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In einer Umkehrosmose wird Wasser unter hohem Druck durch eine semipermeable Membran gezwungen, und dadurch von gelösten Salzen und anderen Inhaltsstoffen bereinigt. Das derart aufbereitete Wasser wird als Permeat bezeichnet. Nur ein Teil des Rohwassers wird zu Permeat aufbereitet, der Rest wird als stark eingedicktes Abwasser, als Konzentrat bezeichnet, verworfen.
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| Bild: Umkehrosmoseanlage. (1) Rohwassereintritt; (2) Permeatentnahme; (3) Konzentrataustritt |
Die Osmose ist ein natürlicher Prozess, bei der Konzentrationsunterschiede von zwei durch eine semipermeable Wand getrennten Salzlösungen durch Diffusion einzelner Teilchen ausgeglichen werden. Bei der Umkehrosmose wird dieser Prozess durch Ausübung hohen Druckes umgekehrt. Mit einer Hochdruckpumpe wird das aufzubereitende Wasser durch Druckrohre gepumpt, in denen sich aus semipermeablen Membranen bestehende Module befinden. Das Wasser wird dabei durch die Membranen gezwungen. Dadurch wird das Wasser durch die Membranen in eine an Salzen eingedickte Lösung, das Konzentrat, und entsalztes Wasser, das Permeat, getrennt.
Das Verhältnis von Permeat zu Rohwasser wird als Ausbeute bezeichnet. Die Differenz zwischen dem Salzgehalt des Rohwassers und dem des Permeats wird als Salzrückhaltung bezeichnet. Abhängig von der Temperatur und Qualität des Rohwassers, der Art der Membranen sowie der Schaltung der Membranmodule liegt die Ausbeute bei ungefähr 60 ... 85%, und die Salzrückhaltung bei 98 ... 99,8%. Den tatsächlich erreichbaren Werten von Ausbeute und Salzrückhaltung sind durch die Qualität des Rohwassers Grenzen gesetzt.
Die Membranen einer Umkehrosmose sind sehr empfindlich, und können z.B. durch Feststoff- oder Salzablagerungen blockiert oder beschädigt werden. Entsprechend sind abhängig von der Qualität des Rohwassers verschiedene Vorkehrungen zu treffen. So wird die Umkehrosmoseanlage durch ein vorgeschaltetes Feinfilter vor Durchbruch von größeren Partikeln geschützt. Zum Schutz vor mineralischen Ablagerungen können Säuren oder diverse Inhibitoren dosiert werden. Bei kleinen bis mittleren Leistungen wird der Umkehrosmose auch oft eine Enthärtung oder Entkarbonisierung vorgeschaltet.
Durch Ablagerungen auf den Membranen während des Betriebes steigt allmählich der Differenzdruck. Bei Überschreiten des zulässigen Wertes, mindestens jedoch einmal im Jahr, sind die Osmosemembranen zu reinigen. Dazu wird Zitronensäure zur Entfernung mineralischer, und Natronlauge zur Entfernung biologischer Ablagerungen benutzt.
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| Bild: Umkehrosmose, Durchsatzleistung 2x8 m³/h, aufgestellt 2005 in Münster, Deutschland. |
(variabel je nach Ausführung und Betriebsbedingungen)
| Durchsatzleistung: | 0,5 ... 200 m³/h |
| Ausbeute: | 60 ... 85% |
| Rohwassertemperatur: |
4 ... 40 °C |
| Rohwasserqualität: |
vorfiltriertes Brunnen- oder Oberflächenwasser Stadtwasser Weichwasser entkarbonisiertes Wasser |
| Betriebsdruck: |
10 ... 25 bar für Sonderanwendungen bis zu 60 bar |
| Standzeit: |
∼1 Jahr (zwischen Reinigung der Membranen) ∼5 ... 10 Jahre (Lebensdauer der Membranen) |
| Dosiermittel: |
Säuren Laugen Tenside Antiscalant |
| Salzrückhaltung: | 98 ... 99,8% |
| Material Druckrohre: | glasfaserverstärkter Kunststoff (GfK) |
| Module: | Wickelmodule mit Membranen aus Polyamid |
| Rohrleitungsmaterial: |
PVC (Niederdruckbereich) PP (Niederdruckbereich) Edelstahl (Hochdruckbereich) |
Mittel bis hoch. Im Wesentlichen verursacht durch Abwasser (Konzentrat), Energieverbrauch der Hochdruckpumpe, sowie Aufwand zur Voraufbereitung bzw. Dosierung. Entsprechend abhängig von der Qualität des Rohwassers, den Kosten für Rohwasser und Elektrizität, sowie der Ausführung und Fahrweise der Anlage.