Wasserfilterung mit Umkehr-Osmose

Umkehrosmose ist eine weit verbreitete Technologie zur Entsalzung des Wassers. Umkehrosmose ist absolut sinnvoll im technischen Einsatz unter kontrollierten Einsatzbedingungen. Der Einsatz im Haushalt wirft jedoch einige Fragen auf, die wir im nachfolgenden beantworten wollen.

Umkehrosmose Element

Aus was besteht eine Umkehrosmose?

Die Umkehrosmose wurde ursprünglich in Kalifornien in Zusammenarbeit mit dem Staat Israel entwickelt, um aus Meerwasser Trinkwasser zu gewinnen. Bei der Umkehrosmose handelt es sich um eine Membran aus Polyamid (PA, siehe Wikipedia-Eintrag hier). Der Kunststoff wird dabei auf ein poröses Trägermaterial polymerisiert und zwar so, dass eine möglichst große Oberfläche entsteht. Der zunächst rechteckige Träger wird nun zu einer Tasche verklebt, die Öffnung der Tasche an ein gelochtes Rohr geklebt. Die PA-Schicht befindet sich außen an der Tasche.

Nun wird die Tasche um das Rohr gerollt, das Rohr schaut dabei vorne und hinten noch aus der gewickelten Tasche heraus. Damit Wasser zwischen die Schichten der gerollten Tasche fließen kann, wird noch ein gardinenartiger, sog. „Spacer“ eingewickelt. Auch auf die Reinwasserseite wird so ein Spacer eingebaut, damit das Wasser in der Tasche zum gelochten Rohr fliessen kann an der Entnahmestelle.

Also viel Kunststoff, der Bakterien auf allen Seiten – auch im Reinwasser – viel Fläche zum Wachstum bietet.

Wie werden Stoffe durch die Umkehrosmose-Membran transportiert?

Der Transport von Wasser und gelösten Bestandteilen erfolgt aufgrund von drei Mechanismen:

  • Wasser wird aufgrund eines Differenzdruckes zwischen Zulauf- und Reinwasserseite durch die Umkehrosmosemembran gedrückt
  • Ionen im Wasser (Härte, Kochsalz, uvm.) und gelöste organische Substanzen wandern durch die Membran aufgrund des Konzentrationsunterschiedes zwischen Zulauf- und Reinwasserseite
  • Keime und Partikel gelangen durch die Membran aufgrund von Fehlstellen in der Polyamidschicht, die bei der Beschichtung der Membran beispielsweise durch eingeschlossene Staubkörnchen entstehen.

Während Ionen von der Umkehrosmose-Membrane gut zurückgehalten werden, liegt die Rückhaltung für gelöste organische Substanzen recht niedrig. Abhängig von der Art z.B. des Pflanzenschutzmittels oder anderer gelöster organischer Substanzen liegt die Rückhaltung nur zwischen 20% und 80%.

Was macht Umkehrosmose mit dem Gleichgewicht des Wassers?

Veränderung des chemischen Gleichgewichts

Kaltes Wasser, das aus unserer Leitung kommt befindet sich in der Regel im chemischen Gleichgewicht, das bedeutet es scheidet keine gelösten Substanzen aus und nimmt auch keine aus seiner Umgebung, beispielsweise den Rohrleitungen, auf. In manchen Regionen hat das Wasser einen Überschuss an Härtebildner in sich gelöst (beispielsweise Voralpenregionen), in manchen Regionen strebt das Wasser die Aufnahme von Mineralien an (beispielsweise Bayerischer Wald).

Entzieht man einem Wasser die gelösten Mineralien, so ändert sich dessen pH-Wert und es strebt es die Aufnahme neuer Mineralien an, um wieder ins Gleichgewicht zu kommen. Dasselbe passiert dann, wenn man Druck oder Temperatur des Wasser ändert. In der Umkehrosmose wird dem Wasser H2O entzogen, und das hat Folgen.

Folgen des H2O Entzugs bei der Umkehrosmose

  • Die Konzentration der gelösten Bestandteile auf der Zulaufseite steigt an und damit findet auch ein schnellerer Stofftransport durch die Umkehrosmosemembran statt
  • Auf der Zulaufseite fallen nun die vorher gelösten Ionen als Kristalle aus und bilden eine Deckschicht auf der Membran. Damit werden nicht nur die Strömungskanäle der Membran blockiert und der Durchfluß sinkt drastisch, sondern die Konzentration der Salze direkt über der Membran steigt ins theoretisch unendliche, also werden auch viel gelöste Substanzen durch die Membran transportiert.
  • Das Wasser auf der Permeatseite der Umkehrosmose hat nun einen abgesenkten pH-Wert und steht in diesem Zustand nun bei Raumtemperatur in den Leitungen und Vorratsbehältern des Gerätes, bis zum Verbrauch.

Technische Details zur Umkehrosmose

Wie viel Wasser verbraucht eine Umkehrosmose?

Übliche Umkehrosmosegeräte, die im Haushalt eingesetzt werden, verbrauchen zwischen einem bis 4 Liter Wasser um einen Liter Trinkwasser zu produzieren. Das Abwasser wird in den Siphon der Spüle verworfen.

  • 1-4 Liter Wasserverbrauch für 1 Liter Trinkwasser

Rechnet man mit einem Trinkwasserverbrauch von 4 Litern pro Person pro Tag, so ergibt sich bei einem 4-Personen-Haushalt ein Wasserverbrauch der Umkehrosmose von 16 bis zu 64 Litern! Das entspricht beinahe dem Inhalt einer Badewanne.

Was passiert in der Umkehrosmose, wenn ich kein Wasser zapfe?

Im Stillstand stellt sich zunächst auf beiden Seiten der Membran der gleiche Druck ein. Das Konzentrat auf der Zulaufseite der Membran wird nicht mehr abtransportiert, sondern bleibt mit wesentlich erhöhter Konzentration an gelösten Substanzen auf der Zulaufseite im System. Jetzt haben die gelösten Bestandteile Zeit, durch die Membran auf die Permeatseite zu wandern.

In den meisten Umkehrosmose-Systemen wird zudem ein Speichertank verbaut, der im Inneren eine Gummiblase besitzt, um Druck zur Entnahme bereitzuhalten. In diesem vermehren sich dann Keime bei Raumtemperatur geradezu explosionsartig.

Entfernt die Umkehrosmose auch Krankheitserreger?

Umkehrosmose ist ein Verfahren, das zur Entfernung gelöster Bestandteile aus dem Wasser in technischen Anlagen, nicht im Haushalt, entwickelt wurde. Ein grosses Problem stellt bei der Umkehrosmose die Biofilmbildung auf der Umkehrosmose-Membran dar.

Bakterien mit einer Größe ab 0,5 µm sind kleiner als handelsübliche Kohlefilter, wie sie oft als Vorstufe zu kleinen Umkehrosmoseanlagen im Haushalt eingesetzt werden, gehen also direkt durch auf die Umkehrosmosemebran. Dort finden sie ein aufkonzentriertes Angebot an Nährstoffen, ideal also, um die Bildung von Biofilm auf der Membran zu unterstützen. Die Bakterien des Biofilms produzieren dann EPS-Substanzen (Schleim), in dem dann die Nährstoffe direkt auf der Membran also noch weiter angereichert werden, was wiederum den Transport der gelösten Substanzen durch die Membran beschleunigt.

Das Umkehrosmose-Membranen immer wieder produktionsbedingte Fehlstellen aufweisen, erweist sich als besonders tückisch mit einem dichten Biofilm auf der Membran. Die Bakterien wandern durch jedes Loch, durch das sie hindurch passen auf die Permeatseite ins Trinkwasser.

Welche Stoffe werden von der Umkehrosmose gut zurück gehalten?

Folgende Stoffe werden von der Umkehrosmose gut zurück gehalten:

  • Härte
  • Salze (Kochsalz und andere)
  • Metall-Ionen

Welche Stoffe werden nicht ausreichend zurückgehalten?

Folgende Stoffe werden von der Umkehrosmose nicht ausreichend zurück gehalten:

  • Pflanzenschutzmittel
  • Hormonähnlich wirkende Substanzen
  • Arzneimittelrückstände
  • Bakterien (also auch Krankheitserreger)
  • Chlor (zerstört die Membran)

Seccua Filtration im Vergleich zur Umkehrosmose

Im privaten Bereich der Trinkwasseraufbereitung bietet die Seccua Filtration einzigartige Möglichkeiten: Typischerweise wird sie in Privathaushalten im Keller, direkt hinter der Übergabe des Wassers aus dem Stadtnetz installiert.

Zusammen mit einem Seccua Biofilter entfernt sie dann dort alle Krankheitserreger, und alle gelösten Bestandteile wie Pestizide, Rückstände von Medikamenten und Weichmachern. Durch die Entfernung der Keime und Nährstoffe am Hauseingang bilden sich Biofilme in den Rohrleitungen innerhalb weniger Wochen zurück. Im Vergleich zur im Privatbereich oft eingesetzten Umkehrosmose bietet die Seccua Filtration dabei viele Vorteile.

Vorteile der Seccua Filtration gegenüber der oft verwendeten Umkehrosmose:

  • Vollständige Keimentfernung: Sicheres Wasser an jeder Entnahmestelle im Haus
  • Natürliche Mineralien werden im Wasser belassen
  • Wasser bleibt im natürlichen Gleichgewicht und wird nicht aggressiv
  • Keine Wasserverschwendung durch schlechte Ausbeuten, wie bei der Osmose
  • Energiesparend: Druck aus der Leitung ist ausreichend & muss nicht durch Pumpe erzeugt werden

Leistung

Untertisch-Umkehrosmose

Seccua Filtration

Entfernungsleistung

ca. 90%

  • Vollständige Entfernung

Filterung verschiedener Stoffe

  • Härte
  • Salze
  • Metall-Ionen
  • Pflanzenschutzmittel
  • Hormonähnlich wirkende Substanzen
  • Arzneimittelrückstände
  • Bakterien (also auch keine Krankheitserreger)
  • Chlor (zerstört die Membran)
  • Krankheitserreger
  • Bakterien, Viren, Parasiten
  • Arzneimittelrückstände
  • Pflanzenschutzmittel
  • Hormonähnliche Substanzen
  • Salze und natürlich im Wasser vorkommende Mineralien bleiben erhalten

Ästhetische Eigenschaft des Wassers

Klar, oft Plastikgeschmack

Kristallklar, frischer Geschmack

Chemische Eigeschaft des Wassers

  • Aggressiv, korrosiv – Wasser ist aus dem Gleichgewicht
  • im chemischen Gleichgewicht

Energieverbrauch

  • bis zu 7 bar Druck notwendig, um 50 Liter pro Minute zu filtern
  • oft zusätzliche Pumpe integriert
  • bis zu 50W Stromverbrauch
  • bis zu 0.5 bar Druck notwendig, um 50 Liter pro Minute zu filtern
  • 1,5 W Stromverbrauch

Abwasseranfall auf produziertes Wasser

25 – 50 %

weniger als 1 %

Gehört eine Umkehrosmose in den Haushalt?

Im Wesentlichen lassen sich die Merkmale einer Umkehrosmose für den Haushalt folgendermaßen zusammenfassen:

Hohe Qualität, hoher Preis

Will man ein gutes Gerät, muss man hohe Anschaffungspreise zahlen. Aber nicht jeder hohe Anschaffungspreis bürgt für hohe Qualität. Oft geht der Großteil des Preises als Provision in die Vertriebsorganisation und nicht in die Produktentwicklung. Oft werden günstige Membrane verbaut. Es gibt unterschiedliche Herstellungsverfahren und Qualitäts-Varianten, die selbstverständlich damit auch die Qualität des Umkehrosmose-Wassers und den Geschmack beeinflussen.

1

Zusätzliche Kosten

  • Erhöhter Wasserverbrauch (ca. 3-4L Abwasser für 1L Osmosewasser)
  • Hoher Energieverbauch durch notwendige Pumpe, da ein hoher, konstanter Wasserdruck nötig ist
  • Zubehör wie Entnahmehahn etc. meist nicht inbegriffen
  • Aktivkohlekartuschen müssen häufig gewechselt werden
  • Nachrüstung von Leitungen evtl. notwendig
2

Keine Funktionalitätskontrolle

Eine beschädigte Membran ist nicht zu entdecken. Wird eine Umkehrosmose nicht benutzt, stellt sich auf beiden Seiten der Membrane der gleiche Druck ein. Das führt dazu, dass die Membrane ihre Wirkungsweise verliert und unbemerkt durchlässig wird. Da oft Membranen geringer Qualität eingebaut werden, ist die Lebensdauer und die Rückweisungsrate der Belastungsstoffe davon abhängig.

3

Verkeimung des Wassers

Durch einen langsamen Betrieb ist der Durchfluss relativ gering, und ein Speichertank wird notwendig. Diese Speichertanks sind Brutstätten für Bakterien. Hier entsteht eine erhöhte Gefahr, abhängig von der Lagerdauer und Temperatur des gespeicherten Wassers. Außerdem ist die Membran sehr anfällig für Verkeimung, da sich dort Schwebstoffe und Bakterien aufkonzentrieren und die Filtermodule nicht gespült werden.

4

Schlechte Wasserqualität & schlechter Geschmack

Durch die Umkehrosmose sinkt der pH-Wert, das Osmosewasser wird sehr aggressiv und kann nur noch mit hochwertigen Edelstahl oder Kunststoffleitungen in Kontakt gebracht werden. Außerdem schmeckt das Osmosewasser nach Plastik. Deshalb kommt oftmals ein Aktivkohlefilter zum Einsatz, um den Geschmack des Umkehrosmose-Wassers nochmals zu verbessern.

5

Geringe Entfernungsleistung

Umkehrosmose wurde zur Entfernung gelöster Bestandteile aus dem Wasser in technischen Anlagen, nicht im Haushalt, entwickelt. Generell werden Pestizide und Lösungsmittel nicht effektiv genug entfernt. Stattdessen entfernt die Umkehrosmose auch die natürlich vorkommenden, gesunden Mineralien und Spurenelemente im Wasser. Deshalb wird Osmosewasser oft mit teuren Mineralpulvern nachträglich angereichert.

6

Ist Umkehrosmose die richtige Technologie für mich?

Wir sind Profis in Sachen Trinkwasserreinigung und Wasseraufbereitung. Deshalb können wir Sie umfassend zu der sichersten und besten Technologie zur Wasserfilterung beraten.

Kostenfreie Beratung: 0800 5893976