Membranventile en bloc sparen Platz

Autorin Mareike Monninger Abteilung Vertriebsmarketing, Gemü

Bei der Reinstwassererzeugung fließt das Speisewasser zunächst durch einen Rückspülfilter, in dem eventuell enthaltene Verunreinigungen entfernt werden. Die Enthärtung erfolgt mittels Ionentauscher in zwei Enthärtungsfiltern, die in Reihe angeordnet sind. Die Filterbehälter werden von oben nach unten mit dem Speisewasser durchströmt, wobei die Härtebildner (Calcium- und Magnesiumionen) gegen Natriumionen ausgetauscht werden. Am Ende dieses Prozessschritts liegt Weichwasser vor, der Salzgehalt bleibt dabei nahezu unverändert. Abhängig von der Qualität des Speisewassers ist der Filterbehälter nach einer bestimmten Durchsatzmenge und Betriebszeit erschöpft. Die Regeneration erfolgt mit Natriumchlorid (Kochsalz), das als Sole vorliegt. Die Qualität des enthärteten Wassers wird mithilfe eines automatischen Resthärtemessgerätes überwacht.

In der nachgeschalteten Umkehrosmose wird das Weichwasser entsalzt. Bei diesem Membrantrennverfahren wird unter Hochdruck das Weichwasser den Permeatoren (Membranträgern) zugeführt. Unter Zurückhaltung der enthaltenen Salze und organischen Inhaltsstoffe verlassen etwa 75 % des Wassers die Permeatoren als Permeat. Das Konzentrat, in dem sich nahezu alle im Speisewasser enthaltenen Salze und Verunreinigungen befinden, wird verworfen. Nach der Umkehrosmose beträgt der Restsalzgehalt <2 % des Speisewassersalzgehalts. Die Anlage arbeitet kontinuierlich und muss nicht regeneriert werden.

Für die Restentsalzung gelangt das erzeugte Permeat anschließend zu den Elektrodeionisationsmodulen. Dieses Verfahren ist eine Kombination aus Membrantrennverfahren und Ionenaustausch. Die Module bestehen aus zwei Kammern, von denen die Reinstwasserkammer mit einem speziellen Ionenaustauscherharz gefüllt ist. Des Weiteren besteht die Anlage aus kationen- und anionendurchlässigen Membranen. Die angelegte Spannung bringt die ionogenen Wasserinhaltsstoffe zum Wandern. Die Ionen können nur entsprechend ihrer Ladung durch die Membranen gelangen, das Wasser wird zurückgehalten. Beim Durchfluss durch die Reinstwasserkammer werden die sich noch im Permeat befindlichen Ionen nahezu vollständig entfernt. Das ablaufende Diluat wird in den Reinstwasserlagertank eingespeist. Die Ionen wandern in die zweite Kammer, die Konzentratkammer, die mit Spülwasser gefüllt ist, das im Kreislauf geführt wird und die dem Permeat entnommenen Ionen der Kanalisation zuführt.

Das den EDI-Modulen zugeführte Permeat enthält außerdem noch CO2, was die Leitfähigkeit im Reinstwasser erhöhen würde. Allerdings ist die CO2-Toleranz der EDI-Module begrenzt, da mit steigender CO2-Konzentration im Permeat auch die Stromstärke für deren Rückhaltung erhöht werden muss. Aus diesem Grund wird dem Permeat mithilfe einer Dosierpumpe Natronlauge (NaOH) zudosiert, wobei die Regelung über den pH-Wert erfolgt. Die Anhebung des pH-Wertes überführt das gelöste Kohlendioxid in die Form HCO3-, das von der Umkehr-osmose zurückgehalten und mit dem Konzentratvolumenstrom aus dem Aufbereitungssystem ausgeschleust werden kann. Alternativ kann das CO2 mit einer Membranentgasungsstufe aus dem Permeat abgetrennt werden.

Zur Sicherstellung einer mikrobiologisch einwandfreien Wasserqualität bleibt der Osmotron auch bei vollem Lagertank in Betrieb. Die Anlage schaltet automatisch auf Kreislaufbetrieb, wenn keine Anforderung vom Lagertank gegeben ist. Dabei wird das Diluat über den Tank zirkuliert, wodurch auch die Verbindungsleitung zwischen Osmotron und Tank ständig durchströmt wird. Sobald Reinstwasser aus dem Tank benötigt wird, geht die Anlage wieder in den normalen Betriebszustand. Im Gegensatz dazu schaltet die Anlage bei der Intervallspülung nach einer einstellbaren Stillstandzeit ein und spült über ein Ventil für eine einstellbare Zeit in den Kanal. Anschließend fährt die Anlage wieder in den Bereitschaftszustand.

Anders als bei konventionellen Ionenaustauschern sind in der Osmotron-Anlage nahezu alle Membranventile, die normalerweise vor den beiden Enthärtungsfiltern angebracht sind, in einer Blocklösung oberhalb der Enthärtungs- filter zusammengefasst. Diese Gemü-Mehrwege-Ventilblöcke aus Kunststoff stellen das Kernelement der Anlage dar. Bei allen Verfahrensschritten der Enthärtung werden sämtliche Medienströme über den Block geleitet: Speisewasser, Reinstwasser und Regenerationsmittel. Speisewasser- und Reinstwasserströme sind dabei stets voneinander getrennt. Somit wird ein Kurzschlussfluss, also dass nicht enthärtetes Wasser zur Umkehrosmose gelangt, zuverlässig vermieden. Der Ventilblock reguliert auch sicher sämtliche Spül- und Zirkulationsvorgänge sowie den Umschaltprozess, wenn ein Enthärtungsfilter von Arbeitsbetrieb auf Regenerationsbetrieb oder umgekehrt umgeschaltet wird. Die beiden Ventilblöcke ermöglichen eine Umschaltung der Enthärtungssäulen für die Fahrweise 1–2 oder bei Bedarf 2–1. Dies ist über die vorhandene Steuerung (S7–300) via Touchpanel frei wählbar.

Mit dem Einsatz von Gemü-Mehrwege-Ventilblöcken kann die Reinstwasseraufbereitungsanlage deutlich kompakter gebaut werden, da zahlreiche Rohrleitungen und Fittings eingespart werden. Gleichzeitig verringert sich die Zahl an Schweißnähten bzw. Klebestellen, was die Anlagensicherheit durch die Vermeidung von Leckagestellen deutlich erhöht. Die schnelle und einfache Montage der vormontierten Einheit reduziert zusätzlich Montagezeit und damit Kosten. Die pneumatischen Antriebe sind trotz der Kompaktheit dabei wartungsfreundlich angebracht.

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