Was ist eine Umkehrosmoseanlage?
Umkehrosmoseanlagen sind Geräte, die mit Hilfe von Umkehrosmose-Membranen Verunreinigungen wie chlororganische Verbindungen und Schwermetallionen aus dem Wasser entfernen und das Wasser auf einen hohen Reinheitsgrad aufbereiten.
Das durch Umkehrosmoseanlagen gereinigte Wasser wird als Osmosewasser bezeichnet.
*Umkehrosmosemembran: eine Filtermembran mit Poren von 2 nm oder weniger, die nur Wasser durchlässt und andere Verunreinigungen zurückhält.
Die wichtigsten zu entfernenden Stoffe sind Schwermetallionen, Bakterien und chlororganische Verbindungen, die zu 99,9 % entfernt werden können. Die spezifische Funktionsweise wird weiter unten beschrieben, aber kurz gesagt wird Druck auf unreines Wasser ausgeübt, Verunreinigungen werden durch die Umkehrosmosemembran blockiert und nur hochreines Wasser wird durchgelassen.
Anwendungen von Umkehrosmoseanlagen
Es gibt ein breites Spektrum an Einsatzmöglichkeiten, aber die meisten Anwendungen dienen der Meerwasserentsalzung. In den meisten Ländern, wo Wasserressourcen wie Flüsse im Überfluss vorhanden sind, sind Meerwasserentsalzungsanlagen nicht notwendig, aber in Südost- und Nahostasien besteht eine große Nachfrage danach. In den meisten Ländern werden Umkehrosmoseanlagen häufig für die Aufbereitung von Leitungswasser und nicht für die Entsalzung von Meerwasser eingesetzt. Sie werden in der Dialysemedizin zur Verdünnung der Rohdialysatlösung und für andere Dialysewasseranwendungen eingesetzt.
Funktionsweise der Umkehrosmoseanlagen
Umkehrosmoseanlagen veredeln reines Wasser durch Umkehrosmose. Wenn ein Behälter mit einer osmotischen Membran, die nur Wasser durchlässt, geteilt wird und auf der einen Seite reines Wasser und auf der anderen Seite unreines Wasser steht, bewegt sich das Wasser von der Seite des reinen Wassers zur Seite des unreinen Wassers, um die Konzentration der beiden auszugleichen. Dieser Druck wird als osmotischer Druck bezeichnet. Bei der Umkehrosmose hingegen wird Druck auf die Seite des unreinen Wassers ausgeübt, so dass sich nur Wasser bewegt. Auf diese Weise kann gereinigtes Wasser ohne Verunreinigungen aufbereitet werden. Aufgrund dieser Funktionsweise ist die Wahl der Umkehrosmosemembran für die Reinigung von reinem Wasser wichtig. Je kleiner die Porengröße der Umkehrosmosemembran ist, desto höher ist der Reinheitsgrad des Wassers, aber dies verlangsamt die Reinigungsgeschwindigkeit und erfordert einen höheren Druck. Daher müssen die Menge der Verunreinigungen im Rohwasser und der erforderliche Reinheitsgrad berücksichtigt werden.
Eine weitere Vorsichtmaßnahme bei der Verwendung von Umkehrosmoseanlagen ist die Vorbehandlung. Die Porengröße von Umkehrosmosemembranen ist sehr klein, so dass die Verwendung von stark verunreinigtem Wasser, z. B. Brauch- oder Brunnenwasser, die Membran schnell verstopfen und zum Ausfall führen kann. Daher ist es notwendig, das Wasser vor der Verwendung mit einer gröberen Filtermembran zu filtern. Solange das Wasser den Reinheitsgrad von Leitungswasser hat, kann es im Allgemeinen so verwendet werden, wie es ist.
Vorteile von Umkehrosmoseanlagen
Der größte Vorteil von Umkehrosmoseanlagen besteht darin, dass man sich keine Gedanken über die Entsorgung des Abwassers machen muss. In Umkehrosmoseanlagen wird konzentriertes Wasser erzeugt, um sauberes Wasser zu erhalten. Handelt es sich bei dem Rohwasser um Brauchwasser, kann das konzentrierte Wasser so entsorgt werden, wie es ist, da es keine gefährlichen Stoffe enthält. Ionenaustauscherharze werden mit Säure oder Lauge regeneriert, entsprechen aber nicht den Abwassernormen, es sei denn, es werden Modifikationen vorgenommen, wie z. B. eine pH-Anpassung.
Beispiele für Umkehrosmoseanlagen
Umkehrosmoseanlagen sind platzsparend und ermöglichen die einfache Gewinnung von Wasser mit nahezu Reinstwasserqualität. Beispiele für Installationen sind:
1. Forschungseinrichtungen
Kleine Forschungseinrichtungen kaufen das produzierte Wasser in Flaschen oder Cubitainern, aber in einigen Fällen wurden kleine Umkehrosmoseanlagen installiert, um die Kosten auf der Grundlage der verbrauchten Wassermenge zu vergleichen.
2. Herstellung von Leiterplatten
Der Herstellungsprozess von Leiterplatten erfordert die Reinigung von Chemikalien, die zwischen den verschiedenen Oberflächenbehandlungsprozessen anhaften. Dies ist ein sehr präziser Prozess und erfordert eine saubere Wasserversorgung, um zu vermeiden, dass Verunreinigungen in den nächsten Prozess eingebracht werden, und in vielen Fällen wird Osmosewasser verwendet.
3. Oberflächenbehandlungsverfahren wie die Galvanisierung
Oberflächenbehandlungsverfahren wie die Galvanisierung erfordern in jeder Phase des Prozesses eine Spülung, um zu vermeiden, dass die Behandlungsflüssigkeit in die nächste Phase gelangt. Insbesondere bei der Präzisionsbeschichtung kann es erforderlich sein, dass das Spülwasser eine höhere Qualität als das Osmosewasser aufweist, um die Qualität zu erhalten.
4. Vorbehandlung von Ionenaustauschsystemen
In Ionenaustauschsystemen zur Herstellung von Reinstwasser können Umkehrosmoseanlagen in die Vorstufe eingebaut werden, um die Belastung des Ionenaustauscherharzes zu verringern. Enthält das verwendete Rohwasser einen hohen Anteil an Verunreinigungen, ist das Ionenaustauscherharz allein nicht in der Lage, diese zu bewältigen, und die Lebensdauer des Harzes wird verkürzt. Bei Brauchwasser beispielsweise werden die Verunreinigungen durch Sandfiltrationsanlagen oder Aktivkohle entfernt, gefolgt von einer Vorbehandlung des Mineraliengehalts durch Umkehrosmoseanlagen.
5. Dialyse-Wasser
Leitungswasser wird als Rohwasser für die Dialyse verwendet, enthält aber Verunreinigungen in Form verschiedener Mineralien, die die Dialyse stören. Umkehrosmoseanlagen werden eingesetzt, um diese Mineralien zu entfernen.
6. Kesselwasser
Ein Kessel ist ein Wärmetauscher, der dem Wasser durch Verbrennung von Brennstoff Wärme zuführt, um es in heißes Wasser oder Dampf zu verwandeln. Wenn das Wasser in Dampf umgewandelt wird, fallen die im Wasser gelösten Mineralien aus und haften an den Innenwänden der Rohre usw., was die thermische Effizienz beeinträchtigt. Aus diesem Grund kann Osmosewasser, das von Verunreinigungen befreit wurde, für das Wasser verwendet werden, das als Wärmeübertragungsmedium zirkuliert.