Umkehrosmoseanlage 3 m³/h
mit Antiscalantdosierung

Umkehrosmoseanlage 3 m³/h mit Antiscalant-Dosierung

Die Umkehrosmoseanlage erzeugt bei einer Rohwassertemperatur von 15 °C bis zu 3.000 Liter salzarmes Permeat pro Stunde. Sie kombiniert eine industrielle Umkehrosmoseanlage mit einer integrierten, mengengesteuerten Antiscalant-Dosierung und eignet sich für die kontinuierliche VE-Wasser-Erzeugung in Gewerbe und Industrie.

Drei 8040-Membranelemente stellen die erforderliche Membranfläche für die Permeatleistung von 3 m³/h bereit. Die Anlage bildet damit den Übergang von den kleineren Kompaktanlagen zu den größeren industriellen Leistungsklassen. Trotz der höheren Stundenleistung wird die vollständige Verfahrenstechnik übersichtlich auf einem gemeinsamen Aluminiumrahmen aufgebaut.

Die Antiscalant-Dosierung stabilisiert ausfällungsgefährdete Salze im Konzentratstrom und reduziert dadurch das Risiko mineralischer Ablagerungen auf den Umkehrosmosemembranen. Eine vorgeschaltete Enthärtungsanlage ist bei geeigneter Rohwasserzusammensetzung nicht erforderlich.

Bei acht Stunden Anlagenbetrieb können rechnerisch bis zu 24.000 Liter Permeat erzeugt werden. Im kontinuierlichen 24-Stunden-Betrieb sind bis zu 72.000 Liter pro Tag möglich. Ein IBC mit 1.000 Litern Nennvolumen lässt sich innerhalb von ungefähr 20 Minuten befüllen.

Vorteile der 3-m³/h-Ausführung

• 3.000 l/h Permeatleistung bei 15 °C

• drei industrielle 8040-Membranelemente

• geeignet für einen kontinuierlich hohen VE-Wasser-Bedarf

• integrierte, mengengesteuerte Antiscalant-Dosierung

• keine regelmäßige Regeneration einer Enthärtungsanlage

• kein Regeneriersalz erforderlich

• kein zusätzliches Regenerationsabwasser

• Ausbeute von 75 bis 80 %

• bis zu 97 % Entsalzungsrate

• Permeatleitfähigkeit unter 15 µS/cm bei geeignetem Stadtwasser

• kontinuierliche Leitfähigkeitsüberwachung

• automatische qualitätsabhängige Permeatumschaltung

• automatischer Betrieb über potenzialfreien Kontakt

• vollständig vormontierte und verkabelte Rahmenanlage

• Kompaktsteuerung mit deutscher Klartextanzeige

• höhenverstellbare Standfüße

• Anpassung des Anlagenaufbaus an die verfügbare Aufstellfläche möglich

Technische Daten

Die tatsächliche Permeatleistung und Wasserqualität hängen von der Rohwasserzusammensetzung, der Temperatur, der Rohwasserleitfähigkeit, der Membranauswahl, dem Betriebsdruck und der eingestellten Ausbeute ab.

Die Leistungsangabe bezieht sich auf eine Rohwassertemperatur von 15 °C. Bei niedrigeren Temperaturen sinkt die Permeatleistung erfahrungsgemäß um ungefähr 3 % je Grad Celsius. Bei 10 °C stehen unter vergleichbaren Bedingungen daher nur noch etwa 2.550 l/h zur Verfügung.

Mengengesteuerte Antiscalant-Dosierung

Die Dosieranlage gibt das Antiscalant mengenproportional zum Rohwasserstrom vor dem Feinfilter in den Zulauf der Umkehrosmoseanlage. Der Wasserzähler erzeugt die erforderlichen Impulse für die Dosierpumpe. Dadurch wird die Dosiermenge an die tatsächlich durchfließende Rohwassermenge angepasst.

Die Dosiertechnik ist für einen Einstellbereich von 5 bis 100 g/m³ vorgesehen. Die genaue Dosierung wird anhand der Rohwasseranalyse, der vorgesehenen Ausbeute, des eingesetzten Antiscalants und des Aufkonzentrierungsfaktors festgelegt.

Zur Dosierstation gehören:

• 35-Liter-Dosierbehälter aus PE mit Literskala

• Grundfos-DDE-Dosierpumpe für kleine Dosiermengen

• Wasserzähler mit 10 Litern je Impuls

• Sauglanze mit Niveauschalter

• Leermeldung an die Anlagensteuerung

• Dosierstelle mit Rückschlagventil

• erforderliche Verschlauchung und Verkabelung

Der Niveauschalter meldet einen leeren Dosierbehälter an die Steuerung. Zum Schutz der Membranelemente wird die Umkehrosmoseanlage bei fehlendem Antiscalant gestoppt.

Für die Anlage eignet sich beispielsweise das gebrauchsfertig vorverdünnte Antiscalant VITEC 3000 im 20-Liter-Kanister. Bei der 1:5 vorverdünnten Ausführung liegt die Dosierung üblicherweise bei etwa 15 bis 20 g je m³ Rohwasser.

Bei einem Rohwasserzufluss von 4 m³/h entspricht dies rechnerisch ungefähr 60 bis 80 g der vorverdünnten Dosierlösung je Betriebsstunde. Die tatsächliche Einstellung darf erst nach der technischen Prüfung der Rohwasseranalyse erfolgen.

Schutz vor Scaling

Bei der Umkehrosmose wird ein Teil des Rohwassers als Permeat abgetrennt. Die von den Membranen zurückgehaltenen Salze reichern sich im Konzentratstrom an. Werden dabei die Löslichkeitsgrenzen mineralischer Verbindungen überschritten, können sich Ablagerungen auf den Membranoberflächen bilden. Dieser Vorgang wird als Scaling bezeichnet.

Antiscalant stabilisiert die ausfällungsgefährdeten Salze innerhalb der berechneten Betriebsbedingungen und kann dadurch:

• mineralische Ablagerungen reduzieren

• den Anstieg des Differenzdrucks begrenzen

• die Permeatleistung stabilisieren

• erforderliche Reinigungsintervalle verlängern

• die Standzeit der Membranelemente unterstützen

Antiscalant entfernt Calcium, Magnesium und andere Salze nicht aus dem Rohwasser. Es beeinflusst deren Kristallbildung und hält die berücksichtigten Verbindungen bis zum Austrag mit dem Konzentrat in Lösung.

Eisen, Mangan, Trübstoffe, freies Chlor, organische Belastungen und mikrobiologische Verunreinigungen werden durch Antiscalant nicht entfernt. Bei entsprechenden Rohwasserbelastungen ist eine zusätzliche Voraufbereitung erforderlich.

Ausstattung der Umkehrosmoseanlage

• KSB-Movitec-Hochdruckpumpe

• Manometer zur Überwachung des Pumpendrucks

• drei 8040-Niederdruckmembranelemente

• GFK-Membrandruckrohre

• Schwebekörper-Durchflussanzeiger für Permeat

• Grenzkontakt am Permeat-Durchflussanzeiger

• Durchflussanzeiger für Konzentrat

• Durchflussanzeiger für die Konzentratrückführung

• Magnetventile für Rohwasserzulauf und Vorspülung

• Handmembranventile, Kugelhähne und Rückschlagventile

• Probenahmehahn im Permeatausgang

• Feinfilter mit 5 µm Filterfeinheit

• Leitfähigkeitsmessung von 0 bis 200 µS/cm

• Kompaktsteuerung mit deutscher Klartextanzeige

• Lastschrank mit Hauptschalter

• Trockenlaufschutz für die Hochdruckpumpe

• interne PVC-U-Verrohrung

• Edelstahlverrohrung im Hochdruckbereich

• Aluminiumrahmen mit höhenverstellbaren Stellfüßen

• vollständige interne Verkabelung und Kabelkanäle

Für die Membranstufe werden drei Membranelemente der Baugröße 8040 eingesetzt. Als passende Ausführung steht beispielsweise das Nitto Hydranautics ESPA2-LD 8040 Membranelement zur Verfügung. Die endgültige Membranauswahl erfolgt anhand der Rohwasserqualität, des Betriebsdrucks und der geforderten Permeatqualität.

Automatischer Anlagenbetrieb

Die Umkehrosmoseanlage wird über einen potenzialfreien Kontakt angefordert. Das Signal kann beispielsweise von einem Füllstandsschalter im Reinwassertank oder von einer übergeordneten Steuerung bereitgestellt werden.

Der automatische Betriebsablauf:

• Anforderung der Anlage über potenzialfreien Kontakt

• Öffnen des Rohwasserventils

• einstellbare Vorspülung der Membranstufe

• Start der Hochdruckpumpe

• Beginn der Permeaterzeugung

• zunächst Ableitung des Permeats zum Kanal

• kontinuierliche Messung der Permeatleitfähigkeit

• Umschaltung zum Reinwassertank nach Unterschreiten des Grenzwertes

• permanente Qualitätsüberwachung während der Produktion

• automatischer Stopp nach Wegfall des Anforderungssignals

• programmierbare Modulspülung während längerer Stillstandszeiten

Die qualitätsabhängige Umschaltung verhindert, dass Permeat mit zu hoher Leitfähigkeit in den Reinwassertank oder den nachfolgenden Prozess gelangt.

Konzentratrückführung und Ausbeute

Ein Teil des Konzentrats wird vor die Hochdruckpumpe zurückgeführt. Die Konzentratrückführung erhöht die Überströmung der Membranoberflächen und unterstützt den Abtransport der zurückgehaltenen Stoffe.

Die Anlage kann abhängig von der Rohwasseranalyse mit einer Ausbeute von 75 bis 80 % betrieben werden. Bei 75 % Ausbeute werden für 3.000 l/h Permeat ungefähr 4.000 l/h Rohwasser benötigt. Dabei entstehen etwa 1.000 l/h Konzentrat.

Bei 80 % Ausbeute sinkt der Rohwasserbedarf rechnerisch auf ungefähr 3.750 l/h und die Konzentratmenge auf etwa 750 l/h. Ob diese Einstellung dauerhaft möglich ist, hängt von der Rohwasserzusammensetzung, der Antiscalant-Auslegung und dem zulässigen Aufkonzentrierungsfaktor ab.

Eine möglichst hohe Ausbeute reduziert Rohwasserbedarf und Konzentratmenge. Sie darf jedoch nicht zulasten der Membranstandzeit und Betriebssicherheit eingestellt werden.

Aufstellung, Prüfung und Inbetriebnahme

Die Umkehrosmoseanlage und die Antiscalant-Dosierung werden gemeinsam auf einem Aluminiumrahmen aufgebaut. Die Komponenten sind vollständig verrohrt, verkabelt und programmiert. Bauseits werden die Anschlüsse für Rohwasser, Konzentrat beziehungsweise Kanal, Permeat und Spannungsversorgung hergestellt.

Im Normalfall wird die Anlage vollständig aufgebaut und mit den drei eingebauten Membranelementen im Werk in Betrieb genommen und getestet. Liegt zwischen Auslieferung und Inbetriebnahme ein längerer Zeitraum, werden die Membranelemente zum Schutz vor unnötiger Lagerung in der Anlage erst kurz vor der Inbetriebnahme eingesetzt. In diesem Fall erfolgt vor der Auslieferung ein trockener Funktionstest der Steuerung, Ventile, Pumpenansteuerung und Sicherheitseinrichtungen.

Für die Aufstellung werden benötigt:

• frostfreier und ausreichend belüfteter Technikraum

• ebene und ausreichend tragfähige Aufstellfläche

• Rohwasseranschluss für mindestens ca. 4 m³/h

• ausreichender Rohwasserdruck

• ausreichend dimensionierter Kanalanschluss

• 400-V-Spannungsversorgung

• potenzialfreies Anforderungssignal

• Reinwassertank oder geeigneter Prozessanschluss

• ausreichend Platz für Bedienung und Wartung

Reinwassertank und automatische IBC-Befüllung

Bei schwankendem Wasserverbrauch wird das Permeat üblicherweise in einem Reinwassertank zwischengespeichert. Dadurch kann die Umkehrosmoseanlage über längere Zeiträume gleichmäßig produzieren, während der Tank kurzfristige Verbrauchsspitzen abdeckt.

Die Tankgröße sollte nicht ausschließlich nach der Anlagenleistung bestimmt werden. Entscheidend sind der maximale Entnahmevolumenstrom, der Tagesbedarf, die gewünschte Betriebsreserve und die verfügbare tägliche Produktionszeit.

Für die automatische Befüllung eines vorhandenen IBC kann die IBC-Befüllarmatur mit Niveauschalter eingesetzt werden. Der Schwimmerschalter fordert die Umkehrosmoseanlage abhängig vom Füllstand an und stoppt sie beim Erreichen des eingestellten Niveaus.

Bei 3.000 l/h Permeatleistung wird ein IBC mit 1.000 Litern rechnerisch innerhalb von ungefähr 20 Minuten befüllt.

Antiscalant oder Doppelenthärtung?

Die Antiscalant-Dosierung ist eine kompakte Vorbehandlung, wenn die Rohwasseranalyse und die geplante Ausbeute einen sicheren Betrieb zulassen. Sie benötigt keinen Salzlösebehälter, kein Regeneriersalz und erzeugt kein zusätzliches Regenerationsabwasser.

Die alternative VE-Anlage 3.000 l/h mit Doppelenthärtung entfernt Calcium und Magnesium vor der Umkehrosmose durch Ionenaustausch. Sie ist insbesondere interessant, wenn eine sehr geringe und kontinuierlich überwachte Resthärte oder eine chemikalienarme Membranspeisung gewünscht wird.

Welche Ausführung technisch und wirtschaftlich sinnvoller ist, hängt von der vollständigen Rohwasseranalyse, der geplanten Ausbeute, der täglichen Betriebszeit, den Abwasserbedingungen und den Anforderungen des nachfolgenden Prozesses ab.

Verfügbare Leistungsgrößen mit Antiscalant-Dosierung

Die passende Leistungsgröße richtet sich nicht ausschließlich nach dem maximalen Stundenverbrauch. Häufig kann eine kleinere Anlage in Verbindung mit einem ausreichend dimensionierten Reinwassertank Verbrauchsspitzen wirtschaftlicher abdecken.

Voraussetzungen für die Auslegung

Für die technische Prüfung werden benötigt:

• vollständige und aktuelle Rohwasseranalyse

• Rohwasserleitfähigkeit

• Gesamthärte und Karbonathärte

• pH-Wert

• Eisen- und Mangangehalt

• Silikat- und Sulfatgehalt

• niedrigste und höchste Rohwassertemperatur

• gewünschte Permeatqualität

• benötigte Wassermenge pro Stunde und Tag

• tägliche Betriebszeit

• durchschnittlicher und maximaler Verbrauch

• verfügbarer Zulaufdruck

• vorhandener Kanalanschluss

• geplantes Speichervolumen

• erforderlicher Versorgungsdruck

• verfügbare Aufstellfläche und Einbringmaße

Auf Grundlage dieser Angaben werden Membranauswahl, Betriebsdruck, Ausbeute, Antiscalant, Dosiermenge, Tankvolumen und eine gegebenenfalls erforderliche Druckerhöhung auf den Anwendungsfall abgestimmt.

Auf unserer Homepage finden Sie weitere technische Informationen über industrielle Umkehrosmoseanlagen.