Elektrodeionisation, EDI-Anlagen zur Herstellung von Reinstwasser

Elektrodeionisation Reinstwasser bzw. Elektrodeionisierung ist eine Anwendung zur Herstellung von Reinstwasser für industrielle Zwecke (z.B. Halbleiter, Optik, Wasserstoffherstellung). Im Unterschied zu einer Umkehrosmoseanlage oder eine Vollentsalzungsanlage handelt es sich dabei nicht um eine einzelne Anlage, sondern um eine nachgeschaltete Anlage zur weiteren Aufreinigung von VE Wasser mit einem Leitwert von 3-5 µS/cm auf ein sog. Diluat mit einen Leitwert von bis zu 0,056 µS/cm bzw. 18,18 MΩ·cm.

In einigen industriellen Prozessen (z.B. Halbleiter, Optik, Wasserstoffherstellung) ist ein noch reineres Wasser als VE Wasser erforderlich, sog. Reinstwasser. Dabei handelt es sich um ein noch weiter aufgereinigtes VE-Wasser mit dem geringst möglichen Leitwert von bis zu 0,056 µS/cm bzw. 18,18 MΩ·cm. Das Verfahren besteht im Wesentlichen aus einem Mischbettaustauscher, der von kationischen und anionischen Ionenaustauschermembranen eingefasst und unter Strom ein kontinuierlicher Ionenabfluss generiert wird. Die im VE-Wasser noch enthaltenen Reststoffe werden dabei in der Elektrodeionisation vom dort enthaltenen Mischbettharz gefangen und aufgrund des Stromflusses sofort abgeleitet. Eine chemische Regeneration der Mischbettharzes findet nicht statt. Im Abgang der Elektrodeionisierung entsteht das sog. Diluat, also das Reinstwasser. Da die Elektrodesionisation jedoch nur unter stabilen Prozessbedingungen funktionsfähig ist, handelt es sich um ein Bauteil, dass nicht einzeln als Anlage verbaut wird, sondern weitere Anlagenbauteile benötigt. Dabei müssen insbesondere Durchfluss und Zulauffrachten konstant bleiben.

Ein häufiger Anwendungsfall für die Elektrodeionisation ist die Herstellung von Reinstwasser für Halbleiterhersteller wobei regelmäßig ein Leitwert von 0,08 µS/cm erforderlich ist. Für die Herstellung von Wasserstoff ist bei der Wasserelektrolyse regelmäßig ein Leitwert von 0,25 µS/cm erforderlich. Elektrodeionisationsanlagen in der vollständigen verfahrenstechnischen Ausbaustufe können diesen Wert mit dem durchschnittlichen Stadtwasser sicher erreichen.

Die Elektrodeionisation wird in der Regel im Verbund mit einer vorgeschalteten, ggf. doppelten, permeatgestuften, Umkehrosmoseanlage verbaut. Diese benötigt weiterhin eine Vorenthärtung, z.B. über einen stark sauren Kationenaustauscher mit Kochsalzregeneration oder eine temporäre Härtestabilisierung samt der dazu zusätzlich erforderlichen Vorstufen, wie Systemtrenner und Vorfilter. Zusätzlich ist entweder eine CO2 Abbindung vor der Anlage erforderlich oder sie erfolgt über einen Druckluft oder Vacuum Membranentgaser unmittelbar vor der Elektrodeionisation. Da es sich bei der Elektrodeionisation um ein Verfahren handelt, dass einen konstanten Durchfluss benötigt, wird im Nachgang regelmäßig ein Tank erforderlich, der seinerseits Sondereinbauten benötigt um die Aufsalzung des gereinigten Reinstwassers im Tank zu verhindern. Abschließend wird der Tank regelmäßig in einen Abnahmekreislauf mit einem extern zu regenerierenden Polisher-Mischbett Ionenaustauscher mit UPW-Mischbettharzen, z.B. Ambertec UP6040, und anschließender closed-Pool Regeneration eingebunden, der anschließend die einzelnen Versorger im Loop versorgt. Die gesonderte closed-pool Regeneration verhindert eine Crosskontamination mit anderen Kunden und sorgt für eine gleichbleibende Harzqualität. Im späteren Lebenszyklus der UPW-Harze entstehen dadurch definierte Wechselzeitpunkte für den Pool.

Das Diluat aus einer Elektrodeionisation mit einer Vorbehandlung aus einer Umkehrosmoseanlage verbindet die qualitätsmäßigen Vorteile einer Umkehrosmoseanlage über die Abscheidung aufgrund der Größe des Moleküls sowie die Vorteile einer Vollentsalzungsanlage über die Ladung. Mit einer abschließenden Feinreinigung über einen extern zu regenerierenden Mischbett-Polisher Ionenaustauscher (Vollentsalzungspatrone) werden auch etwaige unvermeidliche Schwankungen (z.B. der Temperatur des Stadtwassers) ausgeglichen und eine konstante Qualität des Reinstwassers am Übergabepunkt gewährleistet.

Produkte

Umkehrosmoseanlage EDI Anlage mit Mischbett Polisher Kreislauf.
Elektrodeionisation mit 0,056 µS/cm
Mischbett Polisher Kreislauf nach EDI mit 18,18 MegaOhm

Eine Elektrodeionisation Reinstwasser Herstellung besteht aus verschiedenen Komponenten: Soweit eine Enthärtungsanlage vor einer Umkehrosmoseanlage verbaut sein sollte, ist diese stets mit einer eigenen Regenerierstation mit Kochsalz (NaCl) ausgerüstet.

Die in den Umkehrosmoseanlagen verbauten Abscheidemodule, sog. UO-Membranen, haben eine typische Lebensdauer von ~5-7 Jahren, je nach Belastung durch das Eingangswasser. Beachten Sie, dass die Anlage wenigstens gem. Anhang 31 der AbwV wasserrechtlich anzeigepflichtig ist, sofern mehr als 10 m³/Woche an Abwasser produziert werden. Das Abwasser setzt sich zusammen aus der Vorfilterrückspülung, dem Regenerat der Enthärtungsanlage, dem Konzentrat der Umkehrosmoseanlage und (ggf. teilweise, soweit nicht rückgeführt) dem Konzentrat der Elektrodeionisationsanlage. Die lokale Entwässerungssatzung gilt im Übrigen für jede Einleitung.

Kundenspezifische Auslegung auf den Prozess (Stadtwasser bzw. Brunnenwasserinhaltsstoffe) und gewünschten Sicherheitsanforderungen an eine gleichbleibende Qualität.

  • Anpassung an die ggf. vorhandene Steuerungstechnik und Anbindung an ein Prozessleitsystem und die vorhanden baulichen Gegebenheiten am Standort bzw. der Einbringung zum Standort
  • Erfüllung von Kundenanforderungen an industrielle Prozesse
  • SPS Schaltung Siemens mit/ohne Touchdisplay sowie mit der Option auf externe Zugriffsmöglichkeit oder Mikroprozessorsteuerung
  • Duplex-Ausführung an der Enthärtung für einen unterbrechungsfreien 24/7 Betrieb optional
  • Duplex-Ausführung an der Umkehrosmoseanlage, permeatgestuft
  • Konzentrat Aufbereitung der Abwasserströme der Umkehrosmoseanlage optional
  • „Plug-and-play“ Ausführung für den Anwender. Nur Anschluss an Strom, Stadtwasser, Permeat (Reinstwasser zur weiteren Verwendung) und Konzentrat/Regeneratleitungen (Abwasser) erforderlich.
  • Edelstahlrahmen
  • Rohrleitungen und Armaturen in PVC oder PP bzw. Edelstahl
  • Interne Spül-/Reinigungsprozesse zum Erhalt der Membranen
  • Möglichkeit der Vorabnahme und des Probebetriebs in der eigenen Werkstatt
  • Modulare, wartungsfreundliche Bauweise nach Kundenanforderung mit diversen optionalen Erweiterungsmöglichkeiten, z.B. um UV-bestrahlte Vorlagetanks mit Sterilfiltration, Chemikalienlagertanks als Dosierstationen oder als AwSV LAU-Anlagen, Auffangwannen, einfache Beschickungs- bis redundante FU-Duplex-Druckerhöhungsstationen, Membranentgasungsanlagen.
  • Extern zu regenerierende Vollentsalzungspatrone als Mischbett-Polisher mit UPW-Harzen und closed-pool externer Regeneration direkt beim Anlagenbauer um Crosskontaminationen zu verhindern und einen definierten Lebensdauerzyklus der eingesetzten Harze zum gleichbleibenden Qualitätserhalt zu sichern.

Gerne helfen wir Ihnen weiter.