Wasseraufbereitung
Teil von Welche Verfahren sind für die Wasseraufbereitung im Produktionsbetrieb belegt?
Umkehrosmose oder Ultrafiltration im Betriebsvergleich
Umkehrosmose oder Ultrafiltration im Betriebsvergleich: Rückhaltevermögen, Energiebedarf, Investition und Betriebskosten je Kubikmeter und Betriebsjahr.
Das Wichtigste auf einen Blick
- Ultrafiltration trennt Partikel, Keime und Makromoleküle, gelöste Salze passieren die Membran.
- Umkehrosmose hält zusätzlich Ionen zurück und arbeitet mit 10 bis 80 bar.
- Betriebskosten je Kubikmeter0,20 bis 0,60 Euro bei Ultrafiltration, 0,50 bis 1,50 Euro bei Umkehrosmose.
- Vergleichbar sind Angebote erst bei gleicher Rohwasseranalyse und identischem Betriebspunkt.
- Grünbeck, BWT und Veolia liefern beide Verfahren, die Datenblätter nutzen aber unterschiedliche Bezugsgrößen.
Rückhaltevermögen: Wo die Trennschwelle liegt
Ultrafiltrationsmembranen haben Porenweiten von 0,01 bis 0,1 Mikrometer. Trübstoffe, Bakterien, Viren und Makromoleküle bleiben zurück. Einwertige Ionen, Härtebildner und Kieselsäure erreichen das Permeat nahezu unverändert. Für enthärtetes oder entsalztes Wasser reicht diese Stufe allein nicht.
Die Umkehrosmose besitzt keine definierten Poren, sondern eine dichte Polymerhaut. Einwertige Ionen werden zu 95 bis 99 Prozent zurückgehalten, zweiwertige Ionen und größere Moleküle zu über 99 Prozent. Welche Stoffe für Trinkwasser relevant sind und wie Aufbereitung darauf wirkt, beschreibt das Umweltbundesamt in seinem Überblick zu Trinkwasser und Aufbereitung.
Beide Verfahren laufen im Cross-Flow-Betrieb. Der Zulauf strömt parallel zur Membran, ein Teil verlässt die Anlage als Konzentrat. Ultrafiltrationsmodule werden rückgespült, Umkehrosmosemembranen chemisch gereinigt. Bei Kesselspeise-, Kühl- oder Prozesswasser entscheidet die Zielqualität, ob Partikelentfernung genügt oder die Leitfähigkeit sinken muss.
Energiebedarf und Pumpentechnik
Ultrafiltration arbeitet mit 0,5 bis 5 bar Transmembrandruck und 0,1 bis 0,5 Kilowattstunden je Kubikmeter einschließlich Rückspülung. Den Druck erzeugen Kreiselpumpen.
Bei der Umkehrosmose steigt der Druck mit der Salzfracht: 10 bis 25 bar bei Brackwasser, 55 bis 80 bar bei Meerwasser. Je Kubikmeter Permeat sind 0,5 bis 4 Kilowattstunden zu rechnen. Der VDMA beschreibt in seinen Hinweisen zur Eignung von Pumpen für die Industrie, worauf Planer bei solchen Betriebspunkten achten.
Mehrstufige Kreiselpumpen und Verdrängerpumpen mit Energierückgewinnung senken den Verbrauch der Umkehrosmose, erhöhen aber Investition und Wartungsaufwand. Verdrängerpumpen halten den Volumenstrom auch bei steigendem Druck nahezu konstant. Bei 0,20 Euro je Kilowattstunde netto kostet die Energie 0,02 bis 0,10 Euro je Kubikmeter bei Ultrafiltration und 0,10 bis 0,80 Euro bei Umkehrosmose.
Investitionskosten und Betriebskosten je Kubikmeter
Preise nennen Anbieter nur projektbezogen. Die folgende Beispielrechnung gilt für 5 Kubikmeter pro Stunde und 4.000 Betriebsstunden im Jahr, also 20.000 Kubikmeter jährlich. Alle Beträge sind angenommen und netto ohne Umsatzsteuer.
| Position | Ultrafiltration | Umkehrosmose |
|---|---|---|
| Investition, angenommen | 35.000 bis 60.000 Euro | 60.000 bis 120.000 Euro |
| Energie je Kubikmeter, angenommen | 0,15 bis 0,40 Euro | 0,35 bis 1,20 Euro |
| Membranersatz je Kubikmeter, angenommen | 0,03 bis 0,08 Euro | 0,08 bis 0,20 Euro |
| Betriebskosten je Kubikmeter, angenommen | 0,20 bis 0,60 Euro | 0,50 bis 1,50 Euro |
| Betriebskosten je Jahr, angenommen | 4.000 bis 12.000 Euro | 10.000 bis 30.000 Euro |
| Membranstandzeit, angenommen | 5 bis 8 Jahre | 3 bis 5 Jahre |
Dazu kommen Vorbehandlung, Chemikalien und Konzentratentsorgung. Die Ausbeute liegt bei Ultrafiltration meist zwischen 85 und 98 Prozent, bei Umkehrosmose zwischen 50 und 85 Prozent. Höhere Ausbeute senkt die Wasserbezugskosten, weil weniger Zulaufwasser verloren geht.
Fördermittel verschieben die Investitionsseite. Die KfW führt in ihren Förderangeboten für Energieeffizienz und Umweltschutz Programme für Unternehmen, die Wasseraufbereitung und Abwassertechnik erfassen.
Anbietervergleich: Welche Daten ins Angebot gehören
Grünbeck Wasseraufbereitung, BWT und Veolia Water Technologies liefern Anlagen und Komponenten für Betriebswasser. Öffentlich vergleichbar sind weniger Preise als die Bezugsgrößen der Datenblätter.
| Anbieter | Verfahren im Portfolio | Übliches Einsatzfeld | Anzufordernde Angaben |
|---|---|---|---|
| Grünbeck Wasseraufbereitung | Umkehrosmose und Filtration für Gebäude- und Betriebswasser | Enthärtung, Teilentsalzung, Kesselspeisewasser | Permeatleistung, Ausbeute, Druckverlust, Rückspülintervall |
| BWT | Umkehrosmose und Membranverfahren für Industrie und Gebäudetechnik | Prozesswasser, Dampfkessel, Getränkeherstellung | Leitfähigkeit im Permeat, Ausbeute, Reinigungschemie |
| Veolia Water Technologies | großtechnische Umkehrosmose und Ultrafiltration | Industrie- und Kommunalanlagen, Kreislaufwasser | spezifischer Energiebedarf, Membranstandzeit, Konzentratmenge |
Reale Verbrauchswerte lassen sich nur auf denselben Betriebspunkt beziehen: gleicher Volumenstrom und gleiche Rohwasseranalyse bei identischer Zielqualität. Achten Sie darauf, ob ein Anbieter Ausbeute und Energiebedarf auf das Permeat oder auf den Zulauf rechnet. Fragen Sie je Anbieter Ausbeute, Druckverlust, Reinigungsintervall und Membranpreis ab.
Betriebsvergleich in vier Schritten
- Rohwasser analysierenLeitfähigkeit, Härte, Trübung, SDI-Wert, freies Chlor, Temperatur.
- Zielqualität festlegenzulässige Leitfähigkeit, Keimzahl, Silikatgehalt.
- Angebote auf denselben Betriebspunkt beziehen und je Anbieter Ausbeute, Energiebedarf, Reinigungsintervall und Membranpreis abfragen.
- Betriebskosten über fünf Jahre rechnen, mit Strom, Chemikalien, Ersatzmembranen und Konzentratentsorgung.
Membranfiltrationsanlagen zur Trinkwasserbehandlung in Gebäuden fallen in den Anwendungsbereich der DIN EN 14652. Das Regelwerk für Wasseraufbereitung und Abwassertechnik betreut der Normenausschuss Wasserwesen im DIN. Ergänzend gelten die Vorgaben der Trinkwasserinstallation.
Überwacht werden Leitfähigkeit, Druckverlust über der Membran und der SDI-Wert des Zulaufs. Polyamidmembranen der Umkehrosmose reagieren empfindlich auf freies Chlor, das vor der Anlage reduziert werden muss.
Häufige Fragen
Wann reicht die Ultrafiltration aus?
Wenn Partikel, Keime und Trübstoffe entfernt werden sollen und die Salzfracht unkritisch ist. Für entsalztes Wasser folgt eine Umkehrosmose.
Wie hoch ist der Energiebedarf der Umkehrosmose?
Je nach Salzgehalt 0,5 bis 4 Kilowattstunden je Kubikmeter Permeat. Energierückgewinnung senkt den Verbrauch bei hohen Drücken.
Welche Betriebskosten je Kubikmeter sind realistisch?
In der Beispielrechnung 0,20 bis 0,60 Euro bei Ultrafiltration und 0,50 bis 1,50 Euro bei Umkehrosmose. Die Spannen hängen von Ausbeute, Vorbehandlung und Strompreis ab.
Lassen sich beide Verfahren kombinieren?
Ja. Eine vorgeschaltete Ultrafiltration schützt Umkehrosmosemembranen vor Partikeln und verlängert deren Standzeit. Investition und Platzbedarf steigen.
Warum weichen Herstellerangaben voneinander ab?
Weil die Bezugsgrößen abweichen: Nennleistung statt Dauerleistung, Permeat ohne Verluste, Ausbeute ohne Rückspülwasser. Erst einheitliche Randbedingungen machen Werte vergleichbar.
