Ablagerungen sind feste Stoffe, die sich auf den Oberflächen von Rohrleitungen, Wärmetauschern, Behältern oder anderen wasserführenden Anlagen niederschlagen. Diese Feststoffe entstehen durch die Ausfällung gelöster Substanzen, die durch chemische, physikalische oder biologische Prozesse kristallisieren oder sich verfestigen. In der industriellen Wasser- und Abwasserbehandlung stellen Ablagerungen ein häufiges Problem dar, da sie den Durchfluss behindern, die Effizienz von Anlagen verringern und zu erhöhtem Wartungsaufwand führen können.

Technische Hintergründe

Ablagerungen entstehen vor allem in Systemen, in denen Wasser erwärmt, verdampft oder verdichtet wird, oder wo Konzentrationsunterschiede von gelösten Stoffen auftreten. Diese Prozesse fördern die Bildung von festen Stoffen, die sich an den Oberflächen der Anlagen festsetzen. Ablagerungen bestehen häufig aus Calciumcarbonat (CaCO₃), Magnesiumsalzen, Sulfaten, Silikaten und anderen schwerlöslichen Verbindungen.

In der industriellen Praxis wird zwischen verschiedenen Arten von Ablagerungen unterschieden:

1. Kesselstein (Scaling):
   Diese Form von Ablagerungen tritt häufig in Kesselanlagen und Wärmetauschern auf, in denen Wasser erhitzt oder verdampft wird. Bei steigenden Temperaturen und Konzentrationen von Calcium- und Magnesiumionen kristallisieren diese Ionen als Calciumcarbonat oder Magnesiumsilikat aus und bilden feste Ablagerungen. Diese Schichten von Kesselstein wirken als Isolator und verringern die Effizienz von Wärmetauschern, indem sie den Wärmeübergang behindern und die Energiekosten erhöhen.

2. Korrosionsprodukte:
   Durch Korrosion können Metallionen aus Rohrleitungen und Anlagenteilen freigesetzt werden, die sich anschließend in Verbindung mit Sauerstoff oder anderen Elementen als Oxidablagerungen oder Korrosionsschlämme absetzen. Diese Ablagerungen beeinträchtigen die Wasserführung in den Rohren und können zu Verstopfungen führen.

3. Biofilme:
   Ablagerungen organischen Ursprungs werden oft durch das Wachstum von Mikroorganismen verursacht, die sich in feuchten, wasserführenden Systemen ansiedeln. Diese Biofilme bestehen aus Bakterien und anderen Mikroorganismen, die auf Oberflächen eine schleimartige Schicht bilden. In Kühlkreisläufen und in der Wasseraufbereitung reduzieren Biofilme den Durchfluss und beeinträchtigen die Effizienz von Desinfektionsprozessen.

4. Chemische Ausfällungen:
   Durch die Zugabe von Chemikalien oder durch Änderungen der pH-Werte oder Temperaturen kann es zu chemischen Ausfällungen kommen. Beispielsweise können Eisen-, Aluminium- oder Phosphatverbindungen im Wasser ausfallen und als Ablagerungen an den Oberflächen von Behältern und Rohrleitungen zurückbleiben.

Ursachen und Auswirkungen von Ablagerungen

Die Bildung von Ablagerungen wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst:

• Temperaturerhöhung: Mit zunehmender Temperatur nimmt die Löslichkeit vieler Salze ab, wodurch diese aus dem Wasser ausfallen und Ablagerungen bilden können.
• Konzentrationsübersättigung: Wenn die Konzentration von gelösten Stoffen, wie Calcium- oder Magnesiumionen, im Wasser zu hoch ist, kommt es zur Ausfällung dieser Stoffe als Feststoffe.
• pH-Wert-Schwankungen: Änderungen des pH-Wertes können die Löslichkeit von Salzen beeinflussen, wodurch Stoffe ausfallen und sich an den Oberflächen absetzen.
• Fließgeschwindigkeit: In Bereichen mit niedriger Fließgeschwindigkeit oder in Totzonen eines Systems ist die Wahrscheinlichkeit der Ablagerungsbildung höher, da die Partikel leichter sedimentieren können.

Die Auswirkungen von Ablagerungen auf industrielle Wasser- und Abwassersysteme sind beträchtlich:

• Wärmeübertragungsverluste: Ablagerungen in Wärmetauschern und Kesselanlagen reduzieren die Wärmeübertragungsrate, da die Feststoffe als Isolatorschicht wirken. Dies erhöht den Energieverbrauch und die Betriebskosten.
• Verstopfung von Rohrleitungen: In wasserführenden Systemen können Ablagerungen den Querschnitt der Rohre verringern, was zu Druckverlusten, ineffizientem Durchfluss und im schlimmsten Fall zu Verstopfungen führt.
• Korrosionsgefahr: Ablagerungen können zu Unterwanderungskorrosion führen, da sie lokal chemische Reaktionen fördern, die die Materialoberfläche angreifen.
• Hygienische Probleme: Ablagerungen, insbesondere Biofilme, können die Wirksamkeit von Desinfektionsmitteln verringern und hygienische Risiken erhöhen, da Mikroorganismen in den Ablagerungen geschützt sind.

Maßnahmen zur Vermeidung von Ablagerungen

Die Vermeidung und Kontrolle von Ablagerungen ist ein wesentlicher Aspekt des Betriebs industrieller Wasser- und Abwasseranlagen. Zu den wichtigsten Maßnahmen gehören:

1. Wasseraufbereitung und Enthärtung

Durch Enthärtungsverfahren wie Ionenaustausch (z.B. ALMA ION) oder Umkehrosmose (z.B. ALMA OSMO VE) können Calcium- und Magnesiumionen aus dem Wasser entfernt werden, um die Bildung von Kesselstein zu verhindern. Diese Verfahren reduzieren die Konzentration der für Ablagerungen verantwortlichen Ionen und verbessern die Wasserqualität.