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Kalkfrei GmbH
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Wie funktioniert die Umkehrosmose - Definition
Umkehrosmose - im englischen Sprachraum als Reverse Osmosis (RO) bezeichnet - gilt in Fachkreisen als die modernste und fortschrittlichste Methode im Bereich der Wasseraufbereitungstechnik. In einem Artikel des Industriemagazines heisst es: «Die gegenwärtig wirtschaftlichste und umweltfreundlichste Verfahrenstechnik zur Herstellung des nassen Goldes ist die Umkehrosmose».
Umkehrosmose wurde in den späten 50er Jahren im Auftrag der US Regierung und der NASA hauptsächlich als eine Methode zur Entsalzung von Meerwasser und zur Trinkwasserreinigung für die bemannte Raumfahrt entwickelt. In der Trinkwasseraufbereitung befreit die Technologie der Umkehrosmose das Leitungswasser nahezu von allen gelösten und ungelösten Fremdstoffen (beispielsweise Nitrat, Blei, Arzneimittelreste, Bakterien, etc.) ausser dem Wassermolekül selbst. Der Vorgang erfolgt dabei rein mechanisch ohne den Zusatz von irgendwelchen chemischen Stoffen. Durch die Aufbereitung von Leitungswasser mittels der Umkehrosmose erhält man ein sehr hochwertiges, reines Wasser. Das gereinigte Wasser hat ungefähr einen Mineralgehalt wie das reinste im Handel erhältliche Flaschenwasser jedoch ohne die problematischen Schadstoffe (z.B. Nitrat, Arsen etc.), die manchmal im Mineralwasser vorliegen.
Überall dort, wo ein reines Wasser benötigt wird. Nachfolgend ein paar Beispiele:
Nun ist diese fortschrittliche Technologie der Wasseraufbereitung nicht nur für kommerzielle Anwendungen verfügbar, sondern findet auch Einzug in private Haushalte. In den USA und auch in weiten Teilen Asiens gehören Umkehrosmose-Anlagen bereits zum Standard vieler Haushalte. Auch die bekannten «Watercooler», oft in Büros zu finden, werden bevorzugt mit Umkehrosmose-Wasser betrieben.
Die Umkehrosmose ist die technische Umkehrung des in der Natur und im menschlichen Körper vorkommenden Osmose-Prinzips. Dabei wird Leitungswasser über den Wasserdruck durch eine halbdurchlässige (semipermeable) extrem feinmaschige Membran gepresst, wobei nur die Wassermoleküle diese Membran passieren können. Der Porendurchmesser beträgt nur 0,0001 Mikron (1 Mikron = 0,000001 Meter = 1 Millionstel Meter).
Im Vergleich hierzu ist eine Bakterie bis zu 10.000 mal grösser. Im Leitungswasser vorhandene Schad- und Giftstoffe (beispielsweise Nitrat, Blei, Kupfer, Pestizide, Arzneimittelrückstände, Hormone, Bakterien, Chlor, Chlorabbauprodukte, PAK, Asbest, radioaktive Stoffe, etc.) können aufgrund ihrer molekularen Größe die Membran nicht durchdringen und werden vom nachfliessenden Leitungswasser ins Abwasser gespült. Dadurch wird ein ultrafiltriert, reines Wasser ohne jegliche Schadstoffe produziert und ein Reinheitsgrad von bis zu 99% erreicht. Die sehr zuverlässige und feine Trennung des Wassers von Giftstoffen auf Molekülebene ist es, was die Technologie der Umkehrosmose von anderen Wasseraufbereitungsverfahren differenziert.
Das Kernstück einer Umkehrosmose-Anlage - die Membran - besteht aus verschiedenen dünnen Lagen (meistens aus Polyamid), welche spiralförmig um eine Plastikröhre gewickelt sind. Die Membrane sind in verschiedenen Grössen zur Produktion von unterschiedlichen Mengen von hochwertigem, reinem Wasser erhältlich. Normalerweise hat eine Membran für die Wasseraufbereitung im privaten Bereich einen Durchmesser von ca. 5 cm und eine Länge von ca. 25 cm, wohingegen eine Membran für den industriellen Gebrauch einen Durchmesser von ca. 10 cm und eine Länge von ca. 100 cm hat.
Damit die Membran nutzbar ist, muss sie sich in einem Membrangehäuse befinden. Dann kann der Wasserdruck auf die Oberfläche der Membran wirken. Durch den Wasserdruck wird nämlich die Energie geliefert, welche das Wasser durch die Membran presst und von allen unerwünschten Substanzen trennt.Ein erstaunlicher Effekt der Umkehrosmose ist, dass die unerwünscht zurückbleibenden Stoffe von einem Teil des Wassers weggespült werden. Durch die Ableitung des Abwassers ist es auch nicht möglich, dass Schadstoffe wieder in das zuvor gereinigte Wasser gelangen oder sich innerhalb des Systems ansammeln, wie dies bei anderen Filtermethoden häufig der Fall ist. Ausserdem wird dadurch ein Verstopfen der Membran verhindert. Deshalb haben Umkehrosmose-Membrane auch eine enorm hohe Lebensdauer bei konstanter Leistung mit einem Minimum an Wartung selbst bei jahrelangem Gebrauch.
Der Wirkungsgrad eines Umkehrosmose-Systems respektive das Verhältnis der Reinwasser- zur Abwassermenge wird u.a. vom Systemdesign bestimmt. Zweifelsohne können Umkehrosmose-Systeme auf einen Wirkungsgrad von bspw. 1:1 eingestellt werden. Die Kehrseite der Medaille ist aber, dass dann das Kernstück des Systems - die Membran - innerhalb kurzer Zeit verstopft, das Wasser weniger rein ist und man daher die Membran früher tauschen muss, was dann im Endeffekt wesentlich teurer ist als ein paar zusätzliche Liter Abwasser. Gemessen am statistischen Gesamttagesverbrauch an Trinkwasser (Baden, Duschen, Giessen, Wäsche, Toilettenspülung, etc.) fällt diese Menge kaum ins Gewicht.
Um eine hohe Lebensdauer der Membran und eine hohe Reinheit des Wassers zu erreichen, empfehlen führende System- und Membranhersteller in den USA ein Rein- zu Abwasserverhältnis im Bereich von 1:3 bis 1:6. Dies entspricht einer Ausbeute (Produktivität) von 15% bis 25%. Daher sind die kalkfrei gmbh Umkehrosmose-Systeme auf einen optimalen Wirkungsgrad bei schweizerischen Wasserverhältnissen im Bereich von 1:3 bis 1:4 (Ausbeute von 25% bis 33%) eingestellt, wodurch ein ideales Verhältnis zwischen Reinigungsleistung, Wasserverbrauch und Kosten erzielt wird.
Dennoch sagt ein Wirkungsgrad von 1:3 lediglich aus, dass das System bei der Wasserproduktion nur gegen den atmosphärischen Druck (d.h. ohne einen Tankgegendruck) einen Wirkungsgrad von 1:3 aufweist. Da aber fast alle klassischen Umkehrosmose-Systeme das reine Wasser in einem Vorratstank speichern müssen, arbeitet ein Umkehrosmose-System immer gegen einen Tankdruck. Der Vorratstank muss unter einem gewissen Luftvordruck stehen, ansonsten könnte man das reine Wasser nicht aus dem Tank zapfen. Dieser Tankdruck erzeugt einen Gegendruck auf die Membran. Je voller nun der Tank mit Wasser ist, desto höher wird der Luftdruck im Inneren des Tanks und desto höher wird der Gegendruck auf die Membran.
Da der Tank bei einer Wasserentnahme immer automatisch aufgefüllt wird, ist der Speichertank einer Umkehrosmose-Anlage in der Regel voll und damit der Tankgegendruck auf die Membran maximal. Dieser Tankgegendruck reduziert den Wasserdruck auf der Eingangseite der Membran. Somit kann auch der Wirkungsgrad im oberen Tankbereich nie 1:3 betragen. Das Gegenteil ist der Fall: Selbst wenn ein System auf einen Wirkungsgrad von 1:3 eingestellt ist, dann liegt der tatsächliche Wirkungsgrad bei einem Verhältnis häufig schlechter als 1:10.
Konkret bedeutet das: Wenn man z.B. morgens 3 Liter Umkehrosmose-Wasser aus einem vollen Tank zapft, dann hat das zur Folge, dass die Nachproduktion von diesen 3 Litern einen Abwasserstrom von ca. 30 Liter (häufig sogar noch mehr) erzeugt, auch wenn das System auf einen Wirkungsgrad von 1:3 eingestellt ist. Somit werden nicht 9 Liter Abwasser erzeugt - sondern über 30 Liter!
Eine wirkungsvolle Abhilfe kann hier nur eine sog. Permeatpumpe leisten. Diese nichtelektrische Pumpe hemmt den Tankgegendruck auf die Membran zu nahezu 100 Prozent und somit bleibt der Wirkungsgrad auch im oberen Tankbereich konstant. Geräte von kalkfrei gmbh die in diese Kategorie falllen werden alle mit der Permeatpumpe ausgerüstet.
Grundsätzlich empfehlen wir daher bei Untertisch-Umkehrosmose-Systemen eine Anlage mit einer Permeatpumpe in Kombination mit einem speziellem, automatischem Permeatpumpen-Abschaltventil. Diese nichtelektrische Kombination hält den Wirkungsgrad über die gesamte Tankfüllung - auch gegen den vollen Tankdruck - konstant, erhöht die Reinheit des Wassers und füllt den Speichertank wesentlich schneller auf. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Umkehrosmose-System beträgt dann die Abwassereinsparung bis zu 80%!
Umkehrosmosen für Industrie Anwendungen arbeiten mit Hochdruckpumpen. Für diese Kategorie Geräte gelten ganz andere Massstäbe. Sowohl was Reinheitsgrad wie auch Wirkungsgrad betrifft! Bitte Fragen Sie uns an!
1. Je höher der Wasserdruck, desto höher die Leistung (Reinwassermenge) und die Qualität (Reinheit des Produktwassers). Die Membranleistung ist linear abhängig vom Wasserdruck. Wenn z.B. eine Anlage bei 3,4 bar Wasserdruck und 12°C Wassertemperatur 80 Liter pro Tag reines Wasser erzeugt, kann diese Anlage bei doppeltem Wasserdruck die doppelte Menge Reinwasser produzieren (siehe Abb. 1 und Abb. 2)
2. Steigt die Wassertemperatur, dann nimmt die Beweglichkeit der Wassermoleküle zu, wodurch mehr Wasser durch die Membran gedrückt werden kann. Die Membranleistung steigt exponentiell mit der Wassertemperatur (siehe Abb. 2).
Auch das Material der halbdurchlässigen Membran ist für das Leistungspotenzial und die Qualität eines Umkehrosmose-Systems von Bedeutung. Membrane aus kostengünstigem Cellulose-Tri-Acetat (CTA-Membrane) sind beispielsweise sehr resistent gegen Chlor, aber Bakterien können diese Membran regelrecht auffressen. Nach kurzer Zeit sinken bei diesem Membrantyp die Rückhaltequoten beträchtlich.
Anders sieht es bei den Membranen von kalkfrei gmbh aus. Wir setzen nur erstklassige DOW FILMTEC® und OSMONICS DESAL® TFC-Membrane (Polyamide Thin-Film Composite). Diese werden nicht von Bakterien zerstört, sind aber wie alle Kunststoffmembrane gegen Chlor empfindlich.
Jedoch wird eventuell im Rohwasser vorhandenes Chlor durch die der Membran vorgeschaltenen Aktivkohleblockfilter entfernt. Ebenso verhält es sich mit eventuell im Rohwasser vorhandenen Partikeln. Diese werden ebenfalls von einem vorgeschaltenen Sedimentfilter entfernt, wodurch die Membran optimal geschützt wird.
Während der Industriestandard auf 4,1 bar gesetzt ist, wissen wir, dass in der Schweiz nicht jeder am Kaltwasseranschluss einen Wasserdruck von 4,1 bar hat und eine Wassertemperatur von 25°C wohl im seltensten Fall vorliegt. Anstatt Verbraucher nun in die Irre zu führen, und im Glauben zu lassen, dass z.B. ein 43 GPD-System auch wirklich eine Leistung von 43 GPD (160 Liter pro Tag) aufweist, machen wir Sie darauf aufmerksam, dass Sie weniger als 160 Liter Reinwasser erhalten können – vielleicht nur 36 GPD (135 Liter pro Tag) oder noch weniger, wenn der Wasserdruck und die Wassertemperatur sehr niedrig sind!
Bitte beachten Sie, dass nicht jeder Hersteller und/oder Händler diese Informationen zur Verfügung stellt bzw. zur Verfügung hat. Wir haben andere Systeme auf dem Markt gesehen mit einer angegebenen Leistung von teilweise über das dreifache pro Tag - eine sehr unrealistische Angabe! Ebenso verhält es sich oftmals mit Informationen zum Wirkungsgrad.
Wenn Sie also Angaben über die Leistung von Umkehrosmose-Anlagen lesen, dann müssen Sie immer zusätzlich den Wasserdruck und die Temperatur erfragen, bei welchen diese Angaben gelten. Ansonsten sind Leistungsangaben nicht vergleichbar und somit wertlos. Bitte überprüfen Sie daher die genannten Punkte, bevor Sie eine Kaufentscheidung treffen.
Kaum ein anderes Element kann die Gesundheit, die Leistungsfähigkeit und die Vitalität so stark beeinflussen wie Wasser, denn der Mensch besteht zu ca. 70% aus Wasser. Der Körper benötigt mindestens 2 Liter Trinkwasser pro Tag, da sämtliche Lebens- und Stoffwechselprozesse damit verbunden sind. Somit ist die Qualität und die Reinheit des Wassers ein entscheidender Faktor für die Gesundheit.
Wellness beginnt mit einer gesunden Ernährung und dabei darf das richtige Wasser nicht fehlen, sei es zum Trinken, Kochen, Kaffee- oder Teegenuss. Kalkfrei GmbH setzt daher bei seinen Trinkwasseranlagen zur Aufbereitung des Leitungswassers die Membrantechnologie (Umkehrosmose) ein - eine technische Umkehrung des in der Natur und im menschlichen Körper vorkommenden Osmose-Prinzips. Ohne den Einsatz von Chemie werden Schadstoffe und Umweltgifte (sofern vorhanden: wie z.B. Blei, Kupfer, Nitrate, Pestizide, Hormone, Bakterien, Viren, Chlor, Medikamentenrückstände, Kalk, Rost, schlechter Geschmack, etc.) zu über 90% entfernt!
Verwenden Sie dieses leicht mineralisierte Wasser - vergleichbar mit der Qualität und dem Geschmack von frischem Wasser einer Bergquelle - zum Trinken, Kochen und für die Zubereitung von Babynahrung. Durch die hohe Reinheit und den weichen, samtigen Charakter von ultrafiltriertem Wasser wird auch der Genuss von Kaffee und Tee zum puren Geschmackserlebnis. Selbst Speisen entfalten ihren ursprünglichen, eigenen Geschmack viel besser. Auch für die Pflege von empfindlicher Haut (z.B. bei Allergien) ist dieses weiche und reine Wasser hervorragend geeignet.
Warum schleppen Sie eigentlich teures Mineralwasser mühevoll in Kisten nach Hause, wenn Sie es bequemer, billiger und vor allem natürlich rein in Ihrer Küche zapfen können? Mit einer kalkfrei gmbh Trinkwasseranlage kostet Sie ein Liter «Quellwasser» nur knapp 12 Rappen. Im Vergleich hierzu kostet ein Liter Mineralwasser durchschnittlich 90 Rappen (ohne Pfand!). Eine 4-köpfige-Familie kann dadurch über 500.- Franken pro Jahr sparen.
In vielen Haushalten ist das Trinkwasser durch Schwermetalle aus den Rohrleitungen (wie z.B. Blei, Kupfer oder Zink) belastet. Von diesen Verschmutzungen gehen Gefahren für die Gesundheit aus. Unser Tipp für alle Sprudlerbesitzer: Gehen Sie auf Nummer sicher! Die Devise lautet: Zuerst filtern - dann sprudeln!
Mit unserer Einbau- und Bedienungsanleitung ist die Installation eines kalkfrei gmbh Umkehrosmose-Systems unter der Spüle in wenigen Schritten durchgeführt. Bei unseren Modellen ist der Wechsel der Filterkartuschen kinderleicht.
Die kalkfrei gmbh Umkehrosmose-Systeme befreien das Leitungswasser von lästigen Kalkbestandteilen auf eine sorgfältige und schonende Weise. Damit gehören Kalkablagerungen in Ihrer Kaffee- oder Espressomaschine, dem Dampfgarer, dem Wasserkocher, den Kochtöpfen usw. der Vergangenheit an. Ihre Haushaltsgeräte und Ihr Geldbeutel werden es Ihnen danken.