Meerwasserentsalzung

Durch Verringerung des Salzgehalts kann aus Meerwasser Trinkwasser oder Prozesswasser gewonnen werden. Diesen Vorgang bezeichnet man als Meerwasserentsalzung. Er beruht auf dem technisch recht einfach umzusetzenden Prinzip der Umkehrosmose. Diese Art der Trinkwasserherstellung gewinnt an Bedeutung.

Die Umkehrosmose-Einheit ist das Kernstück einer Meerwasserentsalzungsanlage. Hier wird das Meerwasser unter hohem Druck (üblicherweise 60 bis 80 bar) durch eine semipermeable Membran gepresst, wobei nur bestimmte Ionen und Moleküle durchgelassen werden. Für die Sicherung der Wasserqualität ist eine regelmäßige Kontrolle des Prozesses notwendig. Die Überwachung einer Entsalzungsanlage über die Leitfähigkeit ist die sicherste und zuverlässigste Methode, um Wasser in Trinkwasserqualität zu gewährleisten.

Die Salzkonzentration von Meerwasser liegt bei 10 bis 40 g/l. Beim Einsatz herkömmlicher konduktiver Zwei- oder Vier-Elektroden-Messzellen können durch derartig hohe Salzgehalte Messfehler oder Sensorausfälle auftreten. Ideal für die Leitfähigkeitsmessung im Meerwasser ist daher die induktive Messtechnik. Diese Messmethode setzt man ab ca. 100 µS/cm bis 2000 mS/cm ein. Sie erlaubt eine weitgehend wartungsfreie Erfassung der Leitfähigkeit – auch bei schwierigsten Medienverhältnissen. Im Gegensatz zum konduktiven Messverfahren treten bei der induktiven Messtechnik typische Probleme wie Elektrodenzersetzung und Polarisation praktisch nicht auf.

Induktive Leitfähigkeitsmessung

Für die Leitfähigkeitsmessung vor dem Prozessschritt der Umkehrosmose bietet der Hersteller Jumo beispielsweise den wartungsarmen induktiven Leitfähigkeitsmessumformer „CTI-500“. Der eingebaute Pt1000-Temperaturfühler ermöglicht eine exakte und schnelle Temperaturkompensation, die bei der Messung der Leitfähigkeit von besonderer Bedeutung ist.Zur Grenzwertüberwachung von Leitfähigkeit/Konzentration und/oder Temperatur können zwei integrierte Schaltausgänge frei programmiert werden. Außerdem können Alarm- und Steuerungsaufgaben zugeordnet werden.

Die Bedienung des Leitfähigkeitmessumformers erfolgt entweder über Folientastatur und Klartext-Grafikdisplay (Bediensprache umschaltbar) oder über ein komfortables PC-Set-up-Programm. Das beleuchtete Display ermöglicht eine intuitive, unkomplizierte Anwendung. Der drehbare Gehäusedeckel macht ein Ablesen des Displays sowohl bei Montage in senkrecht als auch waagerecht laufenden Rohrleitungen möglich.

Durch Umkehrosmose wird die Konzentration der gelösten Stoffe um 95 bis 98 % verringert. Nach diesem Prozessschritt kann zur konduktiven Leitfähigkeitsmessung gewechselt werden, da der Salzgehalt des ablaufenden Wassers gering ist. Diese Methode erlaubt die Messung von niedrigen Leitfähigkeitswerten (0,055 µS/cm bis max. 200 mS/cm). Hier bietet Jumo den robusten konduktiven Zwei-Elektroden-Leitfähigkeitsmesszellen „tecLine CR“ (K = 0,1) an. Durch eine Verkürzung der aktiven Messelektroden erlauben diese Messzellen den Einbau auch bei kleineren Rohrdurchmessern bzw. Probevolumina. Zur Herstellung werden ausschließlich physiologisch unbedenkliche Materialien verwendet. Dank des modularen Systemaufbaus kann er schnell mit jedem vom Kunden gewünschten Prozessanschluss ausgestattet werden. Der passende Adapter (z. B. Clamp, Varivent, Milchkegel, Einschweißstutzen) wird als Modul auf den Sensor geschraubt.

Leitfähigkeits-Messumformer/-Regler mit Extras

Zusätzlich zu den Leitfähigkeitsmesszellen kommen in Meerwasserentsalzungsanlagen auch Messumformer und Regelgeräte zum Einsatz: Von Jumo ist hierfür der Messumformer/Regler „dTRANS CR 02“ für die Leitfähigkeitsmessung nach der Umkehrosmose besonders geeignet. Das kontrastreiche grafische LCD-Display mit Hintergrundbeleuchtung ermöglicht eine hervorragende Ablesbarkeit der Messwerte als digitaler Zahlenwert, als Bargraph und als grafische Trendkurve. Die Darstellung der Parameter im Klartext vereinfacht die Konfiguration und unterstützt den Bediener bei der korrekten Programmierung des Gerätes.

Neben allen klassischen Möglichkeiten, die ein Flüssigkeitsanalyse-Regler/-Messumformer bieten sollte, wurden neue, nützliche Sonderfunktionen realisiert, die in einem solch kompakten Gerät einmalig sind: Durchflussmessung, Datenlogger-Funktion und Mathematikmodul.

Neben der Leitfähigkeit kann das Gerät parallel über Normsignal- oder Binäreingang (Impulszähler, z. b. für Flügelradsensoren) Durchflussmengen erfassen. Diese Mengenmessung lässt sich als Störgröße für eine Regelung verwenden.

Außerdem sind die Durchflussmengen mit Tages- und Summenwert als Anzeigewert abrufbar. Über die gemessenen Werte können Alarm- oder Schaltfunktionen ausgelöst werden.

Der Datenlogger ermöglicht die Aufzeichnung und Dokumentation von Prozessen und unterstützt deren Analyse erheblich. Es können bis zu 43500 Datensätze gespeichert werden (Ringspeicher), was – je nach Auflösung – einer Speicherzeit von ca. 10 h bis 150 Tagen entspricht. Die Daten können per Set-up-Programm ausgelesen und dann mit einem „Office“-Produkt weiterverarbeitet werden.

Mit dem Mathematikmodul erlaubt der „dTRANS CR 02“ dem Anwender die freie mathematische Kombination und Auswertung der Messsignale (Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division, Quadratwurzel, Logarithmus, Exponentialfunktion usw.). Dies erlaubt z.B. die Bewertung der Effizienz des Umkehrosmoseprozesses.

Fazit

Gemäß deutscher Trinkwasserverordnung darf die Leitfähigkeit von Trinkwasser einen Wert von 2500 µS/cm nicht überschreiten. Für eine sichere Entsalzung ist die kontinuierliche Überwachung dieses Wertes unbedingt erforderlich. Da das Wasser vor und nach dem Prozessschritt der Umkehrosmose stark unterschiedliche Leitfähigkeitswerte aufweist, setzt man sowohl das induktive als auch das konduktive Messverfahren ein.