LOGFILE Nr. 09 / März 2016 Maas & Peither AG – GMP-Verlag Einsparungen und Ressourcenschonung Ein Auszug aus dem Praxisbuch Pharmawasser-Systeme wirtschaftlich betreiben von Dipl. Ing. Fritz Röder In Kapitel 6 Lebenszykluskosten wurde erklärt, wie man die kostenintensivsten Parameter seiner Wasseraufbereitung identifizieren kann. Nachfolgend werden Lösungsvorschläge aufgezeigt, wie zusätzlich Geld eingespart und die Ressourcen geschont werden können. Wasser- und Abwasserkosten Auffallend hoch sind die Wasserkosten, die im Betrieb der Reinstwasseranlage anfallen. Es liegt daher nahe, hocheffiziente Membranen in das System einzubauen (Achtung: Sanitisierungskonzept beachten!). Ab einer Erzeugungsleistung von ca. 2 000 l/h bieten die Hersteller den Einbau einer zusätzlichen Konzentratstufe für Umkehrosmosesysteme an, welche die übliche Ausbeute von ca. 70 % signifikant erhöhen können. Je größer ein System wird, desto mehr fallen auch die Betriebskosten gegenüber der Investition ins Gewicht. Der Einbau konzentratgestufter Module kann also durchaus zweckmäßig sein. Zu prüfen gilt allerdings die Salzfracht im Konzentrat: Eine Halbierung der Salzfracht im Speisewasser bedeutet, dass sich diese im Konzentrat vervierfacht. Jede weitere Aufkonzentrierung der Salzmenge muss geprüft werden. Zusätzlich fällt dem Betrachter der Konzentratströme der Umkehrosmose auf, dass es sich um enthärtetes (oder härtestabilisiertes) Wasser handelt und somit noch weitere Verwendungszwecke für dieses Wasser infrage kämen. Das heißt konkret, dass das Konzentrat eventuell in einem zweiten Prozess, beispielsweise zur Verdampfung oder Kühlung, genutzt werden kann. Zu beachten ist die (temperatursensitive) Löslichkeitsgrenze der Inhaltsstoffe. Mit steigender Temperatur sinkt die Löslichkeitsgrenze von Härtebildnern im Wasser; bei den meisten anderen Wasserinhaltsstoffen steigt jedoch die Löslichkeit mit steigender Temperatur. Eine genaue Analyse sollte daher vor und nach Umsetzung der Maßnahme durchgeführt werden. Notfalls kann unter Verwendung einer Verschneideeinheit ein Mischverhältnis erreicht werden. Solch ein Wasserrecycling spart doppelt Geld ein, da auch geringere Abwassermengen anfallen. Bei der Verwendung druckloser Zwischenbehälter in Wasseraufbereitungsanlagen (z. B. als Vorlagebehälter nach einer Enthärtungsanlage) können auch einzelne Massenströme, die normalerweise verworfen würden, wieder problemlos rückgeführt werden, ohne dass sich verschiedene Anlagenteile gegenseitig störend beeinflussen. Nachteilig fällt beim Einsatz solcher „break tanks“ jedoch der energetische Gesichtspunkt auf: Beim Eintritt des Wassers in den Tank geht die darin bisher gespeicherte Energie in Form von Druck, Fließgeschwindigkeit (kinetische Energie) oder Höhenunterschied (potenzielle Energie) im Wasser ungenutzt verloren. Der Vorteil von http://www.gmp-verlag.de © 2016 Maas & Peither AG – GMP-Verlag, Schopfheim, Germany, All rights reserved Seite 1 LOGFILE Nr. 09 / März 2016 Maas & Peither AG – GMP-Verlag Zwischenspeichern liegt also in erster Linie in der verfahrenstechnisch zuverlässigen Betriebsweise, die durch solch einen Speicher ermöglicht wird. Der Einspareffekt des recycelten Wassers wird möglicherweise durch die Energievernichtung zunichte gemacht. Stromkosten Die Senkung von Stromkosten ist heute allgegenwärtige Praxis. Wesentliche Stromverbraucher in einer Wasseraufbereitungsanlage sind die Pumpen. Über moderne, effiziente Frequenzumrichter können die Pumpen sanft angefahren und immer optimal geregelt werden. Eine geregelte Spitzenzulastschaltung zweier Pumpen in einem Verteilsystem amortisiert sich meist schon nach einigen Monaten im Vergleich zum Einsatz von Dauerläuferpumpen. Auch ein „Stand-by-Modus“ für Umkehrosmosesysteme ist erhältlich. Wenn das RO-System nicht in den Behälter nachspeist, aber trotzdem aus Reinheitsgründen in Bewegung gehalten werden muss, kann die Pumpleistung stark gedrosselt werden. Dann werden alle Rohrleitungen trotz Stand-by noch durchströmt. Vor allem Druckerhöhungspumpen vor RO-Modulen haben häufig eine Leistung von 10 kW und mehr, abhängig von der notwendigen Produktwasserleistung der Anlage. Weiterhin vermeidbar sind unnötige Druckverluste durch zu geringe Strömungsquerschnitte im Reinstwasser-Loop. Je höher die Strömungsgeschwindigkeit in der Verteilung gewählt wird, desto hygienischer ist zwar das System, aber desto höher ist auch der Verbrauch in Form von Pumpenergie. Bei zu großen Rohrleitungsdimensionen werden wiederum größere Wassermengen im Loop rezirkuliert; das erfordert zusätzlich Pumpenergie und auch wieder Kühlleistung. Es gilt zu bedenken, dass ein gewisser Anteil der Pumpenergie in Form von Wärme in das Wasser übergeht, wodurch unzulässige Temperaturbereiche im Loop erreicht werden können. Im Falle erhöhter mikrobiologischer Anforderungen an das Wasser muss der Loop heruntergekühlt werden. Das kostet zusätzlich Kälteenergie. Der Schlüssel liegt immer in der wissenschaftlichen Betrachtung und exakten Planung des Systems. Heizen mit Strom ist häufig unwirtschaftlich und sollte nur nach einer erfolgreichen Kostendarstellung zum Einsatz kommen. Der Text ist ein Auszug aus dem Praxisbuch Pharmawasser-Systeme wirtschaftlich betreiben, Kapitel 7 Einsparungen und Ressourcenschonung. Autor Dipl. Ing. Fritz Röder Warner Chilcott Deutschland GmbH, Weiterstadt E-Mail: [email protected] http://www.gmp-verlag.de © 2016 Maas & Peither AG – GMP-Verlag, Schopfheim, Germany, All rights reserved Seite 2