Sauerstofferzeugung für die Ozonung von Prozess- und Trinkwasser

Artikel Industrie Wasser 1/21

Reinheit liegt in der Luft

Mit der Ozonung lassen sich chemische Elemente wie Eisen oder Mangan sowie organische Stoffe und Bakterien umweltverträglich aus Rohwasser entfernen. Dafür braucht es wiederum Sauerstoff, der in speziellen Generatoren produziert wird.

Wasser ist das wohl wichtigste Gut. In der Regel ist Rohwasser jedoch mit verschiedenen Stoffen belastet und muss aufbereitet werden, bevor es sich etwa als Prozesswasser in der Industrie oder Trinkwasser verwenden lässt. Ein häufiger Anwendungsfall in der Wasseraufbereitung ist die Oxidation von Rohwässern, die einen erhöhten Eisen- und Mangangehalt vorweisen. Eisen und Mangan finden sich oft in tieferliegenden sauerstoffarmen Grundwässern. Laut Trinkwasserverordnung etwa dürfen die Grenzwerte von Eisen (0,2 mg/l) und Mangan (0,05 mg/l) nicht überschritten werden, da zu hohe Mengen nicht nur negative gesundheitliche Auswirkungen für den Menschen haben, sondern auch zu technischen Schäden an Anlagenteilen und Rohrleitungssystemen führen können.

Umweltverträgliche Aufbereitung

Der Einsatz von Ozon, die sogenannte Ozonung, ermöglicht eine naturnahe Entfernung dieser Eisen- und Manganverbindungen aus dem Wasser. Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel, das im Wasser die Verbindungen zu Eisenhydroxid und Braunstein oxidieren lässt. Die oxidierten Stoffe sind schwerlöslich und scheiden sich auf der Oberfläche der Mehrschicht-Filter ab. Beim Kontakt mit Wasserverunreinigungen zerfällt das Ozon in atomaren Sauerstoff (O), der die starke oxidative bzw. desinfizierende Wirkung entfaltet, sowie in molekularen Sauerstoff (O₂), der für eine Sauerstoffanreicherung im Wasser sorgt. Viren und Bakterien, die ebenfalls häufig im Rohwasser vorkommen, werden so durch die Ozonung ebenfalls abgetötet.

Der Anlagenbauer Hydro-Elektrik bietet als Spezialist im Bereich der Wasseraufbereitung verschiedene Ozonverfahren und entsprechende Anlagen zur Trink- und Prozesswassergewinnung an. Die Wasseraufbereitungs-Anlagen und die Prozesse sind genau auf die jeweilige Anwendung abgestimmt und umfassen neben Filtersystemen auch die benötigten Ozon- und Sauerstofferzeugungseinheiten. Auf verschiedenen Prozessstufen wie Flockung, Oxidation, Filtration und biologische Mineralisation werden hier neben Eisen, Mangan und Keimen auch Arsen, Schwefelwasserstoff, Ammonium und Nitrat aus dem Rohwasser entfernt. Erweiterte Verfahren der Ozonung erlauben selbst die Entfernung von langlebigen Chemikalien wie chlororganischen Stoffen oder Pflanzenschutz- und Schädlingsbekämpfungsmitteln sowie die Aufbereitung von Wässern mit hohen Huminstoffgehalten, die beim Umbau abgestorbener organischer Materie entstehen. Der Vorteil von Ozon-Verfahren liegt neben der hohen oxidativen und desinfizierenden Wirksamkeit vor allem in der hohen Umweltverträglichkeit. So sind die durch das Ozon zersetzten Verbindungen biologisch abbaubar. Das Ozon selbst zerfällt nach den Zersetzungsreaktionen oder auch unverbraucht in O₂.

Sauerstoff kommt aus der Umgebungsluft

In den Ozon-Wasseraufbereitungsanlagen des Anlagenbauers Hydro-Elektrik wird das benötigte Ozon mit Hilfe von Ozongeneratoren erzeugt. Als Prozessgas kommt hierfür Sauerstoff mit einer Reinheit von >90 % zum Einsatz. Der für diesen Prozess benötigte Sauerstoff wird mit Hilfe von Sauerstoffgeneratoren von Inmatec produziert. Hierfür wird Umgebungsluft mit dem benötigten Druck in den Ventilblock des Sauerstoffgenerators geleitet. Automatisch gelangt die Luft von hier abwechselnd in zwei mit einem Zeolithe-Molekularsieb gefüllte Adsorptionsbehälter. Diese schalten nacheinander vom Filter- in den Regenerationsmodus. Auf diese Weise werden in einem Behälter die in der Luft enthaltenen Stickstoff- und Kohlendioxidmoleküle vom Sieb adsorbiert, während das Sieb im zweiten Behälter unter Druckluftentlastung regeneriert. Der so gewonnene Sauerstoff wird in einen Produktbehälter geleitet und steht dem Ozongenerator als Prozessgas zur Verfügung, der gefilterte Stickstoff dagegen wird über ein Rohr nach draußen geführt. Dieses Verfahren der Druckwechseladsorption (Pressure Swing Adsorption, PSA) sorgt so für einen fortlaufenden Sauerstoffstrom im benötigten Volumen.
Die beim jeweiligen Anwendereingesetzten Inmatec-Sauerstoffproduktionseinheiten umfassen einen Druckluftkompressor (7,5 bar), einen Kältetrockner zur Aufbereitung der Luft und einen Drucklufttank. Die Sauerstoffgeneratoren liefern je nach Prozess und Anlage Sauerstoffmengen zwischen 1,1 und 3,5 beziehungswiese 8,1 Nm³/h. Die O2-Reinheit beträgt 92 bis 93%. Um die nötige Ausfallsicherheit sicherzustellen, werden redundante Linien von zwei oder mehr Sauerstoffgeneratoren parallel installiert.

Entscheider-Facts

• Ein häufiger Anwendungsfall in der Wasseraufbereitung ist die Oxidation von Rohwässern, die einen erhöhten Eisen- und Mangangehalt vorweisen.
• Der Einsatz von Ozon, die sogenannte Ozonung, ermöglicht hier eine umweltverträgliche Entfernung dieser Verbindungen aus dem Wasser.
• Um das dazu benötigte Ozon zu produzieren, braucht es Sauerstoff, der mit Hilfe von Generatoren direkt aus der Umgebungsluft gewonnen werden kann.

Veröffentlicht in Industrie Wasser (Sonderausgabe der Chemie Technik)