Wasserverbrauch und -aufbereitung in der Industrie: Sauberes Wasser als Lebenselixier
Wasser ist einer der zentralen Bestandteile jeder industriellen und landwirtschaftlichen Wertschöpfungskette. Weltweit beansprucht die Landwirtschaft dabei mit rund 70 Prozent den größten Anteil am Wasserverbrauch, gefolgt von der Industrie mit etwa 20 Prozent (Quelle: bpb). In Nordamerika und Europa liegt der Wasserverbrauch der Industrie allerdings bei bis zu 50 Prozent, in Westeuropa allein sogar bei über 70 Prozent. Neben der industriellen Produktion und landwirtschaftlichen Bewässerungssystemen treibt auch die Nachfrage nach sauberer Energie den Bedarf an Frischwasser stetig nach oben. Eine effektive und effiziente Wasseraufbereitung ist daher ein Schlüsselfaktor für nachhaltigere, wettbewerbsfähige und ressourcenschonende Produktionsprozesse in zahlreichen Industrien.
Wasser für die Industrie – Quelle der Sicherheit und Produktivität
Wasser wird in der Industrie für zahlreiche Prozesse benötigt. Je nach Branche und Anwendung variieren die Anforderungen an die Wasserqualität – von der Entfernung sämtlicher Mikroorganismen und bestimmter Ionen bis hin zur nahezu vollständigen Partikelfreiheit.
Prozesswasser
Eine hohe Qualität des Prozesswassers ist für die industrielle Produktion lebensnotwendig. Sie entscheidet über die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Maschinen sowie Anlagen und die Effizienz des Betriebs. Wo Prozesswasser im Spiel ist, geht es um weit mehr als nur Technik – es geht um reibungslose Fertigung, sichere Produkte und nachhaltigen Erfolg.
Die zentralen Einsatzfelder sind:
- Kühlwasser: Kühltürme und Wärmetauscher nutzen Wasser zur effektiven Wärmeabfuhr und sichern so den störungsfreien Betrieb von Maschinen und Anlagen.
- Reinigungswasser: Die Entfernung von Verunreinigungen an Produkten, Werkstücken und Anlagen ist essenziell für die Qualitätssicherung, beispielsweise in der Automobilproduktion.
- Wasser für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie: Hier gelten strengste Qualitätsstandards, da Wasser nicht nur als Prozessmedium, sondern oft als Hauptbestandteil des Endprodukts dient.
- Produktionswasser: Dient als Reaktionsmedium, zur Verdünnung, zur Wärmeübertragung oder direkt als Bestandteil des Endprodukts. In der Metallverarbeitung wird beispielsweise die Wasserhärte gezielt gesteuert, um optimale Bedingungen zu schaffen; in der Chemieindustrie werden Verunreinigungen entfernt, die Katalysatoren beeinträchtigen könnten.
- Dampferzeuger- und Kesselwasser: Überall dort, wo Dampf als Antriebs- oder Prozessmedium benötigt wird, etwa in Kraftwerken oder der chemischen Industrie, ist sauberes Kesselwasser unerlässlich.
Industrielle Abwasserbehandlung & Wasserrückgewinnung
In den letzten zehn Jahren hat die Rückgewinnung und Wiederverwendung von Prozesswasser und Abwasser in der Industrie enorm an Bedeutung gewonnen – getrieben durch den steigenden Wasserbedarf und die weltweite Wasserknappheit. Heute gilt eine effiziente Wasserkreislaufwirtschaft als Schlüssel für nachhaltige Produktion und Ressourcenschutz.
Industrielles Abwasser ist dabei alles andere als homogen. Je nach Branche und Anwendung finden sich darin unterschiedlichste Belastungen, zum Beispiel:
- Schwermetalle aus der metallverarbeitenden Industrie
- Fette und Öle aus der Teilereinigung und Produktion
- Arzneimittelrückstände aus der pharmazeutischen Fertigung
- Organische Stoffe, Mikroorganismen und Chemikalien aus verschiedensten industriellen Prozessen
Diese Vielfalt an Verunreinigungen stellt hohe Anforderungen an die Wasseraufbereitungsanlagen – und damit die Industrie vor große Herausforderungen.
Reinstwasser
Hochreines Wasser – auch als HPW oder Reinstwasser bezeichnet – steht für Wasser, das auf ein außergewöhnlich hohes Reinheitsniveau gebracht wurde. Dieses Wasser ist für zahlreiche sensible Anwendungen unverzichtbar, denn schon kleinste Schwankungen in der Leitfähigkeit und Verunreinigungen können Prozesse stören, die Produktqualität gefährden oder die Gesundheit von Patienten in kritischen Umgebungen wie Krankenhäusern beeinträchtigen.
Typische Einsatzbereiche für Reinstwasser sind:
- Krankenhäuser: Zur gründlichen Reinigung und Desinfektion von OP-Besteck und medizinischen Instrumenten, um höchste Hygienestandards zu gewährleisten.
- Pharmaindustrie: Als wichtiger Bestandteil bei der Herstellung von Medikamenten, wo absolute Reinheit und die Einhaltung strengster Qualitätsvorgaben gefordert sind.
- Elektronikindustrie: Für die Produktion von Computerchips und Halbleitern, da schon winzige Partikel oder Ionen zu Defekten führen können.
Die Qualität des eingesetzten Wassers beeinflusst unmittelbar Produktionsprozesse und Anlagen. Deshalb ist eine zuverlässige Wasseraufbereitung ein entscheidender Erfolgsfaktor für die Industrie.
Wassereinsatz in der Industrie: Schlüsselbereiche der OE-Produktion
In der OE-Produktion geht es um Präzision, Verlässlichkeit und Effizienz. Wasser nimmt deswegen in zahllosen Industrien eine zentrale Rolle ein:
- Reinigung und Entfettung von Bauteilen: Vor der Weiterverarbeitung müssen Bauteile von Fetten, Ölen und anderen Rückständen befreit werden. Wässrige Reinigungssysteme, in Kombination mit vollentsalztem Wasser und speziellen Reinigungsmitteln, sichern eine rückstandsfreie Trocknung und verhindern Qualitätsverluste in nachfolgenden Prozessen.
- Kühlprozesse in der Metallverarbeitung: Emulsionen aus Wasser und Öl leiten entstehende Wärme ab und sorgen für die notwendige Schmierung. So werden Maschinen geschützt und die Maßhaltigkeit der Werkstücke gewährleistet.
- Lackierprozesse und Oberflächenbehandlung: Weiches, entsalztes Wasser verhindert Rückstände auf Oberflächen und sorgt für gleichmäßige Lackierungen. Nach dem Lackieren werden Lackpartikel aus dem Abwasser entfernt, damit das Wasser recycelt werden kann.
- Testverfahren für Dichtigkeit und Funktionalität: Für Dichtheitsprüfungen und Funktionstests ist Wasser mit exakt definierten Parametern kritisch, um zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen.
Auswirkungen von Wasserqualität auf Produktionsprozesse
Wenn Wasserqualität zur Schwachstelle wird, steht die gesamte Produktion auf dem Spiel: Sogar geringste Schwankungen in der Leitfähigkeit oder gelöste Ionen können die Produktqualität ruinieren, Ausschussraten in die Höhe treiben und die Energieeffizienz empfindlich dämpfen. Anlagen verschleißen schneller, Prozesse geraten ins Stocken – und der Wettbewerb zieht vorbei. Wer heute auf leistungsstarke Wasserfiltrationssysteme setzt, sichert sich nicht nur reibungslose Abläufe, sondern verschafft sich auch einen entscheidenden Vorsprung im Markt:
Fallbeispiele aus der OE-Industrie
Automobilproduktion
In der Automobilindustrie ist Wasser in nahezu allen Fertigungsbereichen unverzichtbar – von der Karosserie-Lackierung über die Kühlung von Maschinen bis zur Reinigung von Fahrzeugteilen und der Abgasbehandlung. Manche Unternehmen sparen dabei jährlich bis zu 500.000 Kubikmeter Frischwasser durch innovative Wasseraufbereitung und Kreislaufführung (Quelle: Porsche Holding). Im Prozessablauf kommen folgende Verfahren zum Einsatz, um den Frischwasserverbrauch zu reduzieren und die Betriebskosten nachhaltig zu senken:
- Chemisch-physikalische Behandlung: Neutralisation von alkalischen und sauren Bestandteilen sowie Entfernung von Schwermetallen.
- Biologische Behandlung: Abbau organischer Verunreinigungen durch Mikroorganismen
- Verbesserte biologische Behandlung durch Membranfiltration: Der Einsatz von Membranbioreaktoren (MBR) wie BIO-CEL zur Eliminierung von Bakterien und Viren sowie zur Reduzierung des Platzbedarfs um bis zu 40%.
- UF-Membranen für e-Coating Spira-Cel: Finisher wählen das elektrostatische Beschichten, um ihren Produkten eine haltbare, langlebige Beschichtung zu verleihen. Die UF-Filtration trägt dazu bei, die höchsten Qualitätsstandards zu erfüllen und das Abwasser durch Recycling zu reduzieren.
- Umkehrosmose mit Microdyn RO: Entfernung von gelösten Salzen und weiteren Mikroschadstoffen.
Elektronikindustrie
In der Halbleiterfertigung ist hochreines Wasser mit extrem niedriger Leitfähigkeit unerlässlich. Dafür muss es nahezu frei von Partikeln, Ionen, organischen Stoffen und Mikroorganismen sein. Es wird in verschiedenen Produktionsschritten eingesetzt, etwa zur Reinigung von Wafern. Die Qualität des Reinstwassers hat direkten Einfluss auf die Produktqualität und die Ausbeute in der Fertigung. Die Aufbereitung erfolgt u. a. durch mehrstufige Systeme aus Vorbehandlung, Filtration und Umkehrosmose:
- Vorbehandlung: Entfernung grober Verunreinigungen durch mechanische Filter und Flockung
- Filtration: Einsatz von Sand-, Aktivkohle- oder Membranfiltern zur Entfernung feiner Partikel, organischer Stoffe und Mikroorganismen
- Umkehrosmose mit Microdyn RO: Reduktion von gelösten Salzen und organischen Verbindungen
Moderne industrielle Wasseraufbereitungslösungen von MANN-HUMMEL
Der weltweit steigende Wasserverbrauch der Industrie, strengere Umweltauflagen und der Trend zur Ressourcenschonung stellen Unternehmen vor große Herausforderungen. MANN+HUMMEL begegnet diesen Anforderungen mit einem breiten Portfolio innovativer Filtrationstechnologien für eine effiziente, zuverlässige und zukunftssichere Wasseraufbereitung in der Industrie. Weltweit verlassen sich Kunden und Partner auf diese und viele weitere Lösungen für sauberes Wasser:
- Ultrafiltration (UF): Module wie SpiraSep,iSep PureUltra, Aquadyn und Ultradyn entfernen zuverlässig Bakterien, Viren und Partikel. Sie sind flexibel einsetzbar und reduzieren den Bedarf an Vorbehandlung, Betriebskosten und Platzbedarf.
- Membranbioreaktoren (MBR): BIO-CEL MBR kombiniert biologische Behandlung mit Membranfiltration und ermöglicht die Rückgewinnung von hochwertigem, wiederverwendbarem Wasser – bei einer bis zu 40% kleineren Stellfläche im Vergleich zu herkömmlichen Systemen.
- Umkehrosmose (RO) und Nanofiltration (NF): Entfernen gelöste Salze, organische Stoffe und Mikroschadstoffe – ideal für Reinstwasser in der Halbleiter-, Pharma- und Lebensmittelindustrie.
- Digitale Monitoring-Lösungen: Intelligente Systeme wie Streametric ermöglichen vorausschauende Wartung und sorgen für eine konstant hohe Wasserqualität sowie Prozesszuverlässigkeit. Darüber hinaus vereinfacht die Designsoftware AquaPro die Planung von Umkehrosmose- (RO) und Nanofiltrationssystemen (NF) durch ihre intuitive Benutzeroberfläche. Die Software simuliert verschiedene Betriebsvarianten, liefert dank automatischer Updates zuverlässige Ergebnisse und fasst die Daten in einem exportierbaren Abschlussbericht für eine einfache Analyse zusammen.
Als eines der international führenden Filtrationsunternehmen stehen wir seit mehr als 80 Jahren an der Seite der Industrie. Unsere Produkte kommen dabei in vielfältigen Anwendungsbereichen zum Einsatz. Einige Beispiele finden Sie hier:
In der Medizin- und Pharmaindustrie ist hochreines Wasser lebenswichtig – als Reinigungsmittel, aber auch als wesentlicher Bestandteil von Medikamenten. Zudem wird es für Anwendungen wie Dialyse und injizierbare Arzneimittel wird Water for Injection (WFI) benötigt, da es im Vergleich zu hochreinem Wasser (HPW) strengeren Vorschriften unterliegt. Um höchste Produkt- und Patientensicherheit sicherzustellen, müssen sämtliche Endotoxine, Mikroorganismen und Viren zuverlässig entfernt werden.
- MANN+HUMMEL bietet spezialisierte Umkehrosmose- und Ultrafiltrationslösungen, die für empfindliche pharmazeutische Prozesse entwickelt wurden.
- Die wärmedesinfizierende TurboClean RO und die ULTRADYN-Ultrafiltration liefern ein pathogenfreies Filtrat gemäß USP88-Standard.
- Diese Systeme ermöglichen die sichere Produktion von Wasser für Injektionszwecke – ganz ohne energieintensive Verdampfer.
- Das Ergebnis: Maximale Sicherheit, gesteigerte Energieeffizienz und flexible Produktionsprozesse.
In der Halbleiter- und Elektronikindustrie wird hochreines Wasser als Reinigungsmittel verwendet. Schon kleinste Partikel oder gelöste Verunreinigungen können zu Defekten und Ausfällen bei Mikrochips führen.
- MANN+HUMMEL bietet innovative Technologien wie TurboClean RO-Elemente und ULTRADYN UF-Module, die höchste Standards für Reinstwasser erfüllen.
- Unsere Ultrafiltrationsprodukte entfernen zuverlässig Partikel und organische Stoffe.
- Das Ergebnis: maximale Prozesssicherheit und höchste Ausbeute in der Fertigung.
In der Energieerzeugung – etwa in Kraftwerken oder bei Dampfturbinen – ist hochreines Wasser die Basis für einen sicheren und effizienten Betrieb. Gleichzeitig müssen Turbinen und andere Anlagen vor schädlichen Partikeln und Feuchtigkeit geschützt werden.
- Unser umfassendes Portfolio bietet hocheffektive, innovative Luftfilter für die Stromerzeugung, darunter den Airpanel Pro H2O Duo.
- Dieser Hochleistungsfilter entfernt Meersalz, Staub, Sand, Wasser und feine Partikel aus der Ansaugluft.
- Besonders in küstennahen Gebieten oder auf Offshore-Plattformen sorgt der kombinierte industrielle Luft- und Wasserfilter für optimale Bedingungen in den Brennkammern und macht zusätzliche Koaleszenzstufen überflüssig.
- Das Ergebnis: Saubere Luft, weniger Korrosion, längere Standzeiten und eine gesteigerte Energieeffizienz.
In der Metallbearbeitung entstehen beim Schleifen oder Zerspanen sowohl Wärme als auch Ölnebel, die aus der Luft entfernt werden müssen, um Maschinen und Mitarbeitende zu schützen.
- Ölnebelabscheider von MANN+HUMMEL trennen Ölpartikel mechanisch (ScandMist) oder elektrostatisch (TriMist) mit höchster Effizienz von der Luft.
- Mechanische Abscheider nutzen physische Barrieren, elektrostatische Systeme setzen auf elektrische Ladung zur Partikelabscheidung.
- EDM-Filter reinigen das verwendete Öl von Metallstaub und Spänen und führen es als wiederverwertbares Öl zurück in die Maschine.
- Das Ergebnis: längere Maschinenlaufzeiten, höhere Effizienz und eine sichere, saubere Arbeitsumgebung.
Die industrielle Abwasserbehandlung steht vor der Aufgabe, unterschiedlichste Verschmutzungen wie Schwermetalle, Fette, Öle oder Arzneimittelrückstände aus dem Wasser zu entfernen und es so für nachfolgende Prozesse zurückzugewinnen.
- Umkehrosmose (RO) und Ultrafiltration (UF) sind zentrale Technologien zur Aufbereitung von Kühlturmabschlämmen und Kesselspeisewasser.
- SpiraSep™ 1060 UF-Module von MANN+HUMMEL verfügen über ein vakuumgetriebenes, getauchtes, rückspülbares, spiralgewickeltes Membrandesign und sind damit ideal für stark verschmutzte Wasser- und Abwasserströme. Für bestimmte industrielle Abwasseranwendungen kann die kostengünstige Pure Ultra-Lösung ebenfalls eine geeignete Alternative sein.
- Für kleinere Anwendungen ist das iSep 500 UF-Modul mit eigenem Tank eine flexible und platzsparende Lösung, die auch bei Spitzenlasten zuverlässig arbeitet.
- Die Module reduzieren den Bedarf an Vorbehandlung, senken Kosten und sparen Platz.
- Nach der Ultrafiltration mit SpiraSep oder iSep kann eine Nachbehandlung durch Umkehrosmose oder Nanofiltration erfolgen, um höchste Wasserqualität zu erzielen.
Neben industriellen Filtrationslösungen setzt MANN+HUMMEL auch in der kommunalen Wasseraufbereitung auf innovative Membrantechnologien, um Mikroverunreinigungen, Keime, Mikroplastik und Medikamentenrückstände zu eliminieren. Dabei immer im Fokus: Kosteneffizienz, einfache Bedienbarkeit und Wartung sowie höchste Filtrationsleistung für sichere Kommunen.
- Die BIO-CEL L+ Serie wurde für großvolumige Membranbioreaktoren sowohl in kommunalen als auch in industriellen Anwendungen entwickelt.
- Das BIO-CEL M+ Membranmodul wurde speziell für mittelgroße Anlagen und Containersysteme entwickelt.
- Mit BIO-CEL Easy steht zudem ein Plug-and-Play-System zur Verfügung, das sich einfach installieren lässt – ideal für Hotels, Einkaufszentren oder Bürogebäude.
- Nach der Membranfiltration kann das Wasser durch Umkehrosmoseanlagen weiter aufbereitet und wiederverwendet werden.
- Diese Lösungen ermöglichen es, konventionelle Kläranlagen ohne großen Aufwand und bei minimalem Platzbedarf auf eine vierte oder fünfte Reinigungsstufe nachzurüsten und dadurch eine noch bessere Wasserqualität zu erreichen.
In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie ist Wasser der wichtigste Rohstoff – mehr als 90 Prozent vieler Produkte bestehen daraus. Die Qualität des Wassers entscheidet dabei nicht nur über Geschmack, Farbe und Haltbarkeit, sondern auch über die Bekömmlichkeit und Sicherheit der Produkte.
- MANN+HUMMEL setzt auf Ultrafiltration, Nanofiltration und Umkehrosmose, um Schwebstoffe, gelöste Feststoffe, Metalle, organische Stoffe und Bakterien zu entfernen..
- Patentiert: Unser TurboClean-Hüllendesign bietet bis zu 22% Energieeinsparung und die robustesten, hygienischsten Elemente auf dem Markt.
- Membranfilter kommen auch bei der Entalkoholisierung von Wein oder Bier sowie zur Klärung von Säften und Essig zum Einsatz.
- In Molkereien ermöglichen Membranelemente die Abtrennung von Fetten, die Klärung von Käse- und Solelaugen, die Proteinkonzentrierung und die Entmineralisierung von Molkeprodukten.
- So wird sichergestellt, dass Endprodukte höchsten Qualitätsstandards entsprechen und die Produktionsprozesse effizient, sicher und nachhaltiger ablaufen.
Wasseraufbereitung und -verbrauch: Gute Zukunftsaussichten für die Industrie
Die Zukunft des Wasserverbrauchs und der Wasseraufbereitung in der Industrie liegt in der Kombination aus innovativen Membrantechnologien, digitalem Monitoring und Kreislaufwirtschaft. Immer mehr Unternehmen setzen auf Minimum-Liquid-Discharge (MLD) oder Zero-Liquid-Discharge (ZLD) Systeme, um Abwasserströme nahezu vollständig zu eliminieren und wertvolle Ressourcen zurückzugewinnen. Ob in der Lebensmittelproduktion, im Bauwesen oder im Bereich Automotive und E-Mobilität sowie an Flughäfen: Die Integration von Wasserwiederverwendungssystemen macht Industrie, Transport und Landwirtschaft unabhängiger, senkt den Wasserverbrauch und trägt aktiv zum Umweltschutz bei.
MANN+HUMMEL entwickelt kontinuierlich Lösungen, die den Wasserverbrauch, die Betriebskosten und die Umweltbelastung von Unternehmen, Betrieben und Kommunen minimieren und gleichzeitig die Prozesssicherheit erhöhen. Mit modularen, erweiterbaren Systemen und einem umfassenden Portfolio an passgenauen Filterelementen sind wir ein starker Partner für die nachhaltigere und zukunftssichere Wasseraufbereitung in nahezu jeder Industrie.
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