von großer Bedeutung für die Ausfallsicherheit von Produktionsprozessen. Ein Ausfall des Kühlkreislaufes verursacht eine Unterbrechung der Produktion und somit erhebliche Kosten. Hartes Wasser führt in Kühlwassersystemen oft zu erheblicher Korrosion, weshalb das Zuspeisewasser oft kostenintensiv enthärtet oder durch Zusatz von Chemikalien konditioniert werden muss. Dies ist bei salzarmem Zuspeisewasser nicht notwendig.

  • Produktionswasser
    Als Produktionswasser bezeichnet man Wasser, das in die erzeugten Produkte direkt mit eingeht (z.B. in der Nahrungsmittel- oder in der chemischen Industrie) oder für einen Produktionsprozess als Hilfsmittel benötigt wird (z.B. Prozesswasser bei der Papierherstellung oder Spülwasser bei der Lebensmittelherstellung). So unterschiedlich die Anwendungsgebiete sind, so unterschiedlich sind die Anforderungen an die Wasserqualität. In vielen Bereichen hat von Natur aus weiches Rohwasser ökonomische und ökologische Vorteile; vor allem dort, wo ansonsten entsalzt oder konditioniert werden muss. Dies ist bei allen Anwendungen der Fall, bei denen das Wasser hohe Reinheitsgrade aufweisen muss.

Detaillierte Studien über die Kosten der Entsalzungsverfahren Ionenaustausch und Umkehrosmose finden Sie auf den Seiten von Dow-Chemicals:

The Economics of Reverse Osmosis and Ion Exchange [S. Beardsley, S. Coker, & S. Whipple]

An Economic Comparison of Demineralization with Reverse Osmosis and Ion Exchange Technology [S. Coker, S. Beardsley, & S. Whipple]

Folgende Studie zeigt die ökonomischen Vorteile weichen Wassers beim industriellen Einsatz des Umkehrosmoseverfahrens:

The Impact of Eliminiating Softeners as Pretreatment for Reverse Osmosis Systems [Andrews, Mazur]

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Die Anforderungen an die Qualität des in der Industrie verwendeten Wassers hängen in erster Linie vom Einsatzbereich des Wassers im Produktionsprozess (zum Beispiel als Kühl-, Kesselspeise- oder Produktionswasser) ab. Die Sicherstellung der erforderlichen Wasserqualität bedarf - je nach Rohwasserqualität - einer mehr oder minder intensiven Wasseraufbereitung (Filtration, Enthärtung, Entsalzung usw.), erfordert qualifiziertes Personal und ist daher häufig mit einem hohen finanziellen Aufwand verbunden.

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Einige Aufbereitungsprozesse (zum Beispiel Enthärtung, Entsalzung und Konditionierung) führen wiederum zu einer erhöhten Belastung des Abwassers und sorgen so für zusätzlichen Aufwand und zusätzliche Kosten bei der Abwasserbehandlung.

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ENTHÄRTUNG VON WASSER

























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Es gibt viele Möglichkeiten, um die Härte des Wassers zu beseitigen oder zu reduzieren. Dabei unterscheidet die Verfahrenstechnik im Wesentlichen zwei Gruppen: die Enthärtung beziehungsweise Entsalzung und die Konditionierung.

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Bei der Enthärtung werden mittels Ionenaustauschverfahren entweder nur die positiv geladenen Calcium- und Magnesiumionen (Teilentsalzung) oder zusätzlich auch negativ geladene Anionen (Vollentsalzung - VE) gegen Neutralsalze ausgetauscht. Zur Vollentsalzung werden häufig auch moderne Membranfiltrationsverfahren eingesetzt, wie zum Beispiel. die Umkehrosmose. Dabei wird das Wasser mit hohem Druck durch sehr feine Filter gepresst. Neben den filtrierten Inhaltsstoffen bleibt dabei das so genannte Konzentrat, eine Salzlake, zurück, die als Abwasser entsorgt werden muss.

Bei der Konditionierung des Wassers wird das Ausfallen von Calcium- und Magnesiumcarbonaten durch Zugabe zum Beispiel von Phosphaten gehemmt. An der Härte selbst ändert die Konditionierung nichts.

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KOSTENSENKUNGSPOTENZIALE



































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Der Einsatz von weichem Rohwasser vereint effiziente Nutzung und wirtschaftliche Nachhaltigkeit. Im Vergleich zu hartem Rohwasser machen sich enorme Einsparpotenziale bemerkbar.

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Direkte Einsparpotenziale

  • Einzelne Aufbereitungsstufen (zum Beispiel Enthärtung) können entfallen.
  • Es werden weniger oder keine Antiscalants benötigt (Umkehrosmose).
  • Weniger Regenerationschemikalien werden benötigt (Ionenaustausch).
  • Längere Laufzeiten, da seltener regeneriert werden muss (Ionenaustausch).
  • Einfachere Prozessführung bedeutet höhere Ausfallsicherheit, so dass auf Redundanzen unter Umständen verzichtet werden kann.
Indirekte Einsparpotenziale
  • (Re-)Investitionen in die Aufbereitungstechnik können geringer ausfallen oder sind ganz und gar entbehrlich.
  • Geringerer Frischwasserbedarf und dadurch auch weniger Abwasser,
    • da Kreisläufe länger gefahren werden können.
    • da bei Membranfiltrationsverfahren der Wirkungsgrad höher ist (zwischen 3 und 10 %), weniger Konzentrat anfällt und auch weniger Spülwasser benötigt wird.
    • da einzelne Aufbereitungsstufen wie zum Beispiel Enthärtung entfallen und damit auch deren Abwasser- und Spülwasseranteil.
  • Im Zuge der Aufbereitung anfallendes Abwasser ist einfacher aufzubereiten.

Zur Enthärtung und Entsalzung ist in der industriellen Wasseraufbereitung das Ionenaustauschverfahren am gebräuchlichsten. Da die Aufbereitungskosten mit dem Salzgehalt des aufzubereitenden Wassers korrelieren, ergeben sich signifikante Kostenvorteile durch die Verwendung weicheren Rohwassers. Kostenrelevant sind beim Ionenaustausch in erster Linie die Aufbereitungschemikalien und die Abwasserentsorgung. Häufig wird dieses Verfahren als erste Stufe zur Enthärtung in einem Mehrstufenprozess eingesetzt.

Die Membranverfahren Nanofiltration und Umkehrosmose werden hauptsächlich zur Entsalzung eingesetzt. Die Nanofiltration wird bei härterem Wasser in einem Mehrstufenprozess häufig vor einem Ionenaustauscher eingesetzt, um dessen Betriebskosten zu senken. Wird die Umkehrosmose zur Entsalzung eingesetzt, kann es durch Anlagerungen von Salzen an der Membrane zu Verstopfungen (Scaling) kommen. Dieses Problem wird entweder durch vorherige Enthärtung oder durch Zugabe von so genannten Antiscalants verhindert - diese müssen allerdings später aufwändig aus dem Abwasser entfernt werden.

Durch den Einsatz von weichem Rohwasser kann sowohl auf Verfahrensschritte zur Enthärtung (Nanofiltration und Ionenaustausch) als auch auf den Einsatz von Antiscalants weitgehend verzichtet werden.

Das Wasser der Harzwasserwerke GmbH zeichnet sich neben seiner zuverlässig hohen Qualität durch einen von Natur aus geringen Härtegrad bzw. Salzgehalt aus. Dadurch senkt es die in der Industrie bei der Wasseraufbereitung und -verwendung entstehenden Kosten und trägt so zu einer effizienten Nutzung der wertvollen Ressource bei.

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Näheres über unsere Referenzen können Sie unserer Industriekundenbroschüre entnehmen.

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