Know-How
Technologien für die Zukunft
Unserer Tätigkeiten lassen sich grob in vier Bereiche unterteilen:
- Kreislaufaufbereitung mit Ultrafiltration für Bäder
- Wasserrecycling in Schwimmbädern und Wasserwerken
- Zentrale und dezentrale Trinkwasseraufbereitung
- Brauchwasseraufbereitung in der Industrie
Ultrafiltration
Details:
Vorteile von UF-Aufbereitungen:
- Keimfreiheit
Größter Vorteil der Ultrafiltration ist die Keimfreiheit.
Das Wasser verlässt die Membran absolut viren- und bakterienfrei. Die Membrane reinigt und desinfiziert sich mehrmals täglich vollautomatisch. Filterverkeimungen sind mit dieser Technologie unmöglich. - Spülung
Eine Ultrafiltration spült sich regelmäßig vollautomatisch für einen Zeitraum von weniger als einer Minute. Somit entfallen Personalkosten. - Kompakte Bauweise
Übliche Raumhöhen von 2,2 m reichen für die Installation einer Anlage völlig aus. Höhen von 4,5 m und mehr gehören der Vergangenheit an. - Raumersparnis
Durch Wegfall der herkömmlichen Stahlfilter halbiert sich der Platzbedarf der Aufbereitungsanlage. Die bisherige Spülwasserbevorratung entfällt.
Funktion:
So funktioniert Ultrafiltration:
Die Ultrafiltration (UF) ist vergleichbar mit dem Filtern von Kaffee, nur viel feiner, eben ultra.
Bei der Ultrafiltration wird das zu filternde Wasser mit Druck durch kleine Kunststoffröhrchen gepresst, die einen Innendurchmesser von ca. 0,5 - 2 mm haben. Dabei sind die eigentlichen Filter aber die Wände dieser Röhrchen, deren Filterporen 0,02 µm klein sind (zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von ca. 50 µm - dies ist das 5000-fache). Diese Wände (Membranen) können Verschmutzungen bis zu einer bestimmten Grösse zurückhalten. Partikel oder Verunreinigungen, die zu groß für die Ultrafiltrationsmembranen sind, werden am Ende der Röhrchen wieder ausgespült, während gelöste Stoffe (Salze und organische Stoffe) die Membranen der Filterröhrchen passieren können.
Der große Vorteil der Ultrafiltration gegenüber herkömmlichen Filtermethoden ist jedoch die absolute Keimfreiheit des filtrierten Wassers. Die Poren der UF-Membranen sind so winzig, dass Bakterien und sogar Viren von ihren Ausmaßen zu groß sind, um die UF-Membran passieren zu können.
Durch das Bündeln vieler solcher Filterröhrchen in sogenannten Filtermodulen entsteht die notwendige Fläche, die einen größeren Wasserdurchfluss ermöglicht. Je nach Anwendungsbereich sind diese Module unterschiedlich groß und ermöglichen so unterschiedliche Filterleistungen. Die Verwendung mehrerer Module führt dabei zu Ergebnissen, die in der Wasseraufbereitung nahezu keine Wünsche mehr offen lassen.
Ultrafiltration (UF) im Größenvergleich mit bekannten Wasserkeimen
Filtration:
- Bakterien- und virenfreies Filtrat
- Porengröße von 0,02 bis 0,05 µm
Umkehrosmose
Prinzip:
Die Umkehrosmose kann nur im weitesten Sinne als ein Filtrationsverfahren bezeichnet werden, da bei diesem Verfahren die Membrane nicht porös ist, sondern semipermeabel. Das heißt, die Membrane ist nicht wasserdurchlässig im eigentlichen Sinne, sondern kann Wasser in seiner molekularen Struktur aufnehmen. Das bedeutet wiederum, dass das anfallende Konzentrat die gesamten Verunreinigungen enthält, die durch das Rohwasser zugeführt werden, während im Permeat hauptsächlich Wassermoleküle vorhanden sind.
Ursprünglich wird die Umkehrosmose zur Meer- und Brackwasserentsalzung verwendet, sie findet aber auch zunehmend Einsatz im Bereich der Trennung rein organischer Mischungen.
Das Prinzip der Umkehrosmose ist aus der unten stehenden Abbildung ersichtlich:
Details:
Trennt man beispielsweise eine Salzlösung von reinem Wasser mit einer semipermeablen Membran, so hat das System das natürliche Bestreben nach Konzentrationsausgleich. Das kann nur dadurch erreicht werden, dass reines Wasser durch die Membran in die Salzlösung gelangt. Dieser Vorgang wird als osmotischer Fluss bezeichnet, der dazu führt, dass das ursprünglich gleiche Volumenverhältnis der beiden Flüssigkeiten zu Gunsten der Salzlösung verändert wird. Der Flüssigkeitspegel auf der Salzlösungsseite steigt also, der auf der Wasserseite sinkt. Wird der osmotische Fluss Null, hat sich das osmotische Gleichgewicht eingestellt. Der Höhenunterschied der beiden Flüssigkeiten entspricht dem osmotischen Druck und verhält sich proportional zum Anfangssalzgehalt der Lösung.
Übt man Druck seitens der Salzlösung aus, der den osmotischen Druck übertrifft, wird der Vorgang umgekehrt, es gelangt also reines Wasser von der Seite der Salzlösung durch die Membran auf die Wasserseite. Dieser Vorgang wird als umgekehrte Osmose oder als Umkehrosmose bezeichnet. Der Prozess liefert einen konstanten Reinwasserstrom mit geringem Salzgehalt, praktisch frei von Kolloiden, Feststoffen und Bakterien. Die im Wasser gelösten Gase, wie zum Beispiel Sauerstoff oder Kohlenstoffdioxid, werden nicht abgetrennt.
Prinzip der Umkehrosmose
Umkehrosmose
Integritätstest
Integritätstest – erhöhte Sicherheit
durch Dichtheitsprüfung der Membranen
Die feuchten Membranen werden von der Filtratseite her mit Luft beaufschlagt. Durch die Oberflächenspannung des Wassers kann die Luft die Membranen nicht durchdringen. Fasernbrüche können über das Absinken des Druckes erkannt werden. Der Test kann straßenweise durchgeführt werden.
Liegt der Druckabfall über den Vorgaben die bei neuen Modulen bestimmt wurden, so besteht der Verdacht auf einen Membrandefekt.
Mittels des transparenten Rohrstücks am Modul lässt sich feststellen, welches Modul betroffen ist.
Nach Ausbau des betroffenen Moduls und Abbau der Endkappen kann man anhand von Blasen feststellen welche Kapillaren undicht sind.
Nach beidseitigem Veröden der undichten Kapillaren ist das Modul wieder dicht und betriebsbereit und kann uneingeschränkt weiter genutzt werden.
