Es gibt keine einzige veröffentlichte Norm, die sich mit “Filtergehäusen für die Meerwasserentsalzung” befasst. Was Einkäufer tatsächlich als Grundlage nutzen, ist eine Reihe von Anforderungen:
Die Entscheidung, die am häufigsten schiefgeht, betrifft das Material. Ein mit „SS316L“ gekennzeichnetes Gehäuse ist zwar aus Edelstahl, doch laut den eigenen Richtlinien des Membranherstellers gehört 316L zur untersten Stufe für den Einsatz bei niedrigem Salzgehalt und nicht zu der Stufe, die er für Meerwasser empfiehlt. Dieser Leitfaden zeigt, wie man eine fundierte Spezifikation erstellt, wo Edelstahlgehäuse in einer Entsalzungsanlage zum Einsatz kommen und was in einer Angebotsanfrage enthalten sein sollte.
In der Praxis besteht die Spezifikation eines Entsalzungsgehäuses aus fünf Schichten, wobei jede Schicht einem anderen Eigentümer zugeordnet ist:
Soll das aufbereitete Permeat als Trinkwasser verwendet werden, kann die Spezifikation des Bauherrn auch eine Zertifizierung der mit dem Wasser in Berührung kommenden Bauteile für den Kontakt mit Trinkwasser vorschreiben. Klären Sie diese Anforderung bereits in der Ausschreibungsphase und nicht erst nach der Fertigung.
Das Gehäuse dient zur Aufnahme des Patronenfilters, der die Hochdruckpumpe und die Membranen schützt. Laut Technisches Handbuch zu den FilmTec-Umkehrosmosemembranen von DuPont, Ein Patronenfilter mit einer absoluten Porengröße unter 10 µm wird als empfohlene Mindestvorbehandlung für jedes Umkehrosmose-System angesehen, wobei eine absolute Porengröße von 5 µm empfohlen wird. Derselbe Leitfaden empfiehlt eine absolute Porengröße von 1–3 µm, wenn kolloidales Siliziumdioxid oder Metallsilikate ein Verschmutzungsrisiko darstellen.
Diese Leitlinien lassen sich in Anforderungen an den Wohnraum umsetzen:
Auch die Filterpatronen sind Teil der Spezifikation. In der Bedienungsanleitung wird ein synthetisches, nicht abbaubares Material wie Nylon oder Polypropylen empfohlen; von rückspülbaren Filtern als letzter Sicherheitsfilter wird abgeraten.
SS316L ist für viele industrielle Flüssigkeiten eine sinnvolle Standardwahl, doch Meerwasser stellt eine andere Belastung dar. Das DuPont-Handbuch betrachtet Lochfraß und Spaltkorrosion als Hauptrisiko und knüpft seine Empfehlungen an den Salzgehalt des Konzentratstroms:
Sowohl das Meerwasser als auch die Sole liegen deutlich über der 7.000-ppm-Grenze und fallen somit in die Kategorie der höherlegierten Werkstoffe. Der ausdrückliche Geltungsbereich des Handbuchs umfasst Rohrleitungen und Armaturen. Die Anwendung derselben Logik auf ein Filtergehäuse ist eine technische Schlussfolgerung, jedoch eine vernünftige. Ein Gehäuse verfügt über einen Dichtungssitz, eine Verschlussverbindung, verschraubte oder geklemmte Flansche sowie Toträume: genau jene Spaltgeometrie, auf die das Handbuch hinweist.
Ein anschauliches Beispiel (hypothetisch, kein Kundenfall). In einer Ausschreibung werden “Filtergehäuse aus SS316L, 5-µm-Filterpatronen” für die Zuleitung zu einer Meerwasser-Umkehrosmoseanlage verlangt. Ein Bieter unterbreitet ein Angebot für ein poliertes 316L-Gehäuse zu einem wettbewerbsfähigen Preis. Das Gerät besteht die Prüfung, doch niemand hat den Chloridgehalt am Dichtungssitz berücksichtigt. Der Käufer hat zwar beim Stückpreis gespart, geht aber ein Korrosions- und Austauschrisiko ein. Der niedrigste Kaufpreis und die niedrigsten Lebenszykluskosten sind in diesem Fall zwei verschiedene Dinge.
Die Schlussfolgerung ist eindeutig: Edelstahl ist zwar nicht falsch, aber “rostfrei” ist keine Spezifikation. Die Güteklasse muss angegeben werden und muss der Beanspruchung entsprechen.
Die Tabelle ist qualitativer Natur. Sie enthält keine Rangfolge der Werkstoffe anhand gemessener Korrosionsdaten, da diese je nach Güteklasse, Fertigungsweise und Betriebsbedingungen variieren.
| Materialauswahl | Wo dies üblicherweise berücksichtigt wird | Größte Stärke | Wichtigster Hinweis | Bitte beim Lieferanten nachfragen |
|---|---|---|---|---|
| SS304 | Chloridfreie Versorgungsmedien, Luft, allgemeine Prozessflüssigkeiten | Weit verbreitet, kostengünstig | Nicht geeignet für den Einsatz mit chloridhaltigem Meerwasser | Genaue Belichtung; ist sie wirklich chloridfrei? |
| SS316L | Anwendungen mit geringem Salzgehalt, Reinigungsanlagen, Filtration chemischer Lösungen | Kohlenstoffarme Güte, geeignet für den Schweißbau | Von DuPont als Mindeststandard angegeben, nicht als Meerwasserqualität | Chloridgehalt, Temperatur, Lage der Spalten |
| 6%-Mo-Edelstahl (z. B. 254 SMO) und ähnliche höherlegierte Stähle | Mit Meerwasser in Berührung kommende Gehäuse und Armaturen | Von DuPont für den Einsatz in Spaltenbereichen bei hohen TDS-Werten empfohlen | Höhere Materialkosten; weniger Verarbeiter | Güteklasse, Werkszeugnisse, Schweißverfahren |
| FRP / GRP | Gehäuse für Meerwasser-Zufuhrkartuschen | Nichtmetallisch, daher kein Lochfraßmechanismus | Druck- und Temperaturgrenzwerte; Auslegungsgrundlagen für den Behälter | Auslegungsdruck, Fertigungsnorm, Flansch- und Stutzenausführung |
| Thermoplaste (PP, PVC, PVDF) | Kleine oder Niederdruckgehäuse | Nichtmetallisch | Mechanische und thermische Grenzwerte | Nenndruck bei Betriebstemperatur |
Die Wahl des Gehäusematerials hängt vom jeweiligen Projekt ab. Die Seite zum RO-Schutz von Pore Filtration stellt fest, dass Gehäuse aus Kunststoff, GFK und Edelstahl erhältlich sind, wobei die Wahl von der Rohwasserquelle abhängt. Dies ist zwar eher eine Aussage des Herstellers als eine unabhängige Norm, passt aber zum Gesamtbild: Kein einzelnes Material ist in jeder Hinsicht überlegen.
Eine Entsalzungsanlage verfügt über zahlreiche Filterstellen, die über die Meerwasserzufuhr hinausgehen. Für einige davon eignet sich Edelstahl der Güteklasse SS304/316L besser als für die Meerwasser-Filterpatrone.
| Dienst im Werk | Passgenaues Gehäuse aus Edelstahl | Was ist zu überprüfen? |
|---|---|---|
| Mit Meerwasser benetzter RO-Zufuhr-Patronenfilter | Nur mit einer auf Meerwasser abgestimmten Güteklasse (siehe oben) | Für jedes medienberührte Bauteil eine spezifische Legierung |
| CIP-Patronenfilter (Cleaning-in-Place) | Guter Kandidat. In der CIP-Übersicht von DuPont wird Edelstahl neben PVC und GFK als eine der Gehäuseoptionen aufgeführt. | pH-Bereich bei der Reinigung, Temperatur, Chloridgehalt im Nachspeisewasser |
| Filtration der chemischen Lösung vor der Dosierung | Oft für Flüssigkeiten geeignet, die kein Meerwasser sind | Chemische Verträglichkeit von Metall und Dichtungen |
| Druckluft- und Gasleitungen | Geeignet, wenn das Gas sauber und trocken ist | Nennleistung, Medien, Anschlussgröße |
| Dampfversorgungsanlagen für Industrieanlagen | Für den Einsatz mit Dampf geeignet | Druck, Temperatur, Werkstoff des Heizelements |
Im DuPont-Handbuch wird ein CIP-Patronenfilter aus 5–10 Mikrometer starkem Polypropylen mit einem Gehäuse aus PVC, GFK oder Edelstahl beschrieben. Darin heißt es, dass Reinigungslösungen einen pH-Wert zwischen 1 und 13 aufweisen können, weshalb im gesamten Reinigungssystem korrosionsbeständige Materialien erforderlich sind. Außerdem wird empfohlen, eine zur Entchlorung verwendete Natriumbisulfitlösung vor der Einspeisung in den RO-Zulauf durch eine separate Kartusche zu filtern. Beides sind typische Anwendungsbereiche für kompakte Edelstahl-Kartuschengehäuse, vorausgesetzt, die chemischen Eigenschaften werden überprüft.
Für eine Reinigungsanlage oder eine kleine Dosieranlage, eine Einkartuschen-Edelstahlgehäuse im CUNO-Stil ist ein typisches Format. Auf der Produktseite sind SS304- oder SS316L-Patronen mit einer Länge von 10 bis 40 Zoll, DOE-, 222- oder 226-Anschlüssen, Nennwerten von 0,1 bis 200 µm sowie Grenzwerten von 10 bar und 120 °C aufgeführt. Wenn eine kompakte Alternative aus Metall zu einer „Big Blue“-Einheit aus Polymer gesucht wird, ist die 20-Zoll-Edelstahlgehäuse im „Big Blue“-Stil führt einen Schnellverschluss und Gewindeanschlüsse auf. Auf der Seite wird das Material lediglich als “Edelstahl” bezeichnet; fragen Sie daher nach, welche Güteklasse geliefert wird.
Wenn eine Patrone den Durchfluss nicht bewältigen kann, wird eine Edelstahlgehäuse für mehrere Kartuschen kombiniert 3, 5, 7, 11 oder 19 Kartuschen in einem Behälter. Die angegebenen Grenzwerte liegen bei 10 bar und 90 °C; überprüfen Sie daher die maximale Temperatur bei Warmreinigungszyklen.
Beutelgehäuse sind Makrofiltrationsvorrichtungen. Sie eignen sich für die grobe Vorfiltration von Brauch- und chemischen Flüssigkeiten, nicht jedoch für die abschließende absolute Filterstufe mit einer Porengröße von 5 µm vor einer Umkehrosmoseanlage. Die Ein-Beutel-Ausführungen von Lyfilter unterscheiden sich hauptsächlich darin, wie die Flüssigkeit zum Beutel gelangt und wie sich die Abdeckung öffnet:
Die Filterleistung von Beutelfiltern wird oft als Nennwert angegeben, während der Schutz vor Verunreinigungen im RO-Zulauf in absoluten Werten angegeben wird. Fragen Sie nach, welche Angabe im Datenblatt zu finden ist.
Anlagen mit Dampf- oder Druckluftsystemen unterliegen gesonderten Auflagen. A Filtergehäuse für Prozessdampf verwendet gesinterte oder gefaltete Edelstahlelemente und gibt Grenzwerte von 10 bar und 150 °C an. A Gasfiltergehäuse aus Edelstahl, Typ T ist ein Ein-Kartuschen-System für Druckluft, Stickstoff und kompatible Prozessgase. Dabei handelt es sich um Anlagenversorgungselemente, die nicht Teil des Meerwasserkreislaufs sind.
Auf keiner der oben aufgeführten Lyfilter-Produktseiten wird Meerwasser oder der Einsatz in Entsalzungsanlagen erwähnt. Dort werden Gehäuse aus Edelstahl SS304 oder SS316L für allgemeine industrielle Anwendungen beschrieben. Betrachten Sie diese als mögliche Kandidaten für die in der Tabelle aufgeführten Einsatzbereiche und erkundigen Sie sich schriftlich beim Lieferanten, ob sie für den Einsatz in mit Meerwasser in Berührung kommenden Bereichen geeignet sind.
Der Patronenfilter ist vor der Speisepumpe angeordnet. Im DuPont-Handbuch wird beschrieben, dass das Speisewasser durch den Patronenfilter zur Speisepumpe fließt, sodass das Gehäuse auf der Niederdruckseite der Anlage liegt. Ausführungen für 10 bar könnten daher ausreichend sein; überprüfen Sie jedoch den maximalen Druck, den die Versorgungs- oder Druckerhöhungspumpe erzeugen kann, einschließlich Abschalt- und Druckstoßbedingungen.
Bitte überprüfen Sie folgende Angaben im Datenblatt:
Das Korrosionsverhalten hängt ebenso sehr von der Bauweise eines Behälters ab wie von der Werkstoffsorte. Das DuPont-Handbuch listet Vorgehensweisen auf, die direkt auf Gehäuse zutreffen:
Polieren und Elektropolieren, die auf vielen Seiten zu Gehäusen als Oberflächenausführungen aufgeführt sind, sind nicht mit der Passivierung gleichzusetzen. Klären Sie ab, welche Behandlung im Lieferumfang enthalten ist. Auch die Korrosion an der Außenseite spielt eine Rolle. Im Handbuch wird auf feuchte, salzhaltige Umgebungen hingewiesen und darauf, dass sich diese Korrosion in der Regel durch Beschichtungen und regelmäßige Wartung eindämmen lässt.
Fragen Sie nach den für Ihr Projekt erforderlichen Unterlagen, in der Regel Materialzertifikate, Schweißprotokolle, Druckprüfprotokolle und Maßzeichnungen. Legen Sie den erforderlichen Umfang bereits in der Angebotsanfragephase fest.
Für ein genaues Angebot werden sowohl Prozessdaten als auch Maßangaben benötigt:
Bevor Sie einen Auftrag erteilen, bestätigen Sie bitte Folgendes schriftlich:
Senden Sie die ausgefüllten Daten über das Angebotsformular auf der entsprechenden Produktseite an den Lieferanten. Erkundigen Sie sich vor der Bestellung nach etwaigen Einschränkungen hinsichtlich des Einsatzes in Meerwasser.
Es gibt keine einheitliche Norm, die dies vorschreibt. Die Spezifikationen umfassen die Anforderungen des Membranlieferanten an die Einspeisung, Richtlinien zu korrosionsbeständigen Werkstoffen, eine vom Projekt festgelegte Auslegungsnorm für Druckbehälter sowie die chemische Verträglichkeit. In der Regel legt die Spezifikation des Bauherrn oder des EPC-Auftragnehmers fest, welche Normen und Zertifikate gelten.
DuPont gibt 316L als Mindestanforderung für Rohrleitungssysteme an, bei denen der TDS-Wert des Konzentrats unter 7.000 ppm liegt. Für Medien mit höherem Salzgehalt empfiehlt das Unternehmen 904L sowie Legierungen vom Typ 254 SMO an Spalten. Da Meerwasser diesen Wert überschreitet, ist für die Verwendung von 316L eine schriftliche Begründung des Lieferanten erforderlich.
DuPont empfiehlt einen absoluten Wert von 5 µm, wobei für jedes Umkehrosmose-System ein Mindestwert von unter 10 µm absolut empfohlen wird. Wenn die Gefahr einer Verschmutzung durch kolloidales Siliziumdioxid oder Metallsilikate besteht, wird ein absoluter Wert von 1–3 µm empfohlen. Überprüfen Sie den endgültigen Wert anhand der Garantieanforderungen Ihres Membranlieferanten.
Ersetzen Sie diese, bevor der Differenzdruck den zulässigen Grenzwert erreicht, und mindestens alle 3 Monate, gemäß dem DuPont-Handbuch. Sollte ein Austausch häufiger als alle 1–3 Monate erforderlich sein, deutet dies laut Handbuch in der Regel eher auf ein Problem bei der Vorbehandlung als auf ein Problem mit der Kartusche hin.
Keines der beiden Materialien ist in jeder Hinsicht besser. FRP verhindert Lochfraß, unterliegt jedoch Druck- und Temperaturbeschränkungen. Edelstahl eignet sich nur, wenn die Legierung für den Einsatz in Meerwasser geeignet ist. Vergleichen Sie den Auslegungsdruck, die Temperatur, die Legierungssorte, die Dokumentation und die Wartungszugänglichkeit für Ihren konkreten Einsatzort.
Im Allgemeinen nicht. Beutelfiltergehäuse eignen sich für die Grobvorfiltration. Die letzte Schutzstufe vor der Umkehrosmose ist gemäß den Richtlinien von DuPont in der Regel ein Kartuschenfilter mit einer Filterfeinheit von 5 µm absolut. Ein Beutelfiltergehäuse kann zwar stromaufwärts angeordnet sein, Sie sollten jedoch prüfen, ob es sich um eine nominale oder absolute Filterfeinheit handelt.
