Die richtige Wasserqualität für Ihre Anwendung finden

Moderne Wasseraufbereitungssysteme kommen überall dort zum Einsatz, wo hohe Anforderungen an die Wasserqualität gestellt werden. Die Art der erforderlichen Wasserqualität ist dabei stark vom Einsatzgebiet abhängig:

• Gesundheitswesen: Hier ist steriles, mikrobiologisch einwandfreies Wasser für Instrumentenaufbereitung, Dialyse oder Laboranalytik notwendig.
• Pharmaindustrie: Zur Herstellung von Medikamenten und Wirkstoffen wird Reinstwasser benötigt, das nahezu frei von Ionen, Partikeln oder organischen Verunreinigungen ist.
• Automobilindustrie: Hier spielt unter anderem die Wasserhärte eine Rolle, beispielsweise bei Lackierprozessen oder der Reinigung von Bauteilen.
• Halbleiter- und Chipherstellung: In dieser Branche sind extrem strenge Reinheitsanforderungen an das Wasser nötig, um empfindliche Mikrochips unter Reinraumbedingungen zu produzieren.
• Gastronomie: Auch in Restaurants, Cafés oder Hotels ist eine angepasste Wasserqualität entscheidend – von fleckenfreiem Geschirr bis hin zu qualitativ hochwertigem Kaffee.

Damit auch bei steigenden Anforderungen eine wirtschaftliche und nachhaltige Wassernutzung gelingt, sind passgenaue Systeme zur Wasseraufbereitung unverzichtbar.

Um festzustellen, ob ein Wasser den gewünschten Qualitätsanforderungen entspricht, müssen unterschiedliche Kenngrößen ermittelt und laufend überwacht werden. Einige zentrale Parameter sind:

pH-Wert:
Der pH-Wert gibt Auskunft über den Säure- oder Basengehalt des Wassers. Trinkwasser bewegt sich im Bereich von pH 6,5 bis 9,5, Regenwasser ist meist leicht sauer (rund pH 5,6), kohlensäurehaltiges Mineralwasser liegt bei pH 4,5–5,6 und Meerwasser ist mit etwa pH 8 leicht alkalisch. Der pH-Wert beeinflusst Korrosionseigenschaften, biologische Prozesse und die Löslichkeit vieler Stoffe.

Ionen- und Salzgehalt:
Wasser enthält häufig gelöste Salze, die in Form von Ionen vorliegen. Dabei unterscheidet man zwischen positiv geladenen Kationen (wie Calcium (Ca²⁺), Magnesium (Mg²⁺), Natrium (Na⁺)) und negativ geladenen Anionen (wie Chlorid (Cl⁻), Sulfat (SO₄²⁻)). Diese Ionen beeinflussen die Wasserqualität maßgeblich, indem sie beispielsweise den Härtegrad bestimmen, Korrosionsprozesse begünstigen oder Ablagerungen (Scaling) verursachen können. Von ihrer Konzentration hängt es ab, ob spezielle Verfahren wie Enthärtung, Entsalzung oder Umkehrosmose notwendig werden.

SiO₂ (Kieselsäure):
Kieselsäure ist oft ein limitierender Faktor in der Wasseraufbereitung, da sie in bestimmten Prozessen unerwünschte Ablagerungen auf Membranen oder Anlagenteilen verursachen kann. Spezielle Verfahren, beispielsweise Ionenaustauscher oder Umkehrosmose, können helfen, den SiO₂-Gehalt zu reduzieren.

Metalle wie Eisen und Mangan:
Gelöste Metalle beeinflussen Geschmack, Farbe und Stabilität des Wassers. Eisen (Fe) und Mangan (Mn) können bei Oxidation zur Trübung und Ablagerungen in Rohrleitungen führen. Auch andere Metalle (z. B. Blei, Kupfer) sind relevant, insbesondere für Trinkwasserqualität und Produktreinheit in der Industrie.

Organische Belastungen:
Humin- oder Fulvinsäuren aus natürlichen Quellen, aber auch menschengemachte Stoffe wie Pflanzenschutzmittel oder Arzneimittelrückstände, beeinflussen Geschmack, Farbe, Geruch und Reinheit des Wassers. Parameter wie TOC (Total Organic Carbon) geben Aufschluss über den organischen Gesamtkohlenstoffgehalt. Eine hohe organische Belastung kann zudem zu Fouling auf Membranen führen.

Sonstige Parameter:
Weitere Kenngrößen wie Nitrat, Phosphat, Ammonium oder Siliziumverbindungen werden je nach Verwendungszweck des Wassers betrachtet. Auch mikrobiologische Parameter, zum Beispiel Keimzahlen, sind von Bedeutung, insbesondere in sensiblen Bereichen wie Medizin oder Pharma.

Bevor eine Wasseraufbereitungsanlage ausgelegt oder optimiert wird, ist eine genaue Analyse des Rohwassers unumgänglich. Solche Untersuchungen finden in spezialisierten Laboren statt und umfassen chemische, physikalische sowie mikrobiologische Tests. Dabei wird eine breite Palette von Parametern geprüft:

• Elementaranalysen: Ermittlung von Ionenkonzentrationen (z. B. Ca²⁺, Mg²⁺, Cl⁻, SO₄²⁻)
• pH-Wert, Leitfähigkeit und Härtegrad
• SiO₂-Gehalt sowie Konzentration von Fe und Mn
• Mikrobiologische Parameter: Prüfung auf Keime und Bakterien
• Organische Stoffe: Bestimmung von TOC, CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf) oder speziellen Kontaminanten

Erste Indizien liefern mitunter einfache Teststreifen für pH-Wert oder Härtegrad. Für anspruchsvolle industrielle Anwendungen oder besonders hohe Qualitätsansprüche ist jedoch eine regelmäßige, umfassende Laboranalyse unerlässlich.

Um die Wasserqualität auf den gewünschten Standard zu bringen, stehen zahlreiche Verfahren zur Verfügung. Häufig werden verschiedene Methoden kombiniert, um ein optimales Ergebnis zu erzielen:

• Vorbehandlung: Entfernung von Grobpartikeln, Trübstoffen oder gelösten Gasen. Beispielsweise Aktivkohlefilter zur Chlorentfernung oder Enthärtungsanlagen zum Schutz nachgeschalteter Systeme.
• Membranprozesse (Umkehrosmose, Nanofiltration): Sie entfernen Ionen, Metalle, Kieselsäure und feinste Partikel. Mit mehrstufigen Membrananlagen lässt sich die Leitfähigkeit des Wassers bis nahe an theoretische Minimalwerte (0,056 µS/cm) heranführen.
• Ionenaustauscher und EDI (Elektrodeionisation): Zur weiterführenden Entsalzung, um Restionen gezielt zu entfernen. Gerade in sensiblen Branchen wie Pharma oder Halbleiterproduktion wird diese Feinstentsalzung benötigt.
• Chemische Verfahren (Fällung, Oxidation): Zur Entfernung von Eisen und Mangan, Reduzierung unerwünschter Stoffe oder Einstellung des pH-Wertes.
• Entgasung: Vermindert den gelösten CO₂-Gehalt, der die Leitfähigkeit des Wassers beeinflusst.

Je nach Zusammensetzung des Rohwassers und Zielqualität kommen einzelne oder mehrere Schritte zum Einsatz. Entscheidend ist eine sorgfältige Auslegung und Abstimmung aller Komponenten.

Die gezielte Verbesserung der Wasserqualität bietet zahlreiche Vorteile:

• Qualitätssicherung: Produktqualität und Prozessstabilität profitieren von konstant hoher Wasserreinheit.
• Ressourcenschonung: Wiederverwendung von Wasser senkt den Frischwasserverbrauch und reduziert Abwassermengen.
• Kostenoptimierung: Weniger Ausfallzeiten, geringerer Wartungsaufwand und längere Lebensdauer von Anlagenkomponenten reduzieren Betriebskosten.

Herausforderungen ergeben sich durch schwankende Rohwasserqualitäten oder wechselnde Anforderungen. Auch die regelmäßige Kontrolle, Wartung und gegebenenfalls Nachjustierung der Systeme ist notwendig, um dauerhaft optimale Ergebnisse zu erzielen.