Das pH-Wert des Wassers spielt in jeder Phase eines kommunalen Wasseraufbereitungssystems eine wichtige Rolle, von der Desinfektion über die Filterung bis hin zum Korrosionsschutz. Das richtige pH-Management ist für die Optimierung der Leistung von Behandlungsprozessen von entscheidender Bedeutung. Die Aufrechterhaltung eines optimalen pH-Wertes ist bei der Trinkwasseraufbereitung von entscheidender Bedeutung, um die Sicherheit und Qualität der Wasserversorgung zu gewährleisten.
Traditionell werden zur Senkung des pH-Werts flüssige Säuren wie Schwefelsäure und Salzsäure eingesetzt. Allerdings stellen diese Chemikalien ein Gesundheits- und Sicherheitsrisiko dar. Aufgrund ihrer ätzenden und entzündlichen Eigenschaften müssen Bediener beim Umgang mit ihnen persönliche Schutzausrüstung (PSA) tragen und sie müssen sorgfältig und unter geeigneten Bedingungen gelagert werden. Daher setzen viele Wasseraufbereitungsanlagen (WTPs) zunehmend auf die Dosierung von Kohlendioxid (CO2), um den pH-Wert zu steuern. CO2 bietet gegenüber flüssigen Säuren mehrere Vorteile. Es ist nicht nur einfacher in der Anwendung, sondern auch umweltfreundlicher und kann langfristige Kostenvorteile mit sich bringen.
1. Benutzerfreundlichkeit
Flüssige Säuren verwenden eine Dosierpumpe, die an einen Vorratsbehälter angeschlossen ist, und ein 4-20-mA-Signal. Letzteres hilft bei der Steuerung, wie viel Säure dem System zugeführt wird. Das Anschließen und Austauschen von Säurebehältern ist theoretisch einfach, erfordert jedoch vom Bediener die Einhaltung expliziter Sicherheitsverfahren und das Tragen der richtigen PSA. Darüber hinaus benötigen flüssige Säuren zusätzliche Zeit zum vollständigen Mischen, wodurch sich die Behandlungsdauer verlängert, was möglicherweise zu einer Überdosierungssituation führen kann.
Im Gegensatz dazu wird CO2 in Drucktanks mit Regler und Diffusor gespeichert. Wenn der pH-Wert über einen eingestellten Wert steigt, öffnet sich ein Magnetventil, um mehr CO2 eindringen zu lassen und den pH-Wert zu senken. CO2 löst sich fast augenblicklich auf und verteilt sich gleichmäßig im Wasser, was zu einer schnelleren, effizienteren und präziseren pH-Kontrolle führt.
2. pH-Stabilität und reduzierte Korrosion
Flüssige Säuren neigen dazu, den pH-Wert abrupt zu senken, was zu potenzieller Instabilität und korrosiven Bedingungen in Wasserverteilungssystemen führt, die Rohre, Armaturen und andere Infrastrukturkomponenten beschädigen und möglicherweise schädliche Verunreinigungen in das Wasser einbringen können.
Die CO2-Dosierung sorgt für eine kontrolliertere und allmählichere pH-Reduktion. CO2 ist selbstpuffernd und bildet beim Auflösen in Wasser Kohlensäure (H2CO3). Diese Kohlensäure kann in Wasserstoffionen (H+) und Bicarbonationen (HCO3-) dissoziieren. Die reversible Gleichgewichtsreaktion zwischen Kohlensäure und Bikarbonationen trägt dazu bei, den pH-Wert der Lösung aufrechtzuerhalten, normalerweise knapp über 6. Daher ist es schwierig, das Wasser zu überdosieren. Dies verringert das Korrosionsrisiko und minimiert das Risiko einer Verschlechterung der Wasserqualität aufgrund der Freisetzung von Metallen oder anderen rohrbezogenen Verunreinigungen.
Das bedeutet natürlich auch, dass CO2 möglicherweise keine ideale Lösung für die Behandlung von stark alkalischem Wasser ist. Für die meisten Wassersysteme stellt dies jedoch einen Vorteil dar.
3. Umweltfreundlichkeit
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von CO2 zur pH-Reduktion ist sein hervorragendes Umweltprofil. Flüssige Säuren stellen ein potenzielles Risiko für die menschliche Gesundheit und die Umwelt dar. Die Lagerung, Handhabung und der Transport konzentrierter flüssiger Säuren erfordern sorgfältige Vorsichtsmaßnahmen, um Unfälle oder Verschüttungen zu verhindern, die zu Boden- und Wasserverschmutzung oder Verletzungen des Personals führen können.
Im Gegensatz dazu ist CO2 ein natürlich vorkommendes Gas, das in der Atmosphäre vorkommt und bei dessen Verwendung keine zusätzlichen Chemikalien oder gefährlichen Substanzen in die Wasserversorgung gelangen. CO2-Gas kann aus verschiedenen industriellen Prozessen wie Kraftwerken oder Fermentation gewonnen werden und bietet die Möglichkeit einer nachhaltigen Nutzung eines Nebenprodukts.
CO2 reduziert auch die potenzielle Umweltbelastung durch flüssige Säuren. Die Selbstpufferungseigenschaft stellt sicher, dass CO2-dosiertes Wasser im Falle eines Wasserleitungsbruchs oder einer Systemspülung nur minimale Schäden an Pflanzen und Tieren verursacht.
4. Kosteneffizienz
Die CO2-Dosierung bietet in mehrfacher Hinsicht Kostenvorteile gegenüber flüssigen Säuren. Während die Anschaffungskosten für die Ausrüstung höher sind, kommt CO2 in der Natur vor und ist reichlich vorhanden, was die Herstellung billiger macht als die der meisten Säuren. Zudem ist die CO2-Dosierung relativ einfach und die Tanks können sicher gelagert werden. Dies reduziert die Kosten für Sicherheits- und andere Schulungen sowie die Investitionen in persönliche Schutzausrüstung. Darüber hinaus verlängert das mit der CO2-Dosierung verbundene geringere Korrosionspotenzial die Lebensdauer der Komponenten des Verteilungssystems und spart langfristig Wartungs- und Austauschkosten.
Während flüssige Säuren wie Schwefelsäure und Salzsäure seit Jahren zur pH-Senkung eingesetzt werden, machen die damit verbundenen Gesundheits- und Sicherheitsrisiken die Dosierung von CO2 zunehmend wünschenswert. Darüber hinaus passt der Einsatz von CO2 besser zu vielen Nachhaltigkeitszielen von WTP und bietet gleichzeitig zahlreiche potenzielle langfristige Kostenvorteile.
Geschrieben von:
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