Wasserentsalzungsprozesse trennen gelöste Salze und andere Mineralien aus dem Wasser. Zu den Speisewasserquellen gehören Brackwasser, Meerwasser, Brunnen, Oberflächenwasser (Flüsse und Bäche), Abwasser sowie industrielle Speise- und Prozesswässer. Die Membrantrennung erfordert Antriebskräfte wie Druck (aufgebracht und Dampf), elektrisches Potenzial und Konzentration, um den natürlichen osmotischen Druck zu überwinden und das Wasser effektiv durch die Membranprozesse zu drücken. Die Technologie ist daher energieintensiv, und die Forschung entwickelt sich ständig weiter, um die Effizienz zu verbessern und den Energieverbrauch zu senken.
Die Meerwasserentsalzung hat das Potenzial, zuverlässig genügend Trinkwasser für die Versorgung großer Bevölkerungsgruppen in Küstennähe zu produzieren. Zahlreiche Meerwasserentsalzungsanlagen mit Membranfiltration sind derzeit an der ausgedörrten kalifornischen Küste im Bau oder in Planung, wobei die Entsalzungsanlage in Carlsbad mit einer Kapazität von 50 Millionen Gallonen pro Tag (mgd) bis 2016 in Betrieb genommen werden soll.
Umkehrosmose (RO) und Nanofiltration (NF) sind die führenden druckgetriebenen Membranverfahren. Zu den Membrankonfigurationen gehören spiralförmig gewickelte Membranen, Hohlfasermembranen und Folienmembranen, wobei die spiralförmigen Membranen am häufigsten verwendet werden. Heutige Membranen bestehen hauptsächlich aus polymeren Materialien, wobei Zelluloseacetat immer noch in viel geringerem Maße verwendet wird. Die Betriebsdrücke für RO und NF liegen im Bereich von 3,4 bis 68 bar (345 bis 6896 kPa).
Elektrodialyse- (ED) und Elektrodialyse-Umkehrverfahren (EDR) werden mit Gleichstrom (DC) betrieben, wobei Ionen (im Gegensatz zu Wasser bei druckgetriebenen Verfahren) durch ionenselektive Membranen zu Elektroden mit entgegengesetzter Ladung fließen. In EDR-Systemen wird die Polarität der Elektroden in regelmäßigen Abständen umgedreht. Anionen- und Kationenmembranen mit Ionentransfer (perm-selektiv) trennen die Ionen im Speisewasser. Diese Systeme werden vor allem in Wässern mit niedrigem Gesamtgehalt an gelösten Stoffen (TDS) eingesetzt.
Die Vorwärtsosmose (FO) ist ein relativ neues kommerzielles Entsalzungsverfahren, bei dem ein Salzkonzentrationsgefälle (osmotischer Druck) die treibende Kraft durch eine synthetische Membran ist. Der Zulauf (z. B. Meerwasser) befindet sich auf der einen Seite der halbdurchlässigen Membran und eine Lösung mit höherem osmotischem Druck auf der anderen Seite. Ohne äußeren Druck wandert das Wasser aus der Zulauflösung auf natürliche Weise durch die Membran in die Zulauflösung. Die verdünnte Lösung wird dann aufbereitet, um das Produkt von der wiederverwendbaren Ziehlösung zu trennen.
Die Membrandestillation (MD) ist ein Membranverfahren zur Wasserentsalzung, das derzeit in begrenztem Umfang kommerziell genutzt wird. Bei der MD handelt es sich um ein hybrides Verfahren aus Umkehrosmose und Destillation, bei dem eine hydrophobe synthetische Membran verwendet wird, um den Fluss von Wasserdampf durch die Membranporen zu ermöglichen, nicht aber den der Lösung selbst. Die treibende Kraft für MD ist der Unterschied im Dampfdruck der Flüssigkeit durch die Membran.
AMTA ist die einzige Industrieorganisation, die sich speziell auf Membranverfahren konzentriert, einschließlich Umkehrosmose (RO), Nanofiltration (NF), Mikrofiltration (MF), Ultrafiltration (UF), Elektrodialyse-Umkehrentsalzung (EDR) und Membranbioreaktoren (MBR). Die AMTA-Website bietet eine breite Palette an eigenen Merkblättern und eine vollständige digitale Bibliothek mit Präsentationen, Postern und Papieren zu allen Themen im Zusammenhang mit der Membranaufbereitung, Membransystemen und Themen der Regulierung und Compliance.
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Wasserentsalzungsprozesse – Umkehrosmose-Entsalzungsanlage