Umkehrosmose, Nanofiltration, Ultrafiltration und Mikrofiltration für Prozesswasser, VE-Wasser, Reinstwasser und Water-Reuse.
Membrananlage auslegen lassen
Maksim Neubauer
Leiter Internationale Projektentwicklung
Was sind Membranverfahren in der Wasseraufbereitung?
Membranverfahren sind physikalische Trennverfahren für die industrielle Wasser- und Abwasseraufbereitung. Je nach Membrantyp und Trenncharakteristik können Partikel, Kolloide, Mikroorganismen, organische Verbindungen oder gelöste Salze aus dem Wasser zurückgehalten werden.
Bei der Membranfiltration wird Wasser durch eine selektive Membran geführt. Welche Stoffe zurückgehalten werden, hängt von Porengröße, Membranstruktur, Ladung, Betriebsdruck und den Eigenschaften der enthaltenen Wasserinhaltsstoffe ab.
Mikrofiltration und Ultrafiltration entfernen insbesondere Partikel, Feststoffe, Kolloide, Makromoleküle und Mikroorganismen. Mit Nanofiltration und Umkehrosmose können zusätzlich gelöste Ionen, Härtebildner und Salze zurückgehalten werden.
Membranverfahren trennen Wasserinhaltsstoffe anhand ihrer Größe, Ladung oder Löslichkeit. Mikrofiltration und Ultrafiltration entfernen vor allem ungelöste Stoffe und Kolloide, während Nanofiltration und Umkehrosmose auch gelöste Ionen und Salze zurückhalten können.
Welche Membranverfahren gibt es?
Die Auswahl zwischen Mikrofiltration, Ultrafiltration, Nanofiltration und Umkehrosmose richtet sich danach, welche Stoffe zurückgehalten werden sollen und welche Wasserqualität im Permeat benötigt wird.
Mikrofiltration
Die Mikrofiltration dient insbesondere zur Entfernung suspendierter Stoffe, Partikel und Mikroorganismen aus Prozess- und Abwasserströmen.
- Feststoffabtrennung
- Abwasserbehandlung
- Prozesswasseraufbereitung
- Emulsionsbehandlung
- Vorbehandlung weiterer Membranstufen
Ultrafiltration
Die Ultrafiltration trennt feinere Partikel, Kolloide, Makromoleküle und Mikroorganismen ab. Sie wird häufig als Vorbehandlung vor einer Umkehrosmose oder Nanofiltration eingesetzt.
- RO- und NF-Vorbehandlung
- Water-Reuse
- Prozesswasser
- Abwasseraufbereitung
- Entfernung von Kolloiden und biologischer Belastung
Nanofiltration
Die Nanofiltration liegt hinsichtlich ihres Trennvermögens zwischen Ultrafiltration und Umkehrosmose. Sie eignet sich insbesondere zur selektiven Rückhaltung mehrwertiger Ionen, Härtebildner und größerer gelöster organischer Moleküle.
- Enthärtung
- Teilentsalzung
- Sulfatreduktion
- Selektive Ionenabtrennung
- Water-Reuse
- Organische Stofftrennung
Umkehrosmose
Die Umkehrosmose ermöglicht eine weitgehende Rückhaltung gelöster Salze, Ionen und weiterer gelöster Wasserinhaltsstoffe und wird für Entsalzung, Prozesswasser und Water-Reuse eingesetzt.
- Entsalzung
- Prozesswassererzeugung
- VE-Wasser
- Reinstwasser
- Abwasserrecycling
- Water-Reuse
RO, NF, UF und MF im technischen Vergleich
Die vier Membranverfahren unterscheiden sich vor allem durch ihre Trenncharakteristik und die Stoffgruppen, die von der jeweiligen Membran zurückgehalten werden.
| Verfahren | Typische Trennaufgabe | Typisch zurückgehaltene Stoffe | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|
| MF | Feststoff- und Partikelabtrennung | Partikel, Schwebstoffe und Mikroorganismen | Abwasser, Prozesswasser und Vorfiltration |
| UF | Kolloid- und Makromolekülabtrennung | Kolloide, feinste Feststoffe, Makromoleküle und Mikroorganismen | RO-Vorbehandlung und Water-Reuse |
| NF | Selektive Teilentsalzung | Mehrwertige Ionen, Härtebildner und größere gelöste organische Moleküle | Enthärtung, Sulfatreduktion und Teilentsalzung |
| RO | Weitgehende Entsalzung | Gelöste Salze, Ionen und zahlreiche weitere gelöste Wasserinhaltsstoffe | VE-Wasser, Reinstwasser und Water-Reuse |
Welches Membranverfahren eingesetzt wird, hängt nicht nur von der gewünschten Wasserqualität ab. Entscheidend sind außerdem Rohwasserzusammensetzung, Fouling- und Scalingpotenzial, Volumenstrom, gewünschte Ausbeute, Permeatqualität und die Behandlung oder Entsorgung des anfallenden Konzentrats.
Unsere Membrananlagen für industrielle Wasser- und Abwasseraufbereitung
ALMAWATECH bietet Membrananlagen für Entsalzung, Teilentsalzung, Feststoffabtrennung, VE-Wasser und Water-Reuse. Membranverfahren, Vorbehandlung und Betriebsweise werden projektspezifisch an Wasseranalyse, Volumenstrom und gewünschte Permeatqualität angepasst.
ALMA OSMO Process
Die ALMA OSMO Process ist eine vollautomatische industrielle Umkehrosmoseanlage zur Aufbereitung von Prozesswasser und vorbehandeltem Abwasser. Projektspezifisch kann sie auch als Nanofiltrationsanlage ausgeführt werden.
Ein- oder mehrstufige Anlagenkonzepte sowie Vorbehandlungen wie Enthärtung, Ultrafiltration und Antiscalant-Dosierung können in die Gesamtanlage integriert werden.
- Prozesswasserrecycling
- Abwasserwiederverwendung
- Water-Reuse
- Entsalzung
- Nanofiltration und Teilentsalzung
- Mehrstufige RO-Systeme
- Konzentrat- oder Permeatstufen
ALMA OSMO VE
Die ALMA OSMO VE ist für die Herstellung von vollentsalztem Wasser und Reinstwasser für industrielle Produktionsprozesse ausgelegt.
Je nach erforderlicher Wasserqualität kann die Umkehrosmose mit Enthärtung, UV, Ionenaustausch, Mischbett oder EDI kombiniert werden.
- VE-Wasser
- Reinstwasser
- Kesselspeisewasser
- Produktionswasser
- Pharma- und Elektronikanwendungen
- Empfindliche industrielle Prozesse
ALMA MEM MF/UF
Die ALMA MEM MF/UF ist eine modular aufgebaute Mikro- oder Ultrafiltrationsanlage für industrielle Prozess- und Abwasserströme.
Je nach Trennaufgabe kommen keramische oder organische Membranen zum Einsatz. Das System kann als Cross-Flow- oder Dead-End-Anlage ausgeführt und als Vorbehandlung für RO- oder NF-Systeme genutzt werden.
- Feststoffabtrennung
- Kolloidentfernung
- Prozesswasser
- Abwasserbehandlung
- Water-Reuse
- Vorbehandlung vor RO oder NF
- Cross-Flow oder Dead-End
ALMA BHU BiosS-Treat
Die ALMA BHU BiosS-Treat ist ein integriertes Aufbereitungssystem für große Wasserströme. Das Anlagenkonzept kombiniert mehrere Aufbereitungsstufen bis zur abschließenden Umkehrosmose.
Das Verfahren eignet sich insbesondere für die Gewinnung von Prozess- und Betriebswasser aus Oberflächenwasser, Flusswasser oder geeigneten industriellen Wasserströmen.
- Große Water-Reuse-Anlagen
- Oberflächen- und Flusswasser
- Prozesswassergewinnung
- Kühlwasser
- Kesselspeisewasser
- Biologisch aktivierte Filtration
- Umkehrosmose
Membrananlage auslegen lassen:
Maksim Neubauer
Leiter Internationale Projektentwicklung
Welches ALMAWATECH-Produkt eignet sich für welche Anwendung?
Die Auswahl der geeigneten Membrananlage richtet sich nach Rohwasserqualität, gewünschter Permeatqualität, Volumenstrom und Trennaufgabe. Die folgende Übersicht zeigt typische Anwendungsfälle und häufig geeignete ALMAWATECH-Systeme.
| Ausgangssituation | Häufig geeignete Lösung |
|---|---|
| Prozesswasser aus vorbehandeltem Abwasser zurückgewinnen | ALMA OSMO Process |
| Hohe Leitfähigkeit oder Salzgehalt reduzieren | ALMA OSMO Process |
| Gezielt Härte oder mehrwertige Ionen reduzieren | ALMA OSMO Process als Nanofiltration |
| VE-Wasser oder Reinstwasser herstellen | ALMA OSMO VE |
| Partikel und Kolloide vor einer Umkehrosmose entfernen | ALMA MEM UF |
| Feststoffe oder Emulsionen membranbasiert trennen | ALMA MEM MF/UF |
| Großer Oberflächenwasserstrom für Prozesswasser | ALMA BHU BiosS-Treat |
| Water-Reuse mit mehreren Aufbereitungsstufen | ALMA OSMO Process oder ALMA BHU BiosS-Treat |
Warum ist die Vorbehandlung von Membrananlagen so wichtig?
Membranen reagieren empfindlich auf Partikel, Härtebildner, organische Belastungen, biologische Aktivität und schwer lösliche Salze. Eine geeignete Vorbehandlung ist deshalb entscheidend für einen stabilen und wirtschaftlichen Betrieb.
Was reduziert eine geeignete Vorbehandlung?
- Fouling
- Scaling
- Membranverblockung
- Reinigungsbedarf
- CIP-Häufigkeit
- Membranverschleiß
- Betriebsunterbrechungen
Typische Vorbehandlungsverfahren
- Siebung
- Mikrofiltration
- Ultrafiltration
- Enthärtung
- Fällung und Flockung
- Biofiltration
- Aktivkohle
- pH-Anpassung
- Antiscalant-Dosierung
Die Vorbehandlung wird projektspezifisch an Rohwasser, Membranverfahren und gewünschte Ausbeute angepasst. Ziel ist es, Fouling und Scaling zu minimieren, stabile Betriebsbedingungen zu schaffen und die Membranstandzeit zu maximieren.
Umkehrosmose mit Ultrafiltration kombinieren
Eine häufig eingesetzte Verfahrenskombination für industrielle Water-Reuse-Anlagen ist die Verbindung einer Ultrafiltration mit einer nachgeschalteten Umkehrosmose.
Aufgabe der Ultrafiltration
Die vorgeschaltete Ultrafiltration entfernt zunächst Partikel, Kolloide und Mikroorganismen und reduziert damit die Feststoff- und Kolloidbelastung der nachfolgenden Membranstufe.
Aufgabe der Umkehrosmose
Die nachgeschaltete ALMA OSMO Process reduziert anschließend gelöste Salze, Ionen und weitere gelöste Wasserinhaltsstoffe und erzeugt das für die Wiederverwendung vorgesehene Permeat.
Typische Nutzung des Permeats
Water-Reuse mit Membranverfahren
Membranverfahren sind ein zentraler Bestandteil industrieller Water-Reuse-Konzepte. Je nach Rohwasserqualität können biologische, chemisch-physikalische und membranbasierte Verfahren kombiniert werden, um behandeltes Abwasser wieder als Prozess- oder Betriebswasser einzusetzen.
Biologische Vorbehandlung + UF + RO
Bei organisch belasteten Industrieabwässern kann zunächst eine biologische Behandlung erfolgen. Eine nachgeschaltete Ultrafiltration entfernt Feststoffe und Kolloide, bevor die Umkehrosmose die gelöste Salzfracht reduziert.
Chemisch-physikalische Vorbehandlung + NF / RO
Bei anderen Wasserströmen können Fällung, Flockung, Filtration oder Enthärtung als Vorbehandlung eingesetzt werden. Anschließend übernehmen Nanofiltration oder Umkehrosmose die Teil- beziehungsweise Vollentsalzung.
Referenzen für Membrananlagen
Südzucker, Zeitz, Deutschland
Aufbereitung von Flusswasser in Trinkwasserqualität mit einer Leistung von 220 m3/h.
3M, Burgkirchen, Deutschland
Mehrstufige Membrananlage als Pilotanlage integriert in einem Technikraumcontainer mit 2 m3/h.
EEW, Helmstedt, Deutschland
Wasserrecyling von Kühlturmwasser mittels Ultrafiltration und Umkehrosmose für 25 m³/h.
NBG Fiber, Gmünd, Österreich
Reinstwasseranlage mit Enthärtung, Umkehrosmose, Membranentgasung und EDI für 2 m3/h.
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
Umkehrosmoseanlage mit 10 m3/h für die Forschungsstation GARS O’Higgins in der Antarktis.
Deaxo, Dresden, Deutschland
Redundant aufgebaute Umkehrosmoseanlage mit UV-Desinfektion und Mischbettfilter.
Typische industrielle Anwendungen
Membranverfahren werden in zahlreichen Industriezweigen eingesetzt, wenn Prozesswasser aufbereitet, Abwasser wiederverwendet oder definierte Wasserqualitäten für Produktionsprozesse erzeugt werden sollen.
Chemische Industrie
Entsalzung, Water-Reuse und Aufbereitung von Prozess- und Abwasserströmen.
Metall- und Oberflächenindustrie
Entsalzung, Kreislaufführung sowie Entfernung von Partikeln und gelösten Stoffen.
Lebensmittel- und Getränkeindustrie
Prozesswasser, Reinigungswasser und Wasserwiederverwendung.
Pharma- und Kosmetikindustrie
Herstellung definierter Prozesswasser- und Reinstwasserqualitäten.
Energie- und Kraftwerkstechnik
VE-Wasser, Kesselspeisewasser und Aufbereitung von Kreislaufwässern.
Papier- und Zellstoffindustrie
Water-Reuse, Prozesswasseraufbereitung und Entsalzung.
Elektronik- und High-Tech-Industrie
VE- und Reinstwasser für sensible Fertigungsprozesse.
Recycling und Entsorgung
Aufbereitung komplexer Abwasserströme und Rückgewinnung nutzbarer Wasserfraktionen.
Welche Daten benötigen wir für die Auslegung einer Membrananlage?
Für die Auswahl und Dimensionierung einer Umkehrosmose, Nanofiltration, Ultrafiltration oder Mikrofiltration benötigen wir neben dem Volumenstrom insbesondere eine aussagekräftige Wasseranalyse und Angaben zur gewünschten Permeatqualität.
Typische Auslegungsdaten
- Durchschnittlicher Volumenstrom
- Maximaler Volumenstrom
- Temperatur
- pH-Wert
- Leitfähigkeit
- TDS
- Calcium
- Magnesium
- Natrium
- Chlorid
- Sulfat
- Hydrogencarbonat / Alkalinität
- Silikat
- Eisen
- Mangan
- Barium
- Strontium
- CSB
- TOC
- Feststoffgehalt
- Trübung
- SDI
- Gewünschte Permeatqualität
- Gewünschte Ausbeute
- Vorhandene Vorbehandlung
- Geplante Nutzung des Permeats
Für die Auslegung einer Membrananlage sind nicht nur Volumenstrom und gewünschte Permeatqualität entscheidend. Besonders wichtig sind Salzmatrix, Härtebildner, organische Belastung, Feststoffe sowie Fouling- und Scalingpotenzial des Rohwassers.
Welche Membrananlage eignet sich für Ihr Wasser?
Senden Sie uns Ihre Wasseranalyse, Volumenstromdaten und die gewünschte Permeatqualität. Unsere Verfahrenstechniker prüfen auf dieser Grundlage, welches Membranverfahren oder welche Verfahrenskombination für Ihre Anwendung technisch und wirtschaftlich geeignet ist.
Je nach Wasserqualität kann auch eine Kombination mehrerer Membranverfahren oder zusätzlicher Vorbehandlungsstufen die geeignete Lösung darstellen.
Membrananlage auslegen lassenPlanung und Bau einer Membrananlage
Technische Unterlagen und Datenblätter für unsere Membrananlagen
Fotos von Membrananlagen
Häufige Fragen zu Membrananlagen
Welche Membrananlage eignet sich für mein Wasser?
Das geeignete Membranverfahren hängt von den Wasserinhaltsstoffen und der gewünschten Produktwasserqualität ab. Für die Entfernung von Feststoffen und Kolloiden kommen häufig Mikro- oder Ultrafiltration zum Einsatz. Für Teilentsalzung und selektive Ionenabtrennung kann eine Nanofiltration geeignet sein, während eine Umkehrosmose eingesetzt wird, wenn eine weitgehende Entsalzung erforderlich ist.
Für eine belastbare Auswahl werden insbesondere Wasseranalyse, Volumenstrom, gewünschte Ausbeute und Zielqualität benötigt.
Wann ist Nanofiltration sinnvoller als Umkehrosmose?
Eine Nanofiltration kann sinnvoll sein, wenn keine vollständige Entsalzung benötigt wird und gezielt mehrwertige Ionen, Härtebildner oder bestimmte größere gelöste organische Stoffe reduziert werden sollen.
Typische Anwendungen sind Enthärtung, Teilentsalzung und Sulfatreduktion. Für eine weitgehende Reduzierung der gesamten Salzfracht ist dagegen in der Regel eine Umkehrosmose geeigneter.
Kann eine Membrananlage in eine bestehende Wasseraufbereitung integriert werden?
Ja. Membranstufen können häufig in bestehende Wasser- und Abwasserbehandlungsanlagen integriert werden. Typische Beispiele sind eine Ultrafiltration vor einer vorhandenen Umkehrosmose, eine zusätzliche RO-Stufe zur Verbesserung der Permeatqualität oder eine NF-Stufe zur selektiven Teilentsalzung.
Entscheidend sind die vorhandene Vorbehandlung, hydraulische Reserven und die Qualität des Zulaufwassers.
Welche Ausbeute kann eine Umkehrosmoseanlage erreichen?
Die erreichbare Ausbeute ist projektspezifisch und hängt unter anderem von Salzgehalt, Härtebildnern, Silikat, Scalingpotenzial, Temperatur und Anlagenverschaltung ab. Ein pauschaler Wert ist deshalb für industrielle Anlagen nicht sinnvoll.
Bei der Auslegung wird die technisch und wirtschaftlich sinnvolle Ausbeute so gewählt, dass Membranbelastung, Konzentratmenge und Betriebsstabilität miteinander in Einklang stehen.
Wie lässt sich Fouling bei Membrananlagen reduzieren?
Fouling wird vor allem durch eine geeignete Vorbehandlung, passende Membranauswahl und kontrollierte Betriebsbedingungen begrenzt. Je nach Wasser können beispielsweise Filtration, Ultrafiltration, Aktivkohle, biologische Behandlung oder chemisch-physikalische Vorbehandlung erforderlich sein.
Zusätzlich sind die Überwachung von Druck, Durchfluss und Permeatqualität sowie eine bedarfsgerechte Reinigung der Membranen wichtig.
Wie wird Scaling bei Umkehrosmose und Nanofiltration verhindert?
Scaling entsteht, wenn schwer lösliche Salze im Konzentrat ihre Löslichkeitsgrenze überschreiten. Das Risiko wird bei der Auslegung anhand der Wasseranalyse und der vorgesehenen Ausbeute bewertet.
Mögliche Maßnahmen sind Enthärtung, pH-Anpassung, Antiscalant-Dosierung, eine angepasste Recovery sowie gegebenenfalls zusätzliche Vorbehandlungsstufen.
Was passiert mit dem Konzentrat einer Umkehrosmoseanlage?
Das bei RO oder NF entstehende Konzentrat enthält die zurückgehaltenen Salze und Wasserinhaltsstoffe in erhöhter Konzentration. Je nach Standort und Zusammensetzung kann es abgeleitet, weiterbehandelt oder in eine zusätzliche Konzentratstufe geführt werden.
Die Konzentratbehandlung sollte bereits bei der Anlagenplanung berücksichtigt werden, da sie die Gesamtwirtschaftlichkeit eines Water-Reuse-Konzepts wesentlich beeinflussen kann.
Kann eine Umkehrosmoseanlage für Water-Reuse eingesetzt werden?
Ja. Umkehrosmose ist ein häufig eingesetztes Verfahren für industrielle Water-Reuse-Anlagen, wenn nach der Vorbehandlung insbesondere gelöste Salze und Ionen reduziert werden müssen.
Das erzeugte Permeat kann abhängig von der geforderten Qualität beispielsweise als Prozess-, Reinigungs-, Kühl- oder Kesselspeisewasser genutzt werden.
Wann ist eine Ultrafiltration vor einer Umkehrosmose sinnvoll?
Eine Ultrafiltration ist insbesondere dann sinnvoll, wenn das Zulaufwasser Partikel, Kolloide oder eine erhöhte mikrobiologische Belastung enthält. Sie stabilisiert die Wasserqualität vor der RO und kann dadurch das Foulingrisiko der Umkehrosmose reduzieren.
Für industrielle Water-Reuse-Anlagen ist die Kombination aus UF und RO deshalb häufig eine technisch sinnvolle Lösung.
Wie wird VE-Wasser oder Reinstwasser mit Membrantechnik erzeugt?
Für VE-Wasser wird häufig zunächst eine Umkehrosmose zur weitgehenden Reduzierung gelöster Salze eingesetzt. Wenn eine noch niedrigere Leitfähigkeit erforderlich ist, kann anschließend eine zusätzliche Polishing-Stufe folgen.
Dafür können je nach Qualitätsanforderung beispielsweise Ionenaustauscher oder EDI eingesetzt werden.
Unsere Membrananlagen
ALMA MEM MF/UF
Mikrofiltration- und Ultrafiltrationsanlage aus organischen oder keramischen Membranen zur Aufbereitung von Abwasser und Prozesswasser.
ALMA OSMO VE
Kompakt und modular gebaute Umkehrosmoseanlagen mit organischen Membranen zur Herstellung von Reinstwasser für kritische Produktionsprozesse.
ALMA OSMO Process
Umkehrosmoseanlage, bei Bedarf in mehrstufiger Ausführung, für die Aufbereitung von Abwasser und Prozesswasser zur innerbetrieblichen Wiederverwendung.
ALMA BHU BiosS-Treat
Das patentierte BiosS-Treat kombiniert einen
Fällungsschritt mit einer anschließenden biologisch aktiven Filtration und einer Umkehrosmose.
Kontaktieren Sie uns jederzeit!
Maksim Neubauer
Leiter Internationale Projektentwicklung