Zuverlässige Versorgung
Die Versorgung von Menschen und Industrie mit qualitativ hochwertigem Trink- und Prozesswasser wird in immer mehr Regionen der Welt zur Herausforderung. Mit starken
Bevölkerungswachstum in den Metropolen Asiens und des Nahen Ostens sowie langanhaltende Dürreperioden in Afrika und im Westen der USA führen dazu, dass die natürlichen Wasserressourcen immer weniger ausreichen, um den Bedarf an Trinkwasser zu decken. Meerwasserentsalzungsanlagen können in diesen Fällen eine zuverlässige Lösung bieten.
Die Vorteile der Meerwasserentsalzung liegen auf der Hand: Meerwasser ist eine krisensichere und praktisch unerschöpfliche Ressource, die unabhängig von Niederschlägen, Oberflächen- und Grundwasser jederzeit in ausreichender Menge zur Verfügung steht. Zudem ist aus Meerwasser gewonnenes Trinkwasser von hervorragender Qualität.
Bis vor kurzem sprachen die hohen Kosten für entsalztes Wasser, die vor allem auf den hohen Energiebedarf zurückzuführen sind, gegen dessen Nutzung. Technologische
Innovationen machen die Anlagen wirtschaftlicher, die Nachfrage ist derzeit groß der Aufgang.
Trend: Umkehrosmose
Während früher vor allem thermische Anlagen, bei denen Meerwasser in einem mehrstufigen Prozess durch Erhitzung verdampft wird, eine bedeutende Rolle spielten, setzen sich heute zunehmend die energieeffizienteren Umkehrosmose-Anlagen durch.
Bei der Umkehrosmose (kurz RO) wird das Meerwasser unter hohem Druck durch Membranfilter gepresst. Die feinporigen Filter sind so konstruiert, dass die Wassermoleküle durch die Membranen gedrückt werden, Salze und Mineralien jedoch zurückgehalten werden.
Um die Membranen vor Beschädigungen zu schützen, muss das Meerwasser im Vorfeld sorgfältig aufbereitet und gründlich von Fremdkörpern, Schwebeteilchen und anderen Verunreinigungen gereinigt werden. Dies geschieht üblicherweise durch eine Makrofiltration, zum Beispiel in Sandfilterbecken, gefolgt von einer Mikrofiltration. Nach der Umkehrosmose wird das Filtrat einer Remineralisierung unterzogen, bei der Mineralien wieder zugeführt werden, bevor das aufbereitete Wasser in die Trinkwasserversorgung abgegeben werden kann.
Der Energiebedarf bei der Umkehrosmose ist deutlich geringer als bei thermischen Verfahren. Für einen Großteil des Energieverbrauchs sind die Hochdruckpumpen in der RO-Anlage verantwortlich, die den für die Umkehrosmose benötigten Druck erzeugen. Durch Rückgewinnung der im verbleibenden Konzentrat enthaltenen Druckenergie kann der ohnehin geringere Energiebedarf noch weiter gesenkt werden.
Darüber hinaus gibt es weitere Verbesserungen bei Membranen, die die Betriebskosten senken. Diese und andere Faktoren bedeuten, dass die Meerwasserentsalzung
werden für die Trinkwasserversorgung immer wirtschaftlicher und wichtiger.
Entsalzungsanlage Carlsbad
Die Carlsbad Desalination Plant ist derzeit die größte Umkehrosmoseanlage der westlichen Hemisphäre. Die in puncto Umweltschutz und Energieeffizienz vorbildliche Anlage nahe San Diego, Kalifornien, ist seit 2016 in Betrieb und liefert täglich rund 200.000 Kubikmeter hochwertiges Trinkwasser.
In dieser modernen Anlage kommen rund 500 elektrische Stellantriebe von AUMA zum Einsatz.
Aufgrund der einfachen Installation, der hohen Zuverlässigkeit im nahezu wartungsfreien Betrieb und der geringen Betriebskosten entschied man sich in Carlsbad für elektrische Antriebstechnik. Zum Einsatz kommen vor allem die robusten SA-Antriebe für Steuer-/Zu-Betrieb und SAR-Antriebe für Regelbetrieb in Verbindung mit den leistungsstarken GS-Schwenkgetrieben und den intelligenten AC-Steuerungen. Die Antriebe sind über Profibus DP in die Steuerung eingebunden und tragen so zum durchgängig hohen Automatisierungsgrad der Vorzeigeanlage bei.
Die Antriebe betätigen verschiedenste Schieber, Absperrklappen und Kugelhähne in allen Prozessschritten von der Meerwasserentnahme über Sandfiltration, Mikrofiltration, RO-Anlage und Remineralisierung bis hin zur Einspeisung ins Trinkwassernetz. In den periodisch erforderlichen Reinigungsprozessen automatisieren sie die Zufuhr von Spül- und Reinigungslösungen sowie Spülluft und das Recycling von Reststoffen.
Höchster Korrosionsschutz
Salz ist in Carlsbad allgegenwärtig. Die Antriebe sind ständig der salzhaltigen Meeresluft ausgesetzt, die vom Pazifik herüberweht. Auch die Medien in den Rohrleitungen sind aggressiv – nicht nur das Meerwasser, sondern insbesondere auch die konzentrierte Salzsole, die bei der Umkehrosmose entsteht. Diese Medien sind nicht nur für Rohrleitungen und Armaturen eine Herausforderung, die in der Regel aus speziellen korrosionsbeständigen Materialien bestehen. Mögliche Leckagen können auch dazu führen, dass die Antriebe in direkten Kontakt mit Meerwasser oder hochkorrosiver Salzsole kommen.
Um der salzhaltigen Atmosphäre und den aggressiven Medien standzuhalten, ist eine hohe Korrosionsbeständigkeit unabdingbar. Hier überzeugen die AUMA Stellantriebe durch ihren vom TÜV Rheinland zertifizierten Korrosionsschutz. Bereits die Standardausführung erfüllt die Anforderungen der höchsten Korrosionskategorie C5-M für stark salzhaltige Atmosphären und nahezu ständige Betauung nach ISO 12944-6.
Diese hohe Korrosionsbeständigkeit ist der äußerst robusten zweischichtigen AUMA Pulverbeschichtung zu verdanken. Dabei wird jedes Gehäuseteil vor der Montage einzeln beschichtet. So können beispielsweise Gehäusedeckel bei der Montage problemlos demontiert werden: Anders als bei der Nasslackierung eines komplett montierten Gerätes bleibt die Pulverbeschichtung – und damit der Korrosionsschutz – erhalten. Eine weitere Besonderheit ist die Pulverbeschichtung „hinter der Dichtkante“, also die Flanschflächen und Nut für den Dichtring überall dort, wo aggressive Atmosphäre eindringen kann. Dadurch wird auch Korrosion an den Flanschflächen verhindert.
Unter hohem Druck
Der hohe Druck, mit dem das Seewasser durch die Membranen gepresst wird, stellt auch hohe Anforderungen an die Stellantriebe. So treten beispielsweise in der Nähe der Hochleistungspumpen häufig starke Vibrationen auf. Die modularen AUMA Stellantriebe bieten hier den Vorteil, dass die Stellantriebs-Steuerung mit Elektronik getrennt vom Antrieb montiert werden kann, in Entfernungen bis zu 100 Metern. Da aufgrund des hohen Drucks in der Rohrleitung die Gefahr von Druckstößen besteht, sind in der Seewasserversorgung in Carlsbad Bypassleitungen installiert. Die AC Stellantriebs-Steuerungen enthalten eine Verriegelungsfunktion, die sicherstellt, dass das Hauptventil nur geschlossen wird, wenn das Ventil im Bypass vollständig geöffnet ist.
Zur Feineinstellung von Durchfluss und Druck werden beispielsweise an den Hochdruckpumpen vor der RO-Anlage und an den Förderpumpen für das aufbereitete Trinkwasser Regelantriebe AUMA SAR eingesetzt, jeweils kombiniert mit einem GS Schwenkgetriebe. Diese Antriebe sind speziell für häufigen Betrieb und hohe Positioniergenauigkeit ausgelegt und erfüllen die Anforderungen für Regelbetrieb Klasse C nach EN 15714-2. Beim GS Schwenkgetriebe sorgt ein Bronze-Schneckenrad für die für den Regelbetrieb erforderliche hohe Verschleißfestigkeit.
Schlussfolgerung
In Carlsbad sowie in zahlreichen anderen Meerwasserentsalzungsanlagen weltweit beweisen elektrische Stellantriebe von AUMA, dass sie den hohen Anforderungen gerecht werden. Insbesondere der TÜV-zertifizierte Korrosionsschutz garantiert eine dauerhaft zuverlässige Armaturenautomatisierung. Der modulare Produktaufbau mit Stellantrieben, Getrieben und integrierter Steuerung ermöglicht umfassende Lösungen aus einer Hand für alle Aufgaben der Meerwasserentsalzung. Darüber hinaus bietet ein weltweites Vertriebs- und Servicenetz in über 70 Ländern schnelle und kompetente Unterstützung vor Ort.
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