Hohe Wasserqualität für die Industrie
Moderne Fertigungen stellen besondere Anforderungen an die Wasserqualität. Im gewerblichen und industriellen Bereich kann gewöhnliches Leitungswasser in aller Regel die Ansprüche nicht erfüllen. Für qualitativ einwandfreie und hochwertige Produkte, die den gesetzlichen Normen und den steigenden Anforderungen des Marktes genügen, muss entsprechend aufbereitetes Wasser verwendet werden.
Burkhalter Wassertechnik hält für die unterschiedlichen Ansprüche an die Wasserqualität sowohl standardisierte als auch kundenspezifische Anlagen bereit. Damit decken wir die Bedürfnisse der Halbleiterindustrie, Kraftwerksbetreiber, Wäschereibetriebe, Autowaschanlagen und viele weitere industrielle Anwendungen ab.
Verfahrenstechniken
Elektrodeionisation
Werden höchste Ansprüche an die Reinheit des Wassers gestellt – wie in der Pharma- oder Halbleiterindustrie – kommt die Elektrodeionisation zum Einsatz.
Die Elektrodeionisation ist ein elektrochemisches Verfahren zum Entfernen von Ionen und ionisierbaren Stoffen aus Wasser. Wir verwenden Elektrodeionisation, um Wasser weiter zu reinigen, das über eine Umkehrosmoseanlage gewonnen wurde. Dies ist ein essenzieller Schritt zur Erzeugung von Reinstwasser (Aqua Purificata AP, aber auch Water for Injection WFI).
Wie funktioniert die Elektrodeionisation?
Das von der Umkehrosmoseanlage gelieferte Wasser wird innerhalb des EDI-Stacks zwischen einer Anode (positive Elektrode) und einer Kathode (negative Elektrode) hindurchgeleitet. Dabei fliesst es durch Kammern, die mit Mischbettharz (Mischung aus Anionen- und Kationenaustauscherharz) gefüllt sind. Die Kammern sind zusätzlich auf der einen Seite durch eine Anionenaustauschermembran und auf der anderen Seite durch eine Kationenaustauschermembran getrennt.
Durch die angelegte Spannung werden die Ionen zur jeweiligen Elektrode gezogen, wobei die halbdurchlässigen Membranen jeweils nur eine Spezies durchlassen. Dadurch können die Ionen mit dem Konzentrat abgeführt werden.
Gleichzeitig findet eine durch die Spannung verursachte Spaltung (Dissoziation) einiger Wassermoleküle statt. Dadurch entstehen H+- und OH--Ionen, die das Mischbettharz laufend regenerieren. Das regenerierte Harz kann nun auch neutrale oder nur schwach geladene gelöste Ionen, wie zum Beispiel CO2 oder Silikate, ionisieren. Diese können dann ebenfalls entfernt werden.
Mischbettentsalzung
Die Vollentsalzung mittels Ionenaustausch nimmt an Bedeutung zu. Die Gründe dafür: Der verstärkte Umweltschutz und die steigenden Ansprüche an die Qualität von Reinwasser. Mit der Mischbettentsalzung wird Rohwasser von Inhaltsstoffen wie Kalk und Mineralien befreit. Dadurch können Speisen und Getränke ihren natürlichen Geschmack entfalten. Auch für strahlende Sauberkeit aus der Spülmaschine eignet sich vollentsalztes Wasser hervorragend.
Wie funktioniert die Mischbettentsalzung?
Im zu behandelnden Wasser befinden sich gelöste Ionen. Metalle und Wasserstoff liegen als Kationen (+), Säurereste und Hydroxylionen als Anionen (-) vor. Zur Entfernung dieser gelösten Ionen werden Kationen-Austauscherharze eingesetzt.
Die Bauweise der Mischbettfilter ist weitgehend vergleichbar mit einer Enthärtungspatrone. Während Letztere aber nur Kationenaustauscherharz enthält, wird in Mischbettfiltern ein Mischbettharz, bestehend aus Kationen- und Anionenaustauscherharz verwendet.
Die Mischbettpatronen von Burkhalter Wassertechnik zeichnen sich durch einfache und schnelle Installation aus, sind ökonomisch im Betrieb und dank unseres eigenen Regenerierservices auch ökologisch mustergültig. Ist eine Mischbettpatrone erschöpft, nehmen wir sie zurück. Das Mischbettharz wird regeneriert und die Patrone kann wieder eingesetzt werden.
Was wird alles entfernt?
Schauen Sie sich die Inhaltsstoffe einer Mineralwasserflasche an. Alle diese Mineralstoffe werden durch eine Mischbettentsalzung entfernt: Magnesium, Calcium, Natrium, Kalium, Fluorid, Hydrogencarbonat und Sulfat, aber auch die Kohlensäure. Alle diese Inhaltstoffe liegen als positiv oder negative Ionen vor und werden im Mischbett zurückgehalten.
Schematischer Ablauf Mischbettentsalzung
Die Animation zeigt, wie die Ionen im Mischbett zurückgehalten werden. Das Resultat ist vollentsalztes Wasser (reines H2O). Wenn das Harzbett komplett mit Ionen beladen ist (Harzbett ist erschöpft), muss es regeneriert werden. Dieser Regenerationsprozess kann nicht vor Ort durchgeführt werden und daher wird die Mischbettpatrone komplett ausgetauscht. Die erschöpfte Mischbettpatrone wird zum Hersteller gesendet, der diese mit regeneriertem Mischbettharz wieder befüllt und dem Kunden wiederum zur Verfügung stellt. Das erschöpfte Harz wird gesammelt und in einem komplexen Prozess wieder regeneriert.
Beispiel Mischbettentsalzungsanlage
Das Bild zeigt typische Mischbettpatronen. Eine Leitfähigkeitsmessung im Ausgang der Patrone überprüft die Wasserqualität und zeigt an, wenn das Harzbett erschöpft ist. Die Patronen sind aus beständigem Edelstahl gefertigt und eignen sich somit optimal für die notwendigen Transporte für die Regeneration.
Ozon-Desinfektion
Bei Burkhalter Wassertechnik setzen wir Ozon-Desinfektion vor allem in Reinstwasser-Systemen, bei der kalten Lagerung und Verteilung von AP-Wasser und WFI ein. Der grosse Vorteil von Ozon: Im Gegensatz zu anderen Desinfektionsmitteln lässt es sich einfach mittels UV-Bestrahlung rückstandslos eliminieren.
Wie funktioniert die Ozon-Desinfektion?
Ozon (O3) ist ein starkes Oxidationsmittel. Durch seine starke Oxidationswirkung ist das Gas bereits bei Raumtemperatur instabil. Ozon zerfällt gemäss folgender Gleichung in Sauerstoff (O2) und atomaren Sauerstoff (O), der hoch reaktiv ist und Bakterien, Viren etc. zerstört.
O3 –> O2 + O
Wie wird Ozon hergestellt?
Aufgrund seiner Instabilität lässt sich Ozon nicht über längere Zeit lagern. Es muss deshalb vor Ort erzeugt werden. In den meisten Fällen wird Ozon in einem Ozongenerator, auch Ozonisator genannt, durch stille elektrische Koronaentladung erzeugt. Diese lässt sich mit einem Blitzschlag in der Natur vergleichen. Dazu wird zwischen zwei Elektroden, bei denen eine durch ein Dielektrikum isoliert ist, eine Spannung erzeugt. Diese ist so stark, dass die Bindung von Sauerstoffmolekülen aufgebrochen wird und sich Ozon bilden kann.
UV-Desinfektion
Bei der Trinkwasseraufbereitung, in der Industrie oder als Komponente einer Reinstwasseraufbereitungsanlage – UV-Anlagen sorgen höchst zuverlässig für keimarmes Trinkwasser. Der grosse Vorteil dabei ist, dass keine Zusatzstoffe ins Wasser gegeben werden und dass Mikroorganismen keine Resistenz gegen UV-Strahlen entwickeln können.
Wie funktioniert die UV-Desinfektion?
Ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung) ist ein Wellenlängenbereich des Lichts, der für das menschliche Auge unsichtbar ist. Genauer gesagt ist die UV-Desinfektion bei Wellenlängen von 200 bis 300 nm wirksam.
Die sogenannte UVC-Strahlung ist grundsätzlich in der Lage, Mikroorganismen wie Viren, Bakterien, Hefen und Pilze abzutöten. Werden diese der UVC-Strahlung ausgesetzt, wird der Zellkern so verändert, dass eine Reproduktion verhindert wird und die Zellen inaktiviert werden. Damit können sie in Sekunden unschädlich gemacht werden.
Um eine einwandfreie Desinfektion zu gewährleisten, müssen die Dosis und die Bestrahlungsstärke gross genug sein. Das heisst, die Lampe muss stark genug, die Kontaktzeit genügend lange sein und das Wasser darf eine bestimmte Trübung nicht überschreiten.
Deshalb muss für jede Anwendung die passende Lampe in Abhängigkeit der Wassermenge und der äusseren Umstände ausgewählt werden.
Aufbau einer UV-Desinfektion
Die UV-Desinfektionsanlagen von Burkhalter lassen sich einfach in die bestehende Wasserversorgung integrieren. Das zu desinfizierende Wasser fliesst in einem strömungsoptimierten Gehäuse entlang der UV-Lampe und wird so optimal behandelt.
Umkehrosmose
Brauchen Sie keimfreies und schadstoffarmes Wasser mit niedriger Leitfähigkeit? Mithilfe der Umkehrosmose kann Wasser für anspruchsvolle Produktionsprozesse in der Industrie, für Laborgeräte, viele medizinisch-technische Anwendungen und selbst für die Gastronomie oder Gebäudetechnik (z. B. Geschirrspüler, Luftbefeuchter usw.) aufbereitet werden.
Wie funktioniert die Umkehrosmose?
Wie es der Name schon sagt, wird bei der Umkehrosmose der natürliche Vorgang der Osmose umgekehrt. Die Osmose ist ein natürlicher Prozess, der insbesondere für die Regulation des Wasserhaushalts von Lebewesen und ihren Zellen von Bedeutung ist.
Was wird alles entfernt?
Die Beliebtheit der Umkehrosmose zeigt sich darin, welche Inhaltsstoffe des Wassers entfernt werden können. Nämlich nahezu alle:
- Ionen / Salze (Mineralien wie Natrium, Nitrat etc.)
- Bakterien, Viren
- Schwermetalle (Blei, Eisen, Kupfer, Uran etc.)
- Pestizide (z. B. Chlorothalonil)
- Medikamentenrückstände (z. B. Antibiotika)
- Hormone
- Farbstoffe
- Radioaktive Teilchen
Einzig Gase (CO2, O2) die sich im Wasser befinden passieren die Membrane. Weiter zerstört Chlor die Membrane und Kalk führt zu Verblockungen. Aus diesem Grund werden diese beiden Stoffe in der Regel vor der Umkehrosmose entfernt respektive reduziert.
Schematischer Ablauf Umkehrosmose
Durch die Umkehrosmose werden 98 bis 99.5 Prozent der Stoffe entfernt, welche im Wasser gelöst sind. Je besser die Qualität und Verarbeitung der Membranen, desto besser die Rückhalterate.
Osmose in der Natur
Ein anschauliches Beispiel ist das Aufplatzen reifer Kirschen im Regen. Zwei wässrige Lösungen haben immer das Streben danach, sich zu vermischen und ihre Konzentration somit auszugleichen. Das Regenwasser auf der Aussenseite der Kirsche hat viel weniger Zucker und andere Stoffe gelöst als das Wasser innerhalb der Kirsche. Es wird also Wasser in die Kirsche hineinfliessen, bis es innen und aussen dieselbe Konzentration hat. Da die Haut der Kirsche aber nur Wasser durchlässt und keinen Zucker ist dies nicht möglich und es baut sich ein osmotischer Druck auf, bis die Haut platzt.
Umkehrosmose: Osmose rückwärts gedacht
Bei der Umkehrosmose wird der Prozess der Osmose umgekehrt, indem auf der Seite der höheren Konzentration ein Druck aufgebaut wird. Für eine Kirsche würde dies bedeuten, dass Wasser aus der Kirsche rausgepresst würde, bis nur noch hochkonzentrierter Saft in der Haut zurückbleibt.
In der Praxis wird bei der Umkehrosmose das zu behandelnde Wasser mit Druck durch eine halbdurchlässige Membran gepresst. So werden praktisch alle gelösten Stoffe im sogenannten Konzentrat zurückgehalten und das reine Permeat wird gewonnen.
Beispiel Umkehrosmoseanlage
Auf der Anlage ist die Druckpumpe aufgebaut, die den nötigen Druck für den Umkehrosmose-Prozess erzeugt. Die eigentliche Umkehrosmose-Membrane wird in Modulen zusammengefasst, die hier in 4 vertikalen Druckrohren ersichtlich sind.
Enthärtungsanlage
Lästige Kalkablagerungen im Haushalt, verstopfte Leitungen und Schäden an Geräten – Kalk stellt in vielen Bereichen ein Problem dar. Die Wasserenthärtung mit einer Enthärtungsanlage bietet eine effektive und bewährte Lösung. Wir bieten Enthärtungsanlagen von der kompakten Ausführung für Einfamilienhäuser bis hin zu Grossanlagen für die Industrie und Pharmabranche an.
Wie funktioniert die Enthärtungsanlage?
Wenn wir bei Burkhalter von Wasserenthärtung sprechen, sprechen wir von Enthärtungsanlagen, die auf dem Prinzip des Ionenaustauschs basieren. Umgangssprachlich werden diese auch oft als Wasserenthärter, Entkalkungsanlage oder einfach als Enthärter bezeichnet.
Beim Ionenaustausch wird der Kalk (Kalzium- und Magnesiumionen) gegen Natriumionen ausgetauscht. Um dies zu ermöglichen, wird das kalkhaltige Wasser über ein sogenanntes Kationenharz geleitet, das mit Natriumionen beladen ist und sich in der Enthärtungsanlage befindet. Auf der Oberfläche des Kationenharzes findet dann der Ionentausch statt. Damit dieser Ionentausch immer reibungslos ablaufen kann, muss das Kationenharz in regelmässigen Abständen mit einer Kochsalzlösung regeneriert werden.
Die Wasserhärte
Das Wasser, das von der Wasserversorgung geliefert wird, enthält je nach Herkunft und Bodenbeschaffenheit unterschiedliche Mengen an Kalk. Die Menge wird in Grad französischer Härte (°fH) angegeben und in unterschiedliche Bereiche eingeteilt.
In der Schweiz wird das Wasser gemäss Lebensmittelgesetz in sechs Härtestufen eingeteilt. Der Wert wird in Millimol pro Liter (mmol/l) oder in französischen Härtegraden angegeben:
| Gesamthärte in ºfH | Gesamthärte in mmol/l | Bezeichnung |
|---|---|---|
| 0 bis 7 | 0 bis 0.7 | sehr weich |
| grösser 7 bis 15 | grösser 0.7 bis 1.5 | weich |
| grösser 15 bis 25 | grösser 1.5 bis 2.5 | mittelhart |
| grösser 25 bis 32 | grösser 2.5 bis 3.2 | ziemlich hart |
| grösser 32 bis 42 | grösser 3.2 bis 4.2 | hart |
| grösser als 42 | grösser 4.2 | sehr hart |
Nach der Wasserenthärtungsanlage entspricht die Wasserhärte 0°fH. Je nach Verwendungszweck kann das Wasser dann mit einem Mischventil auf die gewünschte Wasserhärte eingestellt werden.
Mit unserem Auslegungstool bestimmen Sie die Grösse Ihrer Enthärtungsanlage in einer Minute. Direkt zu den Auslegungstools
Mehr Informationen und wichtige Vorteile zu den Wasserenthärtungsanlagen für private Haushalte finden Sie hier: Direkt zu den Anlagen für Ihr Zuhause
Was wird alles entfernt?
Aus dem Wasser werden die Härtebildner Kalzium und Magnesium entfernt und mit Natriumionen ausgetauscht. Alle restlichen Inhaltsstoffe bleiben im Wasser enthalten. Da es sich um einen Ionentausch handelt, bleibt auch der Gesamtsalzgehalt im Wasser bestehen.
Schematischer Ablauf Wasserenthärtung
In der Animation werden die Phasen der Wasserenthärtung dargestellt. Im Betrieb werden die Härtebildner gegen Natriumionen ausgetauscht. Wenn das Harzbett (Kationenharz) komplett mit Kalzium- und Magnesiumionen beladen ist, wird dieses mittels einer Salzlösung (Natriumionen) regeneriert. Alle Härtebildner werden in den Ablauf gespült.
Beispiel Enthärtungsanlage
Das Bild zeigt eine typische Enthärtungsanlage in einem Ein- oder Mehrfamilienhaus. Die Anlage ist kompakt angeordnet, der Salzbehälter umschliesst den nicht sichtbaren Harzbehälter.
Das Schnittbild zeigt das Innenleben der Enthärtungsanlage. Im Harzbehälter wird das Rohwasser über das Kationenharz geleitet und gelangt anschliessend als Weichwasser zum Verbraucher. Im Salzbehälter wird die für die Regeneration benötigte Salzsole bereitgestellt.
Wasserkonditionierung
Was dauerhaft mit Wasser in Berührung steht, bleibt davon auf Dauer nicht unberührt. Sei es beim Betrieb von Dampferzeugern, offenen Kühlsystemen oder in alternden Wasserleitungen – oft muss das Wasser behandelt werden, um die gewünschten Anforderungen zu erfüllen.
Was bedeutet Wasserkonditionierung konkret?
Eine geeignete Wasseraufbereitung fängt mit den richtigen Anlagen wie Enthärter oder Umkehrosmose an und wird mit den richtigen Korrosionsschutzmitteln, Bioziden etc. abgerundet.
Zusammensetzung und Menge der erforderlichen Zusatzstoffe variieren je nach Verwendungsart als Trinkwasser, Kühl-, Heizungs- oder Dampfkesselwasser usw. Durch unsere langjährige Erfahrung im Bereich der Wasseraufbereitung bieten wir Ihnen mit unseren geprüften und zugelassenen Produkten für jedes wasser- oder dampfführende System die passende Konditionierungslösung an. Dazu zählen auch Härtestabilisatoren wie Antiscalant als Vorstufe einer Umkehrosmose sowie mikrobiologisch wirksame Desinfektionsmittel gegen Keime und Legionellen in Kühlkreisläufen, in der Klimatechnik und im Trinkwasser.
Unser Ziel ist es immer, mit dem geringstmöglichen Einsatz an Dosiermitteln ein Maximum an Wirksamkeit zu erzielen. Dazu analysieren wir jedes System genau und begleiten den Einsatz gezielt mit Wasseranalysen.
Filtration
Die Filtration (auch Filtrierung, Filterung oder Filtern genannt) ist ein mechanisches Trennverfahren. Dieses erlaubt es, Schwebestoffe und ungelöste Stoffe aus dem Wasser zu entfernen. Durch Zugabe eines Fällungsmittel können auch gelöste Stoffe gefiltert werden.
Wie funktioniert die Filtration?
Das zu trennende Gemisch läuft durch einen Filter, der zum Beispiel aus Textilgewebe oder Metall besteht, oder durch einen Behälter, in dem sich eine Füllung einer Filtermasse befindet.
Dabei kommt nicht nur der Sieb-Effekt, also das Zurückhalten von Stoffen aufgrund der Porengrösse, sondern eine ganze Reihe von physikalischen Effekten zum Tragen. Jeder Filter muss nach einer gewissen Zeit gereinigt oder ersetzt werden, da die zurückgehaltenen Partikel entfernt werden müssen.
Bei Burkhalter Wassertechnik AG bieten wir für fast jedes Einsatzgebiet die passenden Filter an, von Sandfilter bis zu Sterilfilter. Somit können wir Ihnen helfen von sichtbaren Partikeln bis zu Bakterien und Viren sämtliche unerwünschten Stoffe aus dem Wasser zu entfernen.
Was wird alles entfernt?
Die Breite von verschiedenen Filtertypen ist gross. Aus diesem Grund können unterschiedliche Stoffe aus dem Wasser entfernt werden. Bereits mit der Mikrofiltration mit einer Abscheiderate von 0.2 µm können Bakterien und Viren entfernt werden. Entsprechend der Abscheiderate können folgende Stoffe gefiltert werden:
- Ungelöste und kolloidale Teile (Trübstoffe, Partikel, Schwebestoffe, sichtbare Verunreinigungen im Wasser)
- Bakterien, Viren, Parasiten
Schematischer Ablauf Filtration
Das Wasser wird durch den Filter gedrückt. Die zurückgehaltenen Stoffe bleiben auf dem Filtermedium. Ab einem definierten Verschmutzungsgrad muss der Filter gewechselt werden oder mittels Rückspülung gereinigt werden.
Spezialfall Aktivkohlefilter
Aktivkohlefilter sind äusserst beliebt in der Wasseraufbereitungstechnik. Entgegen den klassischen Siebfilter können Aktivkohlefilter auch Mikroplastik, Hormone, Bakterien, Keime, Pestizide (z. B. Chlorothalonil), Legionellen und Schwermetalle aus dem Wasser filtern und lästige Gerüche oder unangenehmen Geschmack beseitigen.
Ultrafiltration
Mittels Ultrafiltration können unerwünschte Bestandteile im Wasser (Schwebestoffe, Bakterien etc.) effektiv und wirtschaftlich entfernt werden. Es ist eine vollständige Entfernung von Mikroorganismen möglich. Dabei lässt sich die Ultrafiltration in komplexen Industrieanlagen, in der Lebensmittelherstellung, in der Pharmaindustrie, aber auch in der Regenwassernutzung anwenden.
Wie funktioniert die Ultrafiltration?
Das technische Prinzip basiert darauf, dass nur Substanzen durch die Membran gelangen, die kleiner als deren Poren sind. Die Porengrösse der verwendeten Membran spielt für die Ultrafiltration also eine entscheidende Rolle. Man unterscheidet Mikrofiltration, Ultrafiltration und Nanofiltration über den Grad der Abtrennung. Bei der Ultrafiltration liegt die Ausschlussgrenze (oder auch «Cut-off») im Bereich zwischen 2 und 100 nm.
Dabei kommen meist Hohlfasern zum Einsatz, die in Filtermodulen gebündelt sind, um die notwendige Fläche zu erzeugen. Damit die Ultrafiltration funktioniert, muss eine gewisse Druckdifferenz zwischen beiden Seiten der Membran vorhanden sein. Je feiner die Poren der Membran sind, desto höher muss der Druck sein.
Was wird alles entfernt?
Die Ultrafiltration ist äusserst vielseitig einsetzbar. Entsprechend der Abtrenngrenze der Membranen werden folgende Inhaltsstoffe entfernt:
- Ungelöste und kolloidale Teile (Trübstoffe, Partikel, Schwebestoffe, sichtbare Verunreinigungen im Wasser)
- Bakterien, Viren, Parasiten
- Endotoxine
- Legionellen
Nicht entfernt werden gelöste Stoffe und alle Mineralien wie Kalzium und Magnesium.
Ultrafiltration in der Pharmaindustrie
Seit in Europa die Wasserqualität WFI (Water for Injection) auch mittels Membranverfahren hergestellt werden kann (vorher ausschliesslich mit Destillation), gewinnt die Ultrafiltration in diesem Bereich an Bedeutung. Die Ultrafiltration wird dabei als finale Aufbereitungsstufe eingesetzt und dient als Barriere für Keime, Viren und Endotoxine. Die Ultrafiltrations-Module sind im Gegensatz zu Umkehrosmosemodulen dichtungsfrei aufgebaut und weisen daher eine höhere Sicherheit im Hinblick auf die Rückhalterate auf.
Schematischer Ablauf Ultrafiltration
Durch das vielseitige Einsatzgebiet (Abwasser, Trinkwasser, Lebensmittel, Pharma) ergeben sich eine Vielzahl von unterschiedlichen Ultrafiltrationsmembranen. Gemeinsam ist das Funktionsprinzip der Aufbereitung. Das Wasser wird mit Druck durch eine Membrane gedrückt und die abzutrennenden Stoffe werden zurückgehalten. Ab einem definierten Verschmutzungsgrad müssen mittels Rückspülung die zurückgehaltenen Stoffe abgeschlämmt werden.
Nachfolgend ein animiertes Beispiel der Funktionen einer Ultrafiltration im Trinkwasserbereich. Die zurückgehaltenen Stoffe werden als Schwebestoffe dargestellt.
Beispiel Ultrafiltrationsanlage
Die Ultrafiltration wird als separate Aufbereitungsstufe direkt in eine Reinstwasseranlage integriert oder als alleinstehende Anlage gebaut. Hier ein Beispiel einer Stand-alone Anlage. Die Hohlfasermembranen werden als Bündel in Modulen zusammengefasst.
