Reinstwasseranlage mit EDI
<0,1 µS/cm bei 1.800 l/h

Reinstwasseranlage mit EDI – 1.800 l/h bei < 0,1 µS/cm

Die Reinstwasseranlage EDI-PVC-1800 erzeugt kontinuierlich bis zu 1.800 Liter Reinstwasser pro Stunde mit einer Leitfähigkeit von weniger als 0,1 µS/cm. Die leistungsstärkste Standardausführung dieser Anlagenbaureihe kombiniert eine mengengesteuerte Antiscalant-Dosierung, Umkehrosmose, mengenproportionale NaOH-Dosierung und Elektrodeionisation auf einem gemeinsamen Rahmengestell.

Die Anlage eignet sich für industrielle Prozesse mit einem hohen und kontinuierlichen Reinstwasserbedarf. Bei durchgehendem Betrieb können bis zu 43,2 m³ Reinstwasser pro Tag erzeugt werden. Kurzzeitige Verbrauchsspitzen lassen sich über einen ausreichend dimensionierten Reinstwasserspeicher mit nachgeschalteter Druckerhöhung abdecken.

Die Umkehrosmose wird durch eine Antiscalant-Dosierung vor mineralischen Ablagerungen geschützt. Dadurch entfallen Enthärtungsbehälter, Salzlösebehälter und Regenerationsphasen. Die Eignung dieser Vorbehandlung wird anhand der Rohwasseranalyse geprüft.

Ein wesentlicher Vorteil der Anlage ist die kompakte Bauform ohne separate Membranentgasung. Durch die kontrollierte Anhebung des pH-Werts vor der Umkehrosmose werden Kohlensäure und frei gelöstes CO₂ überwiegend in ionische Formen überführt, die von der Umkehrosmose 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

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

Vorteile der 1.800-l/h-Ausführung

• kontinuierliche Reinstwasserleistung von 1.800 l/h

• Reinstwasserqualität von < 0,1 µS/cm

• bis zu 43,2 m³ Reinstwasser pro Tag bei kontinuierlichem Betrieb

• kompakter Aufbau auf einem gemeinsamen Rahmengestell

• keine separate Membranentgasung erforderlich

• keine vorgeschaltete Enthärtungsanlage erforderlich

• kein Regeneriersalz und kein Salzlösebehälter

• keine Betriebsunterbrechung durch Enthärtungsregenerationen

• mengenproportionale Antiscalant- und NaOH-Dosierung

• kontinuierliche EDI-Feinentsalzung ohne regelmäßige chemische Regeneration

• kein regelmäßiger Austausch von Mischbettpatronen

• kontinuierliche Überwachung der Wasserqualität

• mögliche Rückführung oder Weiterverwendung des EDI-Konzentrats

• rund 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

Hohe kontinuierliche Reinstwasserleistung

Die EDI-PVC-1800 ist für Anwendungen ausgelegt, bei denen dauerhaft größere Reinstwassermengen benötigt werden. Mit einer Nennleistung von 1.800 l/h können bei kontinuierlichem Betrieb bis zu 43,2 m³ Reinstwasser innerhalb von 24 Stunden erzeugt werden.

Die tatsächliche Tagesleistung hängt insbesondere von folgenden Faktoren ab:

• verfügbare Betriebszeit

• Rohwassertemperatur

• Rohwasserdruck und Zulaufleistung

• erforderliche Spül- und Anfahrzeiten

• Qualität des UO-Permeats

• Betriebsbedingungen der EDI-Stufe

• Tankfüllstand und externe Anforderung

• Wartungs- und Reinigungsintervalle

Bei einem schwankenden Verbrauch wird die Anlage üblicherweise mit einem Reinstwasserspeicher kombiniert. Die Aufbereitungsanlage kann dadurch über längere Laufzeiten mit gleichmäßigem Volumenstrom betrieben werden, während eine nachgeschaltete Druckerhöhung bedarfsgerecht aus dem Speicher versorgt.

Antiscalant-Vorbehandlung statt Enthärtung

Bei der EDI-PVC-1800 wird das Rohwasser vor der Umkehrosmose mit Antiscalant konditioniert. Das Dosiermittel reduziert das Risiko, dass schwer lösliche Salze im Konzentratstrom ausfallen und Ablagerungen auf den Membranoberflächen bilden.

Antiscalant entfernt Calcium, Magnesium und andere Härtebildner nicht aus dem Wasser. Die gelösten Inhaltsstoffe verbleiben im Wasser und werden im UO-Konzentrat aufkonzentriert. Das Dosiermittel beeinflusst die Kristallbildung und hält geeignete Salze innerhalb der vorgesehenen Betriebsgrenzen in Lösung.

Die Antiscalant-Vorbehandlung ermöglicht:

• kompaktere Bauform ohne Enthärtungsbehälter

• Entfall eines separaten Salzlösebehälters

• kein Verbrauch von Regeneriersalz

• kein Regenerationsabwasser einer Enthärtungsanlage

• keine Unterbrechung durch Regenerationszyklen

• mengenproportionale Dosierung entsprechend dem Rohwasserstrom

• kontrollierten Membranschutz bei geeigneter Rohwasserqualität

Weitere Informationen finden Sie unter Antiscalant-Dosiersysteme für Umkehrosmoseanlagen.

Voraussetzungen für die Antiscalant-Auslegung

Die Auswahl des Dosiermittels und die erforderliche Dosiermenge müssen anhand einer aktuellen Rohwasseranalyse berechnet werden. Zu berücksichtigen sind insbesondere:

• Calcium und Magnesium

• Gesamthärte

• Hydrogencarbonat beziehungsweise Säurekapazität

• Sulfat und Chlorid

• Silikat

• Barium und Strontium bei relevanten Konzentrationen

• Eisen und Mangan

• pH-Wert

• Leitfähigkeit

• Wassertemperatur

• vorgesehene UO-Ausbeute

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

Kompakte Bauform ohne Membranentgasung

Frei gelöstes CO₂ kann eine Umkehrosmosemembran weitgehend passieren. Es gelangt dadurch in das UO-Permeat und kann die nachgeschaltete EDI-Stufe belasten.

Bei anderen Anlagenkonzepten wird zwischen Umkehrosmose und EDI eine separate Membranentgasung eingesetzt. Diese benötigt zusätzliche Membranmodule, Luftführung, Gebläse, Armaturen, Steuerung und Aufstellfläche.

Bei der EDI-PVC-1800 wird der pH-Wert bereits vor der Umkehrosmose durch eine mengenproportionale NaOH-Dosierung angehoben. Kohlensäure und frei gelöstes CO₂ werden dabei 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

• geringeren Platzbedarf

• weniger zusätzliche Membranmodule und Armaturen

• kein Gebläse für eine Entgasungsstufe

• geringeren Installationsumfang

• übersichtlicheren Anlagenaufbau

• kontrollierte Vorwasserqualität für die EDI-Stufe

Die erforderliche NaOH-Dosierung wird anhand des pH-Werts, der Säurekapazität, des CO₂-Gehalts, der Rohwasserzusammensetzung und der geforderten EDI-Vorwasserqualität festgelegt.

Umkehrosmose als Hauptentsalzungsstufe

Die Umkehrosmose reduziert den größten Teil der im Rohwasser gelösten Salze. Das mit Antiscalant und NaOH konditionierte Wasser wird mit erhöhtem Druck durch semipermeable Membranen geführt.

Das Wasser passiert die Membranen als Permeat. Der überwiegende Teil der zurückgehaltenen Salze verbleibt im Konzentratstrom und wird mit diesem aus der Anlage abgeführt.

Die UO-Stufe verarbeitet rund 2.670 l/h Rohwasser und erzeugt daraus:

• 2.000 l/h UO-Permeat

• ca. 670 l/h UO-Konzentrat

Die UO-Ausbeute beträgt damit rund 75 %. Die tatsächliche Einstellung ist von der Rohwasseranalyse, der Wassertemperatur, dem Salzgehalt 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 Konzentratrückführung zur ausreichenden Membranüberströmung

Weitere technische Informationen finden Sie auf unserer Homepage unter Umkehrosmoseanlagen.

NaOH-Dosierung zur Reduzierung der CO₂-Belastung

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 geladenen Bestandteile können von den Umkehrosmosemembranen besser zurückgehalten werden als ungeladenes, frei gelöstes CO₂.

Die NaOH-Dosierung reduziert damit die CO₂-Belastung des UO-Permeats und schützt die nachgeschaltete EDI-Stufe vor einer zu hohen ionischen Belastung.

Antiscalant und NaOH erfüllen unterschiedliche Aufgaben:

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

• NaOH verbessert die Rückhaltung von Kohlensäure und frei gelöstem CO₂

• beide Dosierungen werden proportional zum Rohwasserstrom gesteuert

• Dosiermittel und Dosiermengen müssen auf die Rohwasseranalyse abgestimmt werden

Ist die Rohwasserbeschaffenheit bereits für die EDI-Vorbehandlung geeignet, kann die NaOH-Dosierung entsprechend angepasst werden.

EDI zur kontinuierlichen Feinentsalzung

Die Elektrodeionisation übernimmt die Restentsalzung 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 von Austauschpatronen

Die EDI-Stufe verarbeitet 2.000 l/h UO-Permeat und erzeugt daraus:

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

• ca. 200 l/h EDI-Konzentrat

Voraussetzung für einen stabilen EDI-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 verwendet werden

• für Produktions-, Spül- oder Reinigungsprozesse mit geringeren Qualitätsanforderungen genutzt werden

Ohne Nutzung des EDI-Konzentrats werden aus etwa 2.670 l/h Rohwasser 1.800 l/h Reinstwasser erzeugt. Die reine Reinstwasserausbeute der Gesamtanlage beträgt damit rund 67,5 %.

Werden zusätzlich die etwa 200 l/h EDI-Konzentrat zurückgeführt oder anderweitig genutzt, stehen insgesamt rund 2.000 l/h nutzbares Wasser zur Verfügung. Der Gesamtnutzungsgrad des eingesetzten Rohwassers steigt dadurch auf knapp 75 %.

Bei der Rückführung in einen Rohwasserspeicher müssen Speichergröße, Durchmischung, Anlagenlaufzeit und Wasserbilanz berücksichtigt werden. Bei der Verwendung im Kühlwasser ist zu prüfen, ob die Wasserqualität zu den Anforderungen des 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 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 sind an den Rohwasserstrom gekoppelt. Die Minimumüberwachung der Dosierbehälter verhindert einen unkontrollierten Betrieb ohne das vorgesehene Dosiermittel.

Aufbau und Installation

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

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

Die Anlage wird vormontiert, verrohrt, elektrisch verkabelt und getestet 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

• gegebenenfalls Signalleitung für die externe Anforderung

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

Die Produktabbildung zeigt eine kleinere Ausführung mit zusätzlichem Tank und Druckerhöhung. Aufbau, Anzahl und Anordnung der Komponenten der 1.800-l/h-Ausführung weichen entsprechend von der Abbildung ab.

Typische Einsatzbereiche

Die Reinstwasseranlage eignet sich beispielsweise für:

• industrielle Produktions- und Spülprozesse

• Elektronik- und Bauteilreinigung

• Oberflächenbehandlung und Galvanik

• Chemie- und Kosmetikproduktion

• Versorgung größerer Reinstwassernetze

• technische Reinigungsanlagen

• Kessel- und Dampftechnik bei entsprechender Auslegung

• Prozesswasser für Fertigungsanlagen

• industrielle Labor- und Analysentechnik

• Versorgung nachgeschalteter Polishing- oder Hygienestufen

Bei Anwendungen mit verbindlichen Grenzwerten müssen neben der Leitfähigkeit weitere Wasserparameter 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 900 l/h zur Verfügung. Sie arbeitet mit demselben Aufbereitungsverfahren aus Antiscalant-Dosierung, Umkehrosmose, NaOH-Dosierung und EDI, besitzt jedoch die halbe Reinstwasserleistung.

Für Leistungen oberhalb von 1.800 l/h werden Reinstwasseranlagen projektspezifisch anhand der Rohwasseranalyse, der geforderten Wasserqualität, der Betriebsstunden und der benötigten Redundanz ausgelegt.

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

• gewünschte Redundanz und Verfügbarkeit

• mögliche Rückführung oder Verwendung des EDI-Konzentrats

• Anforderungen des nachgeschalteten Prozesses