Trinkwasseraufbereitung mit Sauerstoff, Kohlendioxid und Ozon
Trinkwasser ist unser Lebensmittel Nummer 1: Ohne Wasser ist kein Leben möglich. Daher sind der Schutz und die Aufbereitung dieser lebenswichtigen Ressource von großer Bedeutung für eine hohe Lebensqualität.
Bei den unterschiedlichen Verfahren zur Trinkwasseraufbereitung leisten Sauerstoff, Kohlendioxid und Ozon einen wesentlichen Beitrag zur Sicherung der herausragenden Trinkwassergüte in Deutschland.
- Aufbereitungsstoffe gemäß Trinkwasserverordnung (TrinkwV) §20: Sauerstoff und Kohlendioxid in Trinkwasserqualität
- Grundwasseraufbereitung mit Sauerstoff: Enteisenung, Entmanganung, Entfernung von Ammonium, Schwefelwasserstoff oder Methan
- Optimierter Sauerstoff-Eintrag in Wasser: Injector-Bicone
- Aufbereitung von Uferfiltrat mit Sauerstoff, Ozon oder Kohlendioxid
- Aufbereitung aus Seen und Talsperren – Aufhärten mit Kohlendioxid in Trinkwasserqualität, Ozon aus Sauerstoff in Trinkwasserqualität
- Enthärten von Trinkwasser: Carix-Verfahren oder Schnellentkarbonisierung
Dabei ist das auf den Anwendungsfall exakt zugeschnittene Eintragsequipment eine wesentliche Grundlage für einen wirtschaftlichen Prozess.
Die wichtigsten Rohwasserressourcen in Deutschland sind:
- Grundwasser aus Flachbrunnen oder Tiefbrunnen
- Uferfiltrat aus oberflächennahen Flachbrunnen
- Oberflächenwasser aus Fließgewässern, Seen oder Talsperren
Aufbereitungsstoffe gemäß Trinkwasserverordnung (TrinkwV) §20: Sauerstoff und Kohlendioxid in Trinkwasserqualität
Trinkwasser ist das Lebensmittel Nummer eins. Zugleich kommt es für häusliche Zwecke wie Körperreinigung, Wäschewaschen oder Toilettenspülung, aber auch in der Industrie zum Einsatz.
Die Qualität des Trinkwassers muss in Deutschland hohen Anforderungen genügen: Die Trinkwasserverordnung (TrinkwV) als deutsche Umsetzung der EG-Trinkwasserrichtlinie gibt diese verbindlich vor.
Auch Zusatzstoffe für die Trinkwasseraufbereitung wie Sauerstoff, Kohlendioxid oder andere Stoffe sind gemäß §20 TrinkwV in ihrer Zusammensetzung und Qualität streng geregelt.
Air Liquide verfügt mit den Produkten ASPAL 2 und ASPAL 3 über spezielle Qualitäten für Kohlendioxid und Sauerstoff nach den strengen Qualitätsvorgaben der Trinkwasserverordnung.
Grundwasseraufbereitung mit Sauerstoff: Enteisenung, Entmanganung, Entfernung von Ammonium, Schwefelwasserstoff oder Methan
Die Aufbereitung von Rohwasser aus Grundwasser ist eine der bedeutenden Säulen der Trinkwasseraufbereitung in Deutschland.
Bei hohen Konzentrationen an Eisen, Mangan oder Ammonium im Rohwasser geraten konventionelle, mit Luft als Oxidationsmittel betriebene Aufbereitungsverfahren, an ihre verfahrenstechnischen Grenzen.
Reiner Sauerstoff mit einer nahezu fünffach höheren Löslichkeit ermöglicht höhere Sauerstoff-Konzentrationen – mit speziell von Air Liquide dafür entwickelten Eintragssystemen mit einem Wirkungsgrad von nahezu 100 %. Die Enteisenung und Entmanganung wird deutlich erleichtert durchhohe Sauerstoff-Konzentration:
- Verlustfreier Sauerstoffeintrag
- Geringere Filterwiderstände, kein N2-Ballast
- Geringerer Energiebedarf
- Höhere Filterlaufzeiten
- Keine Stickstoff-Übersättigung – weißes Wasser
- Keine “Luftverunreinigungen”
- Kein CO2-Strippen bei weichem Wasser
Bei sehr stark reduzierten Rohwässern können sich die Konzentrationen an Fe, Mn oder NH4 deutlich erhöhen, auch:
- Schwefelwasserstoff im Rohwasser oder
- Methan im Rohwasser kommen vor.
Es ist sehr wichtig, dass diese Gase entfernt werden, da schon kleine Restmengen im Wasser die nachfolgende Aufbereitung erheblich erschweren.
Beide Gase können durch Oxidation des Wassers entfernt werden. Die Oxidation erfolgt durch intensive “Belüftung” des Rohwassers mit Sauerstoff mit dafür optimierten Sauerstoff-Eintragssystemen.
Der Betrieb einer Grundwasseraufbereitung mit reinem Sauerstoff führt zu einer signifikanten Senkung des Energiebedarfs im Wasserwerk.
Optimierter Sauerstoff-Eintrag in Wasser: Injector-Bicone
Der schnelle und vollständige Sauerstoffeintrag in Wasser bei geringem Druckverlust ist ausschlaggebend für eine wirtschaftliche Trinkwasseraufbereitung mit Sauerstoff. Für den Eintrag von Sauerstoff, aber auch von Kohlendioxid, hat Air Liquide den Injector-Bicone entwickelt.
- Hohe Sauerstoff- oder Kohlendioxiddosierung
- Verlustfreier Gaseintrag
- Geringer Druckverlust
- Von 5 m³/h bis 1.800 m³/h verfügbar
- Druckstufen PN 6, PN 10
- Behälter aus Edelstahl
Alle Systeme erreichen Sauerstoffkonzentrationen von > 30 mg/l*bar und können im Vollstrom, aber auch im Bypass, zum Einsatz kommen.
Der Sauerstoff oder das Kohlendioxid werden gezielt mit dafür entwickelten Dosier- und Regelsystemen dosiert – mengenproportional oder über das Kunden-PLS gesteuert.
Aufbereitung von Uferfiltrat mit Sauerstoff, Ozon oder Kohlendioxid
Die Aufbereitung von Uferfiltrat bildet eine weitere wichtige Säule in der Trinkwasserversorgung. Die Aufbereitungsverfahren sind an die geänderten Rohwasserqualitäten angepasst.
Uferfiltrate werden oft einer vorgeschalteten Flockung und Fällung unterzogen. Hierbei hilft Ozon aus Sauerstoff bei der Oxidation unerwünschter Inhaltsstoffe, zugleich optimiert es die Flockung und Fällung.
Kohlendioxid stellt betriebssicher den optimalen pH-Wert für die Flockung und Fällung ein und ist bei weichen Rohwässern für eine gezielte Aufhärtung erforderlich.
Immer häufiger kommen Membrananlagen in der Trinkwasseraufbereitung auch bei Uferfiltrat zum Einsatz. Dabei schützt die gezielte Dosierung von Kohlendioxid, abhängig von den Inhaltsstoffen, vor Scaling an den Membranen.
Sauerstoff (auch als Ausgangsstoff der Ozonerzeugung) und Kohlendioxid werden von Air Liquide in speziellen Qualitäten für die Trinkwasseraufbereitung unter dem Markennamen ASPAL 2 und ASPAL 3 geliefert.
Die für die Aufbereitungsverfahren erforderlichen Gas-Eintrags- und Dosiersysteme konzipiert Air Liquide gezielt abgestimmt auf die Bedürfnisse der Kunden.
Aufbereitung aus Seen und Talsperren – Aufhärten mit Kohlendioxid in Trinkwasserqualität, Ozon aus Sauerstoff in Trinkwasserqualität
Talsperren und Seen bilden in Deutschland die dritte große Säule für die Trinkwasseraufbereitung. Hier spielen Kohlendioxid oder Sauerstoff für die Ozonherstellung – beide Gase in Trinkwasserqualität – eine entscheidende Rolle.
Die Verfahrensschritte zur Trinkwasseraufbereitung aus Seen und Talsperren sind jenen aus der Aufbereitung von Uferfiltrat ähnlich: Die vorliegenden weichen Rohwässer werden mit Hilfe von Kohlendioxid und Kalkmilch oder Kohlendioxid und stark kalkhaltigem Filtermaterial aufgehärtet. Die exakte Dosierung von Kohlendioxid stellt einen leicht sauren pH-Wert sicher, die Grundlage zur späteren Lösung von Kalk zur gezielten Aufhärtung.
Air Liquide ist ein verlässlicher Partner für die Belieferung mit Kohlendioxid in Trinkwasserqualität. Zum Eintrag und zur vollständigen Lösung des Kohlendioxids in Wasser steht eine große Bandbreite an Mess- und Regelequipment sowie speziellen Eintragssystemen zur Verfügung, wie der Injector-Bicone oder die CS-Zweiphasendüse.
Enthärten von Trinkwasser: Carix-Verfahren oder Schnellentkarbonisierung
Hartes Trinkwasser schädigt auf Dauer nachgeschaltete Anlagen durch Kalkablagerungen. Vielfach erfolgt deshalb eine zentrale Enthärtung im Wasserwerk. Hierbei kommen die Schnellentcarbonisierung oder die Enthärtung in Carix-Anlagen zum Einsatz.
Kohlendioxid in Trinkwasserqualität spielt entweder zur Regeneration der im Carix-Verfahren eingesetzten Mischbett-Ionentauscher, oder zur pH-Wert-Einstellung und zum Einstellen des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichts eine entscheidende Rolle.
Immer häufiger werden Membrananlagen zur Trinkwasseraufbereitung und zum Wasser Enthärten eingesetzt. Zum Schutz der Membrananlagen vor Kalkablagerungen kommt, neben Kalkstabilisatoren, auch Kohlendioxid zum Einatz: Durch die gezielte pH-Wert-Steuerung werden Membrananlagen geschützt und gleichzeitig das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht nach der Aufbereitung eingestellt.
In der Trinkwasseraufbereitung ist der Einsatz von Sauerstoff, Kohlendioxid oder Ozon seit langem etabliert. Technische Gase – einfach und unkompliziert in der Anwendung – steuern eine Vielzahl von Prozessen: von der Enteisenung und Entmanganung bis hin zur gezielten Aufhärtung oder auch Enthärtung.
Auf den individuellen Einsatz von technischen Gasen abgestimmtes Equipment und zuverlässige Anlagentechnik leisten zusätzlich einen erheblichen Beitrag zur Gesamtwirtschaftlichkeit.
