Reinstwasseranlage mit EDI
<0,1 µS/cm bei 900 l/h

Reinstwasseranlage mit EDI – 900 l/h bei < 0,1 µS/cm

Die Reinstwasseranlage EDI-PVC-0900 erzeugt kontinuierlich bis zu 900 Liter Reinstwasser pro Stunde mit einer Leitfähigkeit von weniger als 0,1 µS/cm. Die kompakte Rahmenanlage kombiniert eine mengengesteuerte Antiscalant-Dosierung, Umkehrosmose, NaOH-Dosierung und Elektrodeionisation.

Die Anlage ist für industrielle Anwendungen mit einem kontinuierlichen Reinstwasserbedarf von bis zu 21,6 m³ pro Tag bei durchgehendem Betrieb ausgelegt. Kurzzeitige Verbrauchsspitzen können über einen geeigneten Reinstwasserspeicher mit nachgeschalteter Druckerhöhung abgedeckt werden.

Im Unterschied zu den kleineren Ausführungen mit 225 und 450 l/h wird die Umkehrosmose bei dieser Leistungsgröße durch eine Antiscalant-Dosierung geschützt. Dadurch entfallen Doppelenthärtung, Salzlösebehälter und Regenerationsphasen. Voraussetzung ist eine Rohwasserqualität, die den sicheren Einsatz von Antiscalant ermöglicht.

Ein weiterer Vorteil ist die kompakte Bauform ohne separate Membranentgasung. Durch die kontrollierte Anhebung des pH-Werts vor der Umkehrosmose werden Kohlensäure und gelöstes CO₂ in ionische Formen überführt, die von der Umkehrosmose wesentlich besser zurückgehalten werden.

Anlagenkonzept

Die Wasseraufbereitung erfolgt in vier aufeinander abgestimmten Verfahrensstufen:

• mengengesteuerte Antiscalant-Dosierung zum Schutz der Umkehrosmosemembranen

• Umkehrosmose zur Reduzierung der gelösten Salzfracht

• mengenproportionale NaOH-Dosierung zur Reduzierung der CO₂-Belastung ohne Membranentgasung

• Elektrodeionisation zur kontinuierlichen Feinentsalzung auf < 0,1 µS/cm

Vorteile der 900-l/h-Ausführung

• kontinuierliche Reinstwasserleistung von 900 l/h

• Reinstwasserqualität von < 0,1 µS/cm

• kompakter Aufbau auf einem gemeinsamen Rahmengestell

• keine separate Membranentgasung erforderlich

• keine Regeneration einer vorgeschalteten Enthärtungsanlage

• kein Salzlösebehälter und kein Regeneriersalz erforderlich

• mengengesteuerte Antiscalant-Dosierung entsprechend dem Rohwasserverbrauch

• kontinuierliche EDI-Feinentsalzung ohne regelmäßige chemische Regeneration

• kein regelmäßiger Austausch einer nachgeschalteten Mischbettpatrone

• kontinuierliche Überwachung der Wasserqualität

• mögliche Rückführung oder Weiterverwendung des EDI-Konzentrats

• 67,5 % reine Reinstwasserausbeute

• bis zu 75 % Gesamtnutzungsgrad bei Verwendung des EDI-Konzentrats

• für Reinstwasserspeicher und Druckerhöhung geeignet

Technische Daten

Gesamtanlage

Umkehrosmoseanlage

EDI-Stufe

Antiscalant-Dosieranlage

NaOH-Dosieranlage

Antiscalant-Vorbehandlung statt Doppelenthärtung

Bei der EDI-PVC-0900 wird die Umkehrosmose über eine mengengesteuerte Antiscalant-Dosierung vor mineralischen Ablagerungen geschützt. Das Antiscalant wird vor der Membranstufe in das Rohwasser dosiert.

Antiscalant entfernt Calcium, Magnesium und andere mineralische Bestandteile nicht aus dem Wasser. Es stabilisiert bestimmte schwer lösliche Salze und verzögert deren Ausfällung. Die Inhaltsstoffe bleiben im Konzentratstrom gelöst und werden über das UO-Konzentrat abgeführt.

Die Vorbehandlung ermöglicht:

• kompaktere Anlagenabmessungen als mit einer Doppelenthärtung

• Entfall von Enthärtungsbehältern und Salzlösebehälter

• keine Unterbrechung durch Enthärtungsregenerationen

• kein Regeneriersalzverbrauch

• kein Regenerationsabwasser aus einer Enthärtungsanlage

• bedarfsgerechte Dosierung proportional zum Rohwasserstrom

• kontrollierten Membranschutz bei geeigneter Rohwasserqualität

Weitere Informationen zu Aufbau und Funktion finden Sie unter Antiscalant-Dosiersysteme für Umkehrosmoseanlagen.

Voraussetzungen für den Einsatz von Antiscalant

Die Eignung kann nicht allein anhand der Wasserhärte beurteilt werden. Für die Auslegung sind insbesondere folgende Werte erforderlich:

• Calcium und Magnesium

• Hydrogencarbonat beziehungsweise Säurekapazität

• Sulfat

• Chlorid

• Silikat

• Barium und Strontium bei relevanten Konzentrationen

• Eisen und Mangan

• Leitfähigkeit

• pH-Wert

• Wassertemperatur

• geplante UO-Ausbeute

Antiscalant ersetzt keine Filtration. Eisen, Mangan, Trübstoffe, organische Belastungen und mikrobiologische Verunreinigungen müssen bei Bedarf durch eine geeignete Vorbehandlung reduziert werden.

Die Art des Antiscalants und die Dosiermenge werden anhand der Wasseranalyse und einer Konzentrationsberechnung für den UO-Konzentratstrom festgelegt. Eine pauschale Dosierung ohne Prüfung der Rohwasserzusammensetzung ist nicht zu empfehlen.

Kompakte Bauform ohne Membranentgasung

Gelöstes CO₂ kann eine Umkehrosmosemembran weitgehend passieren und dadurch die nachgeschaltete EDI-Stufe belasten. Bei konventionellen Anlagen wird zwischen Umkehrosmose und EDI deshalb teilweise eine zusätzliche Membranentgasung eingesetzt.

Bei der EDI-PVC-0900 wird der pH-Wert bereits vor der Umkehrosmose mit NaOH angehoben. Kohlensäure und gelöstes CO₂ werden dadurch überwiegend in Hydrogencarbonat und Carbonat überführt. Diese ionischen Formen können von der Umkehrosmose wesentlich besser zurückgehalten werden.

Das Anlagenkonzept ermöglicht:

• Verzicht auf eine separate Membranentgasung

• weniger Membranmodule und zusätzliche Armaturen

• kein Gebläse für eine Entgasungsstufe

• geringeren Platzbedarf

• einfachere Einbringung in bestehende Technikräume

• reduzierten Installations- und Wartungsumfang

• kontrollierte Vorwasserqualität für die EDI-Stufe

Die erforderliche NaOH-Dosierung hängt von pH-Wert, Säurekapazität, CO₂-Gehalt, Rohwasserzusammensetzung und gewünschter EDI-Vorwasserqualität ab.

Umkehrosmose als Hauptentsalzungsstufe

Die Umkehrosmose reduziert den größten Teil der gelösten Salze. Das mit Antiscalant konditionierte Rohwasser wird mit erhöhtem Druck durch eine semipermeable Membran geführt.

Wasser passiert die Membran als Permeat. Der überwiegende Teil der gelösten Salze verbleibt im Konzentrat und wird mit diesem abgeführt.

Die UO-Stufe verarbeitet rund 1.333 l/h Rohwasser und erzeugt daraus:

• 1.000 l/h UO-Permeat

• ca. 333 l/h UO-Konzentrat

Die UO-Ausbeute beträgt damit 75 %. Die tatsächliche Betriebseinstellung ist von der Rohwasseranalyse, der Temperatur, der Salzfracht und dem Ausfällungsrisiko im Konzentrat abhängig.

Die Umkehrosmoseanlage verfügt unter anderem über:

• Kompaktsteuerung mit Klartextanzeige

• kontinuierliche Leitfähigkeitsmessung

• Schwebekörper-Durchflussmesser zur Einstellung der Volumenströme

• Trockenlaufschutz für die Hochdruckpumpe

• 5-µm-Feinfilter am Rohwassereingang

• PVC-U-Verrohrung im Niederdruckbereich

• Edelstahlkomponenten im Hochdruckbereich

• automatische Vorspülfunktion

• qualitätsabhängige Umschaltung zwischen Kanal und nachfolgender Aufbereitungsstufe

• teilweise Konzentratführung zur ausreichenden Membranüberströmung

Weitere technische Informationen finden Sie auf unserer Homepage unter Umkehrosmoseanlagen.

NaOH-Dosierung zur Reduzierung der CO₂-Belastung

Frei gelöstes CO₂ wird von der Umkehrosmose nur unzureichend zurückgehalten. Ohne geeignete Behandlung kann es mit dem UO-Permeat in die EDI-Stufe gelangen und dort die Entsalzungsleistung beeinträchtigen.

Durch die Dosierung von Natriumhydroxid beziehungsweise Natronlauge wird der pH-Wert vor der Umkehrosmose gezielt angehoben. Das gelöste CO₂ wird überwiegend in ionische Formen überführt und anschließend von der Umkehrosmose zurückgehalten.

Die Dosierung erfolgt proportional zum Rohwasserstrom. Die erforderliche Dosiermenge wird anhand der Rohwasseranalyse und der angestrebten EDI-Vorwasserqualität festgelegt.

Antiscalant- und NaOH-Dosierung erfüllen unterschiedliche Aufgaben:

• Antiscalant reduziert das Risiko mineralischer Ablagerungen auf den UO-Membranen

• NaOH verbessert die Rückhaltung von Kohlensäure und gelöstem CO₂

• beide Dosierungen müssen aufeinander und auf die Rohwasseranalyse abgestimmt werden

EDI zur kontinuierlichen Feinentsalzung

Die Elektrodeionisation übernimmt die Feinentsalzung des UO-Permeats. Das EDI-Modul kombiniert Ionenaustauschermaterial, ionenselektive Membranen und ein elektrisches Gleichfeld.

Die nach der Umkehrosmose verbleibenden Ionen werden aus dem Reinstwasserstrom entfernt und in einen separaten Konzentratstrom überführt. Gleichzeitig wird das Ionenaustauschermaterial während des Betriebs elektrochemisch regeneriert.

Dadurch entfallen:

• regelmäßige chemische Regenerationen der Feinentsalzungsstufe

• Austausch und Versand erschöpfter Mischbettpatronen

• Betriebsunterbrechungen für einen Patronenwechsel

• Lagerhaltung mehrerer Austauschpatronen

Die EDI-Stufe verarbeitet 1.000 l/h UO-Permeat und erzeugt daraus:

• 900 l/h Reinstwasser mit < 0,1 µS/cm

• ca. 100 l/h EDI-Konzentrat

Voraussetzung für einen stabilen Betrieb ist eine geeignete und gleichbleibende Qualität des UO-Permeats. Weitere technische Informationen finden Sie auf unserer Homepage unter Elektrodeionisation.

Weiterverwendung des EDI-Konzentrats

Das EDI-Konzentrat besitzt mit etwa 60 bis 70 µS/cm weiterhin eine gute Wasserqualität. Es ist deutlich geringer belastet als das Konzentrat der vorgeschalteten Umkehrosmose.

Abhängig von den betrieblichen Gegebenheiten kann dieser Wasserstrom:

• in einen vorhandenen Rohwasserspeicher zurückgeführt werden

• als Zusatz- oder Nachspeisewasser in einem geeigneten Kühlwassersystem eingesetzt werden

• für Produktions- oder Reinigungsprozesse mit geringeren Qualitätsanforderungen genutzt werden

Ohne Nutzung des EDI-Konzentrats werden aus etwa 1.333 l/h Rohwasser 900 l/h Reinstwasser erzeugt. Die reine Reinstwasserausbeute der Gesamtanlage beträgt damit rund 67,5 %.

Werden zusätzlich die etwa 100 l/h EDI-Konzentrat zurückgeführt oder betrieblich genutzt, stehen insgesamt etwa 1.000 l/h nutzbares Wasser zur Verfügung. Der Gesamtnutzungsgrad des eingesetzten Rohwassers steigt dadurch auf 75 %.

Bei einer Rückführung in den Rohwasserspeicher müssen Speichergröße, Durchmischung, Anlagenlaufzeit und Wasserbilanz berücksichtigt werden. Bei einer Nutzung im Kühlwasser ist zu prüfen, ob die Wasserqualität zu den Anforderungen des jeweiligen Kühlkreislaufs und der eingesetzten Konditionierung passt.

Leitfähigkeitsmessung und Anlagensteuerung

Die Qualität des UO-Permeats und des erzeugten Reinstwassers wird während des Betriebs kontinuierlich überwacht.

Am Reinstwasserausgang ist ein digitales Leitfähigkeitsmesssystem mit einem Messbereich von 0 bis 50 µS/cm installiert.

Ausführung der Reinstwassermessung:

• Elektrodenkörper aus schwarzem POM

• Elektrodenstifte aus Edelstahl 1.4404

• Gehäuse aus Polycarbonat

• Schutzart IP65

• digitaler Messumformer

• automatische Temperaturkompensation

Nach einem externen Anforderungssignal startet die Anlage zunächst mit einer Vorspülung. Anschließend wird die Hochdruckpumpe eingeschaltet und die Entsalzung beginnt.

Erst nach Erreichen des eingestellten Qualitätswerts wird das UO-Permeat für die EDI-Stufe freigegeben. Wasser außerhalb des eingestellten Qualitätsbereichs wird zum Kanal abgeleitet. Ein Vorspülventil aus Edelstahl schützt die EDI-Stufe während der Anlauf- und Spülvorgänge.

Die Antiscalant- und NaOH-Dosierungen werden an den Rohwasserstrom gekoppelt. Eine Minimumüberwachung der Dosierbehälter verhindert den unkontrollierten Betrieb ohne das vorgesehene Dosiermittel.

Aufbau und Installation

Die Komponenten sind übersichtlich auf einem stabilen Aluminiumrahmen montiert. Je nach Ausführung kann das Rahmengestell mit Schwerlastrollen oder höhenverstellbaren Standfüßen ausgestattet werden.

Durch die Antiscalant-Vorbehandlung und den Verzicht auf eine separate Membranentgasung bleibt die Anlage trotz ihrer Leistung kompakt. Enthärtungsbehälter, Salzlösebehälter und Entgasungsmodule sind nicht erforderlich.

Die Anlage wird vormontiert, verrohrt, elektrisch verkabelt und programmiert geliefert. Vor Ort sind insbesondere folgende Anschlüsse bereitzustellen:

• Rohwasseranschluss

• Kanalanschluss für UO-Konzentrat und Spülwasser

• Anschluss für das EDI-Konzentrat oder dessen Rückführung

• Reinstwasseranschluss zum Speicher oder Verbraucher

• elektrische Versorgung

• Signalleitung für die externe Anforderung, sofern vorgesehen

Die Montage der Umkehrosmosemembranen und die Inbetriebnahme werden im Rahmen der Projektabstimmung festgelegt.

Die Produktabbildung kann eine kleinere Leistungsgröße oder zusätzliche Komponenten wie Reinstwasserspeicher und Druckerhöhung zeigen.

Typische Einsatzbereiche

Die Reinstwasseranlage eignet sich beispielsweise für:

• industrielle Produktions- und Spülprozesse

• Elektronik- und Bauteilreinigung

• Oberflächenbehandlung und Galvanik

• Labor- und Analysentechnik

• Chemie- und Kosmetikproduktion

• Versorgung mittlerer Reinstwassernetze

• technische Reinigungsanlagen

• Kessel- und Dampftechnik nach Prüfung der erforderlichen Resthärte

• Prozessanlagen mit kontinuierlichem Reinstwasserbedarf

• Versorgung nachgeschalteter Polishing- oder Hygienestufen

Bei Anwendungen mit verbindlichen Grenzwerten müssen neben der Leitfähigkeit weitere Parameter geprüft werden. Dazu können Resthärte, Kieselsäure, Natrium, CO₂, TOC, organische Belastungen und mikrobiologische Anforderungen gehören.

Auswahl innerhalb der Anlagenbaureihe

Bei einem geringeren kontinuierlichen Bedarf steht die Reinstwasseranlage mit 450 l/h zur Verfügung. Diese arbeitet mit einer automatischen Doppelenthärtung als Vorbehandlung der Umkehrosmose.

Für einen höheren kontinuierlichen Bedarf steht die Reinstwasseranlage mit 1.800 l/h zur Verfügung. Sie verwendet ebenfalls Antiscalant, Umkehrosmose, NaOH-Dosierung und EDI, besitzt jedoch die doppelte Reinstwasserleistung.

Angaben für die technische Auslegung

Für die Prüfung und Auslegung benötigen wir:

• vollständige aktuelle Rohwasseranalyse

• Leitfähigkeit und Salzgehalt

• Calcium- und Magnesiumkonzentration

• Gesamthärte

• pH-Wert

• Säurekapazität beziehungsweise Alkalität

• Sulfat-, Chlorid- und Silikatgehalt

• Eisen- und Mangangehalt

• CO₂-Gehalt

• Wassertemperatur

• benötigte Reinstwasserleistung

• täglicher Reinstwasserbedarf

• Betriebsstunden und Schichtmodell

• kurzzeitige Verbrauchsspitzen

• geforderte Reinstwasserqualität

• vorhandene Aufstellfläche

• Angaben zu Reinstwasserspeicher und Druckerhöhung

• mögliche Rückführung oder Verwendung des EDI-Konzentrats

• Anforderungen des nachgeschalteten Prozesses