Die Funktionsweise von Meerwasserentsalzungsanlagen

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Meerwasserentsalzungsanlagen entziehen dem Meerwasser Salz. Mithilfe dieser Anlagen wird neben Trinkwasser auch Nutzwasser für die Industrie gewonnen. Vor der eigentlichen Entsalzung durchläuft das Salzwasser zunächst mehrere grobe Filter. Durch diese Filter werden Schadstoffe und Algenreste entfernt. Eine Verringerung des Salzgehalts von Wasser ist durch verschiedene Methoden möglich. Die drei bisher etablierten Verfahren sind die mehrstufige Entspannungsverdampfung, die Membrandestillation und die Umkehrosmose. Weil sich die dabei angewendeten Techniken grundlegend unterscheiden, gibt es dementsprechend auch sehr unterschiedlich funktionierende Meerwasserentsalzungsanlagen.

Die mehrstufige Entspannungsverdampfung

Bei der mehrstufigen Entspannungsverdampfung trennen Meerwasserentsalzungsanlagen das Wasser durch Hitzeeinwirkung vom Salz. Dieses Verfahren wird mittlerweile von den meisten noch aktiven Anlagen verwendet. Dabei wird die von einem Wärmekraftwerk ausgehende Abwärme verwendet, um die Temperatur des Meerwassers auf rund 115 Grad Celsius zu erhöhen. In die Meerwasserentsalzungsanlage eingespeistes Salzwasser kühlt zunächst auf dem Weg durch Verdampfungskammern Kondensatorrohre ab und nimmt dadurch Wärme auf. Wenn das Wasser im sogenannten Brine-Erhitzer der Anlage angekommen ist, hat es seine Höchsttemperatur erreicht.

Auf dem Rückweg kondensiert der ausströmende Wasserdampf an den durch das einfließende Wasser gekühlten Kondensatorrohren. Von dort tropft das salzfreie Wasser in eine Sammelrinne der Meerwasserentsalzungsanlage ab. Der Druck in den folgenden Kammern wird von Stufe zu Stufe erhöht, damit das Wasser trotz fallender Temperaturen weiter siedet. So ist es möglich, dem Dampf immer mehr Wasser zu entziehen.

Die am Ende der letzten Kammer verbliebene Flüssigkeit verfügt über einen extrem hohen Salzgehalt und wird deswegen auch als Salzlake bezeichnet. Diese Salzlake wird durch einen Wärmeüberträger abgekühlt. Danach wird sie in den Rohrleitungen als Kühlmittel verwendet und wird schließlich wieder mit einfließendem Meerwasser vermengt. Damit dieser Kreislauf dauerhaft funktioniert, wird überschüssiges Salz in das Meer zurückgeführt. Den größten Meerwasserentsalzungsanlagen gelingt es mit diesem Verfahren, pro Tag rund eine halbe Million Kubikmeter Trinkwasser zu gewinnen.

Membrandestillation und Umkehrosmose

Bei der Membrandestillation wird in einer Meerwasserentsalzungsanlage zwischen zwei Grenzflächen eine Membran eingesetzt. Eine kältere Fläche wird dadurch von warmem Salzwasser getrennt. Durch ein Konzentrationsgefälle, ein elektrisches Feld oder eine statische Druckdifferenz werden verdampfte Wassermoleküle aus dem Meerwasser auf die andere Seite getrieben. Durch ihre Porengröße hält die Membran das flüssige Salzwasser zurück. Wasserdampf wird jedoch durchgelassen. Schließlich kondensiert auf der kalten Fläche salzfreies Wasser.

Auch bei der Umkehrosmose wird Salzwasser in einer Meerwasserentsalzungsanlage gegen die Poren einer Membran gepresst. Da hierbei der osmotische Druck überwunden wird, wird das Verfahren so genannt. Durch den Anstieg des Salzgehalts steigt jedoch auch der osmotische Druck wieder. Damit nicht irgendwann durch einen ausgeglichenen Druck der Prozess zum Stillstand kommt, ist die Abführung des Salzkonzentrats notwendig.

 

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