Reinstwasseranlage mit EDI
<0,1 µS/cm bei 225 l/h

Reinstwasseranlage mit EDI – 225 l/h bei < 0,1 µS/cm

Die Reinstwasseranlage EDI-PVC-0225 erzeugt kontinuierlich bis zu 225 Liter Reinstwasser pro Stunde mit einer Leitfähigkeit von weniger als 0,1 µS/cm. Sie kombiniert Doppelenthärtung, Umkehrosmose, mengenproportionale NaOH-Dosierung und Elektrodeionisation auf einem gemeinsamen kompakten Rahmengestell.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausführung ist die kompakte Bauform ohne separate Membranentgasung. Durch die gezielte Anhebung des pH-Werts vor der Umkehrosmose werden Kohlensäure und gelöstes CO₂ in ionische Formen überführt, die von der Umkehrosmose deutlich besser zurückgehalten werden. Dadurch kann die EDI-Stufe mit einer geeigneten Vorwasserqualität versorgt werden, ohne eine zusätzliche Entgasungsstufe installieren zu müssen.

Die Anlage eignet sich für kleinere kontinuierliche Reinstwasserverbräuche in Industrie, Labor, Produktion und technischer Gebäudeausrüstung. Kurzzeitige Verbrauchsspitzen können durch einen geeigneten Reinstwasserspeicher mit nachgeschalteter Druckerhöhung abgedeckt werden.

Anlagenkonzept

Die Wasseraufbereitung erfolgt in vier aufeinander abgestimmten Verfahrensstufen:

• automatische Doppelenthärtung zum Schutz der Umkehrosmose vor Härteablagerungen

• Umkehrosmose zur Reduzierung der gelösten Salzfracht

• mengenproportionale NaOH-Dosierung zur CO₂-Reduzierung ohne Membranentgasung

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

Vorteile der Reinstwasseranlage

• kontinuierliche Reinstwasserleistung von 225 l/h

• Reinstwasserqualität von < 0,1 µS/cm

• kompakte Bauform auf einem gemeinsamen Rahmengestell

• keine separate Membranentgasung erforderlich

• geringerer Platzbedarf und weniger zusätzliche Komponenten

• automatische Doppelenthärtung für eine unterbrechungsfreie Weichwasserversorgung

• kontinuierliche Feinentsalzung ohne regelmäßige chemische Regeneration der EDI-Stufe

• kein regelmäßiger Austausch einer nachgeschalteten Mischbettpatrone

• aufeinander abgestimmte UO- und EDI-Leistung

• kontinuierliche Leitfähigkeitsüberwachung

• mögliche Weiterverwendung des EDI-Konzentrats

• bis zu 75 % Gesamtnutzungsgrad des eingesetzten Rohwassers

• für die Kombination mit Reinstwassertank und Druckerhöhung geeignet

Technische Daten

Gesamtanlage

Umkehrosmoseanlage

EDI-Stufe

Doppelenthärtungsanlage

NaOH-Dosieranlage

Kompakte Bauform ohne Membranentgasung

Bei Reinstwasseranlagen mit EDI kann zwischen Umkehrosmose und EDI eine zusätzliche Membranentgasung erforderlich sein. Sie reduziert das im UO-Permeat gelöste CO₂, benötigt jedoch zusätzliche Membranmodule, Luftführung, Gebläse, Steuerung und Aufstellfläche.

Bei der EDI-PVC-0225 wird der pH-Wert bereits vor der Umkehrosmose durch eine mengenproportionale NaOH-Dosierung gezielt angehoben. Kohlensäure und gelöstes CO₂ werden dabei überwiegend in Hydrogencarbonat beziehungsweise Carbonat überführt. Diese ionischen Bestandteile können von der Umkehrosmose wesentlich besser zurückgehalten werden als frei gelöstes CO₂.

Das abgestimmte Verfahren ermöglicht:

• Verzicht auf eine separate Membranentgasung

• kompaktere Anlagenabmessungen

• weniger zusätzliche Komponenten

• geringeren Installationsaufwand

• einfachere Einbringung und Aufstellung

• kontrollierte Vorwasserqualität für die EDI-Stufe

Die erforderliche NaOH-Dosiermenge wird anhand der Rohwasseranalyse, des pH-Werts, der Alkalität und des CO₂-Gehalts festgelegt.

Doppelenthärtung als Schutz der Umkehrosmose

Die vorgeschaltete Doppelenthärtungsanlage entfernt Calcium- und Magnesiumionen aus dem Rohwasser. Dadurch werden Härteablagerungen auf den Umkehrosmosemembranen verhindert.

Die Enthärtung arbeitet nach dem Ionenaustauschverfahren. Calcium- und Magnesiumionen werden im Austauscherharz gegen Natriumionen ausgetauscht. Ist die verfügbare Kapazität eines Behälters erschöpft, schaltet die Steuerung auf den zweiten betriebsbereiten Behälter um.

Der erschöpfte Behälter wird anschließend automatisch mit Kochsalzlösung regeneriert. Die Regeneration umfasst:

• Rückspülen des Austauscherharzes

• Besalzen mit Regeneriersole

• langsames und schnelles Auswaschen

• Wiederbefüllen des Salzlösebehälters

Durch den Wechselbetrieb bleibt die Weichwasserversorgung auch während der Regeneration erhalten. Die tatsächliche Reichweite zwischen zwei Regenerationen hängt von der Rohwasserhärte, dem Wasserverbrauch und der eingestellten Reservekapazität ab.

Umkehrosmose als Hauptentsalzungsstufe

Die Umkehrosmose reduziert den größten Teil der im Wasser gelösten Salze. Das enthärtete Rohwasser wird mit erhöhtem Druck durch eine semipermeable Membran geführt. Ein Teil des Wassers passiert die Membran als Permeat, während die zurückgehaltenen Salze über den Konzentratstrom abgeführt werden.

Die Umkehrosmose verarbeitet etwa 333 l/h Rohwasser und erzeugt daraus bis zu 250 l/h Permeat für die nachgeschaltete EDI-Stufe. Dies entspricht einer UO-Ausbeute von 75 %.

Die UO-Anlage 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 Reinwasserabgang

Weitere technische Informationen zum Verfahren finden Sie auf unserer Homepage unter Umkehrosmoseanlagen.

NaOH-Dosierung zur Reduzierung der CO₂-Belastung

Frei gelöstes CO₂ wird von einer Umkehrosmosemembran nur unzureichend zurückgehalten. Es kann deshalb mit dem UO-Permeat zur EDI-Stufe gelangen und dort die erforderliche Entsalzungsleistung sowie die erreichbare Reinstwasserqualität beeinträchtigen.

Durch die gezielte Dosierung von Natriumhydroxid beziehungsweise Natronlauge wird der pH-Wert vor der Umkehrosmose angehoben. Kohlensäure und frei gelöstes CO₂ werden dadurch überwiegend in Hydrogencarbonat und Carbonat überführt.

Diese ionischen Formen können von der Umkehrosmose wesentlich besser zurückgehalten werden. Die CO₂-Belastung des UO-Permeats und damit der nachgeschalteten EDI-Stufe wird reduziert.

Die Dosierung erfolgt proportional zum Wasserdurchfluss. Die erforderliche Konzentration und Dosiermenge sind von der Rohwasserbeschaffenheit abhängig und werden projektspezifisch festgelegt.

EDI zur kontinuierlichen Feinentsalzung

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

Die nach der Umkehrosmose verbleibenden Ionen werden durch das elektrische Feld aus dem Diluatstrom entfernt und über einen separaten Konzentratstrom abgeführt. Gleichzeitig wird das Ionenaustauschermaterial während des Betriebs kontinuierlich elektrochemisch regeneriert.

Dadurch entfällt die regelmäßige chemische Regeneration der EDI-Stufe. Auch ein regelmäßiger Austausch von Mischbettpatronen zur Feinentsalzung ist nicht erforderlich.

Die EDI-Stufe verarbeitet 250 l/h UO-Permeat und erzeugt daraus:

• 225 l/h Reinstwasser mit einer Leitfähigkeit von < 0,1 µS/cm

• ca. 25 l/h EDI-Konzentrat

Voraussetzung für einen stabilen Betrieb ist eine geeignete und gleichbleibende Vorwasserqualität. Weitere Informationen zum Verfahren 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 und kann deshalb abhängig von den betrieblichen Gegebenheiten weiterverwendet werden.

Mögliche Verwendungen sind:

• Rückführung in einen vorhandenen Rohwasserspeicher

• Verwendung als Zusatz- oder Nachspeisewasser für geeignete Kühlwassersysteme

• Nutzung für andere betriebliche Prozesse mit geringeren Anforderungen an die Wasserqualität

Ohne Weiterverwendung des EDI-Konzentrats werden aus etwa 333 l/h Rohwasser 225 l/h Reinstwasser erzeugt. Die reine Reinstwasserausbeute der Gesamtanlage beträgt damit rund 67,5 %.

Werden zusätzlich die etwa 25 l/h EDI-Konzentrat betrieblich genutzt oder in einen vorhandenen Rohwasserspeicher zurückgeführt, stehen insgesamt etwa 250 l/h nutzbares Wasser zur Verfügung. Der Gesamtnutzungsgrad des eingesetzten Rohwassers steigt dadurch auf bis zu 75 %.

Die konkrete Rückführung oder Weiterverwendung muss anhand der vorhandenen Speicher, der Wasserbilanz, der Wasseranalyse und der Anforderungen des jeweiligen Kühlwasser- oder Produktionssystems abgestimmt werden.

Leitfähigkeitsmessung und Anlagensteuerung

Die Wasserqualität 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.

Die Leitfähigkeit des UO-Permeats wird während des Betriebs überwacht. Erst nach Erreichen des eingestellten Qualitätswerts wird das Wasser zur EDI-Stufe beziehungsweise zum nachfolgenden Prozess freigegeben. Wasser außerhalb des eingestellten Qualitätsbereichs wird zum Kanal abgeleitet.

Aufbau und Installation

Die Anlagenkomponenten werden übersichtlich auf einem kompakten Aluminiumrahmen angeordnet. Je nach Ausführung kann der Rahmen mit Schwerlastrollen oder höhenverstellbaren Standfüßen ausgestattet werden.

Durch den Verzicht auf eine separate Membranentgasung bleibt die Anlage besonders kompakt. Die Bauform erleichtert die Einbringung, Aufstellung und Integration in bestehende Technikräume.

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 beziehungsweise dessen Weiterverwendung

• Reinstwasseranschluss zum Speicher oder Verbraucher

• elektrische Versorgung

• gegebenenfalls Signalleitung für die externe Anforderung

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

Die Produktabbildung kann zusätzliche Komponenten wie Reinstwasserspeicher, Druckerhöhung oder projektspezifische Erweiterungen zeigen.

Typische Einsatzbereiche

Die Reinstwasseranlage eignet sich beispielsweise für:

• Labor- und Analysentechnik

• industrielle Spül- und Reinigungsprozesse

• Oberflächenbehandlung

• Elektronik- und Bauteilreinigung

• technische Produktionsprozesse

• kleinere Reinstwassernetze

• Kessel- und Dampftechnik bei entsprechender Auslegung

• Kosmetik- und Chemieproduktion

• Versorgung von Prozessanlagen mit sehr niedriger Leitfähigkeit

• Vorstufe für weiterführende Polishing-Verfahren

Die erforderliche Wasserqualität muss immer anhand der nachgeschalteten Anwendung bewertet werden. Neben der Leitfähigkeit können Resthärte, Kieselsäure, CO₂, TOC, organische Belastungen und mikrobiologische Anforderungen relevant sein.

Angaben für die technische Auslegung

Für die Prüfung und Auslegung der Anlage benötigen wir:

• aktuelle Rohwasseranalyse

• Leitfähigkeit des Rohwassers

• Gesamthärte

• pH-Wert

• Säurekapazität beziehungsweise Alkalität

• CO₂-Gehalt

• Wassertemperatur

• benötigte Reinstwasserleistung

• täglicher Reinstwasserbedarf

• Betriebszeiten

• kurzzeitige Verbrauchsspitzen

• geforderte Reinstwasserqualität

• vorhandene Aufstellfläche

• Angaben zu Speicher und Druckerhöhung

• mögliche Verwendung des EDI-Konzentrats

• Anforderungen des nachgeschalteten Prozesses

Bei einem höheren kontinuierlichen Reinstwasserbedarf steht die Reinstwasseranlage mit 450 l/h mit demselben grundsätzlichen Aufbereitungsverfahren und einer größeren UO- und EDI-Leistung zur Verfügung.