Wasserenthärtungsmethoden

Transkript

1 Leonardo da Vinci Projekt Nachhaltigkeit In der gewerblichen Wäscherei Modul 1 Wasseranwendung Kapitel 3 b Wasserenthärtungsmethoden Modul 1 Wasseranwendung Kapitel 3 b Wasserenthärtung 1

2 Inhalt Wasserhärte (Wiederholung) Wasseraufbereitung Ionenaustauscheranlagen Modul 1 Wasseranwendung Kapitel 3 b Wasserenthärtung 2

3 Lernziele Nach Beendigung des Kapitels werden Sie wissen und erklären können, was Wasserhärte ist erläutern können, welche Bedeutung die Wasserhärte für Wäschereien hat welche Anlagen zur Wasseraufbereitung geeignet sind das Funktionsprinzip dieser Anlagen verstanden haben und erörtern können Modul 1 Wasseranwendung Kapitel 3 b Wasserenthärtung 3

4 Wasserinhaltsstoffe (Wiederholung) Nicht alle Wasserquellen bieten qualitativ hochwertiges Wasser zum Waschen Wasser aus Torfböden beinhaltet Huminsäuren - verursachen eine gelbliche bis bräunliche Verfärbung der Textilien sonstigen Quellen (nicht städtisch) bis zu hundertfach erhöhte Eisen-/ Mangangehalte - nicht ohne Aufbereitung zum Waschen geeignet Regenwasser - enthält gelöste saure Gase (NO X, CO 2 ) - können den ph-wert auf bis zu 3,5 reduzieren Problem: gelöste Mineralsalze hoher Mineralsalzgehalt kann Waschen unmöglich machen Modul 1 Wasseranwendung Kapitel 3 b Wasserenthärtung 4

5 Wasserhärte (Wiederholung) Wasser im Wasserversorgungsnetzwerk wird oft aufbereitet - Härte dieses Wassers liegt zwischen 0,7 und 1,3 mmol/l (0-7 d) weich Mit steigendem Anteil an Brunnenwasser steigt die Wasserhärte - bis zu 1,3 bis 3,75 mmol/l (7 21 d) hart Viele Brunnen liefern Wasser mit Härtegraden - über 3,75 mmol (21 d) sehr hart Modul 1 Wasseranwendung Kapitel 3 b Wasserenthärtung 5

6 Entmineralisierung - Ionenaustauschertechnologie Zur Entfernung von Härtebildnern aus Frischwasser wird meist die Ionenaustauschertechnologie eingesetzt - zuverlässig - technisch entwickelt - wirtschaftlich akzeptabel Modul 1 Wasseranwendung Kapitel 3 b Wasserenthärtung 6

7 Prinzip der Ionenaustauschertechnologie Wasser wird in einem Tank durch Polymerkügelchen (Granulat) gefiltert Kügelchen sind chemisch aufbereitet, um entweder positiv geladene Ionen (Kationen) oder negativ geladene (Anionen) zu absorbieren Calcium und Magnesiumionen aus Wasser werden während der Aufbereitung durch Natriumionen ersetzt Modul 1 Wasseranwendung Kapitel 3 b Wasserenthärtung 7

8 Schema Enthärtung des Wassers Unbehandeltes Wasser Ventil Um die Ionen des harten Wassers zu binden, müssen die Kunstharzperlen mit Na(OH) und Säure Regeneriert werden Ionenaustauschertank weiches Wasser Modul 1 Wasseranwendung Kapitel 3 b Wasserenthärtung 8

9 Beispiel Wasserenthärtungsanlage Filter mit Ionenaustauscherkügelchen Modul 1 Wasseranwendung Kapitel 3 b Wasserenthärtung 9

10 Ionenaustauscherkapazität Ionenaustauscherkapazität ist zu beachten - diese ist definiert als Menge der ausgetauschten Ionen in einem Liter Ionenaustauscher - angegeben in mol oder g CaO pro L Größe des eingesetzten Ionenaustauschers hängt von der erforderlichen Kapazität ab - Beispiel: Kapazität von Purolite C-100 : 2 mol pro L Modul 1 Wasseranwendung Kapitel 3 b Wasserenthärtung 10

11 Regenerierung der Ionenaustauscher Wenn Wirkung des Granulats (des Harzes/der Kügelchen) erschöpft ist, muss es mit Hilfe von Natriumchlorid(Kochsalz) Lösung regeneriert werden Na+ hat eine höhere Affinität (höheres Bindungsbestreben) zu den Kationenaustauschergruppen als Calcium und Magnesium - Natriumionen ersetzen Ca- und Mg-Ionen im Ionengitter des Harzes Theoretisch entspricht Verbrauch des Regeneriersalzes der Ionenaustauscherkapazität - in Praxis ist Verbrauch an Kochsalz höher Anzahl der möglichen Ionenaustauscher-Regenerierungen ist theoretisch unbegrenzt - Lebensdauer der Kationen-Austauscher hängt von mechanischer Belastbarkeit des Gitters ab Modul 1 Wasseranwendung Kapitel 3 b Wasserenthärtung 11

12 Praktische Aspekte zur Regenerierung Zur Regeneration wird % -ige Salzlösung (NaCl) im Tank verwendet - Salz wird als Tab oder als Kissen zugegeben NaCl-Verbrauch wird üblicherweise pro Liter Kationen-Austauscher angegeben Theoretischer Verbrauch bei Wasserhärte von 1 d und 1 m 3 Wasser 20,7 g NaCl Praktischer Verbrauch: g NaCl g bei kleineren oder älteren Enthärtereinheiten Modul 1 Wasseranwendung Kapitel 3 b Wasserenthärtung 12

13 Ionentauscherfilter Ältere Filter bestehen aus Stahl oder Stahlummantelung mit salzwasserresistenter Beschichtung - bedürfen manueller Bedienung - Mitarbeiter müssen den Umfang des aufbereiteten Wassers und die Wasserhärte beobachten - Durchführung der Regenerierung dokumentieren Häufig wird Tank mit Salzwasserlösung mit zwei Filtern kombiniert - Filter werden abwechselnd eingesetzt Modul 1 Wasseranwendung Kapitel 3 b Wasserenthärtung 13

14 Entmineralisierung Zur Erinnerung - Bei Wasserenthärtung werden Ca 2+ und Mg 2+ -Ionen entfernt Entmineralisierung (auch: Demineralisierung): für Wasserqualität ohne die im normalen Quell-/Leitungswasser vorkommenden Mineralien (Salze, Ionen) Das Wasser wird daher auch als vollentsalztes Wasser (VE-Wasser) bezeichnet Gewonnen wird demineralisiertes Wasser durch Ionenaustausch aus normalem Leitungswasser oder durch Umkehrosmose Modul 1 Wasseranwendung Kapitel 3 b Wasserenthärtung 14

15 Entmineralisierung Umkehrosmose Unter Einsatz von Druck wird Wasser durch Membranen gepresst Trinkwasser hat einen osmotischen Druck von weniger als 2 bar Größe der gefilterten Partikel hängt von der Durchlässigkeit der Membran ab angewendeter Druck für Umkehrosmose beträgt für Trinkwasser je nach Anlagenkonfiguration 4 bis 30 bar Ausführliche Beschreibung der Umkehrosmose in Kapitel 1-5 (Filtrationstechnologie) Modul 1 Wasseranwendung Kapitel 3 b Wasserenthärtung 15

16 Wasserqualität In Filtern oder zwischen den Polymerkügelchen von Entsalzungsanlagen können sich Keime vermehren Dies kann zu unerwünschter Kontamination führen Verkeimung muss durch regelmäßige Wartung und/oder Desinfektion des aufbereiteten Wassers entgegengewirkt werden - Desinfektionsmethoden vgl. Kapitel 1-3 (Frischwasserdesinfektion) Modul 1 Wasseranwendung Kapitel 3 b Wasserenthärtung 16