DIE UMKEHR-OSMOSE

Einsatzbereiche, Anwendungsgebiete

• Meerwasserentsalzung
• Brackwasserentsalzung
• Trinkwasseraufbereitung
• Brauchwasseraufbereitung
• VE-Wasser-Herstellung

Verfahrenstechnik der Umkehr-Osmose

Unter Osmose versteht man den Transport von Lösungsmittel durch eine Membran von der Seite der verdünnten Lösung zur Seite der konzentrierteren. Umkehrosmose ist ein Filtrationsverfahren, welches ermöglicht, Stoffe im Molekularbereich auszufiltern. Wie bei der normalen Filtration wird z.B. verunreinigtes Wasser gegen ein Filtermaterial gepresst. Die Verunreinigungen bleiben vor dem Filter zurück und die Wassermoleküle dringen durch. Als Filtermedium dient eine halbdurchlässige Membrane. Halbdurchlässig oder auch semipermeabel nennt man einen Stoff, welcher nicht im eigentlichen Sinn wasserdurchlässig ist, sondern der in seiner Molekularstruktur Wasser aufnehmen kann. Die sich dadurch ergebende Porengröße entspricht weniger als einem zehntausendstel Mikrometer. Versucht man nun durch eine solche Membrane Wasser hindurchzudrücken, so spielt der sich durch Osmose entwickelnde Gegendruck eine Rolle.
Die Membran stellt ein Maß für die Durchlässigkeit (Permeabilität) bzw. für die selektive Durchlässigkeit Permselektivität von Anionen oder Kationen dar. Da die Membran nur für bestimmte Inhaltsstoffe permeabel ist und das Lösungsmittel (H₂O) nur in eine bestimmte Fließrichtung durchlässig ist, wird die Membran auch als halbdurchlässig bzw. semipermeabel bezeichnet.

Durch Druckausübung auf der Seite der konzentrierteren Lösung kommt es zu einem umgekehrten Lösungsmittelfluss, wie bei der Osmose. Deshalb wird dieses Verfahren Umkehrosmose genannt. Dieser angelegte Druck auf der Seite der konzentrierteren Lösung muss höher sein als der osmotische Druck, um einen umgekehrten Lösungsmittelfluss zu sichern. Das Resultat dieses Verfahrens bewirkt eine Trennung zwischen einer an Lösungsmittel verarmten Lösung (Retentat) und dem Lösungsmittel (Permeat). Da durch die Membrane hauptsächlich nur Wassermoleküle gedrückt werden, würde sich die Lösung vor der Membrane immer weiter aufkonzentrieren. Der osmotische Druck würde steigen, und das System käme zum Erliegen. Aus diesem Grund wird im Anwendungsfall vor der Membrane eine kleine Menge an Konzentrat abgelassen. Je nach der abgelassenen Menge lässt sich eine bestimmte Aufkonzentrierung einstellen. Durch die eingestellte Konzentratmenge muss auch vermieden werden, dass es in der Membrane zu Kalkausfällungen kommt. Das anfallende Konzentrat enthält die gesamten Verunreinigungen, welche durch das Rohwasser zugeführt wurden, während im Permeat hauptsächlich Wassermoleküle vorhanden sind. Der nötige Arbeitsdruck wird im Anwendungsfall durch eine Pumpe erzeugt, oder ist durch den Wasserdruck aus der Wasserleitung vorhanden.

SO ARBEITET DIE UMKEHR-OSMOSE

Das Speisewasser fließt über div. Schutzfilter mit einer Filtereinheit von 20 µm bis 0,3µm zu einer Druckerhöhungspumpe und wird dann mit entsprechendem Druck durch die Membran gepresst. Es dringt nur reines Wasser (Permeat) durch die Membran, welches kontinuierlich entnommen werden kann. Die zurückgehaltenen Salze und Schadstoffe werden als aufkonzentrierte Lösung (Konzentrat) entweder in den Kanal geleitet, für untergeordnete Zwecke verwendet oder über eine weitere Umkehrosmosestufe geleitet.

MEMBRANEN

Zur Entsalzung werden Wickelmembranen aus Polysulfon eingesetzt.

Diese Membranen zeichnen sich neben dem hohen Durchfluss vor allem durch ihre gute chemische Beständigkeit und durch ihre hohe Salzrückhalterate aus.

Umkehrosmoseanlagen arbeiten mit Membranen, die Wasser durch ihre Poren lassen, gelöste Stoffe jedoch am Durchgang hindern. Sie sind semipermeabel, d.h. halbdurchlässig.  Dieser Vorgang kommt zum Stillstand, wenn der osmotische Druck der jeweiligen Lösung erreicht ist - es herrscht dann ein osmotisches Gleichgewicht.

Trennt man eine Salzlösung und reines Wasser durch eine solche Membran, so fließt ohne Einwirkung von äußeren Kräften reines Wasser durch die Membran hindurch in die Salzlösung, die dadurch verdünnt wird. Diesen aus der Natur bekannten Vorgang (Stoffwechsel bei Zellen) nennt man Osmose.

Kehrt man diesen Ablauf um, indem man auf die die höher konzentrierte Lösung Druck ausübt, so fließt nach Überwindung des osmotischen Drucks reines Wasser in der umgekehrten Richtung durch die Membran. Die gelösten Salze bleiben zurück. Diesen Vorgang nennt man Umkehr-Osmose.

blau = Wasser mit gelösten Salzen;   weiß= Permeat;    rote Dreiecke = Fliessrichtung der Wassermoleküle durch die halbdurchlässige Osmosemembrane
 

VORBEHANDLUNG DES SPEISEWASSERS

Ob und in welcher Art das Speisewasser für die Umkehr-Osmose vorbereitet werden muss, ist von der Rohwasseranalyse abhängig. Eine Vorbehandlung kann über Enthärtung oder Filtration gelöst werden. Eine zusätzliche Vorbehandlung ist nur notwendig, wenn die Grenzwerte von Eisen, Mangan und freiem Chlor überschritten werden.
Zum Schutz des Umkehrosmose-Moduls wird oft eine Enthärtungsanlage vorgeschaltet. Sie dient zur Herausfilterung von Härtebildner (z.B. Ca²⁺-Ionen) aus der Frischwasserleitung (Stadtwasser) durch Austausch der Ca²⁺-Ionen durch 2 Na⁺-Ionen, die in einem Salzbehälter bereitgestellt werden. Dieser Vorgang läuft in Kationenaustauschern ab.
Durch diesen Austauschprozess wird verhindert, dass sich an  der semipermeablen Membran, die zu 100%-Kohlendioxyd- (CO₂) und Wasser- (H₂O) durchlässig ist, auf der Konzentrat-Seite das wasserunlösliche Calciumcarbonat ansetzt und die Membrane verblockt. Calciumcarbonat ist wasserunlöslich, während Natriumcarbonat wasserlöslich ist. Das enthärtete Wasser wird auch als Rohwasser bezeichnet.

Chemische Formel von Calciumhydrogencarbonat (wasserlöslich) und Calciumcarbonat (wasserunlöslich):

Ca(HCO₃)₂ - CaCO₃ + CO₂+ H₂O

Chemische Formel von Natriumhydrogencarbonat (wasserunlöslich) und Natriumcarbonat (wasserlöslich):

2 Na HCO₃ - Na₂CO₃ + CO₂+ H₂O

ANWENDUNGS- UND EINSATZGEBIETE

• Trink- und Brauchwasseraufbereitung aus Brunnen-, Brack- und Meerwasser
• Entnitratisierung von Trinkwasser
• Lebensmittel-, Brau- und Getränkeindustrie
• Elektronikindustrie/Halbleiterfertigung
• Galvanikindustrie
• Kosmetikindustrie
• pharmazeutische Industrie
• Waschanlagen
• Luftbefeuchtung/Klimaanlagen
• Kühlwasseraufbereitung
• Speisewasseraufbereitung für Dampfanlagen und Heizzentralen
• Gewerbliche Geschirrspülen, Kaffeemaschinen
• Krankenhaus/Laborbereich

AUSSTATTUNG

Umkehrosmoseanlagen werden schlüsselfertig auf einem von allen Seiten leicht zugänglichen Rahmen aus Edelstahl oder aus kunststoffbeschichtetem Stahl geliefert. Zusätzlich können auf Wunsch Kompaktanlagen mit allen erforderlichen Anlagen zur Vor- und Nachbehandlung auf einem Rahmen angeboten werden.

Die Überwachung und Steuerung der Anlagen erfolgt vollautomatisch über eine Mikroprozessorsteuerung.

Ein automatisches Spülprogramm zum Langzeitschutz der Module vor Biofouling ist integriert.

Ab Anlagengröße 360 l/h sind die Geräte mit hochwertigen Edelstahldruckpumpen ausgestattet. Schaltschränke können auf Wunsch mit folgenden Optionen ausgestattet werden:

SPS-Steuerung, Wirkschaltbild, Prozess-Visualisierung, Betriebsdatenschreiber, PH-Wert-Messung etc.

ANLAGENZUBEHÖR

• Kerzenfilter
• Rohrtrenner
• Filteranlagen
• Enthärtungsanlagen
• Entkarbonisierung
• Mischbettfilter
• UV-Entkeimungsanlagen
• Vorratstanks
• Druckerhöhungsanlagen
• Entgaser
• Dosieranlagen

VORTEILE DER OSMOSETECHNIK

Gegenüber konventionellen Verfahren zur Herstellung von Rein- und Reinstwasser bietet das Umkehrosmoseverfahren wesentliche Vorteile:

• keine Regeneration von Chemikalien

• keine Neutralisation der Abwässer

• geringer Platzbedarf

• geringe Betriebskosten

• wartungsarm

• sehr bedienungsfreundlich

REINWASSERQUALITÄT

Die Qualität des erzeugten Permeats ist hauptsächlich von den im Speisewasser enthaltenen Stoffen abhängig.

Je nach geforderter Rein- bzw. Reinstwasserqualität werden die Anlagen ein- bzw. zweistufig ausgeführt. Bei einstufigen Anlagen beträgt die Rückhalterate für gelöste Salze 95% bis 98% (bezogen auf NaCI bei einem max. zulässigen Salzgehalt von 2.000 ppm).

Bei zweistufigen Anlagen können Restsalzgehalte von < 1mg/l erreicht werden. Bakterien und Pyrogene werden nahezu vollständig zurückgehalten und über das Konzentrat abgeführt.

NACHBEHANDLUNG DES PERMEATSWASSERS

Wenn die Qualität des erzielten Reinwassers für einzelne Anwendungen nicht ausreicht, kann sie durch entsprechende Nachbehandlung (Mischbettfilter, Entgasung, Dosierung, UV-Entkeimung) angepasst werden.

ANLAGENTYPEN

Permeatgestufte Umkehrosmoseanlagen

Konzentratgestufte Umkehrosmoseanlagen

Kompaktanlagen

Zweistrassige Kompaktanlagen

Natur kapiert und kopiert!

Das Prinzip der Umkehr-Osmose ist direkt von der Natur abgeschaut:
Es entspricht den Vorgängen, die in jeder gesunden Zelle stattfinden.
Schadstoffe von der Zelle ferngehalten und werden abgeleitet und die Stoffe,
die für den Stoffwechsel notwendig sind, werden hereingelassen - in unserem Fall reines Wasser.
Wasser gelangt dabei durch eine halbdurchlässige Membrane, die einzigartige Leistungen erbringt. Bei der Umkehr Osmose handelt es sich um eine Art der Trinkwasseraufbereitung, bei der weder Chemikalien noch Energie eingesetzt werden müssen. Für den Hausgebrauch genügt in der Regel der normale Wasserdruck von 2,5 - 6 bar.
Das Ergebnis ist ein reines Wasser, welches Sie ohne Bedenken trinken können und den Körper wieder in die Lage versetzt die wichtigsten
Funktionen im menschlichen Organismus zu erfüllen, unter anderem den Körper zu entschlacken und zu entgiften.



 

Umweltfreundlich

Als alternatives Verfahren zur Vollentsalzungsanlage nach dem Ionenaustauschverfahren hat sich in den letzten Jahren die Umkehrosmose etabliert. Wie bei der Ultrafiltration werden hier die im Wasser gelösten Salze durch eine Membran zurückgehalten, während das Wasser die Membran passiert.

In der Regel können aus 1000 Liter Stadtwasser 750 Liter entsalztes Wasser gewonnen werden (Ausbeute ca. 75 %). Die Umkehrosmose entfernt ca. 98% der im Stadtwasser enthaltenen Salze, eine Entsalzungsrate, die für die meisten Anwendungsfälle ausreichend ist.

Die Umkehrosmose ist besonders dann zu empfehlen, wenn der Umgang mit Chemikalien vermieden werden soll.

Osmose-Anlagen bestehen im Wesentlichen aus:

• Grundrahmen zur Aufnahme der betriebsfertig gelieferten Anlage

• Vorfilter

• Rohrtrenner

• Enthärtungseinheit

• Hochdruckpumpe

• Membranmodule

• Betriebsarmaturen, Manometer, Einstellventile und Mengenmesser

• Steuerung

Die Anlagen sind in verschiedenen Leistungsgrößen lieferbar. Beginnend bei 20 Liter/Stunde sind die Leistungsmöglichkeiten nach oben unbegrenzt.

Aqua Fontana Osmose-Watermaker erzeugen Trinkwasser in 2 Schritten:

FILTRATION  Bei dieser Methode werden unerwünschte Schadstoffe – z. B. Chlor, Schwermetalle und Chemikalien– aus dem Leitungswasser herausgefiltert bzw. entfernt.

VITALISIERUNG Hierbei wird das Trinkwasser mit Hilfe unseres Aurora-Wasser-Aktivator Moduls vitalisiert und mittels einer Verwirbelungsdüse energetisiert, wodurch gefiltertem Reinstwasser feinstoffliche Frequenzmuster aufgeprägt werden – wie sie guten seltenen Heilquellen eigen sind.

Erleben Sie reines Wasser!

Warum haben wir uns für die Technik der Umkehr-Osmose entschieden?

Weil die Umkehr-Osmose Wasser an gründlichsten reinigt: