Membranverfahren – Umkehrosmose- und Nanofiltration

ERFAHRUNG, KOMPETENZ und NUTZEN der ENTSALZUNG

WASSERAUFBEREITUNG  MITTELS MEMBRANVERFAHREN (UO, NF)

Rohwasser, das von Oberflächen- oder Grundwässern mit niedrigen, mittleren oder hohen Salzgehalten, entnommen wird, ist in den meisten Fällen nicht direkt – Meerwasser nie – für den Gebrauch als Trinkwasser, und ebenso selten für den industriellen Einsatz geeignet.

Das Ziel der Wasseraufbereitung mittels des Umkehrosmosemembran-Verfahrens und dem Einsatz neuester Technologien in der Vorbehandlung ist es, unbedenkliches frisches Trinkwasser zu produzieren. Andererseits soll auch den Anforderungen der Industrie, eine angemessene Wasserqualität bereitzustellen, entsprochen werden können.

Um Oberflächen- oder Brunnenwasser (z.B. Meer-, Brack- oder schwachsalzhaltiges Wasser) mittels Membranverfahren zu entsalzen, muss den Membrananforderungen entsprechend, eine ausreichende Vorreinigung vorgeschaltet werden.

Die Vorreinigung sowie Vorbehandlung vor einer Umkehrosmose-Anlage (UO) ist in den meisten Fällen unerlässlich und  schützt die Membrane vor unerwünschten Betriebsausfällen. Einflüsse die die Permeabilität der Membranen negativ beeinflussen können sind ungelöste, gelöste organische und anorganische Stoffe wie:

• Sandpartikel, tonartige Substanzen, Schwebstoffe, Kolloide und andere anorganische Substanzen, etc.
• Mikroorganismen (Viren, Bakterien, Protozoen, Mikroalgen, Flechten, Pilze, etc.)
• andere fäulnisfähige organische und anorganische Stoffe
• gelöste Gase
• sowie Ablagerungen jeglicher Art und Einflüsse von Verunreinigungen aus kommunalen oder Industrieabwässern, etc.

Für die Wirksamkeit einer Voraufbereitung und somit die problemlose Funktion der UO-Gesamtanlage empfiehlt sich - bei größeren- und Großanlagen, sowie bei stark schwankenden Rohwassergüten - der Einsatz einer Pilot- oder Versuchsanlage, die mit den aktuellen Bedingungen vorort und einem mehrmonatigen Einsatz, zuverlässige Werte als Basis für die Auslegung und Optimierung der Großanlage liefern soll.

Eine Vermeidung von Verunreinigungen auf der Mambranoberfläche führt zu einer maßgeblichen Steigerung des Wirkungsgrades der Anlage und somit zu einer Erhöhung der Produktivität, folglich auch zu einer signifikanten Reduktion der Betriebskosten wie Energie-, Chemikalien-, Personal- und Servicekosten aber auch zu einer Verlängerung der Lebensdauer des gesamten Systems.

AMV bietet Anlagen die alle nötigen Aufbereitungsschritte beinhalten, um die technischen, kaufmännischen und umweltrelevanten Vorgaben zu erfüllen und um die vom Kunden gewünschte Wassergüte sicherzustellen.

AMV UMKEHROSMOSEANLAGEN (UO)

AMV verbindet mit seinen UO Entsalzungsanlagen technologischen Fortschritt mit ökonomischer Bedachtsamkeit, für die Produktion von einerseits sauberem, einwandfreien Trink- und Brauchwasser  für Städte und Kommunen und andererseits Brauchwasser für verschiedene Industriebereiche. Zur Erreichung obiger Ziele dienen folgende Aufbereitungsschritte:

• Vorreinigung mittels Desinfektion, Mikrofiltration (MF), Ultrafiltration (UF), Entspannungsflotation (DAF), konventionelle Voraufbereitung, wie Koagulation (Entstabilisierung u. Transportvorgang), Flockung, Sedimentation, Filtration, Enthärtung, und chemische Vorbehandlung im Zulauf zur UO.

• Hauptverfahrensschritt: umfasst eine Mikrofiltration, UO-Speisepumpen kombiniert mit verschiedenen Verfahren der Energierückgewinnung (hauptsächlich bei Meerwasseranlagen), ein- oder mehrstufige UO-Anlagen bestückt mit hocheffizienten, energiesparenden Membranen, inklusive einer Membranreinigungseinheit (CIP).

• Nachreinigung wie Re-Mineralisierung, pH-Wert Einstellung und Desinfektion   mittels unterschiedlicher Desinfektionsverfahren, sowie das Nachbehandeln des anfallenden Konzentrates (Retentat).

AMV bietet seinen KUNDEN folgende Vorteile:

• Internationale Erfahrung (35 Jahre im UO-Anlagenbau)
• Hocheffiziente UO-Anlagen mit erhöhter Produktion bei gleichzeitiger Reduktion der Zulaufmenge
• Standard UO-Systeme
• Kundenspezifische Lösungen für UO-Anlagen
• Große Bandbreite an Vorreinigungsprozessen
• Lieferung einzelner Baugrupppen
• Wirtschaftliche Lösungen
• Technisch- / kaufmännisch optimierte Lösungen für Gesamtanlagen aber auch für Individualplanungen
• Unterstützung der beteiligten Baufirmen durch Designvorgaben (Bauleitzeichnungen, etc.)
• Zusammenarbeit mit international anerkannten Firmen und Vertragspartnern
• Flexible und kompetente Lösungsfindung bei den jeweiligen Verfahren
• Kompetenz, Zuverlässigkeit und Termintreue
• Hochqualifiziertes Personal für die Beaufsichtigung der Montage
• Professionelle Einschulung für das Betreiberpersonal
• Fachmännische Aufsicht für die Inbetriebnahme
• Kundendienst
• Projektmanagement

Unsere Ingenieure bieten die Planung der Umkehrosmoseanlagen in Verbindung mit den entsprechenden Vorreinigungsstufen, um so für unsere Kunden die geforderte Wasserqualität, unter Berücksichtigung der technischen und wirtschaftlichen Ziele, sicherzustellen.

AMV Lieferumfang

Komplette Umkehrosmoseanlagen, die in folgende Gruppen eingeteilt werden:

• Rohwasserförderung (Option)
• Vorreinigung
• Chemische Vorbehandlung
• Hauptprozess - Membranverfahren
• Nachbehandlung
• Entfernung von Beiprodukten
• Erweiterte Aufbereitung im Falle höherer Ansprüche an die Wasserqualität wie Rein- und Reinstwässer für industrielle Anwendungen

a- Rohwasserförderung (Option)

Die Wasserentnahme-Systeme die das Rohwasser den entsprechenden Aufbereitungsschritten zuführen, können wie folgt unterteilt werden:

• Offene Entnahme z.B. des Meerwassers - direkt an der Küste
• Küstenbrunnen
• Tiefbrunnen
• Flachbrunnen
• Flusswasserentnahme
• Damm- oder Wasserkanalentnahme

Eine sorgfältige Auswahl der Rohwasserentnahmestelle kann den Prozess positiv unterstützen.

b- Vorreinigung

Abhängig von den jeweiligen Rohwasserqualitäten (chemisch / physikalisch / biologisch) können nachstehende Verfahrensschritte entsprechend miteinander kombiniert, oder auch als einzelne Reinigungsstufen eingesetzt werden:

• Rechensysteme – zur Entfernung von Grobstoffen
• Siebsysteme – z.B. Mikrosiebe zur Entfernung fein suspendierter Stoffe
• Sandfangstufe –  Entfernung mineralischer, sedimentierbarer Stoffe
• Vor-Desinfektion (Entkeimung) – Ozon-Anlagen, UV-Anlagen oder Kalzium- oder Natrium Hypochlorit Dosierstationen (auch zur Schockdesinfektion)
• pH/ORP-Wert Einstellung
• Belüftung / Oxidation (von Eisen- und Manganverbindungen, Entfernung von unerwünschten Geruchs- und Geschmacksstoffen sowie gelöster Gase, etc.)
• Vorabsetzbecken - Entfernung von Trübung > 100 NTU
• Entspannungsflotation (DAF) z.B. zur Entfernung von Algen und schwer sedimentierbarer Stoffe
• Fällung, Koagulation, Flockung und Sedimentation (konventionell oder über Lamellenabscheider)
• Filtration über körnige Filtermedien (SMF, DMF, MBF, GSF (Glaukonit))
• Filtration über pulvrige Medien (Kieselgur,    Diatomeenpelit)
• Aktivkohle Filtration, Adsorption (GACF, PACF, BACF )
• Ultra-Filtration (UF) - wichtige Alternative zur konventionellen Vorreinigung für eine UO
• Mikro-Filtration (MF)
• Enthärtung mittels verschiedener Technologien
• Ionentauschprozesse (hauptsächlich für industrielle Anwendungen)
• Anpassung der Alkalität

c-  Chemische Vorbehandlung

Um Ablagerungen von schwer löslichen Salzen aber auch durch die Präsenz von freiem Chlor und anderen Oxidationsmitteln auf der Membranoberfläche zu vermeiden, muss in fast allen Fällen eine chemische Vorbehandlung durchgeführt werden:

• pH-Wert Einstellen vor der UO
• Entchlorung beim Einsatz von Oxidationsmitteln wie Chlor
• Dosierung von Kesselsteinverhinderern (Anti-scalants)

d- Hauptprozess – UO- oder NF-Verfahren

Das zentrale Membranverfahren mit einer Vorfiltration (MF), entfernt gelöste Salze und reduziert somit den Gesamtsalzgehalt im Permeat auf ein angestrebtes Niveau. Zu den Schritten gehören:

• Mikro- (Kerzen-) Filtration (MF)
• Hochdruck- oder UO-/NF Speisepumpen
• Energie-Rückgewinnung (ER)
• Nano-Filtrationsanlagen (NF) oder
• Umkehrosmoseanlagen (UO). dabei stehen je nach Anwendung und Anforderung eine Vielzahl von Membrantypen zur Verfügung, die von uns selektiv auf das gewünschte Ergebnis angepasst werden.
• Membranreinigung (CIP): Sollten beim Betrieb der Membrane unvorhergesehene Verschmutzungen (Scaling, Fouling, Oxidation) die Membranoberfläche beeinflussen, deutet dies meist auf eine mangelhafte Vorreinigung hin, was zu einer Betriebsverschlechterung führen kann. Hier verhilft eine sorgfältig ausgewählte Kombination an Reinigungschemikalien den Membranen wieder zu ihrer Leistungsfähigkeit. 

e- Nachbehandlung

Die Nachbereitung soll das Permeat aber auch das Retentat der UO auf die gewünschte Endqualität bringen. Dazu gehören unter anderem folgende Schritte:

• pH/ORP-Wert Anpassung, Neutralisation für Permeat und Konzentrat
• Re-Mineralisierung
• Entkeimung mittels verschiedener Verfahren wie Chlorung, UV Entkeimung oder Ozon-Behandlung werden erfolgreich eingesetzt.
• Verarbeitung der Rückstände

Die oben angeführten Aufbereitungsabschnitte (b-) und (c-) sind ein Auszug aus den gängigsten aber auch neuesten Aufbereitungsmethoden zur Vorbehandlung von Rohwässern. Durch die Vielzahl an möglichen Verunreinigungen des Rohwassers im Zulauf zum UO-System, aber auch die Berücksichtigung physikalischer Bedingungen, wie Temperatur, Schwankungen im Rohwasserzulauf, etc., müssen die meisten Aufbereitungsschritte individuell - durch Kombinieren oben genannter Schritte – geplant werden. Nur diese Vorgangsweise, in Verbindung mit einer qualifizierten Wasseranalyse und dem in Einzelfällen empfehlenswerten Einsatz einer Pilotanlage, sichert eine optimal funktionierende Anlage.

f- Entfernung von Desinfektionsnebenprodukten (DNP) im Falle einer Chlordesinfektion

Hier ist darauf zu achten, dass die zulässigen Grenzwerte der Desinfektionsnebenprodukte nicht überschritten werden.

g- Erweiterte Aufbereitung im Falle höherer Ansprüche an die Wasserqualität wie Rein- und Reinstwässer

AMV bietet für die weiter reichende Aufbereitung des Permeates Ionentauscheranlagen an, um Rein- oder Reinstwässer zu produzieren. Weitere Einsatzgebiete sind Wässer die durch eine selektive Entfernung von unerwünschten Wasserinhaltsstoffen die geforderte Wasserqualität erhalten. In erster Linie finden unsere Anlagen in der Industrie Anwendung. Unsere Kationen- und Anionentauscher werden getrennt oder in Kombination, beginnend von einer normalen Enthärtung bis hin zur Entfernung sämtlicher gelösten Stoffe bis zu einer Leitfähigkeit von 0,05 µS/cm eingesetzt.

Es werden von uns nur Harze aus Produktionsstätten verwendet, die sich qualitativ auf höchstem Niveau befinden

 

UO - ANLAGENPLANUNG

AMV UO-Systeme werden grundsätzlich auf Basis der verfügbaren oder vorgeschriebenen Europäischen Umweltstandards geplant.

Die UO-Anlagen entfernen gelöste Salze und organische Stoffe in höchstem Maße. Die für die UO-Membranen schädlichen Verunreinigungen wie Schwebstoffe, Trübung und andere Verunreinigungen in der verfügbaren Rohwasserentnahme werden durch die Vorbehandlung soweit reduziert, das eine Reinwassergüte entsprechend der WHO Richtlinien für Trinkwasser und Qualitäten anderer Anwendungsbereiche erzielt werden.

Alle von uns gewählten Komponenten entsprechen höchster Qualität und Lebensdauer,  sind getestet und zertifiziert, und erfüllen - falls gefordert - auch die lokalen Vorschriften und Bestimmungen. Die gewählten Materialien sind sorgfältig auf die Verwendung im jeweiligen Einsatz, mit unterschiedlichsten Medien z.B. in Dosierstationen, Pumpanlagen, Verrohrung, Armaturen, etc. abgestimmt.

ANLAGENGRÖSSE

Meerwasser-Entsalzungsanlagen sind für folgende Kapazitäten verfügbar:

• von 500 m³/d bis 10.000 m³/d

in Sonderfällen auch für niedrigere-/ höhere Kapazitäten

Brackwasser-Entsalzungsanlagen sind für folgende Kapazitäten verfügbar:

• von 500 m³/d bis 25.000 m³/d.

ERFORDERLICHE ANGABEN FÜR EINE  ANLAGENPLANUNG

Um eine den Anforderungen entsprechende Anlage planen zu können, sind eine angemessene Rohwasseranalyse, sowie andere allgemeine Informationen erforderlich. Zu diesem Zweck stellt AMV auf Anfrage einen entsprechenden Fragebogen zur Verfügung.

Die Minimalanforderungen an Daten für ein  Design sind:

• die Rohwasserentnahmestelle-/quelle sowie die entsprechende physikalische, chemische und biologische Wasseranalyse, zumindest aber der Gesamtsalzgehalt und der SD-Index.
• Durchschnittlicher Wasserbedarf zu Trocken- und Regenzeiten
• gewünschte / geforderte Anlagenkapazität [m³/d]
• Durchschnittliche und maximale Trübung
• Durchschnittlicher und maximaler Schwebstoffgehalt
• Gewünschte Reinwasserqualität oder Standards für die Reinwassergüte (wenn von EU- oder WHO-Standard abweichend)
• Entsorgung oder Aufbereitung von Abwässern wie Rückspülwässer, Retentat, etc.

ANLAGENAUSFÜHRUNG

AMV UO-Anlagen, stationär, Container- oder Kompaktanlagen werden je nach Anforderung, individuell an die Umfeldbedingungen in den jeweiligen Ländern angepasst. Dies geschieht vor allem hinsichtlich der Materialwahl und den kundenspezifischen Anforderungen.

ANLAGENBETRIEB

AMV UO-Anlagen werden in erster Linie für eine betreiberfreundliche Bedienung konzipiert. Augenmerk wird bei Bedarf auch auf Einsätze in entlegenen Gebieten gelegt.

Nach einer Inbetriebnahme soll der Betrieb je nach Anlagengröße von einem erfahrenen Anlagenbetreiber und einer Gruppe von Technikern, sowie ausgebildetem Fachpersonal sichergestellt werden.

Während der Inbetriebnahmephase wird das qualifizierte und erfahrene Betreiberpersonal von unseren Spezialisten auf die Anlage im Speziellen theoretisch und praktisch eingeschult (Learning by Doing!).

REINWASSERQUALITÄT  UND VERWENDUNG

Das aufbereitete Wasser wird einerseits als Trinkwasser (entsprechend der WHO Richtlinien) verwendet, oder andererseits in der Industrie basierend auf deren spezifischen Anforderungen eingesetzt.

Prozessabwässer wie Rückspülwässer können normalerweise bei Verwendung von Chemikalien mit Lebensmittelzulassung in die Kanalisation eingeleitet werden.

Das Retentat kann mit einer Nachbehandlung in die Rohwasserquelle (bei Meerwasserentnahme) zurückgeleitet werden.