Kavitation
Einsatzbereich - Wasserreinigung

Wasserreinigung

Kavitation stellt eine zukunftsweisende Lösung der Wasseraufbereitung dar – dank ihrer hohen Umweltfreundlichkeit und Kompatibilität mit anderen Verfahren. Sie kann die Effizienz der Schadstoffreduzierung um bis zu 70% verbessern – und das ganz ohne chemische Zusatzstoffe.

Wasserreinigung durch Kavitation beruht auf physikalisch-chemischen Prozessen, die beim Kollaps von Kavitationsblasen entstehen. Dabei werden extrem hohe Drücke und Temperaturen lokal erzeugt, was thermisch abbauende und oxidierende Effekte zur Folge hat. Die bei der Kavitation entstehenden Scherkräfte, Stoßwellen und reaktiven Radikale wirken desinfizierend.

In Wasseraufbereitungsanlagen integriert, bietet das RAPTECH CaviFlow® Modul ein innovative und effektive Plug&Play Lösung für eine nachhaltige Wasserreinigung:

Oxidativer Abbau organischer Schadstoffe und Schlammbehandlung
Zerstörung von Zellstrukturen von Bakterien, Viren und Algen
Destabilisierung von emulgierten Ölen, Mikroplastik oder kolloidalen Partikeln
Kavitationsgestützte Vorbehandlung unterstützt die Effizienz nachgeschalteter Verfahren
Effizienzsteigerung der Belüftung

Typische Anwendungsfelder der kavitationsbasierten Wasseraufbereitung sind kommunale Kläranlagen, industrielle Abwässer, die Entkeimung von Prozesswasser sowie die Desinfektion in Schwimmbädern. In der Öl- und Gasindustrie wird Kavitation zur Entölung oder Behandlung von Raffinerieabwässern eingesetzt.

Vorteile

Kompakte und energieeffiziente Technologie

Effektiver Schadstoffabbau

Effizientere Belüftung

Ohne chemische Zusätze

Verfahrenssynergie | Plug&Play Integration

+70%

Verbessung des

Schadstoffabbaus durch Kavitation

+30%

Effizienter im Vergleich

zu herkömmlichen Methoden

Einsatzgebiete

Kläranlagen
Abwasserreinigungsanlagen
Industrielles Brauch- und Abwasser
Raffinerieabwässer
Gewerbliches Brauch- und Abwasser
Landwirtschaftliche Brauchwasser
Betriebs- und Prozesswasser
Kühl- und Kesselwasser
Schlammbehandlung
Wasserrecycling
Desinfektion
Trinkwasseraufbereitung
Rohwasseraufbereitung
Kommunale Wasserbetriebe
Schwimmbäder

Kostensparend

Kompakte und energieeffiziente Technologie

Kavitation nutzt physikalische Effekte hocheffizient, kommt mit wenig Infrastruktur aus, arbeitet schnell und lässt sich platzsparend integrieren – das macht sie zu einer besonders kompakten und energieeffizienten Lösung in der Wasseraufbereitung.

Kompakte Reaktoren durch hohe Reaktionsraten

Die extremen Bedingungen beim Kollaps der Kavitationsblasen führen zu sehr schnellen Reaktionen. Schadstoffe werden in Sekundenbruchteilen angegriffen. Das erlaubt kompakte Reaktorbauformen mit kurzen Verweilzeiten – ideal für mobile oder platzsparende Anwendungen.

Nutzung vorhandener Strömungsenergie

Insbesondere bei hydrodynamischer Kavitation (z. B. mit Venturi-Düsen oder kavitierenden Rotoren) kann die Strömungsenergie des Systems genutzt oder durch vorhandene Pumpen bereitgestellt werden. Im Vergleich zu anderen Advanced Oxidation Processes (AOPs) ist der spezifische Energiebedarf gering.

Skalierbarkeit und Modularität

Kavitationssysteme lassen sich modular aufbauen und gut skalieren – bis zu großtechnischen Anwendungen. Durch einfache Integration in bestehende Rohrleitungssysteme bleibt der Platzbedarf minimal.

Sauber & schnell

Effektiver Schadstoffabbau

Extreme physikalische Bedingungen

Der Schadstoffabbau bei der Wasserreinigung durch Kavitation ist besonders effektiv, weil beim Kollaps der Kavitationsblasen Temperaturen von bis zu 5.000 °C, Drücke von mehreren Hundert Bar sowie Stoßwellen und starke Mikroturbulenzen entstehen. Diese extremen physikalischen Bedingungen lösen hochreaktive Prozesse aus – direkt im Wasser.

Bildung hochreaktiver Spezies (Radikale)

Durch die thermische Zersetzung von Wasser (H₂O) und Sauerstoff entstehen beim Kavitationskollaps zudem chemische Radikale wie Hydroxylradikale (OH), Wasserstoffperoxid (H₂O₂), Superoxid-Anionen (O₂) und Ozon (O₃). Diese Radikale sind extrem reaktionsfreudig und greifen Schadstoffe sofort an – sie spalten C-H-, C=C- und andere organische Bindungen in kleinere, oft unschädliche Moleküle.

Gleichzeitige physikalische und chemische Angriffe

Neben den chemischen Angriffen durch Radikale wirkt auch die ultraschnelle Durchmischung mit Scherkräften und Mikrojets, welche Zellwände von Mikroorganismen zerstören, sowie Stoßwellen, die Partikel, Emulsionen oder Biofilme zerreißen. Diese Kombination sorgt dafür, dass Schadstoffe nicht nur chemisch abgebaut, sondern auch physikalisch destabilisiert oder desorbiert werden.

Höhere Sauerstoffwerte

Effizienzsteigerung der Belüftung

Kavitation verbessert die Belüftungseffizienz in der Wasserbehandlung. Durch die hohe Dynamik im Kavitationsfeld wird der Kontakt zwischen Luft (bzw. reinem Sauerstoff) und Wasser deutlich intensiviert. Im Vergleich zu bestehenden Belüftungssystemen kann der Energiebedarf bei gleichbleibender Leistung gesenkt werden – ein großer Vorteil insbesondere bei energieintensiven Prozessen.

Erhöhte Sauerstofftransferrate durch Mikrogasblasen

Beim Kollaps von Kavitationsblasen entstehen Sekundärblasen, die deutlich kleiner sind als konventionell eingeblasene Luftblasen. Sie haben eine größere spezifische Oberfläche steigen langsamer auf, verweilen also länger, und lösen sich effizienter im Wasser. Das führt zu einem deutlich verbesserten Sauerstoffeintrag im Vergleich zu grobblasigen Belüftungssystemen.

Intensive Durchmischung auf Mikroebene

Kavitation erzeugt starke Mikroturbulenzen und Scherkräfte, die eine gleichmäßige Verteilung des Sauerstoffs im gesamten Reaktor fördern. Die Mikroorganismen im Belebtschlamm werden dadurch besser versorgt und benötigen im Verhältnis weniger Sauerstoff für denselben Abbaueffekt. Das optimiert den Sauerstoffverbrauch zusätzlich.

Reduktion des Gesamtenergiebedarfs

Da der Sauerstoffeintrag pro Energieeinheit steigt, lässt sich die benötigte Gebläseleistung (z. B. für Druckluft) senken oder vorhandene Belüftungssysteme effizienter betreiben. In vielen Anwendungen sinkt der spezifische Energiebedarf (kWh/kg O₂) deutlich.

Umweltfreundlich

Ohne chemische Zusätze

Kavitation funktioniert grundsätzlich ohne chemische Zusätze. Sie erzeugt oxidative Wirkstoffe direkt im Wasser, z. B. Hydroxylradikale, ohne externe Chemikalien wie Ozon, Chlor oder Wasserstoffperoxid dosieren zu müssen. Außerdem entfallen Lagertanks, Dosierstationen und Sicherheitsinfrastruktur – das spart Platz und Energie. Nur in speziellen Fällen – z. B. bei sehr schwer abbaubaren Substanzen oder zur Prozessoptimierung – kann eine gezielte Kombination mit geringen Mengen an Reagenzien sinnvoll sein. Dadurch bleibt das Verfahren insgesamt ressourcenschonend, umweltfreundlich und wirtschaftlich.

Kein Rebound-Effekt oder problematische Abbauprodukte

Im Gegensatz zu manchen chemischen Verfahren (z. B. Chlorung) entstehen bei Kavitation zudem keine schwer kontrollierbaren Nebenprodukte. Die Reaktion verläuft in der Regel bis zu harmlosen Endprodukten wie CO₂, H₂O oder kleineren, biologisch abbaubaren Molekülen.

Synergie mit anderen Verfahren

Integration in Wasseraufbereitungsanlagen

Kavitation erhöht die Effizienz biologischer oder physikalisch-chemischer Reinigungsstufen, wodurch z. B. nachgeschaltete Belüftung oder Filtration mit weniger Energie auskommt. Auch die Dosierung von Zusatzstoffen kann reduziert oder ganz vermieden werden. Zudem ist Kavitation als kontinuierliches Verfahren betreibbar. Das ermöglicht eine konstante und kontrollierte Schadstoffreduktion – auch bei variierenden Zulaufkonzentrationen.

Plug& Play mit CaviFlow®

Die RAPTECH Kavitationstechnologie ist mit den eigens entwickelten CaviFlow® Inline-Modulen komplikationslos – und ohne hohe Investitionskosten – als Teil der Sekundärbehandlung in Systemanlagen der Wasseraufbereitung implementiert. CaviFlow® Module eignen sich dabei zur Integration in jedem Abschnitt zwischen der Belüftung und der Desinfektion.

CaviFlow® | Sofortiger Einsatz

Die CaviFlow® Inline-Module sind in bestehende Abwasseraufbereitungsanlagen als Plug&Play Lösung schnell implementiert. Ausgestattet mit einem Flansch- oder Gewindeanschluss, beginnt ihr Einsatz sofort. Die Module verlieren auch beim Einsatz für Abwässer mit Verunreinigungen und organischen Lösungsmitteln nicht an Wirksamkeit. Denn in ihrem Inneren befinden sich keine beweglichen Teile.