Wenn Geschmack und Geruch entscheiden
In der Lebensmittel- und der Getränkeindustrie spielt die Wasserqualität eine zentrale Rolle. Denn egal, wann und wo Lebensmittel und Getränke mit dem jeweils verfügbaren Wasser produziert werden: Sie müssen hohen hygienischen Standards genügen, einen einwandfreien Herstellungsprozess durchlaufen und am Ende sowohl im Geruch als auch im Geschmack dem entsprechen, was Ihr Produkt auszeichnet.
Damit die qualitativen Anforderungen an die Wasserqualität konstant und standortunabhängig gewährleistet sind, bietet Burkhalter Wassertechnik hochwertige Standardlösungen für jeden Bedarf an und realisiert auch kundenspezifische Anlagen. Sorgen Sie mit perfekt aufbereitetem Wasser dafür, dass Ihre Produkte den Konsumenten munden.
Verfahrenstechniken
Ozon-Desinfektion
Bei Burkhalter Wassertechnik setzen wir Ozon-Desinfektion vor allem in Reinstwasser-Systemen, bei der kalten Lagerung und Verteilung von AP-Wasser und WFI ein. Der grosse Vorteil von Ozon: Im Gegensatz zu anderen Desinfektionsmitteln lässt es sich einfach mittels UV-Bestrahlung rückstandslos eliminieren.
Wie funktioniert die Ozon-Desinfektion?
Ozon (O3) ist ein starkes Oxidationsmittel. Durch seine starke Oxidationswirkung ist das Gas bereits bei Raumtemperatur instabil. Ozon zerfällt gemäss folgender Gleichung in Sauerstoff (O2) und atomaren Sauerstoff (O), der hoch reaktiv ist und Bakterien, Viren etc. zerstört.
O3 –> O2 + O
Wie wird Ozon hergestellt?
Aufgrund seiner Instabilität lässt sich Ozon nicht über längere Zeit lagern. Es muss deshalb vor Ort erzeugt werden. In den meisten Fällen wird Ozon in einem Ozongenerator, auch Ozonisator genannt, durch stille elektrische Koronaentladung erzeugt. Diese lässt sich mit einem Blitzschlag in der Natur vergleichen. Dazu wird zwischen zwei Elektroden, bei denen eine durch ein Dielektrikum isoliert ist, eine Spannung erzeugt. Diese ist so stark, dass die Bindung von Sauerstoffmolekülen aufgebrochen wird und sich Ozon bilden kann.
Schematischer Ablauf Ozonisierung
Wasser wird in einem Reaktor mit Ozon vermischt. Ein Reinwassertank eignet sich hervorragend als Reaktor, um das Reinwasser mit Ozon zu vermischen. Mit der benötigten Ozonkonzentration und einer ausreichenden Kontaktzeit werden die Mikroorganismen effektiv abgetötet. Als Resultat strömt entkeimtes Wasser aus dem Reinwassertank. Das überschüssige Ozon kann effektiv mit einer UV-Anlage vernichtet werden, falls dieses in der Verteilleitung unerwünscht ist.
Beispiel Desinfektion mit Ozonisierung
Auf dem Bild ist eine Ozonerzeugungsanlage zu sehen, die in einer Reinstwasserverteilung integriert ist. Im roten Kreis ist das Herz der Ozonerzeugung sichtbar: Die Ozonzelle, die das Ozon produziert. Das erzeugte Ozon wird in den Reinwassertank geleitet und zerstört dort die Mikroorganismen. Die UV-Anlage (blauer Kreis) eliminiert das überschüssige Ozon, bevor das Reinstwasser zum Verbraucher gelangt.
UV-Desinfektion
Bei der Trinkwasseraufbereitung, in der Industrie oder als Komponente einer Reinstwasseraufbereitungsanlage – UV-Anlagen sorgen höchst zuverlässig für keimarmes Trinkwasser. Der grosse Vorteil dabei ist, dass keine Zusatzstoffe ins Wasser gegeben werden und dass Mikroorganismen keine Resistenz gegen UV-Strahlen entwickeln können.
Wie funktioniert die UV-Desinfektion?
Ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung) ist ein Wellenlängenbereich des Lichts, der für das menschliche Auge unsichtbar ist. Genauer gesagt ist die UV-Desinfektion bei Wellenlängen von 200 bis 300 nm wirksam.
Die sogenannte UVC-Strahlung ist grundsätzlich in der Lage, Mikroorganismen wie Viren, Bakterien, Hefen und Pilze abzutöten. Werden diese der UVC-Strahlung ausgesetzt, wird der Zellkern so verändert, dass eine Reproduktion verhindert wird und die Zellen inaktiviert werden. Damit können sie in Sekunden unschädlich gemacht werden.
Um eine einwandfreie Desinfektion zu gewährleisten, müssen die Dosis und die Bestrahlungsstärke gross genug sein. Das heisst, die Lampe muss stark genug, die Kontaktzeit genügend lange sein und das Wasser darf eine bestimmte Trübung nicht überschreiten.
Deshalb muss für jede Anwendung die passende Lampe in Abhängigkeit der Wassermenge und der äusseren Umstände ausgewählt werden.
Aufbau einer UV-Desinfektion
Die UV-Desinfektionsanlagen von Burkhalter lassen sich einfach in die bestehende Wasserversorgung integrieren. Das zu desinfizierende Wasser fliesst in einem strömungsoptimierten Gehäuse entlang der UV-Lampe und wird so optimal behandelt.
Schematischer Ablauf UV-Behandlung
Die Mikroorganismen werden in einen UV-Reaktor geleitet. Die darin enthaltene UV-Lampe tötet mit der UV-Strahlung die Mikroorganismen ab. Als Resultat strömt entkeimtes Wasser aus dem Reaktor. Falls ein stetiger Wasserfluss vorhanden ist, wird die UV-Lampe nie abgeschaltet und das Wasser fliesst permanent durch den Reaktor.
Beispiel UV-Anlage
Die UV-Desinfektionsanlagen von Burkhalter lassen sich einfach in die bestehende Wasserversorgung integrieren. Das zu desinfizierende Wasser fliesst in einem strömungsoptimierten Gehäuse entlang der UV-Lampe und wird so optimal behandelt. Auf dem Bild ist die UV-Steuerung direkt auf dem UV-Reaktor montiert. In der Steuerung ist das notwendige Vorschaltgeräte für die UV-Lampe integriert.
Umkehrosmose
Brauchen Sie keimfreies und schadstoffarmes Wasser mit niedriger Leitfähigkeit? Mithilfe der Umkehrosmose kann Wasser für anspruchsvolle Produktionsprozesse in der Industrie, für Laborgeräte, viele medizinisch-technische Anwendungen und selbst für die Gastronomie oder Gebäudetechnik (z. B. Geschirrspüler, Luftbefeuchter usw.) aufbereitet werden.
Wie funktioniert die Umkehrosmose?
Wie es der Name schon sagt, wird bei der Umkehrosmose der natürliche Vorgang der Osmose umgekehrt. Die Osmose ist ein natürlicher Prozess, der insbesondere für die Regulation des Wasserhaushalts von Lebewesen und ihren Zellen von Bedeutung ist.
Was wird alles entfernt?
Die Beliebtheit der Umkehrosmose zeigt sich darin, welche Inhaltsstoffe des Wassers entfernt werden können. Nämlich nahezu alle:
- Ionen / Salze (Mineralien wie Natrium, Nitrat etc.)
- Bakterien, Viren
- Schwermetalle (Blei, Eisen, Kupfer, Uran etc.)
- Pestizide (z. B. Chlorothalonil)
- Medikamentenrückstände (z. B. Antibiotika)
- Hormone
- Farbstoffe
- Radioaktive Teilchen
Einzig Gase (CO2, O2) die sich im Wasser befinden passieren die Membrane. Weiter zerstört Chlor die Membrane und Kalk führt zu Verblockungen. Aus diesem Grund werden diese beiden Stoffe in der Regel vor der Umkehrosmose entfernt respektive reduziert.
Schematischer Ablauf Umkehrosmose
Durch die Umkehrosmose werden 98 bis 99.5 Prozent der Stoffe entfernt, welche im Wasser gelöst sind. Je besser die Qualität und Verarbeitung der Membranen, desto besser die Rückhalterate.
Osmose in der Natur
Ein anschauliches Beispiel ist das Aufplatzen reifer Kirschen im Regen. Zwei wässrige Lösungen haben immer das Streben danach, sich zu vermischen und ihre Konzentration somit auszugleichen. Das Regenwasser auf der Aussenseite der Kirsche hat viel weniger Zucker und andere Stoffe gelöst als das Wasser innerhalb der Kirsche. Es wird also Wasser in die Kirsche hineinfliessen, bis es innen und aussen dieselbe Konzentration hat. Da die Haut der Kirsche aber nur Wasser durchlässt und keinen Zucker ist dies nicht möglich und es baut sich ein osmotischer Druck auf, bis die Haut platzt.
Umkehrosmose: Osmose rückwärts gedacht
Bei der Umkehrosmose wird der Prozess der Osmose umgekehrt, indem auf der Seite der höheren Konzentration ein Druck aufgebaut wird. Für eine Kirsche würde dies bedeuten, dass Wasser aus der Kirsche rausgepresst würde, bis nur noch hochkonzentrierter Saft in der Haut zurückbleibt.
In der Praxis wird bei der Umkehrosmose das zu behandelnde Wasser mit Druck durch eine halbdurchlässige Membran gepresst. So werden praktisch alle gelösten Stoffe im sogenannten Konzentrat zurückgehalten und das reine Permeat wird gewonnen.
Beispiel Umkehrosmoseanlage
Auf der Anlage ist die Druckpumpe aufgebaut, die den nötigen Druck für den Umkehrosmose-Prozess erzeugt. Die eigentliche Umkehrosmose-Membrane wird in Modulen zusammengefasst, die hier in 4 vertikalen Druckrohren ersichtlich sind.
Enthärtungsanlage
Lästige Kalkablagerungen im Haushalt, verstopfte Leitungen und Schäden an Geräten – Kalk stellt in vielen Bereichen ein Problem dar. Die Wasserenthärtung mit einer Enthärtungsanlage bietet eine effektive und bewährte Lösung. Wir bieten Enthärtungsanlagen von der kompakten Ausführung für Einfamilienhäuser bis hin zu Grossanlagen für die Industrie und Pharmabranche an.
Wie funktioniert die Enthärtungsanlage?
Wenn wir bei Burkhalter von Wasserenthärtung sprechen, sprechen wir von Enthärtungsanlagen, die auf dem Prinzip des Ionenaustauschs basieren. Umgangssprachlich werden diese auch oft als Wasserenthärter, Entkalkungsanlage oder einfach als Enthärter bezeichnet.
Beim Ionenaustausch wird der Kalk (Kalzium- und Magnesiumionen) gegen Natriumionen ausgetauscht. Um dies zu ermöglichen, wird das kalkhaltige Wasser über ein sogenanntes Kationenharz geleitet, das mit Natriumionen beladen ist und sich in der Enthärtungsanlage befindet. Auf der Oberfläche des Kationenharzes findet dann der Ionentausch statt. Damit dieser Ionentausch immer reibungslos ablaufen kann, muss das Kationenharz in regelmässigen Abständen mit einer Kochsalzlösung regeneriert werden.
Die Wasserhärte
Das Wasser, das von der Wasserversorgung geliefert wird, enthält je nach Herkunft und Bodenbeschaffenheit unterschiedliche Mengen an Kalk. Die Menge wird in Grad französischer Härte (°fH) angegeben und in unterschiedliche Bereiche eingeteilt.
In der Schweiz wird das Wasser gemäss Lebensmittelgesetz in sechs Härtestufen eingeteilt. Der Wert wird in Millimol pro Liter (mmol/l) oder in französischen Härtegraden angegeben:
| Gesamthärte in ºfH | Gesamthärte in mmol/l | Bezeichnung |
|---|---|---|
| 0 bis 7 | 0 bis 0.7 | sehr weich |
| grösser 7 bis 15 | grösser 0.7 bis 1.5 | weich |
| grösser 15 bis 25 | grösser 1.5 bis 2.5 | mittelhart |
| grösser 25 bis 32 | grösser 2.5 bis 3.2 | ziemlich hart |
| grösser 32 bis 42 | grösser 3.2 bis 4.2 | hart |
| grösser als 42 | grösser 4.2 | sehr hart |
Nach der Wasserenthärtungsanlage entspricht die Wasserhärte 0°fH. Je nach Verwendungszweck kann das Wasser dann mit einem Mischventil auf die gewünschte Wasserhärte eingestellt werden.
Mit unserem Auslegungstool bestimmen Sie die Grösse Ihrer Enthärtungsanlage in einer Minute. Direkt zu den Auslegungstools
Mehr Informationen und wichtige Vorteile zu den Wasserenthärtungsanlagen für private Haushalte finden Sie hier: Direkt zu den Anlagen für Ihr Zuhause
Was wird alles entfernt?
Aus dem Wasser werden die Härtebildner Kalzium und Magnesium entfernt und mit Natriumionen ausgetauscht. Alle restlichen Inhaltsstoffe bleiben im Wasser enthalten. Da es sich um einen Ionentausch handelt, bleibt auch der Gesamtsalzgehalt im Wasser bestehen.
Schematischer Ablauf Wasserenthärtung
In der Animation werden die Phasen der Wasserenthärtung dargestellt. Im Betrieb werden die Härtebildner gegen Natriumionen ausgetauscht. Wenn das Harzbett (Kationenharz) komplett mit Kalzium- und Magnesiumionen beladen ist, wird dieses mittels einer Salzlösung (Natriumionen) regeneriert. Alle Härtebildner werden in den Ablauf gespült.
Beispiel Enthärtungsanlage
Das Bild zeigt eine typische Enthärtungsanlage in einem Ein- oder Mehrfamilienhaus. Die Anlage ist kompakt angeordnet, der Salzbehälter umschliesst den nicht sichtbaren Harzbehälter.
Das Schnittbild zeigt das Innenleben der Enthärtungsanlage. Im Harzbehälter wird das Rohwasser über das Kationenharz geleitet und gelangt anschliessend als Weichwasser zum Verbraucher. Im Salzbehälter wird die für die Regeneration benötigte Salzsole bereitgestellt.
Filtration
Die Filtration (auch Filtrierung, Filterung oder Filtern genannt) ist ein mechanisches Trennverfahren. Dieses erlaubt es, Schwebestoffe und ungelöste Stoffe aus dem Wasser zu entfernen. Durch Zugabe eines Fällungsmittel können auch gelöste Stoffe gefiltert werden.
Wie funktioniert die Filtration?
Das zu trennende Gemisch läuft durch einen Filter, der zum Beispiel aus Textilgewebe oder Metall besteht, oder durch einen Behälter, in dem sich eine Füllung einer Filtermasse befindet.
Dabei kommt nicht nur der Sieb-Effekt, also das Zurückhalten von Stoffen aufgrund der Porengrösse, sondern eine ganze Reihe von physikalischen Effekten zum Tragen. Jeder Filter muss nach einer gewissen Zeit gereinigt oder ersetzt werden, da die zurückgehaltenen Partikel entfernt werden müssen.
Bei Burkhalter Wassertechnik AG bieten wir für fast jedes Einsatzgebiet die passenden Filter an, von Sandfilter bis zu Sterilfilter. Somit können wir Ihnen helfen von sichtbaren Partikeln bis zu Bakterien und Viren sämtliche unerwünschten Stoffe aus dem Wasser zu entfernen.
Was wird alles entfernt?
Die Breite von verschiedenen Filtertypen ist gross. Aus diesem Grund können unterschiedliche Stoffe aus dem Wasser entfernt werden. Bereits mit der Mikrofiltration mit einer Abscheiderate von 0.2 µm können Bakterien und Viren entfernt werden. Entsprechend der Abscheiderate können folgende Stoffe gefiltert werden:
- Ungelöste und kolloidale Teile (Trübstoffe, Partikel, Schwebestoffe, sichtbare Verunreinigungen im Wasser)
- Bakterien, Viren, Parasiten
Schematischer Ablauf Filtration
Das Wasser wird durch den Filter gedrückt. Die zurückgehaltenen Stoffe bleiben auf dem Filtermedium. Ab einem definierten Verschmutzungsgrad muss der Filter gewechselt werden oder mittels Rückspülung gereinigt werden.
Spezialfall Aktivkohlefilter
Aktivkohlefilter sind äusserst beliebt in der Wasseraufbereitungstechnik. Entgegen den klassischen Siebfilter können Aktivkohlefilter auch Mikroplastik, Hormone, Bakterien, Keime, Pestizide (z. B. Chlorothalonil), Legionellen und Schwermetalle aus dem Wasser filtern und lästige Gerüche oder unangenehmen Geschmack beseitigen.
Ultrafiltration
Mittels Ultrafiltration können unerwünschte Bestandteile im Wasser (Schwebestoffe, Bakterien etc.) effektiv und wirtschaftlich entfernt werden. Es ist eine vollständige Entfernung von Mikroorganismen möglich. Dabei lässt sich die Ultrafiltration in komplexen Industrieanlagen, in der Lebensmittelherstellung, in der Pharmaindustrie, aber auch in der Regenwassernutzung anwenden.
Wie funktioniert die Ultrafiltration?
Das technische Prinzip basiert darauf, dass nur Substanzen durch die Membran gelangen, die kleiner als deren Poren sind. Die Porengrösse der verwendeten Membran spielt für die Ultrafiltration also eine entscheidende Rolle. Man unterscheidet Mikrofiltration, Ultrafiltration und Nanofiltration über den Grad der Abtrennung. Bei der Ultrafiltration liegt die Ausschlussgrenze (oder auch «Cut-off») im Bereich zwischen 2 und 100 nm.
Dabei kommen meist Hohlfasern zum Einsatz, die in Filtermodulen gebündelt sind, um die notwendige Fläche zu erzeugen. Damit die Ultrafiltration funktioniert, muss eine gewisse Druckdifferenz zwischen beiden Seiten der Membran vorhanden sein. Je feiner die Poren der Membran sind, desto höher muss der Druck sein.
Was wird alles entfernt?
Die Ultrafiltration ist äusserst vielseitig einsetzbar. Entsprechend der Abtrenngrenze der Membranen werden folgende Inhaltsstoffe entfernt:
- Ungelöste und kolloidale Teile (Trübstoffe, Partikel, Schwebestoffe, sichtbare Verunreinigungen im Wasser)
- Bakterien, Viren, Parasiten
- Endotoxine
- Legionellen
Nicht entfernt werden gelöste Stoffe und alle Mineralien wie Kalzium und Magnesium.
Ultrafiltration in der Pharmaindustrie
Seit in Europa die Wasserqualität WFI (Water for Injection) auch mittels Membranverfahren hergestellt werden kann (vorher ausschliesslich mit Destillation), gewinnt die Ultrafiltration in diesem Bereich an Bedeutung. Die Ultrafiltration wird dabei als finale Aufbereitungsstufe eingesetzt und dient als Barriere für Keime, Viren und Endotoxine. Die Ultrafiltrations-Module sind im Gegensatz zu Umkehrosmosemodulen dichtungsfrei aufgebaut und weisen daher eine höhere Sicherheit im Hinblick auf die Rückhalterate auf.
Schematischer Ablauf Ultrafiltration
Durch das vielseitige Einsatzgebiet (Abwasser, Trinkwasser, Lebensmittel, Pharma) ergeben sich eine Vielzahl von unterschiedlichen Ultrafiltrationsmembranen. Gemeinsam ist das Funktionsprinzip der Aufbereitung. Das Wasser wird mit Druck durch eine Membrane gedrückt und die abzutrennenden Stoffe werden zurückgehalten. Ab einem definierten Verschmutzungsgrad müssen mittels Rückspülung die zurückgehaltenen Stoffe abgeschlämmt werden.
Nachfolgend ein animiertes Beispiel der Funktionen einer Ultrafiltration im Trinkwasserbereich. Die zurückgehaltenen Stoffe werden als Schwebestoffe dargestellt.
Beispiel Ultrafiltrationsanlage
Die Ultrafiltration wird als separate Aufbereitungsstufe direkt in eine Reinstwasseranlage integriert oder als alleinstehende Anlage gebaut. Hier ein Beispiel einer Stand-alone Anlage. Die Hohlfasermembranen werden als Bündel in Modulen zusammengefasst.
