Die Nachbehandlung ist ein entscheidender Bestandteil der industriellen Wasser- und Abwasseraufbereitung, der sicherstellt, dass Wasser die gewünschten Qualitätsparameter erfüllt, bevor es in nachfolgende Prozesse, den Wasserkreislauf oder die Umwelt eingeleitet wird. Sie dient als ergänzende oder abschließende Stufe, die verbleibende Verunreinigungen entfernt, die durch vorangegangene Behandlungsprozesse nicht ausreichend eliminiert wurden. Diese Stufe ist besonders wichtig für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Wasserqualität, wie in der Lebensmittel-, Pharma- oder Elektronikindustrie, sowie für die Einhaltung strenger Umweltauflagen bei der Abwasserentsorgung.
Im Folgenden wird detailliert beschrieben, welche Technologien und Verfahren in der Nachbehandlung zum Einsatz kommen, welche Herausforderungen sie adressieren und wie sie in die Gesamtsysteme der industriellen Wassertechnik integriert werden können.
Inhaltsverzeichnis
Ziele der Nachbehandlung
Die Nachbehandlung verfolgt mehrere spezifische Ziele, die je nach Anwendung variieren können:
Verbesserung der Wasserqualität:
Entfernung von Restverunreinigungen wie Feinstoffen, gelösten Salzen, organischen Substanzen und Mikroorganismen.Sicherstellung der Einhaltung von Grenzwerten:
Behandlung von Abwässern, um gesetzliche oder branchenspezifische Vorgaben zu erfüllen, insbesondere in sensiblen Bereichen wie der Trinkwasseraufbereitung oder Abwassereinleitung.Vorbereitung für spezialisierte Anwendungen:
Herstellung von hochreinem Wasser für industrielle Prozesse, z. B. in der Elektronik- oder Pharmaindustrie, wo eine niedrige Leitfähigkeit und hohe Reinheit erforderlich sind.Ressourcenschonung:
Rückgewinnung und Recycling von Wasser und Nährstoffen zur Reduktion von Abwasser und Frischwasserverbrauch.
Typische Technologien der Nachbehandlung
Die Nachbehandlung umfasst eine Vielzahl von Technologien, die je nach Anforderung einzeln oder in Kombination eingesetzt werden können.
1. Filtrationstechnologien
Funktionsweise:
Das Wasser durchläuft ein Filterbett, das aus verschiedenen Schichten von Filtrationsmaterialien wie Sand, Anthrazit und Granulat besteht. Grobe Schwebstoffe werden in den oberen Schichten zurückgehalten, während feinere Partikel in tieferen Schichten aufgefangen werden.Vorteile:
- Entfernung von Partikeln bis zu 20 µm Größe.
- Hohe Durchflussraten und einfache Rückspülbarkeit.
Anwendung:
- Vorbehandlung vor Membrananlagen.
- Reduktion von Trübungen in Abwasser- und Prozesswasserströmen.
Funktionsweise:
Ultrafiltrationsmembranen entfernen Partikel, Mikroorganismen und Viren aus dem Wasser, indem sie als physikalische Barriere fungieren. Die Porengröße liegt typischerweise zwischen 0,01 und 0,1 µm.Vorteile:
- Entfernung von Bakterien und Viren.
- Erhöhte Effizienz nachgeschalteter Membrananlagen durch Reduktion von Fouling.
Anwendung:
- Aufbereitung von Oberflächenwasser für industrielle Prozesse.
- Polishing von biologisch behandeltem Abwasser vor der Einleitung oder Wiederverwendung.
Foto: Unsere Sand- und Mehrschichtfilter ALMA BHU SMF in Betonbauweise
2. Membrantechnologien
Funktionsweise:
Das Wasser wird unter hohem Druck durch semipermeable Membranen gepresst, die gelöste Salze, organische Stoffe und Spurenstoffe zurückhalten.Vorteile:
- Reduziert die Leitfähigkeit auf Werte unter 50 µS/cm.
- Entfernt über 99 % der gelösten Salze und organischen Verbindungen.
Anwendung:
- Herstellung von hochreinem Wasser für die Elektronik-, Pharma- und Lebensmittelindustrie.
- Wasserrecycling durch Rückführung von Abwasser in den Prozesskreislauf.
Funktionsweise:
Ähnlich der Umkehrosmose, jedoch mit einer größeren Porengröße, die divalente Ionen wie Kalzium und Magnesium entfernt, während monovalente Ionen wie Natrium in geringerem Maße zurückgehalten werden.Vorteile:
- Effiziente Wasserenthärtung.
- Geringerer Energieverbrauch im Vergleich zur RO.
Anwendung:
- Reduktion von Härtebildnern im Wasser.
- Vorbehandlung für RO-Anlagen.
Foto: Unsere Umkehrosmoseanlage ALMA Osmo Process
3. Oxidationsverfahren
Funktionsweise:
Ozon (O₃) wird ins Wasser eingeleitet, wo es oxidativ auf organische Verbindungen und Mikroorganismen einwirkt.Vorteile:
- Effektiv gegen schwer abbaubare organische Verbindungen.
- Keine chemischen Rückstände, da Ozon in Sauerstoff zerfällt.
Anwendung:
- Desinfektion von Trinkwasser.
- Abbau von Spurenstoffen wie Pharmazeutika und Pestiziden.
Funktionsweise:
UV-Strahlung zerstört die DNA von Mikroorganismen, wodurch deren Vermehrung verhindert wird.Vorteile:
- Chemikalienfreier Prozess.
- Keine Rückstände oder Nebenprodukte.
Anwendung:
- Desinfektion von Trink- und Prozesswasser.
- Polishing-Schritt nach biologischer Behandlung.
Advanced Oxidation Processes (AOPs)
Funktionsweise:
Kombination von UV-Strahlung, Ozon und Wasserstoffperoxid zur Bildung von Hydroxylradikalen, die hochreaktiv organische Stoffe oxidieren.Vorteile:
- Abbau von schwer abbaubaren organischen Verbindungen.
- Effizient auch bei niedrigen Konzentrationen von Schadstoffen.
Anwendung:
- Behandlung von Abwässern aus der Chemie- und Pharmaindustrie.
- Entfernung von Geruchs- und Geschmacksstoffen in Trinkwasser.
Foto: UV-Oxidationsanlage ALMA OXI UV mit Dosierung von Wasserstoffperoxid zu Bildung von OH-Radikalen
4. Aktivkohleadsorption
Funktionsweise:
Aktivkohlefilter bindet organische Moleküle, Spurenstoffe und gelöste Gase durch Adsorption. Die große spezifische Oberfläche der Aktivkohle (bis zu 1.000 m²/g) macht sie besonders effizient.Vorteile:
- Entfernung von Spurenstoffen wie Pestiziden, Chlorverbindungen und Schwermetallen.
- Verbesserung von Geruch und Geschmack des Wassers.
Anwendung:
- Polishing-Schritt nach biologischer oder physikalisch-chemischer Behandlung.
- Entfernung von Schadstoffen in der Trinkwasseraufbereitung.
Foto: Unsere Mehrschichtfilter ALMA FIL mit nachgeschalteten Aktivkohlefilter ALMA FIL AK
5. Ionenaustausch
Funktionsweise:
Bei Ionenaustauscheranlagen werden gelöste Ionen durch funktionelle Gruppen im Austauschermaterial ersetzt. Anionen- und Kationenaustauscher können kombiniert werden, um vollständig demineralisiertes Wasser zu erzeugen.Vorteile:
- Präzise Entfernung spezifischer Ionen.
- Herstellung von VE-Wasser für sensible Anwendungen.
Anwendung:
- Enthärtung und Demineralisierung von Wasser.
- Entfernung von Nitraten, Sulfaten und Schwermetallen.
Foto: Ionenaustauscheranlage ALMA ION mit vorgeschalteten Mehrschichtfilter ALMA FIL
Nachbehandlung von Abwasser
Für die Abwasserbehandlung stehen je nach Zusammensetzung und gewünschtem Ziel unterschiedliche Nachbehandlungsverfahren zur Verfügung.
1. Rückgewinnung von Nährstoffen:
- Chemische Fällung und Strippverfahren zur Rückgewinnung von Phosphor und Stickstoff.
- Einsatzgebiete: Düngemittelproduktion, nachhaltige Abwasserwirtschaft.
2. Wasserrecycling:
- Biofiltration und Umkehrosmose zur Aufbereitung von Abwässern für die Wiederverwendung in Produktionskreisläufen.
- Typisches Beispiel: Recycling von Kühlwasser oder Prozesswasser.
3. Einhaltung von Einleitgrenzwerten:
- Nachgeschaltete Filtration oder Oxidation zur Entfernung von Spurenstoffen, Metallen oder Nährstoffen, um Umweltauflagen zu erfüllen.
Herausforderungen bei der Nachbehandlung
Die Nachbehandlung ist mit spezifischen Herausforderungen verbunden, die eine sorgfältige Planung und regelmäßige Optimierung erfordern:
- Restverunreinigungen:
- Gelöste organische und anorganische Stoffe, die schwer zu entfernen sind, können zusätzliche Polishing-Schritte erfordern.
- Membranfouling:
- Biofouling oder Scaling in Membrananlagen reduziert die Effizienz.
- Lösung: Einsatz von Antiscalants und regelmäßige CIP-Reinigungen.
- Energieverbrauch:
- Hochtechnologische Verfahren wie RO und UV-Oxidation erfordern hohe Energieaufwendungen.
- Lösung: Integration von Energie-Rückgewinnungssystemen.
- Kosten:
- Nachbehandlungsschritte können kostenintensiv sein, insbesondere bei hohen Wasseraufbereitungsanforderungen.
- Lösung: Prozessoptimierung und Modulkombinationen zur Reduktion der Betriebskosten.
Fazit
Die Nachbehandlung ist eine unverzichtbare Stufe in der Wasser- und Abwasseraufbereitung, die entscheidend zur Einhaltung von Qualitätsstandards und Umweltauflagen beiträgt. Durch den gezielten Einsatz moderner Technologien wie Aktivkohlefiltration, Oxidation und Membrantechnologien können selbst anspruchsvollste Anforderungen erfüllt werden. In Kombination mit Wasserrecyclingstrategien trägt die Nachbehandlung nicht nur zur Schonung natürlicher Ressourcen bei, sondern auch zur Kostenoptimierung und Nachhaltigkeit in der industriellen Wasserwirtschaft.
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