Auf Vordermann gebracht

Neue Wasseraufbereitungsanlage gewährleistet Qualität und spart Kosten

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05.06.2012 Haarshampoo, Duschgel, Babypflege, Kosmetik - 12,6 Mrd. Euro gaben die Deutschen im Jahr 2011 für Körperpflegeprodukte aus. Das hat eine Marktschätzungsstudie der IKW-Arbeitsgruppe ergeben. Der Bedarf ist selbst in unsicheren wirtschaftlichen Zeiten groß - und hoch ist der Anspruch der Endkunden an die Qualität der Erzeugnisse. Und genauso hoch ist der Anspruch an das in der Produktion eingesetzte Reinwasser.

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Entscheider-Facts Für Anwender

  • Die Produkte Novalis.Eco und Servosoft.e bei der Reinwasseranlage reduzieren den Rohwasserverbrauch und den Energieaufwand so drastisch, dass sich die Anschaffung der neuen Wasseraufbereitungsanlage binnen drei Monaten amortisiert.
  • Beim Einsatz dieses einzelventilgesteuerten Systems in Verbindung mit einer Novalis.Eco Umkehrosmoseanlage spart das Unternehmen Betriebskosten für Strom, Abwasser und Regeneriersalz von etwa 20 %.
  • Die effektiv arbeitende Umkehrosmoseanlage produziert aus
    6 m3 Rohwasser, die pro Stunde eingeleitet werden, 5,4 m3 Permeat und lässt nur 0,6 m3 - also etwa 10 % - Konzentrat auf der anderen Seite der Membran zurück.
  • Durch das „Suck-back"-Verfahren ist seltener ein Wechsel der Membranen der Konzentratstufe notwendig, was langfristig Kosten spart.
  • Im Vergleich zur Bestandsanlage reduzieren sich die Betriebskosten im Jahr um etwa 74 %.

Seit mehr als 60 Jahren ist das Unternehmen Mann & Schröder mit Hauptsitz im nordbadischen Siegelsbach in der Forschung, Entwicklung und Herstellung von Haar- und Körperpflegeprodukten tätig. Mehr als 160 Mio. Einheiten jährlich gehen von den drei Standorten Siegelsbach, Hüffenhardt und Moskau aus an Einzelhandelsketten und Distributoren in aller Welt und erreichen schließlich die Endverbraucher.

Drastischer Einspareffekt

Der wichtigste Inhaltsstoff bei der Herstellung von tensidhaltigen Produkten, Gelen, Emulsionen und Aerosolen ist bei Mann & Schröder Reinwasser. Fast 47.000 m3 Trinkwasser benötigt Mann & Schröder im Jahr für die Produktion seiner Erzeugnisse – ein Bedarf, der mit erheblichen Kosten verbunden ist. Durch eine neu installierte Wasseraufbereitungsanlage wird sich der Wasserbedarf bald massiv nach unten bewegen. Die Produkte Novalis. Eco und Servosoft.e reduzieren den Rohwasserverbrauch und den Energieaufwand so drastisch, dass sich die Anschaffung der neuen Wasseraufbereitungsanlage binnen drei Monaten amortisiert. Möglich macht diese Ersparnis die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems, das aus einer Enthärtungsanlage und einer Umkehrosmoseanlage besteht.

Wie kommt die Reduzierung des Rohwasserbedarfs und die damit einhergehende Kostenreduktion zustande? Die Antwort liegt in der Funktion der einzelnen Anlagenelemente. Das Rohwasser wird zunächst in eine Enthärtungsanlage geleitet. Hier werden die im Wasser vorhandenen Härtebildner – Calcium und Magnesium – mithilfe von Ionenaustauscherharz gegen Natrium ausgewechselt. Die Anlage besteht aus zwei Neutralaustauschern. Sie werden in Reihenwechselschaltung betrieben. Die Regeneration einer erschöpften Säule findet statt, wenn die folgende Betriebssäule volle Kapazität besitzt. Sobald die Enthärtersäule fertig regeneriert ist, übernimmt sie quasi eine Art Polizeifunktion und kann Härtedurchbrüche auffangen. Dadurch entfällt – wie bei herkömmlichen Anlagen notwendig – die Sicherheitszone im Enthärtungsprozess, die normalerweise die Kapazität von konventionellen Enthärtungsanlagen um 10% mindert. Damit ist die maximale Sicherheit garantiert, die es in Enthärtungsanlagen geben kann. Zusätzlich wird durch den permanenten Durchfluss der Enthärtersäulen das Verkeimungsrisiko deutlich minimiert. Fazit: Beim Einsatz dieses einzelventilgesteuerten Systems in Verbindung mit einer Novalis.eco Umkehrosmoseanlage spart das Unternehmen Betriebskosten für Strom, Abwasser und Regeneriersalz von etwa 20 %.

Mehr Permeat bei weniger Rohwasseraufwand

In einem zweiten Schritt wird das vorbehandelte Rohwasser in eine Umkehrosmose-Anlage eingeleitet. Durch dieses Anfang der 60er Jahre von der Nasa entwickelte Verfahren, erfolgt die nahezu vollständige Entsalzung des Wassers, das schließlich nur noch einen Salzgehalt von 2 bis 3 % des Rohwassers enthält. In der Industrie wird diese Methode schon seit vielen Jahren in großem Maßstab eingesetzt und ist heute Stand der Technik. Die Umkehrosmose-Anlage arbeitet mit semipermeablen Membranen, die Wasser durch ihre Poren lassen, gelöste Salze jedoch am Durchgang hindern. Die Membran fungiert ebenfalls als Keimbarriere und sichert somit die Produktgüte des Prozesswassers. Die effektiv arbeitende Anlage produziert aus 6 m3 Rohwasser, die pro Stunde eingeleitet werden, 5,4 m3 Permeat und lässt nur 0,6 m3 – also etwa 10 % – Konzentrat auf der anderen Seite der Membran zurück.

Die jährlichen Wasserkosten gehen nach Berechnungen im Vergleich zu früher um fast die Hälfte zurück. Betrachtet man die Ausgaben an Wasserkosten für den Konzentratanteil allein, ist im Vergleich zu einer Umkehrosmoseanlage mit 75% eine Wasserkosten-Ersparnis von 67 % möglich. Im Falle von Mann & Schröder liegt die Gesamtersparnis durch die schlechte Ausbeute der Altanlage sogar bei 88 %. Die vorhandene Bestandsanlage erreichte altersbedingt nur noch eine Ausbeute von 51 % Permeat/m3 Wasser – die neue erzielt 90 %. Darüber hinaus waren vorher zwei Pumpen mit insgesamt 7 kWh Verbrauch im Einsatz, heute ist es nur noch eine einzige Verteilerpumpe mit Frequenzumformer mit 5 kWh Leistungsbedarf. Die Drehzahl der Pumpe wird automatisch an den Druckbedarf angepasst. Der Vordruck wird voll ausgenutzt.

Reinigung der Membran durch „Suck-back“-Verfahren
Dass diese hohe Gesamtleistung auf Dauer möglich ist, lässt sich auch auf die alle 3 h eingesetzte „Suck-back“-Technologie zurückführen. Dadurch wird die Konzentratstufe der Umkehrosmose kurzzeitig ausgesetzt, und die Membranen werden – unter Ausnutzung des osmotischen Effekts – etwa 100 s lang gespült. Die Beläge werden hierbei abgelöst und entfernt. So wird die Membran gereinigt und ihre Wirkungsfähigkeit wieder angehoben. Die Membranen der Konzentratstufe erreichen so wieder das Niveau der ersten Stufe. Die Konzentratstufe wird mit vierfach eingedicktem Konzentrat gespeist; die erste Stufe dagegen nur mit normalem Rohwasser. Der zentrale wirtschaftliche Vorteil dieser Methode: Es ist seltener ein Wechsel der Membranen der Konzentratstufe notwendig, was langfristig Kosten spart.

Das Permeat wird nach der Entsalzung durch die Umkehrosmose in einen Edelstahllagertank gefördert, um die üblichen Verbrauchsspitzen in der Produktion abdecken zu können. Von dort aus gelangt das gereinigte Wasser über ein kontinuierlich betriebenes Loopsystem zu den Verbrauchern in der Produktion. Um eine Verkeimung im Lager- und Verteilsystem zu vermeiden, erfolgt eine Sanitisierung mit Ozon. Ozon ist ein sehr starkes Oxidationsmittel, das die Oberfläche von Mikroorganismen angreift und diese zerstört. Es wird kontinuierlich dem Looprücklauf zugegeben, so dass eine ständige Ozonisierung des Lagertanks erreicht wird und ein Verkeimen ausgeschlossen werden kann.

Da die Verbraucher in aller Regel oxidationsmittelfreies Wasser benötigen, wird während der Produktion das Ozon durch eine UV-Anlage im Loopvorlauf zerstört. Bei Betriebsunterbrechungen – nachts oder am Wochenende – wird die UV-Anlage abgeschaltet und das gesamte Lager- und Verteilsystem mit Ozon sanitisiert. Alle für die Wasserverteilung erforderlichen Komponenten, wie beispielsweise Pumpe, Ozonerzeuger, UV-Anlage sowie alle erforderlichen Messgeräte und der Schaltschrank, werden auf einer anschlussfertigen Einheit namens Sanicircle vormontiert und getestet. Dadurch wird der Montage- und Inbetriebnahmeaufwand vor Ort auf ein Minimum reduziert.

Intelligente Steuerung stellt Qualität sicher

Die Umkehrosmose- und die Enthärtungsanlage werden beide über die Mikroprozessorstellung Servo-Matic gesteuert. Da die Steuerungen für beide Systeme identisch sind, können sie über die Härteüberwachung miteinander kommunizieren. Eine eventuelle Abweichung von dem gewünschten Qualitätsniveau des Wassers wird auf diese Weise sofort registriert. Ein Analysegerät zwischen Enthärtungs- und Umkehrosmoseanlage prüft zudem ständig den Härtegrad des weitergeleiteten Wassers. Wenn nötig, wird Wasser nachgeschoben.

Effiziente Lösungen für reibungslose Prozessabläufe

Weniger Verbrauch – weniger Ausgaben. Bei Mann & Schröder spricht die Wirtschaftlichkeitsrechnung der neuen Umkehrosmoseanlage mit vorgeschaltetem Enthärtungssystem eine eindeutig Sprache. Im Vergleich zur Bestandsanlage reduzieren sich die Betriebskosten im Jahr um etwa 74 %. „Die erreichte Energieeinsparung, aber auch die Qualität der Produkte bestätigen unsere Entscheidung“, kommentiert Geschäftsführer Marc Lehnhäuser. Bereits seit Jahren erarbeite man gemeinsam effiziente Lösungen für reibungslose Prozessabläufe. „Sowohl in ökologischer als auch in ökonomischer Hinsicht wurden unsere Erwartungen und Anforderungen stets zuverlässig umgesetzt – zum Nutzen des Unternehmens und schließlich zum Vorteil aller Abnehmer und Endkunden, die auf konstant hohe Qualitätsstandards bei unserer gesamten Produktpalette an Haar- und Körperreinigungs- und Pflegeprodukten vertrauen können.

Achema 2012 Halle 4.0 – G4

Heftausgabe: Juni 2012
Cyrus Ardjomandi, Regionalvertriebsleiter Süd 1

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Cyrus Ardjomandi, Regionalvertriebsleiter Süd 1
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