Omgekeerde osmose, nanofiltratie, ultrafiltratie en microfiltratie voor proceswater, deioniseerd water, ultrapuur water en waterhergebruik.
Een membraaninstallatie laten ontwerpen
Maksim Neubauer
Hoofd Internationale Projectontwikkeling
Wat zijn membraanprocessen bij waterzuivering?
Membraanprocessen zijn fysische scheidingsprocessen voor de industriële water- en afvalwaterzuivering. Afhankelijk van het membraantype en de scheidingskenmerken kunnen deeltjes, colloïden, micro-organismen, organische verbindingen of opgeloste zouten uit het water worden tegengehouden.
Bij membraanfiltratie wordt water door een selectief membraan geleid. Welke stoffen worden tegengehouden, hangt af van de poriegrootte, de membraanstructuur, de lading, de werkdruk en de eigenschappen van de in het water aanwezige bestanddelen.
Microfiltratie en ultrafiltratie verwijderen met name deeltjes, vaste stoffen, colloïden, macromoleculen en micro-organismen. Met nanofiltratie en omgekeerde osmose kunnen bovendien opgeloste ionen, hardheidsvormers en zouten worden tegengehouden.
Membraanprocessen scheiden stoffen in water op basis van hun grootte, lading of oplosbaarheid. Microfiltratie en ultrafiltratie verwijderen vooral onopgeloste stoffen en colloïden, terwijl nanofiltratie en omgekeerde osmose ook opgeloste ionen en zouten kunnen tegenhouden.
Welke membraanprocessen zijn er?
De keuze tussen microfiltratie, ultrafiltratie, nanofiltratie en omgekeerde osmose hangt af van welke stoffen moeten worden tegengehouden en welke waterkwaliteit in het permeaat vereist is.
Microfiltratie
Microfiltratie wordt met name gebruikt voor het verwijderen van zwevende stoffen, deeltjes en micro-organismen uit proces- en afvalwaterstromen.
- Scheiding van vaste stoffen
- Behandeling van afvalwater
- Behandeling van proceswater
- Emulsiebehandeling
- Voorbehandeling van verdere membraanfasen
Ultrafiltratie
Bij ultrafiltratie worden fijnere deeltjes, colloïden, macromoleculen en micro-organismen afgescheiden. Deze methode wordt vaak toegepast als voorbehandeling voorafgaand aan een omgekeerde osmose of nanofiltratie.
- RO- en NF-voorbehandeling
- Hergebruik van water
- Proceswater
- afvalwaterzuivering
- Verwijdering van colloïden en biologische verontreiniging
Nanofiltratie
Wat betreft het scheidingsvermogen ligt nanofiltratie tussen ultrafiltratie en omgekeerde osmose in. Deze methode is met name geschikt voor het selectief tegenhouden van meerwaardige ionen, hardheidsvormers en grotere opgeloste organische moleculen.
- Verzachten
- Gedeeltelijke ontzilting
- Sulfaatreductie
- Selectieve ionenafscheiding
- Hergebruik van water
- Scheiding van organische stoffen
Omgekeerde osmose
Omgekeerde osmose maakt het mogelijk om opgeloste zouten, ionen en andere opgeloste stoffen in het water grotendeels tegen te houden en wordt toegepast voor ontzilting, proceswater en waterhergebruik.
- Ontzilting
- Productie van proceswater
- Gedemineraliseerd water
- Ultrazuiver water
- Recycling van afvalwater
- Hergebruik van water
Technische vergelijking tussen RO, NF, UF en MF
De vier membraanprocessen onderscheiden zich vooral door hun scheidingskenmerken en de stofgroepen die door het betreffende membraan worden tegengehouden.
| Procedure | Typische scheidingsopgave | Typische stoffen die worden achtergehouden | Typische toepassing |
|---|---|---|---|
| MF | Afscheiding van vaste stoffen en deeltjes | Deeltjes, zwevende stoffen en micro-organismen | Afvalwater, proceswater en voorfiltratie |
| UF | Scheiding van colloïden en macromoleculen | Colloïden, uiterst fijne vaste stoffen, macromoleculen en micro-organismen | RO-voorbehandeling en waterhergebruik |
| NF | Selectieve gedeeltelijke ontzilting | Multivalente ionen, hardheidsvormers en grotere opgeloste organische moleculen | Ontharding, sulfaatreductie en gedeeltelijke ontzilting |
| RO | Grootschalige ontzilting | Opgeloste zouten, ionen en talrijke andere opgeloste stoffen in het water | Deioniseerd water, ultrapuur water en waterhergebruik |
Welk membraanproces wordt toegepast, hangt niet alleen af van de gewenste waterkwaliteit. Bovendien zijn de samenstelling van het ruwe water, het risico op vervuiling en kalkaanslag, het debiet, de gewenste opbrengst, de kwaliteit van het permeaat en de behandeling of afvoer van het geproduceerde concentraat van doorslaggevend belang.
Onze membraaninstallaties voor industriële water- en afvalwaterzuivering
ALMAWATECH biedt membraaninstallaties voor ontzilting, gedeeltelijke ontzilting, afscheiding van vaste stoffen, deioniseerd water en waterhergebruik. Membraanprocessen, voorbehandeling en bedrijfsvoering worden per project aangepast aan de wateranalyse, het debiet en de gewenste permeatkwaliteit.
ALMA OSMO-proces
De ALMA OSMO Process is een volledig geautomatiseerde industriële omgekeerde-osmose-installatie voor de behandeling van proceswater en voorbehandeld afvalwater. Afhankelijk van het project kan deze ook worden uitgevoerd als nanofiltratie-installatie.
Installatieconcepten met één of meerdere trappen, evenals voorbehandelingen zoals ontharding, ultrafiltratie en dosering van antiscalant kunnen in de totale installatie worden geïntegreerd.
- Recycling van proceswater
- Hergebruik van afvalwater
- Hergebruik van water
- Ontzilting
- Nanofiltratie en gedeeltelijke ontzilting
- Meertraps RO-systemen
- Concentraat- of permeaatfasen
ALMA OSMO VE
De ALMA OSMO VE is ontworpen voor de productie van volledig ontzilt water en ultrapuur water voor industriële productieprocessen.
Afhankelijk van de vereiste waterkwaliteit kan de omgekeerde osmose worden gecombineerd met ontharding, UV, ionenuitwisseling, mengbed of EDI.
- Gedemineraliseerd water
- Ultrazuiver water
- ketelvoedingswater
- Productiewater
- Toepassingen in de farmaceutische en elektronica-industrie
- Gevoelige industriële processen
ALMA MEM MF/UF
De ALMA MEM MF/UF is een modulair opgebouwde micro- of ultrafiltratie-installatie voor industriële proces- en afvalwaterstromen.
Afhankelijk van de scheidingstaak worden keramische of organische membranen gebruikt. Het systeem kan worden uitgevoerd als een cross-flow- of dead-end-installatie en worden ingezet als voorbehandeling voor RO- of NF-systemen.
- Scheiding van vaste stoffen
- Verwijdering van colloïden
- Proceswater
- Behandeling van afvalwater
- Hergebruik van water
- Voorbehandeling vóór RO of NF
- Cross-flow of dead-end
ALMA BHU BiosS-behandeling
De ALMA BHU BiosS-Treat is een geïntegreerd zuiveringssysteem voor grote waterstromen. Het installatieconcept combineert meerdere zuiveringsfasen tot aan de afsluitende omgekeerde osmose.
Het proces is met name geschikt voor de winning van proces- en bedrijfswater uit oppervlaktewater, rivierwater of geschikte industriële waterstromen.
- Grote installaties voor waterhergebruik
- Oppervlaktewater en rivierwater
- Winning van proceswater
- Koelwater
- ketelvoedingswater
- Biologisch geactiveerde filtratie
- Omgekeerde osmose
Een membraaninstallatie laten ontwerpen:
Maksim Neubauer
Hoofd Internationale Projectontwikkeling
Welk ALMAWATECH-product is geschikt voor welke toepassing?
De keuze van het geschikte membraansysteem hangt af van de kwaliteit van het ruwe water, de gewenste kwaliteit van het permeaat, het debiet en de scheidingstaak. Het volgende overzicht toont typische toepassingen en ALMAWATECH-systemen die hiervoor vaak geschikt zijn.
| Initiële situatie | Vaak een geschikte oplossing |
|---|---|
| Proceswater terugwinnen uit voorbehandeld afvalwater | ALMA OSMO-proces |
| Hoge geleidbaarheid of zoutgehalte verlagen | ALMA OSMO-proces |
| Gericht de hardheid of meerwaardige ionen verminderen | ALMA OSMO Process als nanofiltratie |
| VE-water of ultrapuur water produceren | ALMA OSMO VE |
| Deeltjes en colloïden verwijderen vóór omgekeerde osmose | ALMA MEM UF |
| Vaste stoffen of emulsies scheiden met behulp van membranen | ALMA MEM MF/UF |
| Grote oppervlaktewaterstroom voor proceswater | ALMA BHU BiosS-behandeling |
| Waterhergebruik met meerdere zuiveringsfasen | ALMA OSMO Process of ALMA BHU BiosS-Treat |
Waarom is de voorbehandeling van membraaninstallaties zo belangrijk?
Membraanfilters zijn gevoelig voor deeltjes, hardheidsvormers, organische verontreinigingen, biologische activiteit en moeilijk oplosbare zouten. Een geschikte voorbehandeling is daarom van cruciaal belang voor een stabiele en rendabele werking.
Wat vermindert een geschikte voorbehandeling?
- Aangroei
- Schalen
- Verstopping van het membraan
- Reinigingsbehoefte
- CIP-frequentie
- Slijtage van het membraan
- Bedrijfsonderbrekingen
Typische voorbehandelingsmethoden
- zeven
- Microfiltratie
- Ultrafiltratie
- Verzachten
- Precipitatie en flocculatie
- Biofiltratie
- Actieve kool
- pH-aanpassing
- Antiscalant-dosering
De voorbehandeling wordt per project aangepast aan het ruwe water, het membraanproces en het gewenste rendement. Het doel is om vervuiling en kalkaanslag tot een minimum te beperken, stabiele bedrijfsomstandigheden te creëren en de levensduur van de membranen te maximaliseren.
Omgekeerde osmose combineren met ultrafiltratie
Een veelgebruikte combinatie van processen voor industriële waterhergebruikinstallaties is de koppeling van ultrafiltratie met een achteraf geschakelde omgekeerde osmose.
De functie van ultrafiltratie
De voorafgaande ultrafiltratie verwijdert eerst deeltjes, colloïden en micro-organismen en vermindert zo de belasting door vaste stoffen en colloïden in de daaropvolgende membraanfase.
De werking van omgekeerde osmose
Het achteraf geplaatste ALMA OSMO Process vermindert vervolgens opgeloste zouten, ionen en andere opgeloste bestanddelen in het water en produceert het permeaat dat bestemd is voor de hergebruik.
Typisch gebruik van het permeaat
Waterhergebruik met membraantechnologie
Membraanprocessen vormen een centraal onderdeel van industriële concepten voor waterhergebruik. Afhankelijk van de kwaliteit van het ruwe water kunnen biologische, chemisch-fysische en op membranen gebaseerde processen worden gecombineerd om gezuiverd afvalwater opnieuw in te zetten als proces- of bedrijfswater.
Biologische voorbehandeling + UF + RO
Bij industrieel afvalwater met organische verontreiniging kan in eerste instantie een biologische zuivering plaatsvinden. Een daaropvolgende ultrafiltratie verwijdert vaste stoffen en colloïden, voordat de omgekeerde osmose de hoeveelheid opgeloste zouten vermindert.
Chemisch-fysische voorbehandeling + NF / RO
Bij andere waterstromen kunnen neerslag, flocculatie, filtratie of ontharding als voorbehandeling worden toegepast . Vervolgens zorgen nanofiltratie of omgekeerde osmose voor de gedeeltelijke respectievelijk volledige ontzilting.
Referenties voor membraaninstallaties
Südzucker, Zeitz, Duitsland
Behandeling van rivierwater tot drinkwaterkwaliteit met een capaciteit van 220 m³/u.
3M, Burgkirchen, Duitsland
Meertrapsmembraaninstallatie als proefinstallatie, geïntegreerd in een technische container met een capaciteit van 2 m³/u.
EEW, Helmstedt, Duitsland
Waterrecycling van koeltorenwater door middel van ultrafiltratie en omgekeerde osmose voor 25 m³/u.
NBG Fiber, Gmünd, Oostenrijk
Ultrapuurwaterinstallatie met ontharding, omgekeerde osmose, membraanontgassing en EDI voor 2 m³/u.
Duits Centrum voor Lucht- en Ruimtevaart
Omgekeerde osmose-installatie met een capaciteit van 10 m³/u voor het onderzoeksstation GARS O’Higgins op Antarctica.
Deaxo, Dresden, Duitsland
Een redundant opgebouwde omgekeerde osmose-installatie met UV-desinfectie en een mengbedfilter.
Typische industriële toepassingen
Membraanprocessen worden in talrijke industrietakken toegepast, wanneer proceswater moet worden gezuiverd, afvalwater moet worden hergebruikt of bepaalde waterkwaliteiten voor productieprocessen moeten worden verkregen .
Chemische industrie
Ontzilting, waterhergebruik en behandeling van proces- en afvalwaterstromen.
Metaal- en oppervlaktebehandelingsindustrie
Ontzilting, recirculatie en verwijdering van deeltjes en opgeloste stoffen.
Voedingsmiddelen- en drankenindustrie
Proceswater, reinigingswater en waterhergebruik.
Farmaceutische en cosmetische industrie
Productie van proceswater en ultrapuur water met gespecificeerde kwaliteiten.
Energie- en energiecentraletechniek
Demineraliseerd water, ketelvoedingswater en behandeling van circulatiewater.
Pulp- en papierindustrie
Waterhergebruik, behandeling van proceswater en ontzilting.
Elektronica- en hightechindustrie
VE-water en ultrapuur water voor gevoelige productieprocessen.
Recycling en afvalverwerking
Behandeling van complexe afvalwaterstromen en terugwinning van bruikbare waterfracties.
Welke gegevens hebben we nodig voor het ontwerp van een membraaninstallatie?
Voor de keuze en dimensionering van een omgekeerde osmose-, nanofiltratie-, ultrafiltratie- of microfiltratiesysteem hebben we, naast het debiet, met name een betrouwbare wateranalyse en gegevens over de gewenste permeaatkwaliteit nodig.
Typische ontwerpgegevens
- Gemiddelde volumestroom
- Maximale volumestroom
- Temperatuur
- pH-waarde
- Geleidbaarheid
- TDS
- Calcium
- Magnesium
- Natrium
- Chloride
- Sulfaat
- Hydrogencarbonaat / alkaliteit
- silicaat
- IJzer
- Mangaan
- Barium
- Strontium
- COD
- TOC
- Vastestofgehalte
- Troebelheid
- SDI
- Gewenste permeaatkwaliteit
- Gewenste opbrengst
- Bestaande voorbehandeling
- Beoogd gebruik van het permeaat
Bij het ontwerpen van een membraaninstallatie zijn niet alleen het debiet en de gewenste permeaatkwaliteit van doorslaggevend belang. Van bijzonder belang zijn de zoutmatrix, de hardheidsvormers, de organische belasting, de vaste stoffen en het risico op fouling en kalkaanslag in het ruwe water.
Welk membraansysteem is geschikt voor uw water?
Stuur ons uw wateranalyse, debietgegevens en de gewenste permeaatkwaliteit. Onze procestechnici gaan op basis hiervan na welk membraanproces of welke combinatie van processen technisch en economisch geschikt is voor uw toepassing.
Afhankelijk van de waterkwaliteit kan ook een combinatie van meerdere membraanprocessen of aanvullende voorbehandelingsstappen de geschikte oplossing zijn.
Een membraaninstallatie laten ontwerpenOntwerp en bouw van een membraaninstallatie
Technische documentatie en gegevensbladen voor onze membraaninstallaties
Foto's van membraaninstallaties
Veelgestelde vragen over membraaninstallaties
Welk membraansysteem is geschikt voor mijn water?
De geschikte membraantechniek hangt af van de stoffen in het water en de gewenste kwaliteit van het eindproduct. Voor het verwijderen van vaste stoffen en colloïden wordt vaak micro- of ultrafiltratie toegepast. Voor gedeeltelijke ontzilting en selectieve ionescheiding kan nanofiltratie geschikt zijn, terwijl omgekeerde osmose wordt toegepast wanneer een verregaande ontzilting vereist is.
Voor een betrouwbare selectie zijn met name de wateranalyse, het debiet, de gewenste opbrengst en de beoogde kwaliteit nodig.
Wanneer is nanofiltratie zinvoller dan omgekeerde osmose?
Nanofiltratie kan zinvol zijn wanneer geen volledige ontzilting nodig is en men gericht meerwaardige ionen, hardheidsvormers of bepaalde grotere opgeloste organische stoffen wil verminderen.
Typische toepassingen zijn ontharding, gedeeltelijke ontzouting en sulfaatreductie. Voor een verregaande vermindering van de totale zoutbelasting is omgekeerde osmose daarentegen doorgaans geschikter.
Kan een membraaninstallatie in een bestaande waterzuiveringsinstallatie worden geïntegreerd?
Ja. Membraanfasen kunnen vaak in bestaande water- en afvalwaterzuiveringsinstallaties worden geïntegreerd. Typische voorbeelden zijn ultrafiltratie vóór een bestaande omgekeerde osmose-installatie, een extra RO-fase ter verbetering van de permeatkwaliteit of een NF-fase voor selectieve gedeeltelijke ontzilting.
De bestaande voorbehandeling, de hydraulische reserves en de kwaliteit van het toevoerwater zijn doorslaggevend.
Welk rendement kan een omgekeerde osmose-installatie behalen?
De haalbare opbrengst is projectspecifiek en hangt onder andere af van het zoutgehalte, de hardheidsvormers, silicaat, het risico op kalkaanslag, de temperatuur en de schakeling van de installatie. Een algemene waarde is daarom niet zinvol voor industriële installaties.
Bij het ontwerp wordt het technisch en economisch verantwoorde rendement zodanig gekozen dat de membraanbelasting, de concentraathoeveelheid en de bedrijfszekerheid in evenwicht zijn.
Hoe kan fouling in membraaninstallaties worden verminderd?
Aangroei wordt vooral beperkt door een geschikte voorbehandeling, de juiste membraankeuze en gecontroleerde bedrijfsomstandigheden. Afhankelijk van het water kunnen bijvoorbeeld filtratie, ultrafiltratie, actieve kool, biologische behandeling of chemisch-fysische voorbehandeling nodig zijn.
Daarnaast zijn het bewaken van de druk, het debiet en de kwaliteit van het permeaat, evenals een op de behoefte afgestemde reiniging van de membranen, van belang.
Hoe wordt schaalvorming bij omgekeerde osmose en nanofiltratie voorkomen?
Er ontstaat kalkaanslag wanneer moeilijk oplosbare zouten in het concentraat hun oplosbaarheidsgrens overschrijden. Bij het ontwerp wordt het risico beoordeeld op basis van de wateranalyse en de beoogde opbrengst.
Mogelijke maatregelen zijn ontharding, aanpassing van de pH-waarde, dosering van antiscalant, een aangepaste terugwinning en, indien nodig, aanvullende voorbehandelingsfasen.
Wat gebeurt er met het concentraat van een omgekeerde-osmose-installatie?
Het concentraat dat bij RO of NF ontstaat, bevat de tegengehouden zouten en waterbestanddelen in een hogere concentratie. Afhankelijk van de locatie en de samenstelling kan het worden afgevoerd, verder worden behandeld of naar een extra concentraatfase worden geleid.
Bij de planning van de installatie moet al rekening worden gehouden met de behandeling van het concentraat, aangezien dit een aanzienlijke invloed kan hebben op de algehele rendabiliteit van een concept voor waterhergebruik.
Kan een omgekeerde osmose-installatie worden gebruikt voor waterhergebruik?
Ja. Omgekeerde osmose is een veelgebruikte methode voor industriële waterhergebruikinstallaties wanneer na de voorbehandeling met name opgeloste zouten en ionen moeten worden verwijderd.
Het geproduceerde permeaat kan, afhankelijk van de vereiste kwaliteit, bijvoorbeeld worden gebruikt als proceswater, reinigingswater, koelwater of ketelvoedingswater.
Wanneer is ultrafiltratie vóór omgekeerde osmose zinvol?
Ultrafiltratie is met name zinvol wanneer het toevoerwater deeltjes, colloïden of een verhoogde microbiologische belasting bevat. Het stabiliseert de waterkwaliteit vóór de RO en kan daardoor het risico op vervuiling van de omgekeerde osmose verminderen.
Voor industriële waterhergebruikinstallaties is de combinatie van UF en RO daarom vaak een technisch verantwoorde oplossing.
Hoe wordt deioniseerd water of ultrapuur water met membraantechnologie geproduceerd?
Voor deioniseerd water wordt vaak eerst omgekeerde osmose toegepast om het gehalte aan opgeloste zouten aanzienlijk te verminderen. Als een nog lagere geleidbaarheid vereist is, kan daarna een extra polijstfase volgen.
Hiervoor kunnen, afhankelijk van de kwaliteitseisen, bijvoorbeeld ionenwisselaars of EDI worden gebruikt.
Onze membraaninstallaties
ALMA MEM MF/UF
Microfiltratie- en ultrafiltratie-installatie met organische of keramische membranen voor de behandeling van afvalwater en proceswater.
ALMA OSMO VE
Compacte en modulaire omgekeerde osmose systemen met organische membranen voor de productie van ultrapuur water voor kritische productieprocessen.
ALMA OSMO-proces
Omgekeerd osmosesysteem, indien nodig in een meertrapsversie, voor de behandeling van afvalwater en proceswater voor intern hergebruik.
ALMA BHU BiosS-behandeling
Het gepatenteerde BiosS-Treat combineert een precipitatiestap met daaropvolgende biologisch actieve filtratie en omgekeerde osmose.
Neem gerust op elk moment contact met ons op!
Maksim Neubauer
Hoofd Internationale Projectontwikkeling