Steigende Anforderungen an die Wasserqualität für die Versorgung unterschiedlichster Prozesse in der chemischen und petrochemischen Industrie sowie steigende Anforderungen an die Einleitung von Abwässern erhöhen den Druck auf Betreiber. Oftmals stehen sie dann vor dem Problem, eine kostenintensive Nachrüstung durchführen zu müssen. Die Zusammenarbeit mit Wasserspezialisten bietet in den allermeisten Fällen eine Lösung, bei der kostspielige Investitionen vermieden werden und zugleich der Zugang zu neuester Technologie gewährleistet wird.

Seit einigen Jahren ist gerade in der Produktion von VE-Wasser (vollentsalztes Wasser) zur Versorgung von Hochdruckdampfkesseln ein Trend erkennbar, immer saubereres Wasser einzusetzen. Spätestens wer bei seinem älteren Dampfbügeleisen einmal normales Leitungswasser einsetzt, bekommt eine Vorstellung davon, wie eine moderne Dampfturbine nach kürzester Zeit aussehen würde, wenn nicht Salze und andere Inhaltstoffe aus dem Wasser entfernt würden. Heutzutage ist kein Kraftwerk auf der Welt vorstellbar, bei dem nicht mit Hilfe von Ionenaustauschern oder Membranen das Wasser, welches in die Dampfkessel gelangt, aufbereitet wird. Diese zunächst simple Feststellung entpuppt sich bei genauerem Hinsehen, als enorme Herausforderung immer geringere Reste an Spurenstoffen zu eliminieren um die steigenden Anforderungen neuer Hightech Installationen zu erfüllen. Aber auch chemische Produktionsprozesse erfordern heutzutage immer höhere Reinheitsgrade vom eingesetzten Wasser.

Organische Substanzen im Fokus
Seit einiger Zeit verzeichnet Evides eine zunehmend Nachfrage nach sehr niedrigen Konzentrationen organischer Substanzen im Wasser. Hierbei sind Anforderungen von 100 ppb (parts per billion), keine Seltenheit. Einige organische Substanzen zerfallen unter den Bedingungen eines Hochdruckdampfkessels in kleinere Moleküle, welche den pH-Wert absenken. Dies führt zu Korrosion und zu einer Schädigung von Kesseln, Turbinen und anderen Teilen, die mit dem Dampf in Berührung kommen. Die herkömmliche Aufbereitung von Wasser für Dampfkessel geschieht in der Regel mit Ionenaustauschern, die Salze im Wasser entfernen. Nur so können die niedrigen Salzgehalte, die durch die Leitfähigkeit des Wassers ausgedrückt werden, erreicht werden. Die Anforderung an den Salzgehalt liegt oftmals bei Werten die unter 0,5 µs/cm liegen. Bisher waren die Möglichkeiten organische Substanzen mit Ionenaustauschern zu entfernen sehr begrenzt. Häufig blieb nur die Möglichkeit Kombinationen aus Ionenaustauschern und Membranverfahren auszuwählen oder neuerdings Membranverfahren mit der Elektrodeionisation zu kombinieren.

Membrane oder Harze
Lange Zeit galt es als ausgemacht, dass der Einsatz von Ionenaustauschern in Großanlagen die Regel ist. Zu groß wogen die Nachteile der Membranverfahren, die in hohen Investitionskosten, Energiekosten und den allseits gefürchteten Verblockungen der Membrane lagen. Diese Verblockungen durch ausgefallene Salze (Scaling) oder Bakterien (Biofouling) führten oftmals zu einer schlechten Performance der Anlagen und hohen Wartungskosten. Außerdem war und ist bei geforderten, niedrigen Salzkonzentration immer noch eine Nachbehandlung des Wassers z.B. mit Ionenaustauschern erforderlich.
Auf der anderen Seite hatten Harze die negative Eigenschaft, organische Substanzen immer nur unzureichend entfernen zu können. Zudem werden bestimmte kolloidale Siliziumverbindungen nur unzureichend entfernt. Schon aus dieser Gegenüberstellung lässt sich ableiten, dass die Wahl der richtigen Technik ein entsprechendes Know-how erfordert und vor allem sehr stark von der Zusammensetzung des Rohwassers abhängt. Inzwischen gibt es viele neue Entwicklungen die eine Entscheidung für oder gegen eine bestimmte Technologie erschweren. Viele Membranhersteller haben inzwischen Module entwickelt, die auch mit geringerer Energie hohe Ausbeuten versprechen. Zudem sinken die Kosten für Membranen stetig. Auf der anderen Seite kommen neue Verfahren wie die Elektrodeionisation auf den Markt. Aber auch Ionenaustauscher werden beständig weiterentwickelt und damit die Möglichkeit mit diesen, organische Substanzen aus dem Wasser zu entfernen, verbessert.
So konnte Evides Industriewasser im letzten Jahr ein neues Verfahrenskonzept großtechnisch in Betrieb nehmen, bei dem mittels Ionenaustausch extrem niedrige Gehalte organischer Substanz (TOC) erreicht wurden. Bei der Firma Yara in Sluiskill (NL) werden pro Jahr mehr als 5 Mio. m³ VE-Wasser benötigt. Die Anforderung liegt bei einem Salzgehalt von 0,2 µs/cm und einem TOC von 100 ppb. Für Yara bedeutete dieses Projekt das vollständige Outsourcing der VE-Wasserversorgung. Der DBFO-Vertrag (Design, Build, Finance & Operate) mit einer Laufzeit von 12 Jahren wurde nach umfangreichen Pilotstudien geschlossen, in denen das neue Verfahrenskonzept erfolgreich umgesetzt werden konnte.

Einleiten oder Wiederverwerten
Nicht nur durch die Anforderung neuer Technologien in der Produktion sehen sich Unternehmen der chemischen und petrochemischen Industrie gestiegenen Anforderungen gegenüber. Auch die Ansprüche an die Aufbereitung von Abwässern werden sich zunehmend verschärfen. Fragen über schwer abbaubare Spurenstoffe drängen zunehmend in die öffentliche Diskussion. Hieraus ergeben sich künftig neue Anforderungen an die Betreiber von Abwasseraufbereitungsanlagen. Aufbereitungsschritte wie Membranverfahren oder Aktivkohle werden diskutiert und erprobt, um den Anforderungen gerecht zu werden. Oft kann es sein, dass sich eine weitergehende Reinigung des Wassers zusätzlich lohnt, wenn dieses Wasser nach seiner Reinigung wieder verwendet werden kann. Hierdurch besteht die Möglichkeit den Frischwasserverbrauch der Produktionsanlagen zu senken und gleichzeitig die Reinigungsleistung der Abwasseraufbereitung zu verbessern. Hierzu ist sowohl das Know-how der Abwasseraufbereitung als auch das der Prozesswasserproduktion notwendig.

Outsourcing der Wasseraufbereitung
Die meisten Projekte zur VE-Wasseraufbereitung und viele Abwasseranlagen werden nach wie vor in EPC-Verträgen realisiert. Dies scheint auf den ersten Blick oftmals die kostengünstigste Lösung zu sein. Allerdings werden bei der Entscheidungsfindung vielfach die totalen Kosten des Betriebes und die möglichen Risiken und Schwierigkeiten bei der Aufbereitung außer Acht gelassen. Gerade sich verändernde Bedingungen, durch neue Anforderungen an die Wasserqualität, an Einleitbedingungen, durch neue Produktionsprozesse oder bei der Erneuerung alter Anlagen, stellen Betriebe oftmals vor große Herausforderungen. Die genaue Kenntnis der verschiedenen Inhaltsstoffe des Wassers sowie eine vorurteilsfreie Komponenten- und Verfahrensauswahl legen den Grundstein für einen späteren, reibungslosen Betrieb der Anlagen. Genauso wichtig ist die Erfahrung der Betriebsführer mit den entsprechenden Technologien. In vielen Anlagen, die von Evides Industriewasser übernommen und modernisiert wurden, konnten erhebliche Einsparpotentiale zum Vorteil der Kunden realisiert werden. Gerade der Betrieb unterschiedlichster Anlagen ermöglicht es, die Vor- und Nachteile der jeweiligen Technologie kennen zu lernen und bei zukünftigen Anwendungen die richtigen Entscheidungen zu treffen. Mit der Umsetzung neuer Technologiekonzepte, wie z.B. der oben beschriebenen Reduzierung der TOC-Gehalte ohne Umkehrosmosemembrane, werden zudem neue Wege in der Wasseraufbereitung beschritten, die für den Endkunden alleine oft nur schwer realisierbar sind. Hier liegt ein deutlicher Vorteil von DBFO-Verträgen. Der Kunde erhält Zugang zu neuester Technologie ohne in eigene Forschung zu investieren und ohne das entsprechende Risiko zu tragen. Unter dem Strich bleibt der Wasserpreis natürlich immer ein Kriterium für die Entscheidung für oder gegen Contracting-Modelle. Es sollten aber immer die „Total Cost of Ownership" abgewägt sowie die technologischen Risiken mitberücksichtigt werden.