Kühlwasserrecycling, das funktioniert – weil Behandlung und Recycling zusammen gedacht sind

Das Abschlämmwasser ist kein konstantes Medium, sondern schwankt abhängig von Last, Verdunstung, Nachspeisewasserqualität und Betriebsstrategie (Eindickung). Dadurch ändern sich Salzgehalt, Organik, Feststofffracht sowie die Konzentrationen von Behandlungschemikalien. Viele klassische Kühlturmprogramme sind jedoch nicht darauf ausgelegt, dass das Abschlämmwasser anschließend über Aufbereitungsschritte bis hin zu membranbasierten Verfahren geführt und zurückgeführt wird.

Kritisch sind insbesondere:

• Membranschädigende oder membranfoulende Inhaltsstoffe aus Kühlturmadditiven (z. B. bestimmte Tenside/Dispergatoren, polymerbasierte Hilfsstoffe, Biozid-/Inhibitor-Komponenten oder Trägerstoffe), die zu Fouling, Benetzungsproblemen oder Materialbelastung führen können.

• Stoßdosierungen (z. B. Biozide) erzeugen kurzfristig hohe Konzentrationen, die Vorbehandlung und Membranstufen destabilisieren oder eine zusätzliche Adsorptions-/Abklingstrecke erfordern.

• Metallioneneinträge und Korrosionsprodukte bei nicht passend ausgelegtem Korrosionsschutz erhöhen die Neigung zu Ausfällungen/Ablagerungen (z. B. Eisenhydroxide), was Filter, UF/RO und Wärmetauscher belastet.

• Biologisches Wachstum/Biofouling verschlechtert die Betriebssicherheit der Aufbereitung massiv (Differenzdruckanstieg, häufigere Reinigungen, Leistungsabfall).

Ein abgestimmtes Additivprogramm adressiert diese Punkte gezielt: Es stabilisiert Wasserchemie und Mikrobiologie im Kühlturm, reduziert kritische Stoffeinträge in das Abschlämmwasser und sorgt damit für eine reproduzierbare Rohwasserqualität. Erst diese Reproduzierbarkeit macht das Water-Reuse technisch beherrschbar und wirtschaftlich.

Der wesentliche Unterschied ist die Systemauslegung als Prozesskette: Kühlturmbehandlung (Voraussetzung) → Aufbereitung (Recycling) → Rückführung (Integration). Viele Konzepte starten erst bei der Aufbereitung. In der Praxis ist aber die vorgelagerte Kühlwasserchemie der entscheidende Hebel, um die Aufbereitung überhaupt stabil betreiben zu können.

Technisch umfasst die Lösung typischerweise:

• Anlagen-vorbereitende Kühlwasserbehandlung: Additivprogramme (Korrosionsschutz, Inhibitoren gegen biologisches Wachstum, ggf. Dispergierung/Belagskontrolle) werden so gewählt und dosiert, dass sie mit der nachgeschalteten Aufbereitung kompatibel sind. Ziel ist eine definierte, recyclingfähige Abschlämmwasserqualität.

• Recyclingstufe für Abschlämmwasser: Abhängig von Wasserqualität und Ziel (Rückführquote, Leitfähigkeit, Schwebstoffe, Organik) wird eine passende Aufbereitungskette ausgelegt. In der Praxis besteht diese häufig aus Vorfiltration/Feinfiltration, ggf. Flockung/Abtrennung, optional Adsorption/Entkeimung und – wenn erforderlich – membranbasierten Schritten.

• Rückführung und Betriebsintegration: Das aufbereitete Wasser wird kontrolliert in den Kühlturmkreislauf zurückgeführt. Das Zusammenspiel aus Eindickungsstrategie, Leitwertführung, Additivdosierung und Aufbereitungskapazität wird so abgestimmt, dass der Betrieb stabil bleibt (keine „Chemie-Peaks“, keine schleichende Anreicherung problematischer Komponenten).

Der Vorteil dieses Ansatzes: Ihr erhaltet keine isolierte Aufbereitungsanlage, sondern ein abgestimmtes Gesamtsystem, das Prozesssicherheit, Verfügbarkeit und realistische Rückführquoten ermöglicht – auch bei wechselnden Betriebszuständen.

Für eine technisch belastbare Potenzialbewertung sind vor allem Parameter wichtig, die die Rohwasser-Variabilität, die chemische Behandlung und die Massenströme beschreiben. Genau darauf ist eure Checkliste ausgelegt.

Besonders relevant sind:

• Systemdaten und Ströme: Systemvolumen, Umlaufwassermenge, Frischwasserzulauf, Abschlämmrate, Regelstrategie (leitwert-/zeitgeführt), typischer Eindickungsgrad.

• Behandlungschemie: eingesetzte Additive (Inhibitoren, Biozide, Dispergatoren), Dosierart (kontinuierlich/stoßweise), bekannte Besonderheiten (z. B. saisonale Umstellungen).

• Wasserqualität: Leitfähigkeit, pH, Härte/Alkalität, ggf. Metalle/Trübung/TOC, bekannte Problemindikatoren (Korrosion, Ablagerungen, Biofouling).

• Randbedingungen: Platz, Einbindungsmöglichkeiten, gewünschte Zielsetzung (Wasser sparen, Kosten, ESG/Footprint), betriebliche Einschränkungen.

Ablauf nach Eingang:

1. Plausibilitätscheck & Grobkonzept: Wir prüfen, ob die Aufbereitung eher auf Stabilisierung/Abtrennung (Feststoffe/Bio) oder zusätzlich auf Entsalzung (z. B. bei sehr hoher Leitfähigkeit) ausgelegt werden muss.

2. Bewertung der Additiv-Kompatibilität: Wir identifizieren potenzielle „Showstopper“ (membrankritische Stoffe, Stoßdosierungen, Metall-/Biofouling-Risiken) und leiten Anpassungen für ein recyclingfähiges Behandlungsprogramm ab.

3. Vor-Ort-Termin & Messkonzept: Anschließend kommen wir auf Wunsch zu Ihnen, bewerten die Einbindung vor Ort (Hydraulik, Stellfläche, Probenahme, Automatisierung) und definieren bei Bedarf ein kurzes Messprogramm zur Absicherung der Auslegung.

So entsteht aus der Checkliste ein klarer technischer Fahrplan: geeignete Behandlung, passende Anlagentechnik, realistische Rückführquote und ein Betriebskonzept, das im Alltag funktioniert.

ALMAWATECH entwickelt und produziert mit ALMA AQUA eigene Prozessadditive für Kühlsysteme, Kesselsysteme, Membrananlagen und Abwasseranlagen. Dadurch verfügen wir über ein tiefes Verständnis der Wirkmechanismen, Wechselwirkungen und Grenzen wasserchemischer Behandlungsprogramme, ein entscheidender Vorteil beim Kühlwasserrecycling.

Im Kontext des Kühlwasserrecyclings bedeutet das konkret:

• Wir kennen die chemische Zusammensetzung und das Verhalten unserer Wirkstoffe über den gesamten Prozess, vom Kühlturm über die Aufbereitung bis zur Rückführung.

• Additivprogramme können gezielt so ausgelegt werden, dass sie korrosions- und biofoulinghemmend wirken, gleichzeitig aber membran- und aufbereitungskompatibel sind.

• Unerwünschte Nebenwirkungen wie Membranfouling, Schaumbildung, Inkompatibilitäten oder die Anreicherung problematischer Substanzen lassen sich bereits in der Produktentwicklung berücksichtigen.

Da wir sowohl die Chemie als auch die Anlagentechnik aus einer Hand beherrschen, können wir Kühlwasserbehandlung und Recycling nicht nur kombinieren, sondern chemisch und prozesstechnisch exakt aufeinander abstimmen. Das ist ein zentraler Baustein für einen dauerhaft stabilen und wirtschaftlichen Betrieb.

In produzierenden Betrieben stellen Kühlsysteme in der Regel den größten Einzelverbraucher von Wasser dar. Der Hauptverlust entsteht durch Verdunstung und, in noch größerem Maße, durch Abschlämmung, die notwendig ist, um Salz- und Stoffanreicherungen zu begrenzen.

Im Vergleich zu anderen Wasserströmen im Betrieb bieten Kühlsysteme deshalb besondere Vorteile für Water-Reuse:

• Hohe kontinuierliche Wassermengen mit vergleichsweise gleichbleibender Grundzusammensetzung

• Abschlämmwasser fällt regelmäßig und planbar an

• Ein großer Teil des Wassers kann, bei geeigneter Aufbereitung, qualitativ wieder in den Kühlkreislauf zurückgeführt werden

• Jede Reduktion der Abschlämmrate wirkt sich direkt auf Frischwasserbedarf und Abwassermenge aus

Aus diesem Grund liegt das Wassereinsparpotenzial bei Kühlsystemen häufig deutlich höher als bei anderen Prozesswasserströmen. In vielen Fällen sind Reduktionen des Frischwasserverbrauchs im Kühlkreislauf im zweistelligen Prozentbereich realisierbar – abhängig von Systemauslegung, Wasserqualität und Betriebsweise.

Der nachhaltige Betrieb einer Kühlwasserrecyclinganlage ist untrennbar mit dem sicheren und regelkonformen Betrieb des gesamten Kühlsystems verbunden. Kühlwasserrecycling darf nicht isoliert betrachtet werden, sondern muss integraler Bestandteil des Kühlwasserkreislaufs sein. Genau hier setzt der ganzheitliche Ansatz von ALMAWATECH an.

Ganzheitliche Betrachtung von Kühlsystem und Recyclinganlage

ALMAWATECH legt Kühlsystem und Kühlwasserrecyclinganlage als gekoppeltes System aus. Die Kühlwasserbehandlung wird so konzipiert, dass sie sowohl den sicheren Betrieb des Kühlturms als auch die stabile Fahrweise der Recyclinganlage gewährleistet. Änderungen im Eindickungsgrad, in der Abschlämmrate oder in der Additivdosierung werden stets unter Berücksichtigung ihrer Auswirkungen auf beide Systemteile bewertet.

Betriebssicherheit und Hygiene gemäß 42. BImSchV und VDI 2047 Blatt 2

Der Betrieb von Kühltürmen unterliegt in Deutschland der 42. BImSchV sowie den hygienischen Anforderungen der VDI 2047 Blatt 2. ALMAWATECH unterstützt Betreiber dabei, diese Anforderungen auch bei integrierten Recyclingkonzepten vollständig einzuhalten:

• Hygienisch einwandfreie Fahrweise des Kühlsystems durch abgestimmte Biozid- und Inhibitorprogramme

• Sicherstellung einer stabilen Wasserqualität zur Minimierung des Risikos von Legionellenwachstum

• Unterstützung bei der Umsetzung eines Betriebstagebuchs gemäß 42. BImSchV

• Integration der Kühlwasserrecyclinganlage in das bestehende Hygiene- und Sicherheitskonzept des Kühlsystems

Probenahme, Monitoring und Berichtswesen

Ein zentraler Bestandteil des Betriebskonzepts ist ein strukturiertes Monitoring- und Probenahmekonzept, das sowohl Kühlsystem als auch Recyclinganlage umfasst:

• Definition geeigneter Probenahmestellen im Umlaufwasser, Abschlämmwasser und aufbereiteten Recyclingwasser

• Regelmäßige chemische, physikalische und mikrobiologische Analysen (z. B. Leitfähigkeit, pH, Korrosionsindikatoren, Biofouling, Legionellen)

• Unterstützung bei der Organisation und Bewertung der gesetzlich vorgeschriebenen Untersuchungen gemäß 42. BImSchV

• Technische Bewertung der Analyseergebnisse und Ableitung von Maßnahmen zur Optimierung der Kühlwasserbehandlung und der Recyclinganlage

Die gewonnenen Daten fließen in ein nachvollziehbares Berichtswesen, das Betreiber bei internen Audits, behördlichen Prüfungen und im Rahmen von ESG- oder Nachhaltigkeitsberichten unterstützt.

Laufende Betreuung und Optimierung

ALMAWATECH begleitet den Betrieb der Anlagen auch nach der Inbetriebnahme aktiv:

• Regelmäßige Betriebs- und Anlagenreviews

• Anpassung der Kühlwasserbehandlung bei veränderten Betriebsbedingungen

• Optimierung der Recyclingfahrweise zur Maximierung der Rückführquote bei gleichbleibender Betriebssicherheit

• Schulung des Betriebspersonals im Umgang mit Kühlsystem und Recyclinganlage

Durch die enge Verzahnung von Kühlwasserchemie, Recyclingtechnik, Monitoring und Regelwerkskenntnis stellt ALMAWATECH sicher, dass Kühlwasserrecycling nicht nur technisch realisierbar ist, sondern dauerhaft sicher, rechtskonform und wirtschaftlich betrieben werden kann.