Umkehrosmoseanlage 2 m³/h
mit Antiscalantdosierung

Umkehrosmoseanlage 2 m³/h mit Antiscalant-Dosierung

Die Umkehrosmoseanlage erzeugt bei 15 °C Rohwassertemperatur bis zu 2.000 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.

Zwei parallel angeordnete 8040-Membranelemente in zwei separaten GFK-Druckrohren ermöglichen die doppelte Permeatleistung der 1-m³/h-Ausführung. Die Anlage ist damit für größere kontinuierliche Verbrauchsmengen und kürzere Befüllzeiten ausgelegt, bleibt jedoch als vollständig aufgebaute Rahmenanlage kompakt und übersichtlich.

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 16.000 Liter Permeat erzeugt werden. Im kontinuierlichen 24-Stunden-Betrieb sind bis zu 48.000 Liter pro Tag möglich. Ein IBC mit 1.000 Litern Nennvolumen lässt sich innerhalb von ungefähr 30 Minuten befüllen.

Vorteile der 2-m³/h-Ausführung

• 2.000 l/h Permeatleistung bei 15 °C

• zwei 8040-Membranelemente

• zwei getrennte GFK-Membrandruckrohre

• geeignet für kontinuierliche industrielle VE-Wasser-Erzeugung

• integrierte, mengengesteuerte Antiscalant-Dosierung

• keine regelmäßige Regeneration einer Enthärtungsanlage

• kein Regeneriersalz erforderlich

• Ausbeute von 75 bis 80 %

• bis zu 97 % Entsalzungsrate

• Permeatleitfähigkeit unter 15 µS/cm bei geeignetem Stadtwasser

• kontinuierliche Leitfähigkeitsüberwachung

• 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, Temperatur, Leitfähigkeit, 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 1.700 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 auch bei wechselnden Betriebszeiten an die tatsächlich durchfließende Rohwassermenge angepasst.

Zur Dosierstation gehören:

• 35-Liter-Dosierbehälter aus PE mit Literskala

• Grundfos-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 Membranen 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 2.660 l/h Rohwasserzufluss entspricht dies rechnerisch ungefähr 40 bis 53 g der vorverdünnten Dosierlösung je Betriebsstunde. Die tatsächliche Einstellung muss anhand der Rohwasseranalyse, der vorgesehenen Ausbeute und des Aufkonzentrierungsfaktors festgelegt werden.

Schutz vor Scaling

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

Antiscalant stabilisiert die ausfällungsgefährdeten Salze und kann dadurch:

• mineralische Ablagerungen reduzieren

• den Anstieg des Differenzdrucks begrenzen

• die Permeatleistung stabilisieren

• erforderliche Reinigungsintervalle verlängern

• die Standzeit der Membranen unterstützen

Antiscalant entfernt die Härtebildner nicht aus dem Rohwasser. Es beeinflusst deren Kristallbildung und hält sie innerhalb der berechneten Auslegungsgrenzen im Konzentratstrom stabil.

Ausstattung der Umkehrosmoseanlage

• KSB-Movitec-Hochdruckpumpe

• Manometer zur Überwachung des Pumpendrucks

• zwei 8040-Niederdruckmembranen

• zwei 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 zwei Membranelemente der Baugröße 8040 eingesetzt. Als mögliche Membranausführung steht beispielsweise die DuPont FilmTec XLE-440 Niederdruckmembrane zur Verfügung. Die konkrete 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 Qualitätsumschaltung 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 zurückgehaltener Stoffe.

Die Anlage kann abhängig von der Rohwasseranalyse mit einer Ausbeute von 75 bis 80 % betrieben werden. Bei 75 % Ausbeute werden für 2.000 l/h Permeat ungefähr 2.660 l/h Rohwasser benötigt. Dabei entstehen etwa 660 l/h Konzentrat.

Bei 80 % Ausbeute sinkt der Rohwasserbedarf rechnerisch auf ungefähr 2.500 l/h und die Konzentratmenge auf etwa 500 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 den Rohwasserbedarf und die Abwassermenge. 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 beiden eingebauten Membranelementen im Werk in Betrieb genommen und getestet. Liegt zwischen Auslieferung und Inbetriebnahme ein längerer Zeitraum, werden die Membranen 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, tragfähige Aufstellfläche

• geeigneter Rohwasseranschluss

• ausreichend dimensionierter Kanalanschluss

• 400-V-Spannungsversorgung

• Reinwassertank oder direkter Prozessanschluss

• ausreichend Platz für Bedienung und Wartung

Reinwassertank und Druckerhöhung

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.

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.

Wenn zusätzlich ein geregelter Versorgungsdruck benötigt wird, steht ein 1.000-Liter-Rechtecktank mit geregelter Druckerhöhung zur Verfügung. Tankvolumen und Pumpenleistung müssen an den maximalen Verbrauch, die gewünschte Versorgungssicherheit und den erforderlichen Betriebsdruck angepasst werden.

Stationäre oder mobile 2-m³/h-Anlage?

Die stationäre Rahmenanlage ist für eine dauerhafte VE-Wasser-Erzeugung an einem festen Aufstellort vorgesehen. Sie wird in den vorhandenen Prozess eingebunden und kann einen Reinwassertank oder eine nachfolgende Aufbereitungsstufe automatisch versorgen.

Für wechselnde Einsatzorte, Baustellen, temporäre Versorgungen oder Überbrückungen steht alternativ eine mobile Umkehrosmoseanlage mit 2.000 l/h im Kofferanhänger zur Verfügung. Bei dieser Ausführung befinden sich Umkehrosmose, Dosiertechnik, Steuerung und Anschlüsse gemeinsam im transportierbaren Anhänger.

Antiscalant oder Doppelenthärtung?

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

Die alternative VE-Anlage 2.000 l/h mit Doppelenthärtung entfernt die Härtebildner vor der Umkehrosmose durch Ionenaustausch. Sie ist insbesondere dann interessant, wenn eine chemikalienarme Membranspeisung, eine sehr konstante Resthärte oder zusätzliche Betriebssicherheit durch zwei wechselweise arbeitende Enthärtungssäulen gewünscht wird.

Welche Ausführung technisch und wirtschaftlich sinnvoller ist, hängt von der Rohwasseranalyse, der geplanten Ausbeute, der täglichen Betriebszeit und den örtlichen Abwasserbedingungen 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 wirtschaftlich abdecken.

Voraussetzungen für die Auslegung

Für die technische Prüfung werden benötigt:

• aktuelle Rohwasseranalyse

• gewünschte Permeatqualität

• benötigte Wassermenge pro Stunde und Tag

• tägliche Betriebszeit

• Rohwassertemperatur

• verfügbarer Zulaufdruck

• vorhandener Kanalanschluss

• geplantes Speichervolumen

• erforderlicher Versorgungsdruck

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

Weitere Informationen zum Verfahren, zur Vorbehandlung und zum industriellen Anlagenbau finden Sie auf unserer Homepage unter Umkehrosmoseanlagen.