Meerwasserentsalzung Automatisiertes System überwacht die Qualität der Meerwasserentsalzung

Redakteur: Dr. Jörg Kempf

Die Umkehrosmose ist das am häufigsten verwendete Funktionsprinzip zur Meerwasserentsalzung und hat sich in der Praxis bewährt. Hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit dieser Anlagen gibt es jedoch durchaus noch Optimierungspotenziale. Der Fluidtechnikspezialist Bürkert hat dies erkannt und eine Lösung entwickelt, die die Betriebskosten senkt und die Prozessqualität von Entsalzungsanlagen spürbar verbessert.

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Vergleicht man die Kosten für das automatisierte System zur Probenentnahme und Leitfähigkeitsmessung mit den Kosten der manuellen Probenentnahme, rechnet sich die Investition am Beispiel eines Gestells mit 144 Druckrohren mit Membranen bereits nach etwa drei Jahren.
Vergleicht man die Kosten für das automatisierte System zur Probenentnahme und Leitfähigkeitsmessung mit den Kosten der manuellen Probenentnahme, rechnet sich die Investition am Beispiel eines Gestells mit 144 Druckrohren mit Membranen bereits nach etwa drei Jahren.
(Bild: Bürkert)

Das Grundprinzip der Trinkwassergewinnung aus Meerwasser ist einfach: Meerwasser wird nach entsprechender Vorbehandlung (z.B. durch Vorfilter, Ultrafiltration, Mikrofiltration oder die Dosierung von „Antifoulant“ und „Antiscalant“) unter Überwindung des osmotischen Druckes mit etwa 60 bis 80 bar durch eine Membran gepresst. Die Membran hält die gelösten Salze zurück, und nur das Trinkwasser (Permeat) passiert die Membran. Ob der Salzgehalt des Wassers auch tatsächlich im gewünschten Umfang reduziert wurde, kann nach Abschluss des Prozesses durch eine Messung der Leitfähigkeit ermittelt werden.

Nur wenn sich die Messergebnisse innerhalb eines klar definierten Rahmens bewegen, kann das Wasser an die Konsumenten weitergeleitet werden. Auch würde das Fehlen einer regelmäßigen Überwachung eine vorausschauende Wartung der Membranen unmöglich machen – Versorgungsengpässe durch unvorhergesehene Anlagenstillstände können die Folge sein.

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Manuelle Fehlersuche …

Typischerweise werden in einer Entsalzungsanlage viele Membranen in Druckrohre eingesetzt und in Gestellen gruppiert. Mehrere solcher Druckrohrgestelle werden parallel betrieben, um eine hohe Entsalzungsleistung zu erzielen. Wird die Messung der Leitfähigkeit, die als wichtigstes Qualitätsmerkmal der Membranfunktion dient, jedoch nur einmal am Ende der Gesamtanlage automatisch erfasst, lässt sich bei problematischen Messwerten nicht nachvollziehen, welche der vielen eingesetzten Membranen für das Problem verantwortlich ist.

Um die fehlerhafte Membran zu identifizieren, muss zunächst je Druckrohrgestell manuell eine Probe entnommen werden, um herauszufinden, welches Gestell die fehlerhafte Membran enthält. Anschließend werden je Gestell von jedem Druckrohr Proben genommen und die Leitfähigkeit des Wassers überprüft, bis das Druckrohr mit der fehlerhaften Membran gefunden wurde. Zu diesem Zweck sind an jedem Gestell spezielle Panels für eine manuelle Probenentnahme installiert.

… ist zeit- und kostenintensiv

Die manuelle Probenentnahme am Panel ermöglicht zwar die genaue Identifikation eines einzelnen, fehlerhaften Druckrohrs, ist aber extrem zeit- und damit kostenintensiv. Außerdem wird diese Wartungsmaßnahme gerne vernachlässigt und nur dann durchgeführt, wenn die Leitfähigkeitsmessung am Ende der Anlage kritische Werte erreicht. Zu diesem Zeitpunkt ist es bereits zu spät, um den Austausch der Membran unter wirtschaftlichen und versorgungstechnischen Gesichtspunkten optimal zu planen. Die fehlerhafte Membran muss schnellstmöglich gefunden und ausgewechselt werden, um die Gesamtwasserqualität der Entsalzungsanlage nicht zu gefährden.

Je nach Betreiber werden die manuellen Überprüfungen der einzelnen Membranen auch regelmäßig im Zuge einer präventiven Wartungsstrategie durchgeführt. Auf diesem Weg lässt sich eine kontinuierlich hohe Qualität des produzierten Trinkwassers gewährleisten und der Austausch eventuell fehlerhafter Membranen besser planen. Sowohl für den Anlagenbetreiber als auch den Endverbraucher ist diese Vorgehensweise sinnvoll und angemessen – sie ist aber auch mit sehr hohem Personal- und Zeitaufwand verbunden.

Der mit dieser Aufgabe betraute Mitarbeiter ist in einem unangenehmen und lauten Arbeitsumfeld im Einsatz. Er muss für jedes einzelne Filterrohr manuell eine Wasserprobe entnehmen, die Leitfähigkeit mithilfe eines Handgeräts überprüfen und den ermittelten Messwert notieren. Diese Daten werden nach Abschluss der Probenentnahme am PC in eine Excel-Datei übertragen. Keiner dieser manuellen Arbeitsschritte lässt sich eindeutig dokumentieren und später rekonstruieren – Fehler bei der Messung oder Übertragung der Daten können daher nicht mit Sicherheit ausgeschlossen werden.

Hinzu kommt der Zeitaufwand: Die Probenentnahme und Datenerfassung für ein Gestell mit 144 Druckrohren nimmt, je nach Anlage und Unterbrechungen durch die Auslastung des jeweiligen Mitarbeiters mit weiteren Tätigkeiten, durchschnittlich etwa zwei volle Arbeitstage in Anspruch. Auf diesem Weg eine kontinuierliche und rückverfolgbare Qualitätsüberwachung durchzuführen, erscheint daher kaum möglich.

Die Vorteile der automatisierten Überwachung der Membranfunktion erfahren Sie auf der nächsten Seite.

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