Auswahl von Vorbehandlungsbehältern für Wasseraufbereitungssysteme

Auswahl von Vorbehandlungsbehältern für Wasseraufbereitungssysteme

Die Auswahl der Vorbehandlungsbehälter ist ein entscheidender erster Schritt bei der Konstruktion eines robusten Wasserreinigungssystems, insbesondere für pharmazeutische Anwendungen. Die richtige Wahl gewährleistet den Schutz nachgeschalteter Komponenten wie Umkehrosmose-(RO)-Membranen und Ionenaustauscherharzen vor Verschmutzung, Ablagerungen und chemischem Abbau.

Hier sind die wichtigsten Arten von Behältern und die wichtigsten Auswahlkriterien:

1. Arten von Vorbehandlungsbehältern

• Multimediafilter (MMF): Auch als Sandfilter bekannt. Sie verwenden Schichten von Medien unterschiedlicher Dichte und Partikelgröße (z. B. Anthrazit, Sand, Granat), um Schwebstoffe, Trübung und größere Partikel bis zu etwa 10-20 Mikron zu entfernen.

• Aktivkohlefilter (ACF): Behälter, die mit granulierter Aktivkohle (GAC) gefüllt sind. Ihr Hauptzweck ist die Entfernung von Chlor, Chloraminen, und organischen Verbindungen durch Adsorption. Dies ist unerlässlich, um RO-Membranen vor oxidativer Beschädigung zu schützen.

• Wasserenthärter: Behälter, die mit Kationenaustauscherharz in Natriumform gefüllt sind. Sie entfernen Härteionen (Calcium und Magnesium), indem sie diese gegen Natriumionen austauschen. Dies verhindert Ablagerungen auf den RO-Membranen und nachgeschalteten Geräten.

• Chemikalien-Injektionstanks: Obwohl nicht immer "Behälter" im gleichen Sinne, sind dies Tanks (oft aus PVC oder HDPE), die Chemikalien wie Antiscalant, Natriumbisulfit (zur Enchlorung) oder Ätznatron zur pH-Wert-Einstellung enthalten. Sie speisen in einen nachgeschalteten Injektionspunkt ein.

2. Wichtige Auswahlkriterien

A. Behälterdesign & Konstruktion

• Konstruktionsmaterial:

  • GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff): Die häufigste Wahl. Es ist korrosionsbeständig, leicht und kostengünstig für die meisten Rohwasserbedingungen. Es sollte eine lebensmittelechte oder NSF-61-zertifizierte Innenbeschichtung haben.

  • Kohlenstoffstahl mit Gummiverkleidung: Wird für höhere Drücke oder abrasivere Anwendungen verwendet. Die Gummiverkleidung verhindert Korrosion.

  • Edelstahl (304 oder 316L): Wird in stark korrosiven Umgebungen oder wenn sanitäre Anforderungen von größter Bedeutung sind (häufiger im polierten Wasserverteilungskreislauf als in der Vorbehandlung).

• Druckfestigkeit: Der Behälter muss für den maximalen Betriebsdruck des Systems ausgelegt sein, typischerweise mindestens 150 PSI (10 bar) für Standardanwendungen und höher für spezifische Anforderungen.

• Konstruktionsvorschriften: Behälter sollten gemäß anerkannten Standards wie ASME BPVC Abschnitt X (für GFK) oder ASME Abschnitt VIII (für Metall-Druckbehälter) konstruiert und hergestellt werden.

B. Dimensionierung & Kapazität

• Durchflussrate: Der Behälterdurchmesser muss so dimensioniert sein, dass er die erforderliche Betriebs-Durchflussrate des Systems (Gallonen pro Minute - GPM oder Kubikmeter pro Stunde - m³/h) bewältigen kann. Ein überdimensionierter Behälter kann zu Kanalbildung führen; ein zu kleiner Behälter verursacht einen hohen Druckabfall und einen ineffizienten Betrieb.

• Betttiefe & Volumen: Die Menge an Medien (Harz, Kohlenstoff usw.) ist entscheidend.

  • Für Enthärter wird die Kapazität basierend auf Körnern der Härteentfernung berechnet, die zwischen den Regenerationszyklen erforderlich sind.

  • Für Kohlefilter ist die Empty Bed Contact Time (EBCT) entscheidend (typischerweise 5-10 Minuten), um eine effektive Chlorentfernung zu gewährleisten. Dies bestimmt das Mindestbettvolumen für eine gegebene Durchflussrate.

C. Internes Verteilungs- und Sammelsystem

• Unterdrainage: Das Bodensystem, das das gefilterte Wasser sammelt und gleichzeitig die Medien zurückhält. Gängige Typen sind:

  • Siebe (Korb/Lateral): Am häufigsten. Die Anzahl und die Schlitzgröße (z. B. 0,2 mm für Enthärterharz) sind entscheidend, um Medienverluste zu vermeiden.

  • Header-Lateral-Baugruppen: Sorgen für eine sehr gleichmäßige Durchflussverteilung.

• Obere Verteilung: Stellt sicher, dass das einströmende Wasser gleichmäßig über den gesamten Querschnitt des Medienbetts verteilt wird, um Kanalbildung zu vermeiden.

D. Steuerungen & Ventile

• Ventiltyp:

  • Mehrwegeventil: Ein manuelles oder automatisches Einzelventil, das den Durchfluss für Betrieb, Rückspülung, Spülung und Regeneration steuert.

  • Vollautomatisches Ventilsystem: Verwendet eine Anordnung einzelner betätigter Ventile (Schmetterling, Membran), die von einer SPS gesteuert werden. Dies ist die bevorzugte Wahl für komplexe Industrie- und Pharmasysteme aufgrund besserer Kontrolle, Datenprotokollierung und Integrationsmöglichkeiten.

• Steuerung: Eine automatische Systemsteuerung verwaltet das Timing und die Reihenfolge der Betriebs- und Regenerationszyklen basierend auf Zeit, Wassermenge oder Wasserqualitätsrückmeldung.

3. Zusammenfassungstabelle: Wichtige Auswahlfaktoren

Schlussfolgerung:

Die Auswahl der Vorbehandlungsbehälter ist ein Ausgleich zwischen chemischer Belastung (was entfernt werden muss), hydraulischen Anforderungen (Durchfluss und Druck) und betrieblichen Anforderungen (manuell vs. automatisiert). Für pharmazeutische Systeme ist es von größter Bedeutung, sicherzustellen, dass die Behälter aus zertifizierten Materialien hergestellt werden, über die richtige Dokumentation verfügen und Teil eines validierten Systems sind. Ziel ist es, eine zuverlässige und wartungsfreundliche Vorbehandlungsstufe zu schaffen, die ein gleichmäßiges und hochwertiges Speisewasser für die primären Reinigungseinheiten liefert.