Vollentsalzungsanlage 2 m³/h
mit Doppelenthärtung
Inkl. Tank und Druckerhöhung

Vollentsalzungsanlage 2.000 l/h mit Doppelenthärtung, Tank und Druckerhöhung

Diese Vollentsalzungsanlage kombiniert eine automatisch wechselnde Doppelenthärtung, eine industrielle Umkehrosmoseanlage, einen 570-Liter-Reinwassertank und eine frequenzgeregelte Druckerhöhung zu einer kompakten Versorgungseinheit.

Die Anlage erzeugt bei einer Rohwassertemperatur von 15 °C bis zu 2.000 Liter salzarmes Permeat pro Stunde. Innerhalb von acht Betriebsstunden können rechnerisch bis zu 16.000 Liter und im 24-Stunden-Betrieb bis zu 48.000 Liter Permeat bereitgestellt werden.

Der Reinwassertank entkoppelt die gleichmäßige Permeaterzeugung vom schwankenden Wasserbedarf der angeschlossenen Verbraucher. Die Druckerhöhung entnimmt das gespeicherte Wasser und versorgt den Prozess innerhalb ihres Pumpenkennfelds mit einem bedarfsgerechten Volumenstrom und möglichst konstantem Druck.

Mit maximal 3 m³/h kann die Druckerhöhung kurzfristig mehr Wasser fördern, als die Umkehrosmoseanlage gleichzeitig erzeugt. Der Tank gleicht diese Verbrauchsspitzen aus, erhöht jedoch nicht die dauerhafte Permeatleistung. Für einen kontinuierlichen Betrieb muss die mittlere Entnahmemenge unterhalb der verfügbaren Anlagenleistung liegen.

Technische Daten der Umkehrosmoseanlage

Die erreichbare Permeatqualität hängt von der Rohwasserzusammensetzung, Rohwassertemperatur, Membranauswahl, dem Betriebsdruck, der eingestellten Ausbeute und dem Zustand der Membranelemente ab. Der Zielwert von weniger als 15 µS/cm wird deshalb anhand der vollständigen Rohwasseranalyse geprüft.

Die Anlagenleistung wird bei 15 °C berechnet. Je 1 °C Temperaturabweichung verändert sich die Permeatleistung näherungsweise um etwa 3 %. Besonders die niedrigste zu erwartende Rohwassertemperatur ist daher für die Auslegung relevant.

Technische Daten der Doppelenthärtung

Die Doppelenthärtung der Standardanlage ist für eine Rohwasserhärte von maximal 15 °dH ausgelegt. Bei höheren Härtegraden muss die Enthärtungsstufe anhand der Rohwasserhärte, der benötigten Wassermenge und der gewünschten Betriebsdauer überprüft werden.

Abhängig von den Betriebsbedingungen kann eine Vergrößerung der Enthärtungsanlage erforderlich sein. Die Harzmenge wird dabei in der Regel um jeweils 25 Liter je Enthärterbehälter erhöht.

Bei 75 % Ausbeute benötigt die Umkehrosmoseanlage rund 2,66 m³/h Rohwasser. Gegenüber der maximalen Durchflussleistung der Doppelenthärtung von 2,8 m³/h verbleibt nur eine geringe hydraulische Reserve.

Rohwasserversorgung, Druckverlust, Regenerationsbetrieb und gleichzeitig benötigtes Spülwasser müssen daher vor der endgültigen Auslegung geprüft werden. Falls eine größere Betriebsreserve erforderlich ist, kann eine leistungsstärkere Enthärtungsstufe notwendig werden.

Die Regenerationshäufigkeit richtet sich nach der Rohwasserhärte und der aufbereiteten Wassermenge. Zur überschlägigen Berechnung wird die Kapazität von 200 m³ × °dH durch die örtliche Rohwasserhärte geteilt.

Technische Daten von Tank und Druckerhöhung

Die maximale Fördermenge und der maximale Förderdruck stehen nicht gleichzeitig zur Verfügung. Der tatsächliche Betriebspunkt ergibt sich aus dem erforderlichen Versorgungsdruck, den Leitungslängen, Druckverlusten und der gleichzeitig benötigten Wassermenge.

Bei 2.000 l/h Permeatleistung ist der 570-Liter-Tank rechnerisch innerhalb von etwa 17 Minuten gefüllt, sofern währenddessen kein Wasser entnommen wird. Das nutzbare Speichervolumen ist aufgrund der eingestellten Voll- und Leerschaltpunkte geringer als das Nennvolumen.

Vorteile der Komplettanlage

• bis zu 2.000 l/h salzarmes Permeat bei 15 °C

• Doppelenthärtung, Umkehrosmose, Tank und Druckerhöhung in einer Einheit

• zwei industrielle 8040-Membranelemente

• zwei separate GFK-Membrandruckrohre

• 570-Liter-Reinwassertank zur Zwischenspeicherung

• geregelte Druckerhöhung mit maximal 3 m³/h

• Ausgleich kurzfristiger Verbrauchsspitzen

• automatisch wechselnde Doppelenthärtung

• zwei Druckbehälter mit jeweils 50 Litern Ionenaustauscherharz

• kontinuierliche Versorgung der Umkehrosmose mit Weichwasser

• Schutz der Membranelemente vor Härteablagerungen

• kontinuierliche Überwachung der Permeatleitfähigkeit

• qualitätsabhängige Umschaltung vom Kanal zum Reinwassertank

• automatische Vorspülung und programmierbare Modulspülung

• automatische Tankbefüllung über Voll- und Leersignal

• Trockenlaufschutz der Druckerhöhung

• vollständige interne Verrohrung und elektrische Verdrahtung

• kompakter Aufbau auf einem Aluminium-Rahmengestell

• reguläre Nassprüfung mit eingebauten Membranelementen

• werkseitige Prüfung und Einstellung der vereinbarten Anlagenausführung

Reinwassertank für schwankenden Verbrauch

Umkehrosmoseanlagen arbeiten besonders gleichmäßig, wenn sie über längere Zeiträume mit möglichst konstanter Leistung betrieben werden. Der Reinwassertank ermöglicht zusammenhängende Produktionszyklen und trennt die Permeaterzeugung hydraulisch von der Verbraucherseite.

Die Umkehrosmose befüllt den Tank zwischen den eingestellten Niveaus. Die Druckerhöhung entnimmt das gespeicherte Wasser entsprechend dem tatsächlichen Bedarf der Verbraucher.

Bei einer kurzzeitigen Entnahme von 3 m³/h kann die laufende Umkehrosmose 2 m³/h nachproduzieren. Die Differenz von 1 m³/h wird aus dem Tank bereitgestellt. Bei längeren Verbrauchsspitzen wird der Tank dennoch entleert.

Aufgrund der hohen Permeatleistung ist der 570-Liter-Tank relativ schnell gefüllt. Die Niveauschaltpunkte sollten deshalb so eingestellt werden, dass ausreichend lange Anlagenlaufzeiten erreicht werden. Bei stark schwankendem Verbrauch, längeren Entnahmespitzen oder chargenweiser Produktion kann ein größerer Reinwassertank sinnvoll sein.

Die außenliegende Niveaumessung arbeitet nach dem Schwimmerprinzip, ohne dass das Reinwasser in ein transparentes Anzeigerohr geführt wird. Sie erzeugt die Voll- und Leersignale für die Umkehrosmose und schützt gleichzeitig die Druckerhöhung vor Trockenlauf.

Be- und Entlüftung des Reinwassertanks

Der Tank wird über einen 5-µm-Filter be- und entlüftet. Dieser Filter reduziert das Eindringen von Partikeln über die Umgebungsluft, ist jedoch kein Sterilfilter.

Salzarmes Permeat kann während der Lagerung Kohlendioxid aus der Umgebungsluft aufnehmen. Dadurch können sich Leitfähigkeit und pH-Wert verändern. Bei besonders niedrigen Leitfähigkeitsanforderungen, langen Standzeiten oder hygienisch sensiblen Prozessen müssen Tankbelüftung, Zirkulation, Tankwerkstoff und gegebenenfalls weitere Aufbereitungsstufen projektspezifisch ausgelegt werden.

Typische Einsatzbereiche

• salzarmes Prozesswasser für Industrie und Gewerbe

• CIP- und Reinigungsprozesse nach technischer Prüfung

• Spülwasser für Metall, Glas, Bauteile und technische Oberflächen

• Versorgung industrieller Wasch- und Reinigungsanlagen

• Zusatz- und Speisewasser für technische Kreisläufe

• Kessel- und Dampfanwendungen nach technischer Prüfung

• Wasseraufbereitung für Befeuchtungs- und Klimasysteme

• Versorgung technischer Produktionsanlagen

• zentrale Versorgung mehrerer Verbraucher

• Anwendungen mit schwankender Wasserentnahme

• Vorbehandlung für nachgeschaltete Mischbett- oder EDI-Stufen

• Anwendungen mit kurzfristigen Verbrauchsspitzen bis 3 m³/h

• chargenweise Bereitstellung von VE-Wasser

Für hygienisch sensible Anwendungen, Kosmetikproduktion oder Prozesse mit besonderen mikrobiologischen Anforderungen müssen zusätzliche Maßnahmen wie hygienische Tankausführung, Zirkulation, UV-Desinfektion, Sterilfiltration, geeignete Werkstoffe und eine definierte Reinigungsstrategie geprüft werden.

Funktionsweise der Vollentsalzungsanlage

Automatisch wechselnde Doppelenthärtung

Das Rohwasser durchströmt zunächst einen der beiden mit Ionenaustauscherharz gefüllten Druckbehälter. Das Harz nimmt Calcium und Magnesium aus dem Wasser auf und tauscht diese Härtebildner gegen Natriumionen aus.

Nach Erreichen der eingestellten Kapazität schaltet die Anlage automatisch auf den zweiten betriebsbereiten Druckbehälter um. Der erschöpfte Behälter wird anschließend mit Salzsole regeneriert. Die Umkehrosmose kann währenddessen weiterhin mit enthärtetem Wasser versorgt werden.

Feinfiltration

Vor den Membranelementen hält ein 5-µm-Feinfilter Partikel und Feststoffe zurück. Dadurch wird das Risiko einer mechanischen Verblockung reduziert. Die Filterkerze kann über das Schnellverschlusssystem des Filtergehäuses kontrolliert und gewechselt werden.

Umkehrosmose mit zwei Membranelementen und zwei Druckrohren

Die KSB-Movitec-Hochdruckpumpe fördert das enthärtete und gefilterte Wasser mit dem erforderlichen Betriebsdruck durch zwei separate GFK-Druckrohre. In jedem Druckrohr befindet sich ein industrielles 8040-Membranelement.

Ein Teil des Wassers durchdringt die semipermeablen Membranen und steht anschließend als salzarmes Permeat zur Verfügung. Die zurückgehaltenen Salze verlassen die Anlage mit dem Konzentrat.

Die einstellbare Konzentratrückführung erhöht die Überströmung der Membranelemente. Dies unterstützt den Abtransport zurückgehaltener Stoffe und trägt zu einem stabilen Anlagenbetrieb bei.

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

Qualitätsabhängige Tankbefüllung

Bei Wasseranforderung beginnt die Anlage zunächst mit einer einstellbaren Vorspülung. Anschließend startet die Hochdruckpumpe und die Permeaterzeugung beginnt.

Die integrierte Leitfähigkeitsmessung überwacht die Wasserqualität kontinuierlich. Solange der eingestellte Leitfähigkeitsgrenzwert überschritten wird, führt die Steuerung das erzeugte Wasser zum Kanal. Erst nach Unterschreitung des Grenzwerts wird das Permeat in den Reinwassertank geleitet.

Erreicht der Tank den oberen Niveauschaltpunkt, stoppt die Umkehrosmose. Sinkt der Wasserstand auf den unteren Schaltpunkt, wird die Permeaterzeugung erneut freigegeben.

Für längere Stillstandszeiten kann eine automatische Modulspülung programmiert werden. Dabei wird konzentriertes Wasser aus dem Membranbereich verdrängt und die Stagnationszeit innerhalb der Anlage reduziert.

Geregelte Versorgung der Verbraucher

Die selbstansaugende Druckerhöhung entnimmt das Wasser aus dem Reinwassertank. Der integrierte Drucksensor erfasst den Versorgungsdruck. Der Frequenzumrichter passt die Pumpendrehzahl innerhalb des verfügbaren Pumpenkennfelds an den tatsächlichen Wasserbedarf an.

Ausstattung der Gesamtanlage

• KSB-Movitec-Hochdruckpumpe

• Manometer zur Überwachung des Pumpendrucks

• zwei industrielle 8040-Niederdruckmembranelemente

• zwei GFK-Membrandruckrohre für jeweils ein 8040-Membranelement

• Schwebekörper-Durchflussanzeigen für Permeat, Konzentrat und Konzentratrückführung

• Grenzkontakt zur Überwachung des Permeatdurchflusses

• Magnetventile für Rohwassereintritt und Vorspülung

• Hand-Membranventile, Kugelhähne und Rückschlagventile

• Probenahmehahn im Permeatausgang

• 5-µm-Feinfilter mit Schnellverschluss

• Lastschrank mit Hauptschalter

• Kompaktsteuerung mit deutschsprachiger Klartextanzeige

• Leitfähigkeitsmessung von 0 bis 200 µS/cm

• Trockenlaufschutz der Hochdruckpumpe

• zwei GFK-Druckbehälter mit jeweils 50 Litern Ionenaustauscherharz

• zwei Clack-WS1-Zentralsteuerventile mit eigener Steuerung

• automatische Umschaltung zwischen den Enthärterbehältern

• 3-Wege-Umschaltventil im Weichwasserausgang

• gemeinsamer Salzlösebehälter mit zwei separaten Soleventilen

• Manometer und Absperrarmatur im Rohwassereingang

• Probenahmehahn nach der Enthärtung

• Überdruckventil mit 6 bar Ansprechdruck

• 570-Liter-Reinwassertank aus PE-HD

• Be- und Entlüftungsfilter mit 5 µm

• außenliegende Niveaumessung

• frequenzgeregelte, selbstansaugende Druckerhöhung

• integrierter Drucksensor zur Konstantdruckregelung

• Pumpenabsperrventile und Rückschlagventil

• feste interne Verrohrung aus PVC-U und Edelstahl

• Aluminium-Rahmengestell mit höhenverstellbaren Stellfüßen

• PP-Aufnahmeplatte für die Enthärterbehälter

• Ankerpratzen zur Sicherung des Reinwassertanks

• vollständige interne elektrische Verdrahtung

Werkseitige Funktionsprüfung und Membraneinbau

Im Normalfall wird die Gesamtanlage vollständig montiert, intern verrohrt und elektrisch verdrahtet. Beide 8040-Membranelemente sind in den zugehörigen Druckrohren eingebaut. Anschließend wird die Anlage an unserem werkseigenen Teststand unter Wasser geprüft und eingestellt.

Bei der standardmäßigen Nassprüfung kontrollieren wir unter anderem:

• Steuerung und automatische Programmabläufe

• Hochdruckpumpe und Druckerhöhung

• Ventile und Umschaltfunktionen

• Leitfähigkeitsmessung und Qualitätsumschaltung

• Permeat-, Konzentrat- und Rückführungsmengen

• Betriebsdruck und Anlagenleistung

• Vorspülung und Modulspülung

• Umschaltung der Doppelenthärtung

• Voll- und Leersignale des Reinwassertanks

• Trockenlaufschutz der Pumpen

• Druckregelung der Druckerhöhung

• Dichtheit der internen Verrohrung

• grundlegende Anlagen- und Sicherheitsfunktionen

Nur wenn zwischen Auslieferung und Inbetriebnahme eine längere Standzeit vorgesehen ist, werden die Membranelemente noch nicht eingebaut. In diesem Fall führen wir vor der Auslieferung einen trockenen Funktionstest durch.

Die beiden Membranelemente werden erst kurz vor der Inbetriebnahme in die Druckrohre eingesetzt. Die hydraulische Prüfung und endgültige Einstellung erfolgen anschließend bei der Inbetriebnahme.

Leistungsgrößen mit integriertem Tank

Beide Ausführungen besitzen einen 570-Liter-Reinwassertank und eine geregelte Druckerhöhung mit maximal 3 m³/h. Die 2.000-l/h-Ausführung erzeugt den Tankinhalt schneller nach und eignet sich daher für einen höheren mittleren Wasserbedarf.

Bei einem niedrigeren Tagesverbrauch kann die 1.000-l/h-Ausführung längere Produktionszyklen ermöglichen. Die Auswahl sollte anhand des Tagesbedarfs, der verfügbaren Betriebszeit, der Dauer der Verbrauchsspitzen und der gewünschten Anlagenlaufzeiten erfolgen.

Abgrenzung zu anderen Anlagenkonzepten

Ist bereits ein geeigneter Reinwassertank mit ausreichend dimensionierter Druckerhöhung vorhanden, kann die UO-EH 2.000 l/h ohne integrierte Tanktechnik die wirtschaftlichere Lösung sein. Sie besitzt ebenfalls eine Doppelenthärtung mit zweimal 50 Litern Harz.

Als platzsparende Alternative steht eine Umkehrosmoseanlage mit 2.000 l/h und Antiscalant-Dosierung zur Verfügung. Antiscalant stabilisiert ausfällungsgefährdete Salze unter den berechneten Betriebsbedingungen, entfernt Calcium und Magnesium jedoch nicht aus dem Wasser.

Ist bereits eine ausreichend dimensionierte und zuverlässig arbeitende Vorbehandlung vorhanden, kann eine separate Umkehrosmoseanlage mit 2 m³/h ausreichen. Tank, Druckerhöhung und Vorbehandlung müssen dann bauseits oder als separate Anlagenstufen bereitgestellt werden.

Für einen zeitlich begrenzten Übergangs-, Test- oder Ersatzbetrieb kann eine mobile Umkehrosmoseanlage mit 2.000 l/h zur Miete geprüft werden. Die mobile Ausführung besitzt jedoch keinen integrierten 570-Liter-Tank und arbeitet mit einem anderen Vorbehandlungs- und Anlagenkonzept.

Abgrenzung zu Reinstwasseranlagen

Die einstufige Umkehrosmose erreicht bei geeignetem Stadtwasser typischerweise eine Permeatleitfähigkeit unter 15 µS/cm. Eine fest garantierte Leitfähigkeit von 1 bis 5 µS/cm oder unter 1 µS/cm kann mit dieser Standardausführung nicht pauschal zugesichert werden.

Für niedrigere Leitfähigkeiten können eine zweistufige Umkehrosmose, CO₂-Reduzierung, Mischbetttechnik oder eine Reinstwasseraufbereitung mit EDI erforderlich sein.

Dabei muss auch die Tankausführung berücksichtigt werden. Durch CO₂-Aufnahme, Stagnation oder ungeeignete Tankbelüftung kann sich die erzeugte Wasserqualität während der Speicherung verändern.

Betrieb und regelmäßige Kontrolle

Für einen stabilen Anlagenbetrieb sollten insbesondere folgende Punkte regelmäßig kontrolliert werden:

• Salzvorrat der Doppelenthärtung

• Resthärte nach der Enthärtung

• Zustand des 5-µm-Feinfilters

• Permeatleistung und Permeatleitfähigkeit

• Betriebs- und Differenzdruck

• Konzentrat- und Rückführungsmenge

• Funktion der Tankniveaumessung

• Reinwassertank und Be- und Entlüftungsfilter

• Druckregelung und Betriebsverhalten der Druckerhöhung

• Dichtheit der Verrohrung

• Störmeldungen der Steuerung

Passendes Verbrauchs- und Kontrollmaterial:

• Regeneriersalztabletten für Enthärtungsanlagen

• Resthärte-Messbesteck GR10 zur Kontrolle der Weichwasserqualität

Sinkt die Permeatleistung, steigt die Leitfähigkeit oder verändert sich der Betriebsdruck, sollten Rohwasserbedingungen, Enthärtung, Feinfilter, Temperatur, Ausbeute und Membranzustand geprüft werden. Weitere Hinweise finden Sie auf unserer Homepage unter Reinigung von Umkehrosmosemembranen.

Rohwasserbedarf während der Regeneration

Die Umkehrosmoseanlage benötigt bei 75 % Ausbeute etwa 2,66 m³/h Rohwasser. Während des UO-Betriebs kann einer der beiden Enthärterbehälter regeneriert werden, während der zweite Behälter die Umkehrosmose weiterhin mit Weichwasser versorgt.

Während der kurzen Rückspülphase benötigt der regenerierende Enthärter zusätzlich bis zu 2,8 m³/h Rohwasser. Der bauseitige Rohwasseranschluss muss deshalb kurzzeitig beide Volumenströme gleichzeitig bereitstellen:

2,66 m³/h UO-Betrieb + 2,8 m³/h Rückspülung = mindestens 5,46 m³/h Rohwasserleistung

Diese Rohwasserleistung muss am Anlagenanschluss bei einem Fließdruck von mindestens 3 bar zur Verfügung stehen. Der erhöhte Gleichzeitigkeitsbedarf besteht nur während der kurzen Rückspülphase.

Aufstellung und bauseitige Anschlüsse

Bauseits werden benötigt:

• geeigneter Rohwasseranschluss mit 3 bis 8 bar

• Rohwasserleistung von mindestens 5,46 m³/h während der gleichzeitigen Rückspülung eines Enthärterbehälters

• Kanalanschluss für ca. 660 l/h Konzentrat bei 75 % Ausbeute

• Kanalanschluss für etwa 750 Liter Regenerationswasser je Regeneration

• ausreichende kurzfristige Ablaufleistung für gleichzeitig anfallendes Konzentrat- und Rückspülwasser

• Verbraucheranschluss an die Druckerhöhung

• elektrische Versorgung der Umkehrosmose mit 400 V

• elektrische Versorgung der beiden Enthärtungssteuerungen mit 230 V

• elektrische Versorgung der Druckerhöhung entsprechend dem Typenschild

• tragfähige und ebene Aufstellfläche

• ausreichender Bedien- und Wartungsbereich

• geeignete Einbringöffnung und ausreichend breite Transportwege

• Berücksichtigung des Tankgewichts im gefüllten Zustand

• frostfreier und entwässerbarer Aufstellraum

Angaben für die technische Auslegung

Für die technische Prüfung benötigen wir:

• vollständige Rohwasseranalyse

• Rohwasserhärte und Rohwasserleitfähigkeit

• niedrigste und höchste zu erwartende Rohwassertemperatur

• gewünschte Permeatqualität

• benötigte Wassermenge pro Stunde und pro Tag

• tägliche Betriebszeit

• Verbrauchsprofil und Dauer kurzfristiger Entnahmespitzen

• erforderlicher Versorgungsdruck am Verbraucher

• Anzahl und Gleichzeitigkeit der angeschlossenen Verbraucher

• vorgesehener Einsatzbereich

• hygienische oder dokumentarische Anforderungen

• vorhandene Rohwasser-, Kanal- und Elektroanschlüsse

• verfügbare Aufstellfläche und Einbringmaße

• gewünschter Liefertermin

Auf dieser Grundlage prüfen wir die erreichbare Permeatqualität, die hydraulische Reserve der Doppelenthärtung, die Auslegung für die vorhandene Rohwasserhärte, den geeigneten Betriebsdruck, das nutzbare Tankvolumen und den Betriebspunkt der Druckerhöhung.

Gleichzeitig wird bewertet, ob die Standardausführung den Bedarf sicher abdeckt oder ob eine größere Enthärtungsstufe, ein größerer Tank, eine andere Druckerhöhung, eine zweistufige Umkehrosmose oder eine zusätzliche Reinstwasserstufe erforderlich ist.