Meerwasserentsalzung durch Umkehrosmose
Der Kernprozess der Entsalzung ist das Umkehrosmoseverfahren. Es besteht aus einer Hochdruckpumpe mit nachfolgender Energierückgewinnung und den anschliessenden Membranen zur Umkehrosmose
Hochdruckpumpe
Vor dem Eintritt des vorgeklärten Meerwassers in die Umkehrosmosemembranen wird der Zulaufstrom mit einer resistenten Hochdruckpumpe (HPP) unter Druck gesetzt. Dieser muss den osmostischen Druck des Meerwassers um ein vielfaches übersteigen (Siehe Umkehrosmoseprozess), welcher wiederum abhängig von der Temperatur und dem Salzgehalt des Wassers ist und zwischen 55 bis 80 bar beträgt.
Meerwasserzusammensetzung (Beispiele engl.)
Berechnung des osmostischen Druckes und Schätzung des Betriebsdruckes (engl.)
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Pumpentypen |
Verdrängerpumpuen (Kolbenpumpen oder Plungerpumpen) |
| Auslegungsdruck |
55-85 bar |
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Materialien |
Titanium |
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Bronze |
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CO/ Ni Alloy |
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| SS 904 L | |
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SS 2205 |
Energierückgewinnung (Energy Recovery Device - ERD)
Der Druckabfall über den RO-Membranen beträgt je nach Anzahl der Elemente pro Druckbehälter etwa 1,5 bis 2 bar. Bei einem Eingangsdruck von z.B. 60 bar, hat das Konzentrat noch stets einen Druck von 58 bar. Das Permeat hingegen verlässt die Anlage mehr oder weniger drucklos.
Dank den Systemen zur Energierückgewinnung ist es möglich, den Druck des Konzentrates wiederzuverwenden und deren Energie direkt auf das Speisewasser zu übertragen.
Hierbei gibt es zwei Hauptvarianten :
- Die Energierückgewinnungsturbine (ERT)
Mit Genehmigung von FedCo
- Der Drucktauscher (PX)
Mit Genehmigung von Grundfos
Siehe auch : komplettes Meerwasser RO Fließschema
Beispiel:
Angewandter Druck : 75 bar
RO Ausbeute : 40%
Permeatstrom : 40 m3 / h
Leistungsbedarf ohne Energierückgewinnungsgeräte: 300 kW
Spezifische Energie: 300/40 = 7,5 kWh / m3
Leistungsbedarf der Energierückgewinnungsturbine: 177 kW
Spezifische Energie: 177/40 = 4,4 kWh / m3
Leistungsbedarf mit Druckaustauscher: 140 kW
Spezifische Energie: 140/40 = 3,5 kWh / m3
| Typ | Energieeinsparung | Kosten |
| Energierückgewinnungsturbine (ERT) | 30-40% | + |
| Drucktauscher (PX) | 50-60% |
++ |
Meerwassermembranen Spiralwickelmodule
TFC-Spiralwickelmodule zur Meerwasserentsalzung werden von Dow Chemical (Filmtec), Hydranautics, Osmonics (Desal) und Toray hergestellt.
Die Module werden in langen Druckbehältern mit bis zu 8 Membranelementen in Reihe geschaltet.
Die Druckgehäuse werden anschliessend parallel geschaltet. Die Anzahl ist hierbei unbegrenzt. Es können so viele Druckgehäuse geschaltet werden, wie die Wasserproduktion erfordert oder die Quelle hergibt.
Die Gesamtzahl der erforderlichen Membranen und Druckbehälter, sowie ihre Anordnung hängt vom Permeatstrom und dem angewandten Druck ab, d.h. wiederum vom Salzgehalt und der Temperatur.
Optimierung der Ausbeute beim Umkehrosmoseverfahren