25 gängige Lösungen für Probleme mit der Umkehrosmose-Membrantechnologie (Teil 1)

Im Allgemeinen sollte die Umkehrosmoseanlage gereinigt werden, wenn der standardisierte Fluss um 10–15 % sinkt, die Entsalzungsrate des Systems um 10–15 % abnimmt oder der Betriebsdruck und die Druckdifferenz zwischen den Querschnitten um 10–15 % ansteigen. Die Reinigungshäufigkeit hängt direkt vom Grad der Systemvorbehandlung ab. Bei einem SDI15-Wert unter 3 kann eine Reinigung viermal jährlich erfolgen; bei einem SDI15-Wert um 5 muss die Reinigungshäufigkeit gegebenenfalls verdoppelt werden. Die tatsächliche Reinigungshäufigkeit ist jedoch von den Gegebenheiten vor Ort abhängig.

1. Wie oft sollte die Umkehrosmoseanlage gereinigt werden?

Im Allgemeinen sollte die Umkehrosmoseanlage gereinigt werden, wenn der standardisierte Fluss um 10–15 % sinkt, die Entsalzungsrate des Systems um 10–15 % abnimmt oder der Betriebsdruck und die Druckdifferenz zwischen den Querschnitten um 10–15 % ansteigen. Die Reinigungshäufigkeit hängt direkt vom Grad der Systemvorbehandlung ab. Bei einem SDI15-Wert unter 3 kann eine Reinigung viermal jährlich erfolgen; bei einem SDI15-Wert um 5 muss die Reinigungshäufigkeit gegebenenfalls verdoppelt werden. Die tatsächliche Reinigungshäufigkeit ist jedoch von den Gegebenheiten vor Ort abhängig.

2. Was ist SDI?

Die effektivste Methode zur Beurteilung der Kolloidbelastung im Zulauf von RO/NF-Systemen ist derzeit die Messung des Sedimentationsdichteindex (SDI). Dieser wichtige Parameter muss vor der Auslegung der RO-Anlage bestimmt werden. Während des Betriebs der RO/NF-Anlage sind regelmäßige Messungen erforderlich (2-3 Mal täglich bei Oberflächenwasser). Die Norm ASTM D4189-82 legt den Standard für diese Prüfung fest. Für das Membransystem gilt eine SDI15-Vorgabe von ≤ 5 für das Zulaufwasser. Effektive Technologien zur Reduzierung des SDI-Wertes durch Vorbehandlung umfassen Multimediafilter, Ultrafiltration, Mikrofiltration usw. Die Zugabe eines polymeren Dielektrikums vor der Filtration kann die physikalische Filtration verbessern und den SDI-Wert senken.

3. Sollte für den allgemeinen Zufluss das Umkehrosmoseverfahren oder das Ionenaustauschverfahren verwendet werden?

Unter vielen Zuflussbedingungen ist der Einsatz von Ionenaustauscherharzen oder Umkehrosmose technisch realisierbar. Die Wahl des Verfahrens sollte anhand eines Wirtschaftlichkeitsvergleichs erfolgen. Generell gilt: Je höher der Salzgehalt, desto wirtschaftlicher ist die Umkehrosmose, während bei niedrigerem Salzgehalt der Ionenaustausch wirtschaftlicher ist. Aufgrund der weitverbreiteten Anwendung der Umkehrosmose hat sich die Kombination von Umkehrosmose und Ionenaustausch, die mehrstufige Umkehrosmose oder die Kombination von Umkehrosmose mit anderen Tiefenentsalzungstechnologien als anerkannte und wirtschaftlich sinnvolle Wasseraufbereitungslösung etabliert. Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an einen Vertreter eines Wasseraufbereitungsunternehmens. Wie lange ist die Lebensdauer von Umkehrosmosemembranen im Allgemeinen? Sie hängt von der chemischen und physikalischen Stabilität der Komponenten, der Waschbarkeit, der Zuflusswasserqualität, der Vorbehandlung, der Reinigungshäufigkeit und dem Betriebsmanagement ab. Wirtschaftlichkeitsanalysen zufolge beträgt sie üblicherweise mehr als fünf Jahre.

Wie viele Jahre können Umkehrosmosemembrankomponenten im Allgemeinen verwendet werden?

Die Lebensdauer einer Membran hängt von ihrer chemischen und physikalischen Stabilität, der Waschbarkeit, der Art des Zulaufwassers, der Vorbehandlung, der Reinigungshäufigkeit und dem Betriebsmanagement ab. Wirtschaftlichkeitsanalysen zufolge beträgt sie in der Regel mehr als fünf Jahre.

4. Worin besteht der Unterschied zwischen Umkehrosmose und Nanofiltration?

Nanofiltration ist eine Membrantrenntechnik, die zwischen Umkehrosmose und Ultrafiltration angesiedelt ist. Während Umkehrosmose selbst kleinste gelöste Stoffe mit einem Molekulargewicht von unter 0,0001 Mikrometern entfernen kann, ist Nanofiltration in der Lage, gelöste Stoffe mit einem Molekulargewicht von etwa 0,001 Mikrometern zu entfernen. Nanofiltration ist im Wesentlichen eine Niederdruck-Umkehrosmose und wird dort eingesetzt, wo die Reinheit des aufbereiteten Wassers nicht besonders strenge Anforderungen stellt. Sie eignet sich zur Aufbereitung von Brunnen- und Oberflächenwasser. Nanofiltration ist ideal für Wasseraufbereitungssysteme, die keine so hohen Entsalzungsraten wie die Umkehrosmose benötigen, aber dennoch eine hohe Fähigkeit zur Entfernung von Härtebildnern aufweisen – man spricht hier auch von „Enthärtungsmembranen“. Nanofiltrationssysteme zeichnen sich durch einen niedrigeren Betriebsdruck und einen geringeren Energieverbrauch als vergleichbare Umkehrosmoseanlagen aus.

5. Welche Trennleistung bietet die Membrantechnologie?

Umkehrosmose ist derzeit die präziseste Technologie zur Flüssigkeitsfiltration. Umkehrosmosemembranen halten anorganische Moleküle wie lösliche Salze und organische Substanzen mit einem Molekulargewicht über 100 zurück. Wassermoleküle hingegen können die Membranen ungehindert passieren, und die typische Entfernungsrate löslicher Salze liegt bei über 95–99 %. Der Betriebsdruck reicht von 7 bar (100 psi) für Brackwasser bis 69 bar (1000 psi) für Meerwasser. Die Nanofiltration entfernt Verunreinigungen in Partikeln mit einer Größe von 1 nm (10 Å) und organische Stoffe mit einem Molekulargewicht über 200–400. Die Entfernungsrate löslicher Feststoffe liegt bei 20–98 %. Salze mit einwertigen Anionen (wie NaCl oder CaCl₂) werden zu 20–80 % entfernt, während Salze mit zweiwertigen Anionen (wie MgSO₄) eine höhere Entfernungsrate von 90–98 % aufweisen. Die Ultrafiltration trennt Makromoleküle mit einer Größe von über 100–1000 Ångström (0,01–0,1 µm). Alle löslichen Salze und kleinen Moleküle können Ultrafiltrationsmembranen passieren. Zu den Substanzen, die entfernt werden können, gehören Kolloide, Proteine, Mikroorganismen und makromolekulare organische Stoffe. Die Rückhaltegrenze der meisten Ultrafiltrationsmembranen liegt zwischen 1000 und 100.000 Da. Die Mikrofiltration entfernt Partikel mit einer Größe von etwa 0,1–1 µm. Im Allgemeinen können suspendierte Feststoffe und große Kolloide zurückgehalten werden, wobei größere Moleküle und lösliche Salze entstehen.