M. Mannesmann GmbH & Co KG

Präsentation - Wasseraufbereitung

Wasseraufbereitungssysteme

Sportinfra 2006

WasseraufbereitungWasseraufbereitung

TRINKWASSER SYSTEME

Membran Filtration:

Ultrafiltration

Umkehr-Osmose

Grundlagen der Membranfiltration

Membranfilter wirken rein mechanisch. Sie sind im Prinzip Siebfilter, bei denen jedoch als Sieb nicht ein Gewebe, sondern z.B. eine poröse Kunststoff-Folie eingesetzt wird. Durch die Wahl der Porendurchmesser kann man Membranen, ähnlich wie durch die Änderung der Maschenweite eines Siebes, an die gewünschte Abscheidefeinheit anpassen.

Die Membranfiltration wird in 4 Be-reiche eingeteilt:

Mikro-, Ultra-, Nano-Filtration und Umkehr-Osmose.

Ultrafiltration und ihre Eigenschaften

Die Ultrafiltration (UF) ist das Membranfiltrations-Verfahren mit dem größten Anwendungsspektrum. Ihre Trennleistung übertrifft

diejenige der Mikrofiltration.

Die Ultrafiltration wird eingesetzt zur Aufkonzentrierung und Fraktionierung von makromolekularen Lösungen. Gelöste Stoffe wie Salze werden nicht abgetrennt.

Bei der Ultrafiltration werden als Retentat z.B. zurückgehalten:

• Öle • Wachse

• alle partikuläre Stoffe •Fette

•Kunstharze • unlösliche Feststoffe (Sand, Schleifabrieb)

Als Permeat können die Membran im wässrigen Medium z.B. passieren:

• wasserlösliche Salze • wasserlösliche organische Stoffe

Umkehrosmose und ihre Eigenschaften

Die Umkehrosmose (RO = reverse osmosis) als leistungsfähigste Methode der Membranfiltration ermöglicht die Konzentrierung von

Stoffen niedrigen Molekulargewichtes. Auch gelöste Stoffe - Salze und Makromoleküle - können aus einer Flüssigkeit abgetrennt werden.

Als Filtermedium dient eine halbdurchlässige Membrane. Halbdurchlässig oder auch semipermeabel nennt man einen Stoff,

welcher nicht im eigentlichen Sinn wasserdurchlässig ist, sondern der in seiner Molekularstruktur Wasser aufnehmen kann.

Versucht man nun durch eine solche Membrane Wasser hindurchzudrücken, so spielt der durch Osmose entwickelnde

Gegendruck eine entscheidende Rolle. 

Bei der Umkehrosmose werden als Retentat z.B. zurückgehalten:

•wasserlösliche Salze • wasserlösliche organische Stoffe

1. Aufbereitungsstufe

Siebfilter oder Hochbettsandfilter zur Vorfilterung bei hohem Feststoffanteil

Entfernung von groben Verunreinigungen zum Schutz der Membranen

Das 4 stufige Aufbereitungsverfahren

2. Aufbereitungsstufe

Ultrafiltration mit Multibore-Modulen zur Klar- und Sterilfiltration

Entfernung von partikulären Stoffen

• Schmutz• Bakterien • Viren• Pilze• Hautschuppen• etc.

3. AufbereitungsstufeUmkehrosmose mit Spiralwickelmodulen

Reduzieren von gelösten Stoffen mit sehr kleinen Molekülen

• z.B. Kochsalz oder die, durch die Wasserchlorung entstehenden Chlorkohlenwasserstoffe (AOX und THM) um

über 95%

• Größere Moleküle, wie die der mehrwertigen Salze von Calzium, Magnesium, Eisen etc. werden zu über 98%

zurückgehalten

4. Aufbereitungsstufe

Adsorberstufe mit Aktivkohle

weitere Reduzierung von kleinsten organischen Molekülen

• Riechstoffe

• niedermolekulare Kohlenwasserstoffe

• oder im Schwimmbad Chlorkohlenwasserstoffe (THM)

TrinkwasseraufbereitungAnlagentyp

Peri-D

Fluss-, See-, Bach-, Brunnen-, Abwasser

Reinwasserausbeute 70% - 90%

Anlagen Größen von 0,3 m3/h – 10 m3/h

BrackwasserPeri-D BW

Reinwasserausbeuteje nach Salzfracht

40% - 90%

Anlagen Größen von 0,3 m3/h – 10 m3/h

SchwimmbadwasseraufbereitungAnlagentypPeri-D-PW

Schlamm-, Dusch-, Waschbecken-,

Regen-, Brunnenwasser

Reinwasserausbeute 70% - 90%

Anlagen Größen von 0,3 m3/h – 10 m3/h

Anlagentypen

MeerwasserPeri-D SW

Anlagen Größenauf Anfrage

VE-Wasser HerstellungAnlagentypPeri-D-VE

Fluss-, See-, Bach-, Brunnen-, Abwasser

Reinstwasserausbeute70% - 90%

Anlagen Größen von 0,3 m3/h – 10 m3/h

Schlammwasseraufbereitung

im Schwimmbad

Was passiert im Beckenwasser?

Zunächst wird ein Schwimmbecken mit Trinkwasser befüllt, die Qualität wird i.S.der Trinkwasserverordnung überwacht. Durch die Badegäste wird dieses Wasser ungewollt verunreinigt. Das heißt,

Badegäste tragen in das Wasser Salze, organische Stoffe aus Hautschweiß, Kosmetika usw. und am Körper millionenfach

haftende Mikroorganismen, wie Bakterien, Pilze und Hefen ein.Um das Beckenwasser seuchenhygienisch in einwandfreier Qualität zu halten, müssen die Mikroorganismen ständig abgetötet werden.

Diese notwendige Desinfektion des Wassers wird durch die Chlorzugabe erreicht.

Mit dieser Chlorzugabe beginnen eine Reihe von chemischen Reaktionen und dementsprechend die Entstehung einer Vielzahl von

chemischen Reaktionsprodukten.

Würde das Wasser des Schwimmbeckens nie erneuert, dann würde man nach einigen Monaten in einer konzentrierten Salzlösung schwimmen.

Da im Schwimmbad erhebliche Wassermengen verdunsten, die Salze jedoch nicht verdunsten, erhöht sich die Salzkonzentration noch schneller.

Bedenkt man, dass zusätzlich durch Hautschweiß, Urin etc. ebenfalls Salze ins Beckenwasser gelangen, dann wird klar, dass etwas unternommen werden muss, um die ständige Aufsalzung des Wassers zu begrenzen.

In der Praxis geschieht das durch den so genannten Beckenwasseraustausch;

In den meisten Fällen durch Entnahme von Beckenwasser zur Rückspülung der Sandfilter und Auffüllung des fehlenden Beckenwassers mit Trinkwasser. Das salzarme Trinkwasser verdünnt also das salzhaltigere Beckenwasser.

Versucht man dadurch Wasser einzusparen, dass man z. B. wassersparende Rückspülmethoden anwendet, dann wird auch das Beckenwasser weniger verdünnt und die Salzkonzentration steigt.

Was passiert im Beckenwasser?

Hohe Salzkonzentrationen im Süßwasserbecken richten erhebliche Schäden an;Im Beton und an Metallaggregaten. Es ist ein Unterschied ob Sie ein Solebecken konstruieren oder ein Süßwasserbecken bauen und mit hohem Salzgehalt betreiben.

Einige Salze, die im Beckenwasser entstehen, sind auch für den Menschen bedenklich. Hierzu zählen:

Nitrate, Chlorate,Bromate, etc.

Was passiert im Beckenwasser?

Diese Salze entstehen im Schwimmbadwasser durch die Oxidationswirkung des Chlors.Chlorate und Bromate sind ohnehin als Blutgifte bekannt. Nitrate sind für den Erwachsenen ebenfalls nicht ungefährlich, da sie durch Enzyme im Speichel zu Nitrit reduziert werden und über diesen Umweg ebenfalls giftig werden. Nitrit ist wie die vorgenannten Chlorate und Bromate auch ein Blutgift, kann jedoch mit Aminen -die ebenfalls im Beckenwasser vorhanden sind- Nitrosamine bilden, die das höchste heute bekannte Krebsbildungspotential zeigen.

Die Beckenwasserqualität in Abhängigkeit vom Beckenwasseraustausch

Die Aufsalzung des Beckenwassers ist allerdings nur die eine Seite der Beckenwasserverschlechterung.Durch die Badegäste werden auch in hohem Maße organische Stoffe in das Wasser eingebracht; durch Hautschweiß, Urin, Kosmetika, Hautschuppen usw. Diese Stoffe bilden einerseits die Nahrung für die gefürchteten Mikroben, andererseits die Ausgangsstoffe für allerlei Chlor-Nebenprodukte, wie

gebundenes Chlor (Cloramine), AOX und THM.

Hier gilt: Je höher die Belastung an wasserlöslichen organischen Stoffen, desto höher die Belastung mit gebundenem Chlor, AOX und THM.

Die Beckenwasserqualität in Abhängigkeit vom Beckenwasseraustausch

Das im Wasser gelöste Stoffgemisch besteht grundsätzlich aus 2 Stoffgruppen, den organischen Verbindungen und den anorganischen Verbindungen.

Will man die Konzentration dieser Stoffe im Beckenwasser durch Verdünnung mit Trinkwasser auf einem so niedrigen Niveau halten, dass man ein wirklich gutes Wasser behält, dann muss man pro Badegast etwa 70-100 Liter Wasser austauschen. Das ist bei den heutigen Frisch- und Abwasserpreisen meistens unmöglich.Will man jedoch Wasser einsparen und trotzdem eine gute Beckenwasser-Qualität behalten, dann benötigt man eine Technologie, die für Schwimm-bäder noch relativ neu ist, die Umkehr-Osmose.

Durch die Entfernung der unerwünschten organischen Stoffe und Salze werden zwangsläufig auch die Carbonate mit entfernt, die allgemein als Wasserhärte bekannt sind. Die Carbonathärte sinkt dabei auf etwa 0,7 °dh (deutsche Härte). Die DIN 19643 fordert eine Säurekapazität von 0,7 mol/m3; sie ist also -wie bei jedem weichen Wasser- durch Dosierung von Sodalösung oder Durchfluss des Wassers durch Marmor-, Dolomit-, oder Magnesit-Gries zu korrigieren (Marmorturm).

Die Umkehrosmose kann allerdings nicht nur die Wasserqualität erhalten oder verbessern; sie kann -sinnvoll angewendet- im Schwimmbad erhebliche Frischwasser-, Abwasser- und Energie-Kosten einsparen.

Die Beckenwasserqualität in Abhängigkeit vom Beckenwasseraustausch

Die Umkehrosmose gewinnt nicht nur Wasser, sondern warmes Wasser zurück. Die Betriebskosten einer Umkehrosmose liegen bei ca. 0,45 € je Kubikmeter zurück gewonnenen Wassers. Allein die Wärmeenergie-Einsparung für das zurückgewonnene warme Wasser beträgt 0,50 bis 0,55 € je Kubikmeter; sie deckt also nicht nur die gesamten Betriebskosten, sondern erzielt noch einen Überschuss zur Anlagenamortisation.

Sollte Ihnen jemand erzählen, es sei billiger das Schwimmbadabwasser nur direkteinleitfähig zu machen (z.B. durch einfache Mikrofiltration) und in den nächsten Bach einzuleiten, dann rechnen Sie auch hier bitte selbst!

Eine derartige Anlage benötigt ca. 0,25 € je m3 an Betriebskosten und erzeugt außerdem entsorgungspflichtigen Sondermüll, nämlich die mit AOX beladene Aktivkohle, deren Entsorgung noch mal ca. 0,10 – 0,15 € je m3 Wasser kostet.

Einsatz von Umkehrosmose im Schwimmbad

Sie werfen also weg:

Betriebskosten0,25 €

Entsorgungskosten 0,10 €

Wärmeenergie 0,53 €

Frischwasser ca. 1,50 €

Insgesamt ca. 2,38 €

Ein schlechtes Geschäft!

Außerdem gilt das nur für einen Teil Ihres Abwassers, das Schlammwasser. Duschabwasser dürfen Sie so nicht entsorgen, weil der Mikrofilter die Stoffe aus Duschgel usw. nicht entfernt.Für die Direkteinleitung benötigen Sie außerdem eine behördliche Genehmigung, die mit kostenpflichtigen Kontrollen verbunden ist.

Mit der Planung einer Recyclinganlage ist es wie beim Arzt. Nur eine gute Diagnose führt zu optimaler Hilfe.

Die Projektierung für eine Umkehrosmose-Anlage sollte daher zunächst den Wasserhaushalt eines Bades und die örtlichen technischen Möglichkeiten analysieren und hieraus die für das Bad optimale Recyclinganlage errechnen.

Man sollte bedenken, ein Bad benötigt nicht irgend eine weitere technische Anlage, sondern eine auf das Bad zugeschnittene Problemlösung.

Deswegen ist eine individuelle Projektierung immer notwendig, da auch die Peripherie einer Schwimmbadanlage berücksichtigt werden muss.

Projektierung und Beratung

Wasserverbrauch im Bad Rückspülwasser

Liter pro Badegast

45 70

Verschleppung +Verdunstung*

10 10

Duschwasser 25 25

Reinigungsarbeiten 10 10

Toilettenspülungen 7 7

Gesamt besucherspezifisch

97 122

*durch Wasserbewegung erhöhte Verdunstung

In beiden obigen Beispielen erfolgt der badegastbezogene Wasseraustausch durch die Entnahme von Wasser zur Filter-Rückspülung aus den Schwallwasserpuffern. Dieser, durch die Filterrückspülung entstandene Wasserverbrauch wurde auf die Besucherzahl umgerechnet. Die linke Spalte zeigt einen auf 45 Liter je Badegast reduzierten Rückspülwasser-Verbrauch. Das Bad mit den Daten der rechten Spalte arbeitet noch mit 70 Litern Rückspülwasser je Badegast.Die Aufstellung zeigt, dass der Rückspülwasserverbrauch, also der Wasseraustausch aus dem Beckenkreislauf nur ein Teil des besucherbezogenen Wasserverbrauchs ist.

Der Wasserhaushalt von Schwimmbädern

Der Wasserhaushalt von Schwimmbädern

WirtschaftlichkeitEine gute Umkehrosmose-Anlage liefert außer den 70% Füllwasser, welches in die Beckenkreisläufe zurückgeführt wird, zusätzlich bis zu 25% keimfreies und kristallklares Brauchwasser z.B. für Toilettenspülungen, Reinigung der Beckenumgänge, Gartenzwecke und andere untergeordnete Zwecke. So, dass insgesamt eine Wasserrückgewinnung von ca 90% möglich ist.Bei optimalem Einsatz dieser Technik kann der Frischwasserverbrauch also bis auf das benötigte Duschwasservolumen reduziert werden.

Die resultierende Beckenwasser-Qualität ist auch ohne weitere technische Tricks (Aktivkohle) hervorragend. Der Salzgehalt ist geringer als jemals vorher. Zusätzlich wird die Wärme-energie des Abwassers zurückgeliefert.

Anlagen zur Schwimmbadwasseraufbereitung

M. Mannesmann PERI-D-PW Anlagen

Die speziell für den Schwimmbadsektor entwickelte Variante Peri-D-PW arbeitet ähnlich wie die

Peri-D-BW Anlage mit zwei, in einem geschlossenen System arbeitenden, hintereinander geschalteten Membranfilter-Kreisläufen.

Als Rohwasser können neben dem Rückspülwasser der Sandfilter, auch Dusch-, Waschbecken-, Regen- und Brunnenwasser genutzt werden

Die Anlage liefert 70% Füllwasser für das Schwimmbad und 20 – 25% Brauchwasser für untergeordnete

Zwecke z.B. Toilettenspülungen, Bodenreinigung, Gartenbewässerung, etc.

Das anfallende Abwasser, ca. 10%, ist durch eine patentierte AOX Reduzierung einleitfähig, muss also nicht kostspielig entsorgt werden.

Schwimmbeckenwasser in öffentlichen Schwimmbädern ist laut Bundesseuchengesetz bzw. DIN 19643 unter seuchenhygienischer

Sicht dem Trinkwasser gleichgestellt.

Diese Anforderungen werden von allen Peri-D-PW Anlagen erfüllt

Besonderheiten der M.Mannesmann Peri-D Wasseraufbereitungs-Anlagen

1. Intelligente Überwachung der Membranleistung und Produktqualität

• Einsatz von Industrie PC´s • Patentierte Steuerungssoftware für Betriebssystem Windows oder

Linux• Jede Visualisierung und Kontrolle ist möglich• Fernwartung durch DFÜ• Ständige Überprüfung von Wasserdruck, Membranleistung und optional

der Wasserqualität durch Leitfähigkeits-, und/oder Trübungsmesser

Weitere – auch aus kostenrechnerischer Sicht wichtige Aspekte

(hier nur kurz aufgeführt):

Konstante Filterleistung und hohe Produktivität

- Sehr lange Reinigungs-Intervalle, - deutlich kürzere Reinigungszeit durch Verwendung eines einzigen

Reinigungsmittels, welches die Reinigung in nur einem Durchgang ermöglicht. - Keine Verschwendung von Permeat bei der Rückspülung der Filtermodule der 1. Stufe, was neben der konstant hohen Filterleistung, zu einer optimalen Produktivität führt

Verringerung der zu entsorgenden Rückstände bzw. Konzentrate

Optimierung der Kombination aus verschiedenen Membranverfahren

Weitere Verbesserung in wirtschaftlicher Hinsicht

DuoBran plants MonoBran plants

DuoBran PW

Besonderheiten der M.Mannesmann Peri-D-MonoBran Wasseraufbereitungs-Anlagen

1. Kompakte Bauweise in stabiler Industriequalität

2. Es werden keine Filterpatronen verwendet, sondern automatisch rückspülbare Vorfilter

3. Integrierte Membranspüleinrichtung, die vom Haustechniker durchgeführt werden kann

4. Pumpen mit Boosterschaltung für geringeren Energieverbrauch

5. Patentierte AOX Reduzierung für den Schwimmbadbereich

6. Visualisierung optional möglich

Vielen Dank für Ihre geschätzte

Aufmerksamkeit !