Die Bedeutung des richtigen pH-Werts bei der Wasseraufbereitung

Die Aufrechterhaltung des richtigen pH-Werts ist in Trinkwasser- und Abwasseraufbereitungssystemen von entscheidender Bedeutung, um die Effizienz zu optimieren, Geräte zu schützen und die Umwelt und die öffentliche Gesundheit zu schützen.

Trinkwasser- und Abwasseraufbereitungssysteme spielen eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung gesunder Gemeinschaften und gesunder Ökosysteme. Ein grundlegender Parameter, der die Effizienz und Leistung dieser Aufbereitungssysteme maßgeblich beeinflusst, ist der pH-Wert des aufzubereitenden Wassers. Der pH-Wert beeinflusst sowohl die chemischen als auch die physikalischen Eigenschaften des Wassers und beeinflusst dadurch das Verhalten von Schadstoffen und Aufbereitungsprozessen.

Bediener müssen genau verstehen, wie sich der pH-Wert auf Behandlungsprozesse auswirkt, um sicherzustellen, dass diese Systeme die erforderliche Leistung erbringen, und um potenzielle Schäden an Geräten, Menschen und der Umwelt zu vermeiden.

pH verstehen

Der pH-Wert von Wasser ist ein Maß für dessen Säure- oder Basengehalt und wird auf einer logarithmischen Skala von 0 bis 14 angegeben. Ein pH-Wert von 7 gilt als neutral. Werte unter 7 deuten auf Säuregehalt hin, Werte über 7 auf Basengehalt. pH-Schwankungen sind normal, sollten aber im Allgemeinen auf 6.3 bis 7.6 begrenzt bleiben. Wenn der pH-Wert über oder unter den gewünschten Wert fällt, müssen möglicherweise Chemikalien hinzugefügt werden, um den Wert wieder in den akzeptablen Bereich zu bringen.

Saures Wasser kann durch Zugabe von Soda (Natriumcarbonat) oder Natriumhydroxid über eine chemische Dosierpumpe eingestellt werden (Abbildung 1).

Umgekehrt kann alkalisches Wasser durch die Zugabe von flüssigen Säuren oder Kohlendioxid (CO2) kontrolliert werden. Die Aufrechterhaltung des pH-Werts ist in den folgenden Phasen des Aufbereitungsprozesses von größter Bedeutung:

Koagulation und Flockung

Bei größeren Wasseraufbereitungsanlagen sind Koagulation und Flockung wichtige Behandlungsstufen. Die Aufrechterhaltung des pH-Werts innerhalb eines bestimmten Bereichs (im Allgemeinen zwischen 6 und 8) trägt zur Optimierung der Leistung des Koagulationsmittels bei und fördert die Bildung größerer, besser absetzbarer Flocken. Abweichungen vom optimalen pH-Bereich können zu unvollständiger Flockung, schlechter Sedimentation und verringerter Effizienz nachfolgender Filtrationsprozesse führen.

Disinfection

Die Desinfektion ist ein entscheidender Schritt in der Wasseraufbereitung, der schädliche Mikroorganismen beseitigt und so die Sicherheit der Wasserversorgung gewährleistet. Desinfektionsmittel auf Chlorbasis wirken am effizientesten bei pH-Werten zwischen 5.5 und 7.6. Der pH-Wert muss sorgfältig überwacht und angepasst werden, um eine ausreichende Desinfektion sicherzustellen und die Bildung von Desinfektionsnebenprodukten wie Trihalomethanen (THMs) zu verhindern, die sich bei höheren pH-Werten eher bilden.

Sammlung und Vertrieb

Der pH-Wert des Wassers spielt auch eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Integrität von Abwassersammelsystemen und Trinkwasserverteilungssystemen. Aus diesem Grund sind viele Branchen verpflichtet, ihr Abwasser vor der Einleitung zu behandeln, einschließlich einer pH-Wert-Anpassung. Wenn das Wasser zu sauer oder zu alkalisch ist, können Metalle in das Wasser gelangen. Andererseits kommt es zu Ablagerungen, wenn das Wasser einen hohen pH-Wert hat und einen hohen Anteil an harten Mineralien enthält, was zu Ablagerungen auf Rohren und Armaturen führt.

Biologische Prozesse

In Abwasseraufbereitungsanlagen werden biologische Verfahren wie die Belebtschlammbehandlung oder die biologische Filterung eingesetzt, um organische Stoffe und Nährstoffe zu entfernen. Der pH-Wert beeinflusst die Aktivität und das Wachstum der an diesen Prozessen beteiligten Mikroorganismen. Verschiedene Mikroorganismen gedeihen in unterschiedlichen pH-Bereichen, und die Aufrechterhaltung geeigneter pH-Bedingungen ist entscheidend für die Stabilität und Wirksamkeit biologischer Behandlungssysteme.

So messen Sie den pH-Wert

Bediener können den pH-Wert mithilfe einer Inline-Sonde oder eines Wasseranalysators messen, der für die Messung des pH-Werts ausgelegt ist.

Zur Anpassung des pH-Werts entscheiden sich viele Anlagen für die chemische Behandlung mit Chemikaliendosierpumpen. Anlagenplaner und -betreiber müssen bei der Auswahl der richtigen Pumpe für die zu dosierende Chemikalie sorgfältig vorgehen. Dazu gehört die Auswahl der richtigen Materialien für die Pumpenkomponenten, einschließlich Ventile und Pumpenschläuche, um sicherzustellen, dass sie mit den zu dosierenden ätzenden und abrasiven Säuren und Basen kompatibel sind.

FLEXFLO® M3 Chemikaliendosierpumpen liefern zuverlässig eine gleichmäßige und präzise Chemikaliendosierung. Bediener schätzen das helle, leicht zugängliche und reaktionsschnelle 5-Zoll-Display der Pumpe. Das intuitive Display ist so einfach zu bedienen wie ein Smartphone und verfügt über leicht erkennbare Symbole.

FLEXFLO® M3-Pumpen verfügen über ein breites Regelverhältnis von 10,000:1, um ein breites Spektrum an Dosieranforderungen abzudecken. Sie sind mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor für einen störungsfreien und energieeffizienten Betrieb ausgestattet. Zu den Fernsteuerungssignaloptionen der M3 gehören Impuls, 4–20 mA, Modbus TCP, EtherNet IP und PROFIBUS für eine verbesserte Überwachung und Automatisierung kritischer Dosier- und Transferanwendungen.

Schließlich müssen Betreiber die Art der Säure oder Base, die zur pH-Einstellung verwendet wird, sorgfältig abwägen. Beispielsweise kann Schwefelsäure den pH-Wert schnell und drastisch senken, erzeugt beim Mischen mit Wasser jedoch auch große Hitze, was bei manchen Anwendungen problematisch und sogar gefährlich sein kann.

CO2-Dosierung (Abbildung 2) Ermöglicht eine kontrolliertere und allmähliche pH-Senkung. CO2 ist selbstpuffernd und bildet beim Lösen in Wasser Kohlensäure (H2CO3). Diese Kohlensäure kann in Wasserstoffionen (H+) und Bicarbonat-Ionen (HCO3-) dissoziieren. Die reversible Gleichgewichtsreaktion zwischen Kohlensäure und Bicarbonat-Ionen trägt dazu bei, den pH-Wert der Lösung zu halten und ihn typischerweise knapp über 6 zu halten. Dadurch ist eine Überdosierung des Wassers erschwert. Dies reduziert das Korrosionsrisiko und minimiert das Risiko einer Verschlechterung der Wasserqualität durch die Freisetzung von Metallen oder anderen Rohrverunreinigungen.

CO2 ist möglicherweise keine ideale Lösung für die Behandlung von stark alkalischem Wasser. Für die meisten Wassersysteme stellt es jedoch einen Vorteil dar und gilt als umweltfreundlich.

Unabhängig von der verwendeten Behandlungsmethode spielt der pH-Wert in jeder Phase der Wasser- und Abwasserbehandlung eine wichtige Rolle. Durch die Kenntnis des pH-Wert-Einflusses und die Implementierung geeigneter Kontrollstrategien können Betreiber konsistente Behandlungsergebnisse sicherstellen.