Wasseraufbereitung. Kesselspeisewasser und der W/D-Kreislauf Gelsenkirchen, 11.November 2015

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1 Wasseraufbereitung Kesselspeisewasser und der W/D-Kreislauf Gelsenkirchen, 11.November 2015 Christoph Jablonski E.ON Technologies GmbH

2 Inhalt 1 Rohwasserqualitäten und deren Einfluss auf die Komponenten der Wasseraufbereitung 2 Techniken der Wasseraufbereitung 3 Mindestanforderungen an die Anlagentechnik und den Automatisierungsgrad 2

3 1- Rohwasserqualitäten Typische Arten Stadtwasser Grundwasser Uferfiltrat Oberflächenwasser Brackwasser Seewasser Aufbereitetes Abwasser 3

4 1- Rohwasserqualitäten - Einflussfaktoren Vorbelastung der Wasserquelle Anthropogene Verschmutzungen Art der Wasserauf -bereitung Salzgehalte Biologische Belastung 4

5 1- Rohwasserqualitäten - Qualitätsschwankungen Geographische Einflüsse Wettereinflüsse Saisonale Verfügbarkeiten Bestimmen das Anlagendesign Saisonale Schwankungen 5

6 1- Rohwasserqualitäten Chloridgehalt (mg/l) Meerwasser und Brackwasser Fluss und Staudammwasser < 300 Brunnenwasser, Uferfiltrat, Grundwasser Trinkwasser 6

7 1- Rohwasserqualitäten Leitfähigkeit (µs/cm) Seewasser und Brackwasser Fluss und Staudammwasser < 2000 Brunnenwasser, Uferfiltrat, Grundwasser Trinkwasser 7

8 1- Rohwasserqualitäten Organik TOC/DOC (mg/l) 3-20 Seewasser und Brackwasser 2-15 Fluss und Staudammwasser 0,5-5 Brunnenwasser, Uferfiltrat, Grundwasser 0,2-3 Trinkwasser 8

9 1- Rohwasserqualitäten Analytik Eine Anlagenauslegung oder -überprüfung beginnt mit der Kenntnis der Rohwasserqualität Je nach Jahreszeit können erhebliche Veränderungen auftreten Eine Probe ist keine Probe 9

10 1- Rohwasserqualitäten was sollte bekannt sein? Temperatur (Jahresgangkurve) ph-wert Feststoffgehalte CSB Härteparameter (Ks 4,3, etc.) Kationen, Anionen, Kieselsäure Organik (TOC DOC ) Biologische Belastung (BSB 5, ) Oxidierende Substanzen (Cl 2, O 3 ) 10

11 1- Rohwasserqualitäten Bestandsanlagen Tägliche Messungen Wöchentliche Messungen Monatliche Messungen Quartalsmessungen Jährliche Messungen Temperatur (online) SiO 2 Na + LF (online) Fe CSB/BSB Organik und Biologische Belastung bei Oberflächengewässern Härte- Parameter bei Flusswasser Anionen Kationen 11

12 2- Techniken der Wasseraufbereitung - Vorbehandlung Möglichkeiten einer Chemisch-physikalischen Vorbehandlung Von Grob auf Fein Abtrennung suspendierter Stoffe und Schwimmstoffe Abtrennung Eisen und Mangan (Oxidation) Flockung+Fällung Abtrennung Organik, evtl. auch Entkarbonisierung Filtration < 2 mm 12

13 2- Techniken der Wasseraufbereitung - Vorbehandlung Hinweise zu Fällung und Flockung Häufigster Fehler bei Chemikaliendosierungen: Viel hilft viel Position der Dosierstellen - Optimieren der Chemikalieneinmischung Kontinuierliche Fahrweise hilft Probleme zu verhindern Pflege von Messinstrumenten Temperaturschwankungen berücksichtigen oder vorbeugen Jahreszeitliche Schwankungen beachten 13

14 2- Techniken der Wasseraufbereitung - Vorbehandlung Sandfilter und Automatikfilter Richtiges Rückspülen besonders bei Mehrschichtfiltern Jeder Filter benötigt eine eigene und autarke Drucküberwachung! + analoge Vor-Ort Anzeige Kontrolle der Spülwässer ist notwendig Probenahmemöglichkeit schaffen Scaling ist immer möglich! Fällungsreaktion muss vor dem Filter abgeschlossen sein! Verschleiß verschlechtert Filtrationsleistung 14

15 2- Techniken der Wasseraufbereitung - Vorbehandlung Aktivkohlefilter Wann ist ein Aktivkohlefilter gesättigt? Überwachung! Biofilme im Filter bei mangelhafter Wartung Ein Aktivkohlefilter ist nicht wählerisch! Vorbehandlung beachten! Aktivkohle ist in vielen verschiedenen Ausführungen erhältlich 15

16 2- Techniken der Wasseraufbereitung - Vorbehandlung Entkarbonisierung Kalkmilch immer mittels Ringleitungen dosieren Rückschlammführung ist obligatorisch Schnellentkarbonisierungen benötigen konstante Betriebsbedingungen Kontinuierlicher Betrieb ist notwendig Pufferbehälter Entkarbonisierung auch mit Ionentauschern möglich bei kleineren Anlagen bevorzugte Technik 16

17 2- Techniken der Wasseraufbereitung - Vorbehandlung Quelle: Braumagazin.de 17

18 2- Techniken der Wasseraufbereitung - Vollentsalzung Ionentauscher Technologie Membrantechnologie Thermische Vollentsalzung wird hier nicht betrachtet 18

19 2- Techniken der Wasseraufbereitung - Vollentsalzung Ionentauscher Technologie Vorteile Nachteile Lange Lebensdauer und bewährtes Verfahren Regenerationen erforderlich und Erzeugung von Abwasser Individuell gestaltbar entsprechend der vorhandenen Wasserqualität Vorhaltung von Chemikalien Viele Anbieter und große Auswahl verschiedener Ionentauscherharze Regeneration erfordert Betriebspersonal (Mischbett) 19

20 2- Techniken der Wasseraufbereitung - Vollentsalzung Ionentauscher Technologie möglicher Anlagenaufbau Schwach saurer Kationentauscher Stark saurer Kationentauscher CO 2 -Entgasung Mischbett Stark basischer Anionentauscher (Schwach basischer Anionentauscher) 20

21 2- Techniken der Wasseraufbereitung - Vollentsalzung Ionentauscher Technologie Redundanz erforderlich Mehrstraßen oder Gruppenschaltungen möglich Flexibilitäts- und Kapazitätsanforderungen bestimmen das Anlagendesign (z.b. 2 x 100% oder 3 x 50 %) Quellvermögen der Harze muss beachtet werden insbesondere bei Harzwechsel auf andere Harz-Typen Im Falle von Scaling kann mit alkalischer Kochsalzlösung gereinigt werden Riesler können auch durch Membranentgasungen ersetzt werden Kieselsäure bedarf besonderer Beachtung kolloidaler Schlupf möglich 21

22 2- Techniken der Wasseraufbereitung - Vollentsalzung Membrantechnologie Vorteile Nachteile Erprobtes und sicheres Verfahren Vorbehandlung notwendig - Störgrößen können das System irreversibel schädigen Unterbrechungsfreier Durchlaufbetrieb möglich Lebensdauer der Membrane ist etwas geringer als die von Harzen CIP-Chemikalien notwendig Hoher Rohwasserverbrauch 22

23 2- Techniken der Wasseraufbereitung - Vollentsalzung Membrantechnologie Möglicher Aufbau einer Anlage z.b. Ultrafiltration (max. 5 µm Maschenweite) Umkehrosmose Mischbett oder EDI CO 2 - Abscheidung 23

24 2- Techniken der Wasseraufbereitung - Vollentsalzung Membrantechnologie Reihenschaltung oder Parallelschaltung und beide Schaltungen in mehreren Stufen möglich 5 µm < 5 µm Filter im Zulauf der RO sind zwingend erforderlich Biofouling durch hohe Organik kann durch regelmäßiges CIP bekämpft werden Achtung! Oxidierende Biozide zerstören die Membranen Konzentrate können teilweise recycled werden (u. U. Kühlturm) CO 2 -Abscheidung auch möglich durch Inline- Dosierung von NaOH 24

25 2- Techniken der Wasseraufbereitung - Vollentsalzung Elektrodeionisation EDI = Ionentauscher Technologie mit permanenter Regeneration Keine Regenerationschemikalien notwendig Sinkende Strom-aufnahme signalisiert Abtrag der Ionentauscherschicht (langsame Erschöpfung) Lebensdauer eines Moduls ca. 5 Jahre Verfügbaren Modulgrößen erfordern Anlagen in Parallelschaltung Auch hier: Biofouling nach RO möglich!!! 25

26 3- Mindestanforderungen und Automatisierungsgrad Automatikbetrieb muss überwacht werden! Je weniger Personal zur Verfügung steht, desto mehr Mess- und Kontrolleinrichtungen müssen eingebaut sein. 26

27 3- Mindestanforderungen und Automatisierungsgrad Wie viele Messungen und wie viele Messinstrumente? Welche Messverfahren? Welche Ausführung und Redundanzen? (z.b. 2 von 3 Messungen) Wartung der Messungen nicht vergessen (ph- Sonde, KCl) 27

28 3- Mindestanforderungen und Automatisierungsgrad Stellungsrückmelder sind Gold wert Kalibrieren schafft Vertrauen! Ohne Trends keine Beurteilung möglich! Analoge Messungen notwendig! Automatisierung hat Grenzen: Regeneration Mischbett 28

29 3- Mindestanforderungen und Automatisierungsgrad Fallbeispiele Turbinenversalzung Säureschädigung Tanküberfüllung Empfehlung: HAZOP durchführen 29

30 Wasseraufbereitung Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Haben Sie Fragen? 30

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