Technische Regel Arbeitsblatt DVGW W 236 (A) April 2014 Nanofiltration und Niederdruckumkehrosmose in der zentralen Trinkwasseraufbereitung Entwurf Einspruchsfrist 31.07.2014
Anwendungswarnvermerk Dieser Teil des DVGW-Regelwerks wird der Öffentlichkeit zur Überprüfung und Stellungnahme vorgelegt. Weil die endgültige Fassung von der vorliegenden Fassung abweichen kann, ist die Anwendung dieses Entwurfes besonders zu vereinbaren. Einsprüche und redaktionelle Hinweise in schriftlicher Form an: DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.v. Josef-Wirmer-Str. 1-3 D-53123 Bonn Einspruchsfrist: 31. Juli 2014 Verabschiedet durch: DVGW-Technisches Komitee: Wasseraufbereitungsverfahren am: 14. Februar 2014 DVGW-Lenkungskomitee: Wasserwirtschaft, Wassergüte, Wasserwerke am: 21. März 2014 ISSN 0176-3504 Preisgruppe: 8 DVGW, Bonn, April 2014 DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.v. Technisch-wissenschaftlicher Verein Josef-Wirmer-Straße 1-3 D-53123 Bonn Telefon: +49 228 9188-5 Telefax: +49 228 9188-990 E-Mail: info@dvgw.de Internet: www.dvgw.de Nachdruck und fotomechanische Wiedergabe, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DVGW e.v., Bonn, gestattet. Vertrieb: Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbh, Josef-Wirmer-Str. 3, 53123 Bonn Telefon: +49 228 9191-40 Telefax: +49 228 9191-499 E-Mail: info@wvgw.de Internet: www.wvgw.de
Nanofiltration und Niederdruckumkehrosmose in der zentralen Trinkwasseraufbereitung Inhalt Vorwort... 6 1 Anwendungsbereich... 7 2 Normative Verweisungen... 7 3 Begriffe, Symbole, Einheiten und Abkürzungen... 8 3.1 Antiscalant... 8 3.2 Ausbeute... 8 3.3 Cross-Flow... 9 3.4 Feed... 9 3.5 Fouling (Verblockung)... 9 3.6 Konzentrat... 9 3.7 MWCO (Molecular Weight Cut Off)... 9 3.8 Nanofiltration... 9 3.9 Netto-Transmembrandruck... 9 3.10 Normalisierung... 10 3.11 Osmotischer Druck... 10 3.12 Permeabilität... 10 3.13 Permeat... 10 3.14 Permeatflux... 10 3.15 Rückhaltung... 10 3.16 Salzpassage... 10 3.17 Scaling... 11 3.18 SDI (Silt Density Index)... 11 3.19 Spacer... 11 3.20 Transmembrandruck... 11 3.21 Überströmgeschwindigkeit... 11 3.22 Umkehrosmose, Niederdruckumkehrosmose... 11 4 Allgemeine Grundlagen... 11 4.1 Einteilung der Membranprozesse... 11 4.2 Haupteinsatzgebiete von Umkehrosmose und Nanofiltration... 12 4.3 Aufbau von Umkehrosmose- und Nanofiltrations-Membranen... 13 4.4 Permeabilität und Permeatfluss von Umkehrosmose- und Nanofiltrations-Membranen... 13 4.5 Rückhaltung von Umkehrosmose- und Nanofiltrations-Membranen... 14 DVGW W 236 Arbeitsblatt 03
4.6 Membranelemente... 15 4.7 Betrieb von Umkehrosmose- und Nanofiltrations-Membranen... 15 4.8 Druckrohre... 16 4.9 Membranstufen und -straßen... 16 4.10 Ausbeute... 17 4.11 Konzentrations- und Druckprofile in einem Membranelement bzw. einer Membranstufe... 18 4.12 Konzentrationspolarisation... 19 4.13 Permeatgegendruck... 19 4.14 Druckerhöhung des Feeds vor einer nachfolgenden Stufe... 19 4.15 Fouling und Scaling... 19 4.16 Scaling-Inhibierung... 20 4.17 Hydraulischer Druckverlust... 21 5 Planung und Bau... 21 5.1 Vorbemerkung... 21 5.2 Abklärung der Rahmenbedingungen... 22 5.2.1 Aufbereitungsziel... 22 5.2.2 Rohwasserbedarf und Wasserrechte... 22 5.2.3 Rohwasserbeschaffenheit und Vorbehandlung... 22 5.2.4 Trinkwasserqualität... 23 5.2.5 Teilstromaufbereitung... 23 5.2.6 Nachbehandlung... 23 5.2.7 Einbindung in das vorhandene Aufbereitungskonzept... 23 5.2.8 Konzentratbeschaffenheit und -menge... 23 5.2.9 Umgang mit Konzentraten... 23 5.2.10 Energierückgewinnung... 24 5.2.11 Pilotierung... 24 5.3 Dimensionierung und Design der Anlage... 24 5.3.1 Allgemeines... 24 5.3.2 Ausbeute sowie Art und Dosiermenge des Antiscalants... 24 5.3.3 Auswahl des Membranelementes... 25 5.3.4 Bestimmung der Massenflüsse... 25 5.3.5 Designleitlinien... 25 5.3.6 Membranfläche, Anzahl Membranelemente und Stufen... 26 5.3.7 Druckrohranordnung... 26 5.3.8 Permeat- und Konzentratbeschaffenheit... 26 5.3.9 Reinigungseinrichtung... 27 5.3.10 Abfahreinrichtungen... 27 5.4 Anlagenkomponenten... 27 5.4.1 Verrohrung... 27 5.4.2 Vorfilter... 27 5.4.3 Hochdruckpumpe... 28 5.4.4 Ventile und Absperrarmaturen... 28 5.4.5 Messtechnik... 28 5.5 Steuerung... 29 5.6 Redundanzen... 29 5.7 Nachbehandlung... 29 5.8 Anforderungen an die Konzentratleitung... 30 5.9 Entsorgung von Reinigungslösungen... 30 04 DVGW W 236 Arbeitsblatt
6 Allgemeine Anforderungen an Aufbereitungsstoffe, Werkstoffe und Materialien... 30 6.1 Antiscalants... 30 6.2 Reinigungschemikalien... 31 6.3 Werkstoffe und Materialien... 31 7 Inbetriebnahme und Betrieb... 31 7.1 Inbetriebnahme... 31 7.2 Anlagenüberwachung... 32 7.2.1 Allgemeines... 32 7.2.2 Begleitende Analytik... 32 7.2.3 Normalisierung der Daten... 33 7.2.4 Einleitung von Maßnahmen... 33 7.3 Anforderung an das Personal... 34 7.4 Wartung und Instandhaltung... 34 8 Spülung, Reinigung und Konservierung... 34 8.1 Spülung ohne Chemikalien... 34 8.1.1 Feedspülung... 35 8.1.2 Permeatspülung... 35 8.2 Reinigung mit Chemikalien (CIP Cleaning in Place)... 35 8.2.1 Ziel und Auslösung... 35 8.2.2 Auslegung der Reinigungsstrecke... 36 8.2.3 Bestimmung der Reinigungschemikalie... 37 8.2.4 Durchführung der Reinigung... 38 8.2.5 Weitere Hinweise zur Reinigung... 38 8.3 Konservierung... 38 Anhang A (informativ)... 39 Formblatt für Einsprüche zu Entwürfen von Arbeitsblättern und Technischen Prüfgrundlagen des DVGW... 41 DVGW W 236 Arbeitsblatt 05
Vorwort Dieses Arbeitsblatt wurde vom Projektkreis Nanofiltration im Technischen Komitee Wasseraufbere i- tung erarbeitet. Es dient als Grundlage für Planung, Bau und Betrieb von Nanofiltrations- und Niederdruckumkehrosmoseanlagen. Nanofiltrations- und Niederdruckumkehrosmoseanlagen werden in der zentralen Trinkwasseraufbere i- tung vielfach eingesetzt. Aufgrund der vielfachen Erfahrungen, die zu den Verfahren vorliegen, wurden die Nanofiltration und die Niederdruckumkehrosmose nun ins technische Regelwerk aufgenommen. Das Arbeitsblatt definiert die im Zusammenhang mit den beschriebenen Membranverfahren verwendeten Begriffe, gibt Hinweise zu Planung und Bau und definiert Anforderungen an die verwendeten Aufbereitungsstoffe sowie die Werkstoffe und Materialien der Anlagen. Darüber hinaus gibt es Hinweise zum Betrieb und der Inbetriebnahme, sowie zur Spülung, Reinigung und Konservierung der Membranen. 06 DVGW W 236 Arbeitsblatt