Nanofiltration und Umkehrosmose

Nanofiltration (NF) und Umkehrosmose (RO) sind Membranverfahren zur Entfernung gelöster Substanzen wie beispielsweise Salze aus Wasser. Die Verfahren unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich ihrer Trennschärfe, des erforderlichen Betriebsdrucks sowie ihres jeweiligen Anwendungsbereichs.

Nanofiltration und Umkehrosmose kommen insbesondere bei der Enthärtung, der Meerwasserentsalzung oder bei der Prozesswasser- und Reinstwasseraufbereitung zum Einsatz.

Gase wie CO₂ passieren die Membranen, weshalb oft eine entsprechende Nachbehandlung erforderlich ist. 
Zur Vermeidung von bleibenden Ablagerungen (Scaling) auf den Membranen müssen spezielle Chemikalien (sogenannte Antiscalants) dosiert werden. Die Auswahl der Antiscalants muss auf die jeweilige Wasserzusammensetzung abgestimmt werden. 

Durch die Umkehrosmose wird nahezu eine Vollentsalzung erreicht. Hierzu wird Wasser unter Druck durch eine semipermeable Membran gepresst. Der erforderliche Druck wird wesentlich durch den Salzgehalt des Rohwassers, die Art der Membran und die Temperatur bestimmt. 
Für die Entsalzung von Trinkwasser sind übliche Betriebsdrücke 10 – 12 bar, für Meerwasserentsalzung sind Drücke bis zu 60 bar oder mehr erforderlich. Gelöste Salze, Nitrat, Arsen, Schwermetalle, PFAS, organische Spurenstoffe und viele weitere Inhaltsstoffe werden sehr weitgehend zurückgehalten.

Im Rahmen der Trinkwasseraufbereitung wird vorwiegend die Nanofiltration bzw. Niederdruck-Umkehrosmose (LPRO) zur zentralen Enthärtung und Entfärbung eingesetzt. Durch das Verfahren werden insbesondere die Härtebildner Calcium und Magnesium, aber auch größere Moleküle wie DOC und Spurenstoffe wie PFAS zurückgehalten. 

Bei der Enthärtung erfolgt die Einstellung der gewünschten Zielhärte durch Bypassregelungen. Das im Gleichgewicht stehende Kohlenstoffdioxid verbleibt im Wasser und muss nach einer Nanofiltration durch Entgasungsverfahren entfernt werden (siehe Entsäuerung).

Bei der Prozesswasseraufbereitung ist oft Vollentsalzung durch Umkehrosmose erforderlich. In nachfolgenden Schritten erfolgt meist eine Feinreinigung durch z. B. durch eine EDI-Anlage. 
Mit steigenden Anforderungen an Wasserqualität, Ressourcenschonung und Kreislaufführung gewinnt die Umkehrosmose zunehmend an Bedeutung. Insbesondere in Regionen mit begrenzten Wasserressourcen ermöglicht sie so eine sichere und nachhaltige Versorgung mit hochwertigem Prozesswasser.

Bei der Meerwasserentsalzung zur Trinkwassergewinnung muss vorwiegend Natriumchlorid entfernt werden. Aufgrund der hohen erforderlichen Drücke und großen Volumenströme werden hier Energierückgewinnungssysteme genutzt. Das vollentsalzte Wasser erfordert eine Nachbehandlung zur Remineralisierung, zur pH-Werteinstellung und eine abschließende Hygienisierung.

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