Umkehrosmoseanlagen

Eine Umkehrosmoseanlage verwendet den Prozess der umgekehrten Osmose

Umkehrosmoseanlagen nutzen den Prozess der Osmose und kehren ihn in die entgegengesetzte Richtung um. Dabei wird Leitungswasser mit Druck durch eine oder mehrere halbdurchlässige Membrane(n) der Umkehrosmoseanlage gedrückt und mit dem umgekehrten Verfahren der Osmose gefiltert. Gelöste Stoffe werden bei diesem Reinigungsvorgang rein mechanisch entfernt. Regenerierchemikalien sind bei der Reinigung mittels Umkehrosmose nicht erforderlich. Da eine Umkehrosmoseanlage das umgekehrt gerichtete Osmoseverfahren nutzt, werden sie auch Reverse Osmose RO-Anlagen genannt.

Eine Umkehrosmoseanlage kaufen für unterschiedlichste Bereiche

Umkehrosmoseanlage für die Gastronomie: Altenheime, Kindertagesstätten, Hotels, Restaurants, Betriebs-, Gemeinschaftsverpflegungen, Bäckereiketten, Fast-Food-Restaurants, und Mensen

Umkehrosmoseanlage für die Lebensmittelindustrie: Getränke- und Lebensmittelproduktion

Umkehrosmoseanlage für die Medizin- und Labortechnik: Kliniken, Krankenhäuser, Ärztezentren, Apotheken, Labore

Umkehrosmoseanlage für die Industrie / industrielle Wasseraufbereitung: Kühlung, Metallverarbeitung, Kraftwerke, Drahterodierung, Kühlschmierstoffe, Wasserstrahltechnik

Umkehrosmoseanlage für die Luftbefeuchtung: Elektroden-, Heizkörperbefeuchtung, Klima

Umkehrosmoseanlage für die Meerwasseraufbereitung: Labor, Aquaristik, Elektrodeionisation, Haushalt

Damit die Osmoseanlagen die Filterung in den unterschiedlichen Bereichen vornehmen kann, müssen die Anlagen individuell angepasst werden.

So funktioniert eine Umkehrosmoseanlage

Osmose ist ein natürlicher, regulativer Prozess. Für viele Vorgänge in der Natur ist Osmose bedeutsam und stellt daher ein essentielles Geschehen dar. Insbesondere dient Osmose der Regulation des Wasserhaushaltes von Lebewesen und läuft auf zellulärer Ebene ab. So sorgt die Osmose beispielsweise für die Wasserresorption der Nieren und ermöglicht Pflanzen, Wasser von den Wurzeln bis in die Blätterspitzen zu transportieren. Sehr anschaulich wird der osmotische Prozess, wenn hierdurch bei Regen Kirschen aufplatzen.

Osmosedruck entsteht durch eine halbdurchlässige Membrane und Konzentrationsgefälle

Ein osmotischer Prozess startet immer dann, wenn eine semipermeable Membran zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Konzentration in ihr gelöster Stoffe trennt. Semipermeabel (halbdurchlässig) bedeutet, dass die Membrane zwar für Lösungsmittelmoleküle, also in der Natur Wasser, durchlässig ist, nicht jedoch für größere Teilchen, beispielsweise Salze. In der Natur wirkt nun das Prinzip, dass alle Stoffe zu einem Ausgleich der Konzentration streben. Hierdurch entstehen ein osmotischer Druck und eine osmotische Bewegung. Das Wasser diffundiert nun so lange durch die Membrane, bis die Lösungen auf beiden Seiten der Membran gleich konzentriert sind.

Eine Umkehrosmoseanlage reinigt durch Überdruck entgegen dem Osmoseprozess

Eine Umkehrosmoseanlage kehrt durch Wasserdruck die Osmose in eine Umkehrosmose um. Der Druck muss dabei höher sein als der Osmosedruck, der durch den osmotischen Prozess zum Ausgleich der unterschiedlichen Konzentrationen entsteht. Das Wasser mit der erhöhten Partikelkonzentration, also das Rohwasser, benötigt einen höheren Druck. Dieser Überdruck lässt die Wassermoleküle (Trägerflüssigkeit = Solvent) entgegengesetzt zur Richtung der Osmose in die niedrige konzentrierte Flüssigkeit diffundieren. Die halbdurchlässige Membrane in der Osmoseanlage hält dabei die im Wasser gelösten Partikel (Solute) zurück, so etwa Salze. Aus diesem Prozess der Umkehrosmose resultiert ein von den Partikeln gereinigtes sogenanntes Permeat (Reinwasser). Je höher der Wasserdruck ist, desto mehr erhöht sich die Menge des Reinwassers bei dieser Wasseraufbereitung. Bei verdoppeltem Druck erzeugt eine Umkehrosmoseanlage also auch die doppelte Menge Permeat.

Moleküle diffundieren durch die Umkehrosmosemembranen

Bei der Filterung des Wassers durch eine Umkehrosmoseanlage diffundieren die Lösungsmittelmoleküle durch eine halbdurchlässige Membran. Die halbdurchlässige (semipermeable) Membrane ist eine so genannte Lösungsmitteldiffusionsmembran und verfügt nicht über durchgehende Poren. Darin unterscheidet sie sich von Porenmembranen, die von kleinen Löchern durchzogen sind und bei der Mikrofiltration oder Ultrafiltration zum Einsatz kommen. Nur weil die Lösungsmittelmoleküle so klein sind, können sie die Membran durchqueren, die als Filter fungiert. Bei der Diffusion der Wassermoleküle durch die Membrane ist die Eigenbewegung der Moleküle wirksam, die so genannte Brownsche Molekularbewegung. Je höher die Temperatur der Flüssigkeit, desto mehr beschleunigt sich die Diffusion. Daher erhöht sich auch die Permeatmenge, wenn sich die Temperatur erhöht.

Erforderlicher Wasserdruck für das effektive Funktionieren der Osmoseanlage

Trinkwasser verfügt über einen osmotischen Druck von weniger als 2 bar. Umkehrosmoseanlagen für eine Wasseraufbereitung im Haushaltsbereich, in der das Wasser schon der DIN-DVGW entspricht, ist daher zumeist nur ein geringer Druck von 3 bis 6 bar nötig. Um über diesen Druck zu verfügen und damit die Wassermoleküle des Leitungswassers durch die Membranen zu drücken, reicht normalerweise der Druck des Leitungswassers aus. Beträgt der Wasserdruck weniger als 3 bar, muss zur Druckerhöhung eine Pumpe angeschlossen werden. Diese erhöht die Durchlaufgeschwindigkeit und damit den Wasserdruck. Die Membranen der Umkehrosmoseanlage müssen dabei so stabil aufgebaut sein, dass sie dem erhöhten Druck standhalten.

Eine Umkehrosmoseanlage liefert weiches, entsalztes Wasser

Die Membrane, durch die das zu reinigende Wasser gedrückt wird, ist für die im Wasser gelösten Substanzen annähernd undurchlässig. Aus diesem Grund stellt die Entsalzung von Wasser eines der Haupteinsatzgebiete von Umkehrosmoseanlagen dar. Das von Partikeln gereinigte Permeat nimmt einen Anteil von etwa 75 Prozent ein. Das Permeat ist sehr salzarm, jedoch nicht vollentsalzt, da hierfür zumeist der Druck nicht ausreichend vorhanden ist. Bei einer einstufigen Umkehrosmoseanlage beträgt die Entsalzungsrate etwa 97 Prozent. Zurück bleibt auf der anderen Seite der Filter-Membran ein Konzentrat mit einem Anteil von etwa 25 Prozent.

Abwasser (Konzentrat) muss bei dieser Wasseraufbereitung kontinuierlich abgeführt werden

Dieses Konzentrat muss im Laufe des Osmoseverfahrens kontinuierlich als Abwasser abgeführt werden, da ansonsten die Osmosemembranen verstopfen würden. Damit sich keine Verschmutzungspartikel an der Membran ansammeln, kann zusätzlich eine Permeatpumpe eingesetzt werden. Dies erhöht den Wirkungsgrad der Umkehrosmose und reduziert das Abwasser. Je nach erforderlicher Qualität kann das Permeat anschließend noch mit Rohwasser verschnitten und im pH-Wert korrigiert werden. Auch eine Desinfektion kann vorgenommen werden, um den Reinheitsgrad des Permeats zu erhöhen. Um eine Umkehrosmoseanlage für die zu erzielende Wasseraufbereitung richtig auszulegen, muss zuvor eine Wasseranalyse erfolgen.

Umkehrosmoseanlagen filtern gesundheitsgefährdende Stoffe aus dem Wasser

Eine Umkehrosmoseanlage entfernt nicht nur Salze, sondern auch Bakterien, Keime, Schwermetalle, Pestizide, Hormone, radioaktive Substanzen sowie weitere gelöste organische Stoffe aus dem Wasser. Beispielsweise gelangen auch Nitrate durch Düngemittel und intensive Massentierhaltung verstärkt ins Bodenwasser. Somit erhöht die Filterung des Wassers durch Umkehrosmose beträchtlich die Trinkwasserqualität.

Um die Qualität des Trink- und Leitungswassers zu sichern, kommen Wasserwerke zum Einsatz. Sie bereiten das Trinkwasser nach den Normen der europäischen Trinkwasserrichtlinie 98/83/EG 1998 und der deutschen Trinkwasserverordnung auf. Diese Verordnungen regeln die Grenzwerte, nach denen das Trinkwasser mikrobiologisch und chemisch aufbereitet werden muss. Allerdings gelten diese Grenzwerte nur für eine begrenzte Anzahl an Inhaltsstoffen. Darüber hinaus können auch durch den Transport in den Leitungen Blei-, Kupfer- und andere Schwermetalle das Wasser verunreinigen. Um gesundheitlich vollkommen unbedenkliches Trinkwasser zu erhalten, sind Umkehrosmoseanlagen die beste Filtermethode.

Wasseranalyse des Rohwassers für die Auslegung der Umkehrosmoseanlage

Bevor Sie eine Umkehromsmoseanlage kaufen, muss diese für Ihre Anforderungen ordnungsgerecht ausgelegt werden. Hierzu sollte zuvor eine Wasseranalyse vorgenommen werden. In jedem Fall ist die Wasseranalyse erforderlich, wenn das Rohwasser nicht den Grenzwerten der Trinkwasserverordnung entspricht. Folgende Werte sollten beim einzuspeisenden Wasser besonders geprüft werden:

Folgende Werte muss die Analyse des Rohwassers enthalten: Calcium, Magnesium, Eisen, Mangan, Natrium, Kalium, Ammonium, Chlor (Chlordioxyd), Chlorid, Sulfat, Nitrat, Hydrogencarbonat, Silikat, Phosphor. Weiterhin müssen bei der Rohwasseranalyse für Ausrichtung der Umkehrosmoseanlage ermittelt werden: pH-Wert, Gesamthärte, Karbonathärte, CO2 und die Leitfähigkeit.

Die Membranen sind das wichtigste Element einer Umkehrosmoseanlage

Wenn Sie eine Umkehrosmoseanlage kaufen, sollten Sie besonders auf die Qualität der Membranen achten. Denn diese sind das wichtigste Element der Umkehrosmoseanlagen. Zumeist benötigen Umkehrosmoseanlagen fünf Membranen, da die Anlagen in der Regel fünfstufig arbeiten. Die Membranen der Umkehrosmoseanlagen haben eine extrem kleine Porengröße. In der Regel messen die Poren 0,0001 Mikron (µm). Dabei entspricht 1 Mikron 0,001 Millimeter. Hieraus ergibt sich eine Porengröße der Membran von 0,000001 Millimeter.

Umkehrosmose-Membranen sind als Röhren aufgebaut. Die Membranen-Röhre besteht wiederum aus einzelnen Schichten. Bei der Filterung des Rohwassers diffundiert das Wasser vom äußeren Bereich der Röhre ausgehend immer weiter nach innen. Die Reinheit des Wassers erhöht sich dabei von außen nach innen. Schließlich fließt das gereinigte Wasser aus einem zentralen Zylinder der Röhrenmembrane heraus. Während des Reinigungsprozesses erhöht sich der Osmosedruck durch das Konzentrat der ausgefilterten Stoffe. Daher muss die Membran kontinuierlich mit nachfließendem Wasser gespült werden.

Die heute üblichen Membranen für Umkehrosmoseanlagen bestehen aus Kunststoffen, zum Beispiel Polysulfon.

Bakterien, Viren, Pestizide oder Nitrat – wirksame Filterung durch Umkehrosmoseanlagen

Wie wirksam die Filtermembranen der Umkehrosmoseanlagen sind, verdeutlichen diese Zahlen und die Grafik:

Umkehrosmoseanlage kaufen - achten Sie auf eine regelmäßige Wartung

Etwa alle zwei Jahre müssen die Umkehrosmose-Membranen vollständig ausgetauscht werden. Wie lange eine Membran genutzt werden kann, hängt auch stark von der Qualität und dem Volumen des zu reinigenden Wassers ab. Um jederzeit über eine gute Wasserqualität zu verfügen, empfiehlt es sich, etwa alle sechs Monate die Filtermembranen zu wechseln. Der regelmäßige Wechsel der Umkehrosmosemembranen verhindert einen Leistungsverlust, eine Verkeimung und eine mangelhafte Hygiene.

Um die halbdurchlässige Membran vor Beschädigungen zu schützen, werden bei vielen Umkehrosmoseanlagen Vorfilter eingesetzt. Diese Feinfilter entfernen bereits vor der Reinigung in der Umkehrosmose-Membran größere Partikel aus dem Wasser. Weiterhin können auch zusätzlich Aktivkohlefilter eingesetzt werden. Diese Filter neutralisieren sehr sicher Bakterien. Durch diese Koppelung der Wasserfilter können Umkehrosmoseanlagen große Wasservolumen einfach reinigen und benötigen dabei kaum Wartung.

Mit dem Leitwert die Qualität des Osmosewassers bestimmen

Der Leitwert ist ein wichtiger Indikator, um die Qualität und Reinheit des erzeugten Osmosewassers (Permeat) zu bestimmen. Denn aus dem Leitwert lässt sich schließen, wie viele Partikel im Wasser gelöst sind. Je mehr Stoffe sich darin befinden, etwa Chloride, Sulfate oder Carbonate, umso höher ist die elektrische Leitfähigkeit und damit der Leitwert des Osmosewassers. Die Leitfähigkeit der Umkehrosmoseanlage resultiert aus den salzartigen gelösten Stoffen, dessen Ionen Strom weiterleiten können. Der Wert ppm (Parts per Million) gibt dabei die Summe der gelösten Teilchen an. Ein hoher Leitwert