Wenn Sie Ihren Wasserhahn aufdrehen, fließt das Wasser mühelos in Ihr Becken, egal ob Sie trinken, kochen oder baden wollen. Dieser einfache Wasserstrom ist so ergiebig, dass er ohne weitere Behandlung, wie z. B. Abkochen oder Filtern, als unbedenklich angesehen werden kann. Aber haben Sie sich jemals Gedanken darüber gemacht, wie dieses Wasser zu Ihnen nach Hause kommt?
Seen, Flüsse und unterirdische Grundwasserleiter enthalten Wasser in seiner rohen Form, die auf den ersten Blick verlockend erscheinen mag, aber es ist bei weitem nicht für den menschlichen Verbrauch oder die Rückführung in die Natur geeignet, es sei denn, es wird einer Aufbereitung unterzogen. Wasseraufbereitungsanlagen sorgen dafür, dass die Gesundheit der Bürgerinnen und Bürger erhalten bleibt, und schützen gleichzeitig das Gebiet. Sie sind daher von größter Bedeutung für die öffentliche Gesundheit und den Umweltschutz.
Einführung in die Prozesse von Wasseraufbereitungsanlagen
Eine Wasseraufbereitungsanlage ist eine raffinierte Einrichtung, in der das Wasser verschiedenen Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen unterzogen wird, um es für den Gebrauch sicher zu machen. Bei Trinkwasser muss das Endprodukt trinkbar, d. h. sicher für den Verbrauch sein. Im Falle von Abwasser besteht das Ziel darin, gebrauchtes Wasser aus Haushalten, Unternehmen und Industrien so sauber zu machen, dass es gefahrlos in Flüsse, Seen oder das Meer eingeleitet werden kann, wodurch mögliche Umweltschäden erheblich reduziert werden. Auch wenn diese Schritte in Bezug auf die eingesetzte Technologie von der Qualität der Wasserquelle abhängen, bleibt das Hauptprinzip konstant.
Diese Systeme umfassen komplizierte und miteinander verbundene Systeme von Tanks, Rohrleitungen, Filtergeräten, Chemikaliendosierern, Pumpen und Kontrollsystemen. Die Ausführung jedes einzelnen Schritts hängt vom genauen Gleichgewicht des Wasserflusses, der Chemikaliendosierung, der Reaktionen und der Filtrationszeiten ab. All diese Faktoren fließen in ein einziges Ziel ein: ein Gleichgewicht ohne Fehlfunktionen aller Teile.
Schritt 1: Erklärung von Koagulation und Flockung
Einer der ersten Schritte bei der Aufbereitung von Rohwasser besteht in der Regel darin, die kleinen Partikel zu entfernen, die sich nicht von selbst absetzen können. Dies ist die Koagulation und Flockung.
Stellen Sie sich unbehandeltes Wasser vor, in dem winzige Formen von Erde und organischen Stoffen suspendiert sind. Diese Partikel tragen oft eine leichte negative elektrische Ladung, wodurch sie sich gegenseitig abstoßen und in der Schwebe bleiben. Bei der Wasseraufbereitung wird das Wasser durch die Zugabe von Gerinnungsmitteln, wie Salzen mit positiver elektrischer Ladung wie Aluminiumsulfat (Alaun), umgewandelt. Diese Gerinnungsmittel neutralisieren die negativen Ladungen der Teilchen, so dass sie sich zusammenlagern können.
Nach Verlangsamung der Mischgeschwindigkeit, um sicherzustellen, dass die Flocken nicht auseinander brechen und Jade vermieden wird, ist es möglich, weiche Agglomerate zu erzeugen, die groß genug sind, um sie mit bloßem Auge zu erkennen. Diese als "Flocken" bezeichneten Agglomerate können bei der Filtration oder anderen induzierten Waschverfahren leicht entfernt werden. Optimale Bedingungen für eine effiziente Koaguliermittelzugabe und eine zuverlässige Mischungssteuerung führen zur Bildung stabiler Agglomerate, die in späteren Stadien leicht zu entfernen sind.
Schritt 2: Sedimentation zur Entfernung von Feststoffen
Der nächste Schritt nach der Flockenbildung besteht darin, dass die Eingeweide der Wasseraufbereitungsanlagen sanfte ruckartige Bewegungen ausführen, was zu einer sanften Schwappbewegung führt, die eine Sedimentation, auch Klärung genannt, ermöglicht; die ideale Phase, um überschüssiges Wasser loszuwerden.
Das Wasser, das die Flocken enthält, wird in große ruhige Absetzbecken geleitet. Die Flocken nutzen nun die Vorteile der Schwerkraft. Da die Flocken dichter sind als das sie umgebende Wasser, sinken sie nach und nach auf den Boden des Tanks und sammeln sich in einer Schlammschicht an. Oben befindet sich Wasser mit weitaus geringeren Verunreinigungen, das als Überstand bezeichnet wird und aus dem Tank fließt, um die nächste Behandlungsstufe zu durchlaufen.
Durch die Sedimentation wird der größte Teil der Trübungs- und Schwebstoffbelastung des Gewässers nahtlos beseitigt. Der auf der Bodenoberfläche ruhende Schlamm wird in regelmäßigen Abständen zur weiteren Klärung oder zum Ablassen aus dem Becken abgezogen. Dieser Transfer von überstehendem Wasser in das nächste Becken bei gleichzeitiger Kontrolle der Schlammentfernung erfordert präzise unplugged-Methoden zur Steuerung des Flüssigkeitsstroms, ohne den Absetzprozess zu stören oder Verstopfungen zu verursachen. Eine effiziente Feststoffentfernung hängt von der optimalen Kontrolle des Wassers ab, das in diese Tanks eintritt und sie verlässt.
Schritt 3: Filtration zur Sicherstellung der Wasserreinheit
Einige winzige Partikel sowie einige Mikroorganismen bleiben auch nach der Sedimentation noch vorhanden. Durch die Filtration werden diese Verunreinigungen effektiv entfernt, sodass das Wasser so sauber und klar wie möglich ist.
Ein Filter ist eine aus mehreren Materialien bestehende Barriere, durch die das Wasser gefiltert wird. Zu den gängigsten Filtertypen gehören:
-
Aktivkohlefiltration: Sie wird meist als Ersatz für die Sandfilterung eingesetzt. Aktivkohlebetten sind sehr effizient bei der Adsorption von organischen Verbindungen, die unerwünschten Geschmack und Geruch verursachen können, sowie von einigen Chemikalien.
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Membranfiltration: Hier werden halbdurchlässige Membranen mit winzigen Löchern, den sogenannten Poren, zur Wasserfilterung eingesetzt. Dazu gehören Mikrofiltration (MF), Ultrafiltration (UF), Nanofiltration (NF) und Umkehrosmose (RO). Bei jedem dieser Verfahren werden kleinere Partikel, Krankheitserreger, gelöste Feststoffe und sogar Ionen entfernt. Von allen Verfahren ist die Membranfiltration die fortschrittlichste Technologie, wenn es darum geht, extrem reines Wasser zu erhalten.
Bei der Filterung des Wassers werden die Schwebstoffe und Mikroorganismen sowohl im Filtermedium als auch auf der Oberfläche der Membranen aufgefangen. Die Filter können gereinigt werden, aber erst nachdem sich die Partikel angesammelt haben. Filter werden durch Rückspülen gereinigt, wobei sauberes Wasser rückwärts durch einen Filter gepumpt wird, um das angesammelte Material zu entfernen, und dann entweder behandelt oder entsorgt wird.
Die Steuerung der Zirkulation kann als Kontrolle der Wasserwege definiert werden, die während des Filtrationsprozesses unerlässlich ist. Das Wasser muss durch bestimmte Filterbetten geleitet werden, und es müssen bestimmte Durchflussraten eingehalten, Rückspülzyklen eingeleitet und Anlagen zur Wartung geschlossen werden. All diese Aktivitäten erfordern eine Wassersteuerung, und ohne eine präzise Steuerung können Filtersysteme nicht zuverlässig und effizient arbeiten.
Schritt 4: Desinfektion für sicheres Trinkwasser
Um die Sicherheit des Trinkwassers zu gewährleisten, sind zahlreiche Schritte erforderlich, wobei die Desinfektion vielleicht der wichtigste ist. Auch wenn die Filterung gute Arbeit leistet, können Bedrohungen wie Viren, Parasiten und Bakterien vorhanden bleiben. Diese Mikroorganismen stellen eine ernsthafte Gefahr für die Gesundheit dar, wenn sie aktiv sind. Deshalb werden Desinfektionsverfahren eingesetzt, die speziell darauf ausgerichtet sind, sie zu neutralisieren und abzutöten.
| Desinfektion Methode |
Grundsatz |
Vorteile |
Benachteiligungen |
Anmerkungen |
| Chlorung |
Chemische Oxidation |
Wirksam, relativ kostengünstig, hinterlässt einen Restschutz in den Rohren |
Kann Desinfektionsnebenprodukte (DBPs) bilden, Geschmacks-/Geruchsprobleme, erfordert sorgfältige Handhabung |
Weltweit am weitesten verbreitet. |
| UV-Desinfektion |
Physikalisch (UV-Lichtstrahlung) |
Wirksam gegen ein breites Spektrum von Krankheitserregern, keine chemischen Rückstände, keine DBPs |
Kein Restschutz in Rohren, Trübung kann Wirksamkeit verringern |
Wird oft in Verbindung mit Chlor für den Restschutz verwendet. |
| Ozonung |
Chemische Oxidation (Ozon) |
Sehr starkes Desinfektionsmittel, wirksam gegen chlorresistente Krankheitserreger, reduziert Geschmack/Geruch |
Kein Restschutz, hohe Kosten, kurze Halbwertszeit, Erzeugung vor Ort erforderlich |
Wird häufig als primäres Desinfektionsmittel verwendet, gefolgt von einer Chlorung für die Rückstände. |
Die Desinfektion kann mit verschiedenen Methoden durchgeführt werden, wobei die Wasserquelle neben der Kostenregelung darüber entscheidet, welche Methode angewandt wird. Bei der Desinfektion ist es üblich, mehrere Methoden zu kombinieren.
Unabhängig von der Methode erfordert eine wirksame Desinfektion eine sorgfältige Kontrolle, entweder über die Dosis des Desinfektionsmittels bei chemischen Methoden oder über die Kontaktzeit des Wassers mit dem Desinfektionsmittel bei anderen Methoden. Eine sehr kurze Kontaktzeit und eine unzureichende Menge des Desinfektionsmittels ermöglichen das Überleben einiger Krankheitserreger, während eine übermäßige Menge des chemischen Desinfektionsmittels neben anderen schädlichen Nebenprodukten auch Geschmacks- und Geruchsprobleme verursacht. Um die mikrobielle Sicherheit zu gewährleisten, muss das Wasser aus der Anlage sicher sein, chemisch sicheres Wasser muss frei von Mikroorganismen sein, weshalb die Durchflussmenge durch die Desinfektionsanlage sowie die Zugabe von Chemikalien kontrolliert werden sollte. Dieses Maß an Genauigkeit hängt von starken und schnellen Kontrollsystemen ab.
Die entscheidende Rolle von Ventilen in der Wasseraufbereitung
Während der verschiedenen Stufen der Wasseraufbereitung in einer Anlage, einschließlich der Wasseraufnahme vor der Aufbereitung, der Chemikalienzugabe für die weitergehende Aufbereitung, der Filtration, der Desinfektion und der Verteilung, spielt Strom eine wichtige Rolle und dient als primäre Energiequelle. Außerdem werden auch die Pumpen elektrisch angetrieben. Eine Komponente, der oft nicht die gebührende Aufmerksamkeit geschenkt wird, die aber eine wichtige Rolle bei der Steuerung von Wasserströmen spielt, sind die Ventile, da sie den Wasserfluss kontrollieren und steuern. Ventile sind veraltete Arbeiter, die den Durchfluss von Wasser, Chemikalien, Luft und sogar Schlamm innerhalb der komplexen Rohrleitungsanlage kontrollieren und steuern.
Die verschiedenen Funktionen, die Ventile erfüllen:
| Ventil Funktion |
Beschreibung |
Bedeutung für die Wasseraufbereitung |
| Ein/Aus (Isolierung) |
Vollständiges Starten oder Stoppen des Durchflusses, um Leitungsabschnitte oder Geräte zu isolieren. |
Unverzichtbar für Wartung, Reparatur, Systemumgehung und Isolierung von Abschnitten zur Reinigung oder Inspektion. |
| Durchflussregelung |
Steuerung der Flüssigkeitsmenge, die durch das Ventil fließt. |
Entscheidend für die Aufrechterhaltung optimaler Durchflussraten bei Aufbereitungsprozessen (z. B. Filtration, Kontaktzeit), die genaue Dosierung von Chemikalien und die Druckregelung. |
| Direktionale Kontrolle |
Umschalten des Flüssigkeitsstroms zwischen verschiedenen Leitungen oder Prozessen. |
Erforderlich, um Wasser durch verschiedene Filtereinheiten zu leiten, Rückspülzyklen zu verwalten oder den Durchfluss während der Wartung umzuleiten. |
| Druckkontrolle |
Regulierung des Drucks innerhalb des Systems. |
Wichtig für den Schutz der Ausrüstung, die Gewährleistung eines gleichmäßigen Durchflusses und die Optimierung der Prozessleistung. |
| Sicherheit/Schutz |
Sie verhindern den Rückfluss, entlasten den Überdruck oder dienen als Sicherheitsverriegelung. |
Schützt vor Verunreinigungen durch Rückfluss, schützt Geräte vor Überdruck und gewährleistet sichere Betriebsabläufe. |
Die Rolle automatisierter Ventile in Wasseraufbereitungsanlagen (mit elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Antrieben) ist von größter Bedeutung. Mit der zunehmenden Modernisierung und Automatisierung der Anlagen zur Verbesserung der Effizienz, Senkung der Betriebskosten und Erhöhung der Zuverlässigkeit müssen die Wasserventile auf einem höheren Niveau arbeiten. SCADA-Systeme können ferngesteuert werden, und automatisierte Ventile reagieren sofort auf Signale zur Anpassung des Durchflusses, zum Umschalten von Pfaden oder zum Absperren von Abschnitten und überwachen und optimieren den gesamten Wasseraufbereitungsprozess in Echtzeit.
Qualität und Zuverlässigkeit von Ventillösungen sind dabei von großer Bedeutung. Ein nicht ordnungsgemäß funktionierendes Ventil kann zu einer unzureichenden Aufbereitung, einem übermäßigen Einsatz von Chemikalien, Schäden an der Ausrüstung und der Sicherheit des aufbereiteten Wassers führen. Solche Ventile für die Wasseraufbereitung erfordern hochspezifische Materialien wie Korrosionsbeständigkeit, eine präzise Steuerung der Chemikaliendosierung und eine starke Automatisierung, um Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
Vincer kennt diese strengen Anforderungen verschiedener Industrien, darunter Wasseraufbereitung, chemische Verarbeitung und Energieerzeugung, und hat sich seit 2010 auf automatisierte Ventillösungen spezialisiert. Wir haben eine ganze Reihe von automatisierten Armaturen entwickelt, darunter elektrische Kugelhähne, elektrische Absperrklappen, elektrische Schieber und Regelventile, die den strengen Spezifikationen von Wasseraufbereitungsanlagen weltweit entsprechen.
Da unser Schwerpunkt auf der Automatisierung liegt, sind unsere Ventile so konzipiert, dass sie in jedem integrierten Steuerungssystem zuverlässig funktionieren. Mit unseren Ventilen aus hochwertigen Rohstoffen und importierten Dichtungselementen garantieren wir, dass sie den rauen und oft korrosiven Medien in der Wasseraufbereitung standhalten und gleichzeitig eine hervorragende Verschleißfestigkeit, hohe Temperaturtoleranz und eine lange Lebensdauer aufweisen.
Vincer erfüllt unterschiedliche Anforderungen, ob es sich nun um einen robusten elektrischen Schieber zur Absperrung von Rohrleitungen mit großem Durchmesser, einen präzisen elektrischen Kugelhahn für die genaue Einspritzung von Chemikalien oder ein modulierendes Regelventil zur Anpassung von Regelsollwerten auf der Grundlage von Echtzeitinformationen der Sensoren handelt.
Abwasserbehandlung: Ein wichtiger Überblick
Dieser Artikel hat sich mit den wichtigsten Aspekten des Trinkwassers befasst, aber es ist notwendig, einen Gang zurückzuschalten und sich für einen Moment auf die Abwasserbehandlung zu konzentrieren. Bei der Aufbereitung geht es um gebrauchtes Wasser aus Haushalten, Gewerbebetrieben und sogar Industrieanlagen, dessen Schadstoffkonzentration deutlich höher ist als die des Rohwassers. Hier geht es darum, das Wasser so aufzubereiten, dass es bei der Abgabe an die Natur keinen Schaden anrichtet.
Auch wenn es bei der Abwasserbehandlung unterschiedliche Ansätze gibt, scheinen sie sich immer um dieselben Grundprinzipien zu drehen, wobei ein zusätzlicher Schwerpunkt auf dem biologischen Abbau der Abfälle liegt. In der Regel umfassen einige der Schritte die folgenden: Vorbehandlung mit Siebung und Sandentfernung, Primärbehandlung mit Sedimentation, Sekundärbehandlung mit biologischen Verfahren wie Belebtschlamm oder Tropfkörpern, gefolgt von einer Sekundärsedimentation, und gegebenenfalls Tertiärbehandlung mit Desinfektion, fortgeschrittener Filtration und Nährstoffentzug. Darüber hinaus ist die Schlammbehandlung eine der wichtigsten Komponenten in Kläranlagen.
Genau wie in Trinkwasserkläranlagen sind auch in Kläranlagen Armaturen ein notwendiger Bestandteil des Systems. Sie regeln den Zufluss des Abwassers, steuern Belüftungsprozesse (Luft ermöglicht einen besseren Abbau von Stoffen in der biologischen Behandlung), steuern den Durchfluss von Schlamm zwischen den Becken, regeln den Durchfluss durch verschiedene Behandlungseinheiten und steuern den Durchfluss des behandelten Abwassers. Hinzu kommt, dass die grobe Beschaffenheit des Abwassers, wie z. B. korrosive Gase, die Kontrolle der Ventilkonstruktion und der Materialien erschwert. Damit das System ordnungsgemäß funktioniert, sollten Abwasserinfrastruktursysteme sicher, konform und effizient arbeiten, was den Einsatz zuverlässiger automatisierter Ventillösungen unerlässlich macht. Das Vincer-Sortiment an Industriearmaturen, die für raue Bedingungen und präzise Steuerung ausgelegt sind, eignet sich auch für die Herausforderungen der Abwasserbehandlung.
Schlussfolgerung: Die Bedeutung von sauberem Wasser
Moderne technische Wasseraufbereitungsanlagen gehören zu den Wundern der modernen Technik. Das Wasser durchläuft dabei eine Vielzahl verschiedener Stufen, die jeweils wissenschaftliches Können erfordern, um ein Endprodukt hervorzubringen. Nur durch die Spülung mit Chemikalien und die Neutralisierung biologischer Agenzien kann Wasser die Sicherheitsstandards erfüllen, die eine Aufbereitungsanlage bereitstellt.
Neben der sorgfältigen technischen Planung der Hard- und Software gibt es noch ein ganzes Ökosystem innerhalb der Anlage. Es gibt Aufsichtspersonen, Server und chemische Hilfsmittel für die Trennung und natürlich Administratoren. Automatisierte Steuerventile spielen die Rolle eines Puppenspielers, der den Lebensnerv der Anlage lenkt und das Gleichgewicht zwischen Druck und Temperatur steuert, was für die stabilen, direkten und indirekten Systemwartungseinheiten zu einer Katastrophe führen würde.
Der Zugang zu sauberem Wasser ist ein grundlegendes menschliches Bedürfnis und ein Eckpfeiler der öffentlichen Gesundheit und der ökologischen Nachhaltigkeit. Wenn man versteht, wie Wasseraufbereitungsanlagen funktionieren, kann man diese lebenswichtige Dienstleistung und die Technologien, wie z. B. fortschrittliche Automatisierungsventile, die dies ermöglichen, besser einschätzen und die kontinuierliche Verfügbarkeit von sauberem Wasser für Gemeinden auf der ganzen Welt sicherstellen.
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