Was ist eine Osmoseanlage und was filtert sie?

Veröffentlicht von w013ddcb Kategorie(n): Osmoseanlagen, Wasseraufbereitung, Wasserfiltersysteme

Osmoseanlagen gelten als die Könige der heimischen Wasseraufbereitung. Sie filtern fast alles und erzeugen reinstes Wasser, das Osmosewasser. Aber wie sind Osmoseanlagen aufgebaut und was filtern Osmoseanlagen wirklich? Das beleuchten wir in diesem Artikel für Dich.

Das Prinzip: Wie filtert eine Osmoseanlage?

Inhaltsverzeichnis

Osmose ist ein Ausgleichsprozess. Der Begriff bezeichnet einen spontanen Konzentrationsausgleich zwei verschieden konzentrierter Wasserlösungen durch eine Membran. Die Membran ist nur für Wassermoleküle, aber nicht für andere Stoffe durchlässig. Wenn auf einer Seite der Membran reines Wasser vorliegt und auf der anderen Seite Wasser mit gelösten Inhaltsstoffen, so wandert Wasser von der reinen Seite auf die andere Seite und verdünnt somit die Lösung. An dieser Stelle kommt der osmotische Druck ins Spiel. Denn der Prozess lässt sich auch umkehren (Umkehrosmose), indem man Druck auf die Lösung ausübt. Wassermoleküle weichen diesem Druck aus und treten von der Lösung durch die Membran auf die Seite des reinen Wassers über. Die gelösten Inhaltsstoffe können nicht durch die Membran hindurch, die Lösung wird aufkonzentriert. Dieses Verfahren wird zur Wasseraufbereitung eingesetzt. In einer Osmoseanlage gefiltertes Wasser müsste korrekterweise eigentlich Umkehrosmosewasser heißen. Es hat einen vergleichbaren Reinheitsgrad wie destilliertes Wasser und ist sogar reiner als VE-Wasser (vollentsalztes Wasser).

Wie ist eine Osmoseanlage aufgebaut?

Eine Osmoseanlage hat eigentlich nur relativ wenige Komponenten, aus denen sie aufgebaut ist. Viele Anlagen benötigen eine Druckerhöhungspumpe, weil sie mit Drücken bis zu 3 bar arbeiten, die nicht in jedem Haushalt zur Verfügung stehen. Außerdem ist es empfehlenswert, vor der Entnahmestelle des Osmosewassers eine Keimsperre einzubauen, um eine rückwärtige Verkeimung zu verhindern. Diese beiden Komponenten sind optional, ansonsten setzt sich eine Osmoseanlage aus folgenden Kernelementen zusammen:

Leitungswasser-Zulauf
Vorfilter, in der Regel ein Sedimentfilter und ein Aktivkohlefilter
Gehäuse mit Osmosemembran
Ablauf Osmosewasser zur Entnahmestelle
Durchflussbegrenzer am Abwasser-Ablauf
Rückspülventil, welches parallel zum Durchflussbegrenzer geschaltet ist

Osmoseanlage Schema

Wie funktioniert eine Osmoseanlage?

Schauen wir uns nun einmal den Weg des mit diversen Inhalts- und Schadstoffen versetzten Leitungswassers an, den es durch die Osmoseanlage nimmt.

Falls der Wasserdruck im Haus nicht ausreichend ist, durchläuft es zunächst die Druckerhöhungspumpe, damit die Osmoseanlage vernünftig arbeiten und filtern kann. Manche Osmoseanlagen sind mit Druckerhöhungspumpen ausgestattet, aber in der Regel musst Du nachrüsten.
Im zweiten Schritt durchläuft es einen Sedimentfilter, mit dem größere mechanische Partikel und Schwebeteilchen wie Rost oder Sand zurückgehalten werden. Im Prinzip könnte die Osmosemembran Partikel dieser Größe auch filtern. Das Problem ist nur, dass sie hochempfindlich ist und durch so grobe Partikel beschädigt werden kann.
Auch die Filterung in der zweiten Vorstufe, dem Aktivkohlefilter, dient letztendlich dem Schutz der Membran und der Lebensdauererhöhung. Die Aktivkohle filtert feinere Stoffe wie Benzol, Chlor, Pestizide oder andere organische Stoffe, aber auch das eine oder andere Schwermetall.
Nachdem das Leitungswasser vorgefiltert wurde, gelangt es in das Herzstück der Osmoseanlage zur Membran, die in einem separaten Gehäuse untergebracht ist. Hier geschieht die eigentliche Magie des Prozesses: Es wird auf Molekularebene filtriert. Das Leitungswasser wird mit Druck auf eine Polymerfolie gepresst. Die semipermeable Polymerfolie (nur in eine Richtung durchlässig) hat winzige Poren von 0,0001 Micron Größe, die nur Wassermoleküle passieren können. Die Schadstoffe bleiben vor dem Filter zurück. Hier trennen sich nun die Wege des Wassers. Das Wasser, welches vor der Membran verbleibt, geht ins Abwasser. Das Wasser hinter der Membran ist das Osmosewasser.
An der Abwasserleitung der Osmoseanlage ist ein Durchflussbegrenzer installiert, der dafür sorgt, dass der Druck vor der Membran konstant hoch bleibt. Ansonsten würde das Wasser einfach nur an der Membran vorbeigeführt, und nicht durchgepresst werden. Der Durchflussbegrenzer legt fest, zu welchem Verhältnis Reinstwasser und Abwasser abgeführt werden (z. B. 1:2, 1:3, … je nach Leistung der Membran). Zum Spülen der Anlage und der Osmosemembran muss der Druck vor der Membran reduziert werden. Dazu wird der Durchflussbegrenzer manuell geöffnet, komplett abmontiert oder ein parallel geschaltetes Spülventil geöffnet. So werden alle Schmutzreste und Verstopfungen effektiv aus der Membran entfernt. Nachdem das Abwasser den Durchflussbegrenzer passiert hat, wird es abgeleitet.
Das Reinstwasser passiert die Keimsperre und wird in den Tank der Osmoseanlage geleitet, von wo Du es abzapfen kannst. Falls Du eine Direct Flow Anlage angeschlossen hast, dann kannst Du das Osmosewasser auch direkt aus dem Wasserhahn abnehmen.

Wie effizient filtert eine Osmoseanlage?

Eine Osmoseanlage kann Wasser enorm effizient filtern. Dabei ist die Güte der eingesetzten Membran allerdings sehr entscheidend. Üblicherweise kannst Du der Spezifikation der Anlage genau entnehmen, wie effizient sie filtert. Meist wird angegeben, welche Leitwerte das Wasser nach der Filterung aufweist. Wichtig ist aber auch die Gewährleistung eines stetigen Durchflusses. Nur so bilden sich keine schädlichen Ablagerungen auf der Membran, die sie unwirksam machen. Bei der Reinigung von Osmosewasser werden allerdings nicht nur organische Substanzen herausgefiltert, sondern auch alle Arten von Salzen, darunter wichtige Mineralstoffe und Spurenelemente. Leitungswasser in Deutschland hat meistens von Haus aus eine bessere Qualität als viele Mineralwässer aus der Flasche, weil es diverse Aufbereitungsprozesse hinter sich hat. Wasser, welches in einer Untertisch-Osmoseanlage gefiltert wurde, ist in der Regel sehr rein. Es ist trinkbar, benötigt aber für gewisse Anwendungsfälle die nachträgliche Zuführung von Mineralstoffen und hat bei der Herstellung ein Mehrfaches an qualitativ gutem Leitungswasser verbraucht.

Welche anorganischen Stoffe filtert eine Osmoseanlage?

Eine Osmoseanlage filtert auf molekularer Ebene. Das bedeutet, dass grobe Partikel wie Sand, Staub und ähnliche Rückstände ohnehin keine Chance haben. Anorganische Stoffe, die meist als Salze und in ionischer Form gelöst vorliegen, werden ebenfalls gefiltert. Viele dieser Stoffe sind Mineralien, die durchaus lebensnotwendige Spurenelemente darstellen, aber es sind natürlich auch Giftstoffe darunter:

Natrium, Magnesium, Calcium, Chlorid, Eisen gehören zu den guten Mineralien
Nitrat, Blei, Cadmium, Nitrit und diverse Schwermetalle gehören zu den schädlichen Mineralien
Kalk (Magnesium, Calcium, Carbonat) ist zwar nicht giftig, wird von einer Osmoseanlage aber auch gefiltert, dadurch ist die Umkehrosmose eine wirksame Methode der Wasserenthärtung

Welche organischen Stoffe filtert eine Osmoseanlage?

Eine Osmoseanlage filtert auch organische Stoffe. Zu diesen Stoffen gehören unterschiedlichste Verunreinigungen, die meistens eine schädliche Wirkung haben. Darunter sind:

Pestizidrückstände
Medikamentenrückstände
Viren
Bakterien, allerdings nur unter bestimmten Bedingungen

Was muss beim Filtern von Keimen und Bakterien beachtet werden?

Die Filtermembranen in Osmoseanlagen besitzen eine gewisse Filterfeinheit, die ausreicht, um Keime zu blockieren. Im Osmosewasser befinden sich also keine Keime mehr. Bestimmte Filterelemente werden aber als Keimsperren vor der Entnahmestelle eingebaut, um eine rückwärtige Verkeimung aus der Ablaufleitung zu verhindern. Gerade wenn die Osmoseanlage nicht permanent filtert und z.B. der stetige Durchfluss nicht gegeben ist, können sich eingebrachte Keime im System festsetzen, weil der Filter durchlässiger wird. Dabei stellen Bakterien als lebende Mikroorganismen das deutlich größere Problem dar, weil sie sich vermehren können. Viren sind dagegen keine Lebewesen, sondern nur schlecht verpackte Botschaften. Sie reproduzieren sich nur in Wirtsorganismen. Zusammengefasst lässt sich sagen: Regelmäßiges Spülen und eine Keimsperre verhindern eine nachhaltige Verkeimung.

Welche Typen von Osmoseanlagen gibt es?

Osmoseanlagen lassen sich je nach Anwendungsfall unterschiedlich dimensionieren. So gibt es zahlreiche kleinere Osmoseanlagen, die ganz ohne Wasseranschluss funktionieren. Das sind sogenannte Auftisch-Osmoseanlagen bzw. mobile Osmoseanlagen. Diese Umkehr-Osmose-Anlagen kommen ohne Wasseranschluss aus, da sie einen Tank besitzen. Er wird ähnlich einer Kaffeemaschine mit Wasser gefüllt, welches dann nach Bedarf gefiltert wird. Gerade für Haushalte, bei denen der Wasserdruck aus dem Hahn nicht stark genug ist, oder an Orten, wo keine ständige Wasserversorgung vorhanden ist, wie zum Beispiel beim Camping, im Wohnmobil oder auf dem Boot, ist die Variante besonders vorteilhaft. Standard im Haushalt sind jedoch Direct Flow Anlagen, auf Knopfdruck Osmosewasser produzieren und beispielsweise an den Wasserhahn oder die Dusche angeschlossen werden. Direct Flow Osmoseanlagen benötigen eine hohe Leistung. Diese wird üblicherweise durch eine Druckerhöhungspumpe erreicht, die ans Stromnetz angeschlossen wird. Osmoseanlagen mit Tank für das Osmosewasser, bei denen der Filtervorgang länger dauert, kommen meist ohne Strom aus. Sie filtern das Wasser mithilfe des Drucks, der in der Wasserleitung vorhanden ist.

Das Wichtigste in Kürze: Eine Osmoseanlage filtert universell

Eine Osmoseanlage besitzt üblicherweise neben ihrem Herzstück, der Osmosemembran, noch zwei Vorfilterstufen, die die sensible Membran schützen. Dadurch lässt sich mit einer Osmoseanlage Wasser bis zu einem sehr hohen Reinheitsgrad filtern. Größere Partikel, anorganische und organische Stoffe sowie Keime stellen kein Problem dar, wenn die Anlage permanent betrieben wird und die Filter regelmäßig getauscht werden. Lediglich auf Bakterien sollte näher geschaut werden. Hier helfen Keimsperren.

Weitere hilfreiche Links zum Aufbau der Osmoseanlage