E. Kurz Wasserversorgung / MVI

Medien-, Versorgungs- und Installationstechnik / Hochschule Albstadt-Sigmaringen / Studiengang: Master Facility and Process

Medien-, Versorgungs- und Installationstechnik / Hochschule Albstadt-Sigmaringen / Studiengang: Master Facility and Process


D. M.
Diese Lernkarten behandeln die Grundlagen der Wasserversorgung und Reinstwassersysteme auf Universitätsniveau. Sie decken Themen wie die Planung von Wasserversorgungsanlagen, die Ermittlung von Rohrdurchmessern, verschiedene Verfahren zur Wasseraufbereitung und die Eigenschaften von Trinkwasserleitungen ab. Besonders relevant sind die Diskussionen über die Vor- und Nachteile von Durchfluss- und Speicher-Wassererwärmern, die Problematik von Legionellen sowie die Anforderungen an Reinstwasserleitungen. Diese Lernkarten sind ideal für Studierende und Fachleute in der Technik, die sich mit der Planung, Installation und Wartung von Wasserversorgungssystemen befassen.
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Allemand
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Université
Créé / Mis à jour
12.07.2023 / 16.03.2025

Flashcards

Welche beiden grundsätzlichen Herkunftsarten für Wasser kennen Sie?

  • Oberflächenwasser (Fluss, See)
  • Grundwasser (Brunnen)

Welches Wasser der beiden Herkunftsarten ist für die industrielle Verwendung in der Life Science Industrie prinzipiell besser geeignet? Geben Sie Gründe dafür an.

Grundwasser ist besser geeignet, da

  • keine Temperaturschwankungen
  • keine zusätzliche Klärung erforderlich
  • konstante Wasserinhaltsstoffe
  • Kolloidindex < 2
  • niedriges Fouling-Potential

Welche Gruppen von Wasserinhaltsstoffen kennen Sie?

  • gelöste anorganische Verbindungen
  • gelöste organische Verbindungen
  • Kolloidal vorhandene Bestandteile
  • Partikel
  • Mikroorganismen
  • Gase, insbesondere Kohlensäure

Wie verhält sich die elektrische Leitfähigkeit zwischen Trinkwasser und hochreinem Wasser?

Trinkwasser besitzt im Gegensatz zu hochreinem Wasser eine Vielzahl an Ionen (Kationen, Anionen), welche die Leitfähigkeit erhöhen.

  • Leitfähigkeit Trinkwasser: 200-300 µS/ cm
  • Leitfähigkeit hochreines Wasser: 0,1µS/cm

Warum ist die Unterscheidung der Wasserhärte in Carbonathärte und nicht Carbonathärte wichtig?

Die Wasserhärte wird bestimmt durch den Gehalt aller im Wasser gelösten Erdalkalien, insbesondere Kalzium- und Magnesiumsalze und wird gemessen in mmol/l.

Die Unterscheidung in Wasserhärtetypen ist wichtig für die Auswahl des Konditionierungsverfahrens.

  • Carbonathärte (an Hydrogencarbonat gebunden) wirtschaftliche Entfernung durch Entcarbonisierung
  • Nicht Carbonathärte (gebunden an Chlorid, Sulfat, Nitart) Entfernung durch Ionenaustauscher

Was versteht man unter dem TOC-Wert?

TOC= Total Organic Carbon

  • Gibt die Gesamtmenge an sämtlichen verschiedenen organischen Wasserinhaltsstoffen im Trinkwasser an.

Was versteht man unter Fouling?

Fouling:        Deckschichtbildung durch organische Wasserinhaltsstoffe allgemein

Biofouling:    Ausbildung eines speziellen Biofilms hauptsächlich durch Mikroorganismen.

Erläutern Sie den Begriff des Kolloidindex.

Der Kolloidindex bezieht sich auf die Konzentration und Stabilität von Kolloiden in einer Flüssigkeit.

Wann muss die mikrobiologische und analytische Reinheit von Wasser dokumentiert werden?

Die mikrobiologische und analytische Reinheit von Wasser muss dokumentiert werden, wenn es für den menschlichen Verzehr, pharmazeutische Zwecke oder andere Anwendungen verwendet wird, bei denen die Wasserqualität von großer Bedeutung ist.

Wo ist die Qualität von Trinkwasser in Deutschland festgelegt?

Die Qualität von Trinkwasser in Deutschland ist durch die Trinkwasserverordnung (TrinkwV) festgelegt.

Nennen Sie Beispiele aus der Lebensmittelproduktion, bei denen produktspezifische Anforderungen an Wasser gestellt werden.

Lebensmittelproduktion: Getränkeherstellung, Milchverarbeitung, Backwarenherstellung

Welche Wasserqualitäten werden nach dem europäischen Arzneibuch unterschieden?

Europäisches Arzneibuch: Purified Water, Highly Purified Water, Water for Injections

Europäisches Arzneibuch: Gereinigtes Wasser, Hochgereinigtes Wasser, Wasser für Injektionszwecke

Nennen Sie mindestens 3 Wasserqualitäten nach USP.

USP: Purified Water (PW), Water for Injection (WFI), Sterile Water for Injection (SWFI)

Was versteht man unter Ultrafiltration?

Ultrafiltration ist ein Verfahren zur Trennung von gelösten Stoffen, Partikeln und Makromolekülen in einer Flüssigkeit durch eine semipermeable Membran mit einer bestimmten Porengröße.

Welche beiden Technologien werden in der Ultrafiltration als Membrantrennverfahren eingesetzt?

Die beiden in der Ultrafiltration eingesetzten Membrantrennverfahren sind die tangentielle Flussfiltration (TFF) und die Druckfiltration.

Beschreiben Sie die Enthärtung von Wasser im Ionenaustauscher-Verfahren.

Enthärtung von Wasser im Ionenaustauscher-Verfahren: Durch den Einsatz eines Ionenaustauschers werden die Härtebildner Kalzium- und Magnesiumionen im Wasser gegen Natrium- oder Kaliumionen ausgetauscht, wodurch das Wasser enthärtet wird.

Beschreiben Sie die vollständige Wasserentsalzung mit dem Ionenaustauscher-Verfahren?

Vollständige Wasserentsalzung mit dem Ionenaustauscher-Verfahren: Durch den Einsatz eines Ionenaustauschers werden alle gelösten Salze im Wasser gegen andere Ionen ausgetauscht, wodurch das Wasser vollständig von Mineralsalzen entsalzt wird.

Beschreiben Sie das System der Osmose und der Umkehrosmose.

Osmose: Der natürliche Prozess, bei dem Wasser durch eine semipermeable Membran von einer niedrigeren Konzentration zu einer höheren Konzentration gelöster Stoffe fließt, um den Konzentrationsausgleich zu erreichen.

Umkehrosmose: Ein Verfahren, bei dem Wasser unter hohem Druck durch eine semipermeable Membran gepresst wird, um gelöste Stoffe, Verunreinigungen und Salze zu entfernen und reines Wasser zu gewinnen.

Skizzieren Sie den prinzipiellen Aufbau einer Umkehrosmose-Anlage.

Prinzipieller Aufbau einer Umkehrosmose-Anlage: Eine Umkehrosmose-Anlage besteht aus einer Vorbehandlung (z. B. Filtration), einer Hochdruckpumpe, einer semipermeablen Membran und einem Ablauf für das Konzentrat.

Beschreiben Sie die prinzipielle Funktionsweise der elektrochemischen Deionisation.

Funktionsweise der elektrochemischen Deionisation: Durch den Einsatz von elektrischem Strom werden gelöste Ionen im Wasser zu Elektroden transportiert und dort adsorbiert, wodurch das Wasser deionisiert wird.

Was versteht man bei der EDI unter einem Stack?

Bei der elektrochemischen Deionisation (EDI) bezeichnet der Begriff "Stack" die Anordnung mehrerer elektrochemischer Zellen, die zusammenarbeiten, um das Wasser zu deionisieren.

Für welche Reinstwasserqualität ist das Destillationsverfahren im EP zwingend vorgeschrieben?

WFI --> Water for Injektion

WFI ist Wasser, das zur Herstellung von Arzneimittel zur parenteralen Anwendung bestimmt ist

Beschreiben Sie die prinzipielle Funktionsweise des einstufigen Destillationsverfahrens.

Funktionsweise des einstufigen Destillationsverfahrens: Wasser wird erhitzt, verdampft, kondensiert und gesammelt, wodurch Verunreinigungen zurückbleiben und reines destilliertes Wasser gewonnen wird.

Beschreiben Sie die Wirkungsweise der UV-Bestrahlung von Wasser.

UV-Bestrahlung von Wasser: UV-Strahlen werden zur Desinfektion eingesetzt, indem sie die DNA von Mikroorganismen schädigen und ihre Vermehrungsfähigkeit beeinträchtigen, wodurch sie abgetötet werden.

Nennen Sie die Phasen, die bei der Qualifizierung von Wasseraufbereitungsanlagen üblich sind.

Phasen der Qualifizierung von Wasseraufbereitungsanlagen: Design Qualification (DQ), Installation Qualification (IQ), Operational Qualification (OQ), Performance Qualification (PQ).

Nennen Sie 3 Systeme bei industrieller Wasserverteilung und beschreiben Sie stichwortartig deren Vor- und Nachteile.

Stichleitungssysteme:

Vorteile:

  • (Durchströmen der Systemteile nur im Entnahmefall) geringe Leitungslängen

Nachteile:

  • Stehendes Wasser

Ringleitungssysteme

Vorteile:

  • Für Reinstwasser Systeme geeignet
  • Wasser ständig im Fluss
  • Integrierte Ozongeneratoren zur Keimabtötung (guter hydraulischer Abgleich

Nachteile:

  • Kontinuierlich laufende Pumpen sind erforderlich

Parallelleitungssystem

Vorteile:

  • Gut geeignet für breit verzweigte & gro0e Verteilsysteme

Nachteile:

  • Hydraulischer Abgleich schwierig
  • Kontinuierlich laufende Pumpen erforderlich

zentraler Werksverteilring:

Vorteile:

  • Vor allem geeignet für sehr große & komplexe Produktionsanlagen

Nachteile:

  • Viele Pumpen, die kontinuierlich laufen müssen

Systeme mit Heißlagerung

Vorteile:

  • Keine Sanitisierungschemikalien erforderlich
  • Regelmäßige Sanitisierung mit Sattdampf reicht aus

Nachteile:

  • Hohe Energiekosten
  • Isolierung des ganzen Systems inklusiv aller Bauteile

Warum muss bei der Kombination verschiedener Rohrleitungsmaterialien die elektrolytische Spannungsreihe der Metalle in Fließrichtung beachtet werden?

Elektrolytische Spannungsreihe: Vermeidung von Korrosion durch galvanische Reaktionen zwischen unterschiedlichen Metallen in Fließrichtung.

Nennen Sie Rohrleitungsmaterialien für Trinkwasserleitungen

Stahlrohre:

  • verzinkte Stahlrohre
  • Edelstahlrohre (Werkstoff Nr. 1.4301(V2A)

Kupferrohre:

  • F 37 in Stangen
  • F 22 im Ring

Kunststoffrohre:

  • PVC-U
  • PVC-C
  • PE-HD
  • PE-X
  • PB
  • MEPLA Verbundrohre

Beschreiben Sie die Vor- und Nachteile von Trinkwasserleitungen aus Kupfer und aus PE-X.

Nachteile von Kupfer vs. PE-X:

  • Nur einsetzbar bei pH-Werten von 6,5-7,0
  • Material PE-X ist günstiger als Kupfer
  • Keine großen Durchmesser möglich àweiches Material

Vorteile von Kupfer vs. PE-X:

  • beständig bei hohen Temperaturen
  • sanitisierende Wirkung wegen Kupferionen (bakterizide Wirkung)

Was versteht man unter dem Mittenrauenwert Ra bei Reinstwasserleitungen?

Mittenrauenwert Ra: Maß für die Oberflächenrauheit einer Reinstwasserleitung.

Welche GMP-Anforderungen werden an Reinstwasserleitungen gestellt?

  • Korrosionsbeständigkeit
  • Totraumfreiheit
  • Restentleerbarkeit
  • Spaltfreiheit
  • Glatte, leicht reinigbare medienberührte Oberfläche (Ra < 0,5)
  • Rohrleitung in orbital verschweißter Ausführung
  • Nicht durchströmte Stutzen

Welche beiden Materialarten sind für Reinstwasserleitungen möglich? Nennen Sie Vor- und Nachteile des jeweiligen Materials.

Edelstahl:

Vorteile:

  • Hohe Korrosionsbeständigkeit
  • mechanische Festigkeit
  • lange Lebensdauer
  • gute hygienische Eigenschaften
  • widerstandsfähig gegenüber hohen Temperaturen und Drücken

Nachteile:

  • Höhere Kosten im Vergleich zu Kunststoff
  • schwerer und steifer als Kunststoff
  • erfordert spezialisierte Werkzeuge und Fachkenntnisse für die Installation und Wartung

Kunststoff (PFA/PTFE):

Vorteile:

  • Ausgezeichnete chemische Beständigkeit
  • geringes Gewicht
  • einfache Installation
  • glatte Innenoberfläche
  • gute Isolationseigenschaften
  • widerstandsfähig gegenüber Ablagerungen

Nachteile:

  • Begrenzte mechanische Festigkeit im Vergleich zu Edelstahl
  • begrenzte Temperatur- und Druckbeständigkeit (abhängig von der Kunststoffart)
  • mögliche Ausgasung von Spurenstoffen in bestimmten Anwendungen

PVDF (Polyvenylidenfluorid)

Vorteile:

  • keine Korrosionsgefahr
  • bessere Rautiefe
  • Hohe chemische Beständigkeit
  • Gute thermische Stabilität
  • Gute mechanische Festigkeit
  • Gute elektrische Isoliereigenschaften

Nachteile:

  • Höhere Kosten
  • Begrenzte Verarbeitbarkeit
  • Empfindlich gegenüber UV-Strahlung
  • Geringe Schlagfestigkeit

Was versteht man unter dem WNF-Schweißverfahren für Reinstwasserleitungen?

WNF-Schweißverfahren: WIG-Niederspannungs-Freistrahl-Schweißverfahren zur Verbindung von Reinstwasserleitungen.

Welche Arten von Absperrarmaturen kennen Sie?

Arten von Absperrarmaturen: Kugelhahn, Kegelhahn, Schieber, Rückschlagventil.

Warum müssen Rückflussverhinderer oder Rohrtrenner eingesetzt werden?

Rückflussverhinderer oder Rohrtrenner werden eingesetzt, um ein unerwünschtes Zurückströmen von Flüssigkeiten oder Gasen in Trinkwasser- oder Versorgungssysteme zu verhindern und somit die Kontamination des Wassers zu vermeiden.

Was ist der Unterschied zwischen einem Rückflussverhinderer und einem Rohrtrenner?

Unterschied zwischen Rückflussverhinderer und Rohrtrenner: Ein Rückflussverhinderer verhindert das Zurückfließen von Flüssigkeiten in eine Leitung, während ein Rohrtrenner einen physischen Trennungsraum zwischen dem Trinkwasser und der externen Flüssigkeit oder Substanz schafft.

Welche Art von Ventilen kennen Sie, die für Reinstwassersysteme geeignet sind?

Ventile für Reinstwassersysteme: Kugelhahn, Membranventil, Scheibenventil, Absperrventil.

Beschreiben Sie oder skizzieren Sie, warum Kugelventile für Reinstwassersysteme nicht geeignet sind?

Kugelventile sind für Reinstwassersysteme nicht geeignet, da sich in den Hohlräumen der Kugel und des Ventilsitzes Partikel und Verunreinigungen ansammeln können, was die Reinheit des Wassers beeinträchtigen kann.

Welche drei prinzipiellen lösbaren Rohrverbindungen für Reinstwassersysteme kennen Sie?

Prinzipielle lösbare Rohrverbindungen für Reinstwassersysteme: Schraubverbindungen, Pressverbindungen, Steckverbindungen.

Welche grundsätzliche Problematik besteht bei lösbaren Rohrverbindungen in Reinstwassersystemen?

Grundsätzliche Problematik bei lösbaren Rohrverbindungen in Reinstwassersystemen: Möglichkeit von Undichtigkeiten und Kontaminationsrisiko durch Partikel oder Verunreinigungen beim Lösen und erneuten Verbinden der Rohre.

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