Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Aufbereitung von Rohwasser, insbesondere Wasserenthärtungs- und Wasserentsalzungsanlagen sowie Membranfiltersysteme. Im Besonderen betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Anlage zur Gewinnung von Trinkwasser aus Rohwasser durch Ultrafiltration, nachfolgend UF abgekürzt, und Umkehrosmose, nachfolgend RO abgekürzt, wobei das Trinkwasser einen gewünschten, seine Zusammensetzung betreffenden Zielparameter aufweist und in einem Frischwassertank bereitgestellt wird.

Die Verwendung von Ultrafiltrationsanlagen zur Herstellung von Trinkwasser aus Rohwasser, das in Form von Flusswasser, Oberflächen- oder Grundwasser vorliegt, ist allgemein bekannt. UF ist eine hervorragende Methode, um partikuläre Schwebstoffe und Mikroorganismen aus dem Rohwasser zu entfernen und Trinkwasserqualität zu erreichen. Je nach Herkunft und Jahreszeit kann das Rohwasser allerdings auch einen hohen Salzgehalt aufweisen, den die UF nicht in der Lage ist, zu reduzieren. Salze sind kristalline chemische Verbindungen aus positiv geladenen und negativ geladenen Ionen, die den Geschmack des Trinkwassers wesentlich bestimmen. Wasser mit einer vergleichsweise hohen Salzkonzentration wird von den meisten Menschen als ungenießbar empfunden. Obgleich ein negativer Einfluss eines hohen Salzgehalts im Trinkwasser auf die menschliche Gesundheit durch epidemiologische Studien bisher noch nicht nachgewiesen wurde, ist es aus geschmacklichen Gründen ein Bedürfnis, einen zu hohen Salzgehalt im Trinkwasser zu reduzieren, d.h. Salze zu entfernen. Dies kann durch Umkehrosmose erreicht werden. Ob ein geschmacklich unangenehm hoher Salzgehalt vorliegt, hängt vom Rohwasser ab, wobei der Salzgehalt des Rohwassers von seiner Herkunft abhängt. Ferner ist der Salzgehalt über das Jahr betrachtet nicht konstant, sondern Jahreszeitabhängig. Je nach Salzgehalt im Rohwasser bzw. gewünschtem Salzgehalt im Trinkwasser kann eine RO somit erforderlich oder aber entbehrlich sein. Bekannt in der Trinkwasserbehandlung bzw. Trinkwasseraufbereitung sind deshalb je nach Bedarf die folgenden Anordnungen aus einer UF-Einheit und/ oder einer RO-Einheit für die T rinkwasserherstellung:

1. eine reine UF-Einheit, wenn der Salzgehalt des Rohwassers unterhalb eines vorbestimmten Grenzwerts liegt,

2. eine reine RO-Einheit, wenn der Salzgehalt des Rohwassers oberhalb eines vorbestimmten Grenzwerts liegt,

3. eine UF-Einheit und RO-Einheit in Reihe hintereinandergeschaltet, wobei die UF als Vorbehandlung des Rohwassers für die RO dient, und

4. eine UF-Einheit und RO-Einheit parallel zueinander geschaltet, wobei die UF die RO unter Bildung eines Bypasses umgeht.

Die erste Variante hat wie bereits ausgeführt den Nachteil, dass der Salzgehalt im Trinkwasser nicht reduziert werden kann, so dass sie sich nur dann eignet, wenn der Salzgehalt bereits im Rohwasser niedrig ist, genauer gesagt, unterhalb einem Grenzwert liegt, der beispielsweise vom Kunden der Trinkwasseraufbereitungsanlage gewünscht ist.

Die zweite Variante bringt diejenigen Nachteile mit sich, die einer RO inhärent sind. So ist sie aufgrund des verwendeten spiralförmig gewundenen Aufbaus und der Dünnschichtkompositmembran wenig wirkungsvoll in der dauerhaften Zurückhaltung von mikrobiologischen Organismen. Da die RO nicht wie eine UF rückspülbar ist, werden hohe Anforderungen an die Zulaufwasserqualität der RO gestellt. Dies wird über eine mehrstufige Vorbehandlung des Rohwassers erreicht. Sollte es über eine längere Betriebszeit zur Ablagerung von Stoffen auf der RO-Membran kommen (Fouling), ist eine chemische Reinigung der RO-Membran notwendig. Dabei werden mit Hilfe von sauren and alkalischen Reinigern die Foulants entfernt. Bei der Rückspülung, wie sie bei der UF-Einheit üblich ist, wird die Durchströmung des Filters umgekehrt, indem gefiltertes Wasser von der Reinwasserseite zur Rohwasserseite gepumpt wird, um die seitens der Rohwasserseite an der Membran haftenden Partikel und Mikroorganismen abzulösen und wegzuspülen. Dies ist bei RO-Filtern nicht möglich.

RO-Einheiten müssen im Filterbetrieb außerdem mit einem konstanten Volumenstrom betrieben werden und haben einen hohen Wasser- und Energieverbrauch. Der hohe Energieverbrauch ist durch die geringe Porengröße, sozusagen auf Molekülebene, von weniger als 0.1 nm bedingt. Der hohe Wasserverbrauch entsteht da ein Großteil des Wassers lediglich die Filtermembran überströmt und anschließend als sogenanntes Konzentrat verworfen wird. Ein weiterer Nachteil von RO-Einheiten besteht darin, dass der Salzgehalt des durch die RO erzeugten Permeats nicht einstellbar und die Wasserqualität gering ist, weil der Salzgehalt stets minimal ist. Das Wasser ist deshalb neutral im Geschmack. Das Trinken von Trinkwasser mit minimalem Salz- bzw. Mineralgehalt kann negative gesundheitliche Folgen haben. Denn die Salze oder auch Mineralstoffe werden vom menschlichen Körper für viele Funktionen benötigt, wie z.B. dem Aufbau von Knochen, Zähnen, Zellen usw. Die relevanten Mineralstoffe sind Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium, lod, Zink, Eisen und Kupfer. Eine ausschließliche Ernährung mit Trinkwasser mit geringem Salz- oder Mineraliengehalt kann zu Mangelerscheinungen führen, sofern die Mineralstoffe nicht durch andere Lebensmittel aufgenommen werden. Da die Menge an Rohwasser und sein Salzgehalt saisonal schwanken, wäre jedoch einen Einstellbarkeit des Volumenstroms und des Zielsalzgehalts im herzustellenden Trinkwasser wünschenswert.

Die vorgenannten Nachteile von RO-Einheit sind auch Nachteile der o.g. Variante 3, d.h. der Reihenschaltung aus UF und RO. So kann der Salzgehalt im herzustellenden Trinkwasser nicht eingestellt werden, der Großteil des wertvollen Filtrats der UF wird von der RO-Einheit als Retentat abgeschieden, und die Steuerung der Reihenschaltung aus UF und RO ist anspruchsvoll, weil der Filtratvolumenstrom konstant gehalten werden muss, dieser sich jedoch mit der Zeit infolge des Zusetzens des Ultrafiltrationsfilters verringert. Auch ist die Parallelschaltung aus UF-Einheit und RO-Einheit nicht ideal, weil das von der RO-Anlage gelieferte Permeat nicht frei von Mikroorganismen ist und am Ausgang der Filteranlage mit dem Filtrat gemischt wird.

Der Salzgehalt von Wasser kann auf unterschiedliche bestimmt werden. Ein Maß hierfür ist beispielsweise der sogenannte TDS-Wert. Er gibt die Massenkonzentration aller im Wasser gelösten Stoffe an (TDS, Total Dissolved Solids), ohne den Anteil der flüchtigen Stoffe. Der TDS-Wert wird in Milligramm pro Liter [mg/l] ausgedrückt. Trinkwasser mit einem TDS-Wert von 900 mg/l gilt als salzig und nicht genießbar. Liegt der Salzgehalt des Rohwasser unterhalb einem TDS von 500 mg/l reicht eine reine UF-Einheit zur Trinkwasseraufbereitung aus. Oberhalb eines TDS Grenzwerts von 500 mg/l wird in der Regel eine RO-Einheit zur Trinkwasseraufbereitung eingesetzt, die den Salzgehalt allerdings auf einen TDS von weniger als 20 mg/l reduziert. Da die Salze im Wasser Ionen bilden, die die Leitfähigkeit des Wassers bestimmen, ist der TDS-Wert gleichzeitig ein Maß für die Leitfähigkeit des Wassers. Anders betrachtet, kann alternativ zum Gesamttrocknungsrückstand bzw. TDS-Wert die Leitfähigkeit des Wassers oder dessen elektrischer Widerstand bestimmt werden, um eine quantitative Aussage über den Salzgehalt treffen zu können.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Trinkwassergewinnung und eine Trinkwassergewinnungsanlage bereitzustellen, das bzw. die die Vorteile einer Kombination einer Ultrafiltration und einer Umkehrosmose nutzt, um gesundes und geschmacklich gutes Trinkwasser herzustellen, und gleichzeitig die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll bei dem Verfahren und der Anlage der Salzgehalt des herzustellenden Trinkwassers einstellbar sein und die Trinkwasserherstellung mit minimalem Wasser- und Energieverbrauch erfolgen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend beschrieben. Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Gewinnung von Trinkwasser aus Rohwasser durch Ultrafiltration und Umkehrosmose vorgeschlagen, bei dem das Trinkwasser einen gewünschten, seine Zusammensetzung betreffenden Zielparameter aufweist. Das Verfahren zeichnet sich darin aus, dass

- ein erstes Wasservolumen erzeugt wird, indem aus dem Rohwasser durch Ultrafiltration ein Filtrat gewonnen und aus diesem durch Umkehrosmose ein Permeat gewonnen wird, dessen Volumen das erste Wasservolumen bildet,

- ein zweites Wasservolumen erzeugt wird, indem aus dem Rohwasser durch Ultrafiltration ein Filtrat gewonnen wird, dessen Volumen das zweite Wasservolumen bildet, und

- das erste und zweite Wasservolumen anschließend zum Erhalt des Trinkwassers (3) gemischt werden, wobei das erste und zweite Wasservolumen derart bemessen sind, dass ihre Mischung den gewünschten Zielwert aufweist.

Zur Erzeugung des ersten Wasservolumens kann Filtrat von einer UF-Einheit über eine erste Filtratleitung zu einer RO-Einheit geleitet werden, deren Permeat an eine Mischstelle, insbesondere in den Frischwassertank geleitet werden. Außerdem kann zur Erzeugung des zweiten Wasservolumens Filtrat von der UF-Einheit über eine zweite Filtratleitung unter Überbrückung der RO-Einheit direkt an die Mischstelle, insbesondere in den Frischwassertank geleitet werden.

Zur Anwendung dieses Verfahrens wird außerdem erfindungsgemäß eine Trinkwassergewinnungsanlage zur Gewinnung von Trinkwasser aus Rohwasser durch Ultrafiltration und Umkehrosmose vorgeschlagen, wobei das Trinkwasser einen gewünschten Zielwert eines seine Zusammensetzung betreffenden Wasserparameters aufweist. Die Trinkwassergewinnungsanlage weist zumindest auf:

- eine UF-Einheit zur Erzeugung von Filtrat aus dem Rohwasser durch Ultrafiltration,

- eine mit der UF-Einheit über eine absperrbare erste Filtratleitung in Reihe angeordnete RO-Einheit zur Erzeugung von Permeat aus dem über die Filtratleitung zugeleiteten Filtrat durch Umkehrosmose, wobei die RO-Einheit mit einer Mischstelle, insbesondere über eine Permeatleitung, verbunden ist, und

- einen Frischwassertank zur Bereitstellung des Trinkwassers für eine Entnahme. Zusätzlich zur ersten Filtratleitung weist die Anlage eine absperrbare zweite Filtratleitung auf, die die UF-Einheit unter Überbrückung der RO-Einheit mit der Mischstelle direkt oder indirekt verbindet. Des Weiteren ist die Trinkwassergewinnungsanlage eingerichtet, in einem ersten Betriebsmodus betrieben zu werden, in dem die erste Filtratleitung zur Erzeugung des ersten Wasservolums in Form eines Permeatvolumens zur Mischstelle hin geöffnet ist, und in einem zweiten Betriebsmodus betrieben zu werden, in dem die zweite Filtratleitung zur Erzeugung des zweiten Wasservolums in Form eines Filtratvolumens zur Mischstelle hin geöffnet ist.

Ein Kerngedanke der Erfindung besteht somit darin, den gewünschten Zielwert des Wasserparameters dadurch zu erreichen, dass ein vorbestimmtes Mischungsverhältnis von Permeat der RO-Einheit einerseits und Filtrat der UF- Einheit andererseits eingestellt wird. Dies ermöglicht es, den betrachteten Wasserparameter auf einen beliebigen Zielwert einzustellen, wobei gleichzeitig erreicht wird, dass die RO-Einheit nur für eine minimale zeitliche Dauer in Betrieb ist und somit wertvolles, bereits ultrafiltriertes Wasser und Energie eingespart wird. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Trinkwassergewinnungsanlage mit der ersten und zweiten Filtratleitung ist gewährleistet, dass eine hohe mikrobiologische Trinkwasserqualität vorliegt.

In einer Ausführungsvariante kann das Rohwasser unmittelbar der UF-Einheit zugeführt sein oder werden. Es ist jedoch auch möglich, dass das Rohwasser zunächst einer Vorbehandlung unterzogen wird, z.B. mit Hilfe eines Vorfilters beispielsweise für Sand oder Sediment vorgefiltert wird, um ein Vorwasser zu erhalten, welches dann der UF-Einheit zugeführt wird. In dieser Variante ist bzw. wird das Rohwasser mittelbar der UF-Einheit zugeführt.

In einer Ausführungsvariante kann außerdem das Filtrat der UF-Einheit unmittelbar der RO-Einheit zugeführt sein oder werden. Es ist jedoch auch möglich, dass das Filtrat zunächst einer Vorbehandlung unterzogen wird, z.B. mit einem Scaling- Inhibitor, auch Antiscalant genannt, versetzt wird, um ein Zwischenwasser zu erhalten, welches dann der RO-Einheit zugeführt wird. In dieser Variante ist bzw. wird das Filtrat mittelbar der RO-Einheit zugeführt. Eine besonders einfache konstruktive Ausgestaltung der Trinkwassergewinnungsanlage wird dadurch erhalten, dass das Mischen des ersten und zweiten Wasservolumens allein durch deren Einleitung in den Frischwassertank erfolgt. In diesem Frischwassertank erfolgt dann die Durchmischung der beiden Wasservolumina automatisch, einerseits infolge der Strömungen und Turbulenzen bei der Wassereinleitung, andererseits durch Diffusion aufgrund von Konzentrationsunterschieden in den beiden Wasservolumina. In einer anderen Ausführungsvariante kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Mischen des ersten und zweiten Wasservolumens mit Hilfe einer Mischvorrichtung erfolgt. Eine solche Mischvorrichtung kann beispielsweise ein Rührwerk sein. Dieses kann sich zum Beispiel in dem Frischwassertank befinden oder in einem Mischbehälter, der dem Frischwassertank vorgelagert ist.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann die Erzeugung der beiden Wasservolumina batchweise erfolgen. Das bedeutet, dass zunächst das erste Wasservolumen und anschließend das zweite Wasservolumen oder umgekehrt erzeugt wird. Das erste Wasservolumen wird somit in dem ersten Betriebsmodus der Anlage erzeugt, der für eine erste Betriebsdauer anliegt und in dem dann nur die erste Filtratleitung geöffnet ist. Mit anderen Worten kann die zweite Filtratleitung für die Erzeugung des ersten Wasservolumens abgesperrt werden. Ferner wird das zweite Wasservolumen in dem zweiten Betriebsmodus der Anlage erzeugt, der für eine zweite Betriebsdauer anliegt und in dem dann nur die zweite Filtratleitung geöffnet ist. Mit anderen Worten wird die erste Filtratleitung für die Erzeugung des zweiten Wasservolumens abgesperrt. Für den Übergang des ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus im Batchbetrieb wird folgemäßig die erste Filtratleitung geschlossen und die zweite Filtratleitung geöffnet oder es wird für den Übergang des zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus im Batchbetrieb die zweite Filtratleitung geschlossen und die erste Filtratleitung geöffnet, je nachdem, welcher Betriebsmodus zuerst ausgeführt wird.

In einer alternativen Ausführungsvariante kann allerdings vorgesehen sein, dass das zweite Wasservolumen während der Erzeugung des ersten Wasservolumens erzeugt wird. Dieser Betriebsfall stellt eine zeitweise Gleichzeitigkeit des ersten und zweiten Betriebsmodus dar, die als dritter Betriebsmodus betrachtet wird. Wie nachfolgend noch verdeutlich wird, können die erste und zweite Filtratleitung zumindest zeitweise auch gleichzeitig geöffnet sein, um das zweite Wasservolumen wenigstens teilweise während der Erzeugung des ersten Wasservolumens zu erzeugen. Hierdurch wird die Gesamtdauer für die Erzeugung der beiden Wasservolumina reduziert. Der dritte Betriebsmodus besteht nur für die Dauer des zweiten Betriebsmodus, weil das zweite Wasservolumen, d.h. das nur ultrafiltrierte Trinkwasser, schneller erzeugt ist, als das erste Wasservolumen und nach der Erzeugung des zweiten Wasservolumens die zweite Filtratleitung geschlossen wird. Ist zu diesem Zeitpunkt das zweite Wasservolumen noch nicht vollständig erzeugt, bleibt nur noch die erste Filtratleitung geöffnet, so dass der erste Betriebsmodus vorliegt. Es wird somit zwischen dem ersten und dem dritten Betriebsmodus gewechselt. Der zweite Betriebsmodus kann gleichzeitig mit dem ersten Betriebsmodus beginnen oder gleichzeitig mit diesem enden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante wird das erste Wasservolumen dadurch erhalten, dass die Ultrafiltration und Umkehrosmose, mithin der erste Betriebsmodus, für eine vorbestimmte erste Betriebsdauer durchgeführt wird. Zusätzlich oder alternativ kann auch das zweite Wasservolumen dadurch erhalten werden, dass nur die Ultrafiltration, mithin der zweite Betriebsmodus, für eine vorbestimmte zweite Betriebsdauer durchgeführt wird. Die Deaktivierung des jeweiligen Betriebsmodus erfolgt somit rein zeitgesteuert, insbesondere timergesteuert, genauer gesagt, nach Ablauf der für den jeweiligen Betriebsmodus vorgesehenen Betriebsdauer. Dies hat den Vorteil, dass auf eine Sensorik, insbesondere eine Ermittlung des bereits erzeugten Wasservolumens verzichtet werden kann.

Das zeitgesteuerte Abschalten des jeweiligen Betriebsmodus kann von einer Steuereinheit der Trinkwasseranlage durchgeführt werden, in der zu jedem der Betriebsmodi die entsprechende Betriebsdauer gespeichert ist. Entsprechend kann die Trinkwassergewinnungsanlage eine Steuereinheit aufweisen, die eingerichtet ist, den ersten und zweiten Betriebsmodus für jeweils eine vorbestimmte Betriebsdauer einzustellen. Die Steuereinheit kann beispielsweise ein PLC (Programmable Logic Controller) sein. Zur Aktivierung des ersten Betriebsmodus bzw. zum Öffnen der ersten Filtratleitung kann ein Ventil in der ersten Filtratleitung zu Beginn der ersten Betriebsdauer geöffnet und zur Deaktivierung des ersten Betriebsmodus nach Ablauf der ersten Betriebsdauer wieder geschlossen werden. In entsprechender Weise kann zur Aktivierung des zweiten Betriebsmodus bzw. zum Öffnen der zweiten Filtratleitung ein Ventil in der zweiten Filtratleitung zu Beginn der zweiten Betriebsdauer geöffnet und zur Deaktivierung des zweiten Betriebsmodus nach Ablauf der zweiten Betriebsdauer wieder geschlossen werden. Vorzugsweise erfolgt die Ansteuerung der Ventile durch die genannte Steuereinheit.

Die Aktivierung des zweiten Betriebsmodus kann zeitlich nach der Deaktivierung des ersten Betriebsmodus erfolgen, so dass die beiden Betriebsmodi zeitlich überlappungsfrei, oder anders ausgedrückt, nacheinander ausgeführt werden. Hierdurch wird eine batchweise Erzeugung des ersten und zweiten Wasservolumens realisiert. Dazu kann zunächst das Ventil in der ersten Filtratleitung geöffnet und wieder geschlossen werden und anschließend das Ventil in der zweiten Filtratleitung geöffnet und wieder geschlossen werden.

Wie bereits erwähnt, ist es aber ebenso möglich, eine Betriebsweise zu realisieren, bei der sich der erste und zweite Betriebsmodus zeitlich überlappen oder der zweite Betriebsmodus sogar gänzlich während des ersten Betriebsmodus ausgeführt wird, weil die zweite Betriebsdauer kürzer als die erste Betriebsdauer ist. So können die erste und zweite Filtratleitung zumindest zeitweise gleichzeitig geöffnet sein, um wenigstens einen Teil des zweiten Wasservolumens während der Erzeugung des ersten Wasservolumens zu erzeugen. Im Hinblick auf die Betriebsmodi kann der zweite Betriebsmodus bereits während des ersten Betriebsmodus, gleichzeitig mit oder sogar vor diesem aktiviert werden, und während des ersten Betriebsmodus, gleichzeitig mit oder nach diesem deaktiviert werden, so dass der erste und zweite Betriebsmodus zumindest zeitweise gleichzeitig existieren. Hierdurch kann die Zeit zur Erzeugung des aus dem ersten und zweiten Wasservolumen gebildeten Gesamtvolumens verringert werden, wobei eine maximale Zeiteinsparung erreicht wird, wenn das zweite Wasservolumen gänzlich während der Erzeugung des ersten Wasservolumens erzeugt wird. Für diese zeitliche Koexistenz können also die folgenden fünf Fälle unterschieden werden: - Die zweite Filtratleitung kann geöffnet werden, bevor die erste Filtratleitung geöffnet wurde und geschlossen werden, nachdem die erste Filtratleitung geöffnet wurde.

- Die zweite Filtratleitung kann zeitgleich mit der ersten Filtratleitung geöffnet werden, und geschlossen werden, bevor die erste Filtratleitung geschlossen wird.

- Die zweite Filtratleitung kann geöffnet werden, nachdem die erste Filtratleitung geöffnet wurde und geschlossen werden, bevor die erste Filtratleitung geschlossen wird.

- Die zweite Filtratleitung kann geöffnet werden, nachdem die erste Filtratleitung geöffnet wurde und zeitgleich mit dieser geschlossen werden.

- Die zweite Filtratleitung kann geöffnet werden, bevor die erste Filtratleitung geschlossen wird, und geschlossen werden, nachdem die erste Filtratleitung geschlossen wurde.

In einer Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass die erste und/ oder zweite Betriebsdauer von der Steuereinheit bestimmt bzw. berechnet wird/ werden. Die Steuereinheit ist folglich entsprechend eingerichtet, die erste und/ oder zweite Betriebsdauer zu bestimmen. Vorzugsweise erfolgt dies anhand des Werts des Wasserparameters des Rohwassers. Mit anderen Worten wird in diesem Fall zunächst derjenige Wasserparameter, dessen Wert im zu erzeugenden Trinkwasser als Zielwert vorliegen soll, im Rohwasser bestimmt. Anschließend in dessen Abhängigkeit die erste und/ oder zweite Betriebsdauer festgelegt, was insbesondere durch die o.g. Steuereinheit erfolgt.

Zur Bestimmung des Wasserparameters im Rohwasser kann die Trinkwassergewinnungsanlage einen entsprechenden Sensor, vorzugsweise einen TDS-Sensor aufweisen. Die Steuereinheit ist dann entsprechend eingerichtet, in Abhängigkeit des im Rohwasser gemessenen Wasserparameters die erste und/ oder zweite Betriebsdauer festzulegen. Hierdurch wird eine einheitliche Systemstruktur der erfindungsgemäßen Trinkwassergewinnungsanlage erreicht, die sich für alle Aufstellorte eignet. Dank der direkten Bestimmung des Wasserparameters im Rohwasser ist es ferner nicht mehr erforderlich, Proben im Rohrwasser zu entnehmen und diese zur Bestimmung einer geeigneten ersten und zweiten Betriebszeit auszuwerten. Die Bestimmung der ersten und zweiten Betriebsdauer kann geeigneterweise anhand der folgenden Formeln erfolgen:

Gl 1 :

^V RO

Gl 2: TQPI —

QRO und

Gl 3: V _UF — V _x V _R0

^V UF

Gl 4: TQP2 —

QUF wobei

V _R0 das erste Wasservolumen (Permeatvolumen),

V _UF das zweite Wasservolumen (Filtratvolumen),

V _x ein gewünschtes Gesamtvolumen,

W _RT der Wert des Wasserparameters im Rohwasser,

Z _FT der gewünschte Zielwert des Wasserparameters im Trinkwasser,

R _RO ein prozentualer Rückhaltungswert der RO-Einheit als Dezimalwert,

Q _RO der Volumenstrom des Permeats und

Q _UF der Volumenstrom des Filtrats ist.

Mit Formel Gl. 1 wird zunächst das benötigte erste Wasservolumen V _R0 bestimmt, d.h. das Volumen desjenigen Wassers, dass sowohl die UF-Einheit als auch die RO- Einheit durchströmt. Das gewünschtes Gesamtvolumen V _x , das durch die Summe aus dem ersten und dem zweiten Wasservolumen gebildet ist, entspricht bei der erstmaligen Befüllung des Frischwassertanks dessen Tankvolumen, beispielsweise zwischen 10001 und 20001. Der Wert W _RT des Wasserparameters im Rohwasser wird mit einem entsprechenden Sensor gemessen. Der gewünschte Zielwert Z _FT wird vorgegeben und ist somit ebenfalls bekannt. Der Rückhaltungswert R _RO ist ein spezifischer Parameter der Membran der RO-Einheit und kann den Betriebsdaten des Herstellers der RO-Einheit entnommen werden. Er gibt den Grad der Zurückhaltung einer bestimmten gelösten Substanz oder von Salzen allgemein an und ist je nach Membran und Substanz unterschiedlich. Üblicherweise liegt der Rückhaltungswert R _RO zwischen 95% und 99%. Mit Formel Gl. 2 wird dann die erste Betriebszeit T _0P1 bestimmt.

Ausweislich Formel Gl. 3 entspricht das zweite Wasservolumen V _UF dem Volumen, um das das erste Wasservolumen bzw. der Frischwassertank aufgefüllt werden muss, um in der Summe das Gesamtvolumen zu erhalten. Mit Formel Gl. 2 wird dann die zweite Betriebszeit T _0P2 bestimmt. Der Volumenstrom des Permeats Q _R0 sowie des Filtrats Q _UF sind ebenfalls Betriebswerte der RO-Einheit bzw. der UF-Einheit, die den Herstellerangaben entnommen werden können und/ oder mit denen die Trinkwassergewinnungsanlage betrieben wird.

Mit Hilfe der genannten Formeln werden die erste und zweite Betriebsdauer zur Herstellung des jeweiligen ersten und zweiten Wasservolumens so bestimmt, dass die Mischung aus dem ersten und zweiten Wasservolumen den gewünschten Zielwert des betrachteten Wasserparameters besitzt, beispielsweise einen TDS- Zielwert Z _FT zwischen 250 mg/l und 500 mg/l.

Es zeigt sich, dass im Betrieb der Trinkwassergewinnungsanlage sämtliche Größen der o.g. Formeln im Wesentlichen konstant sind. Veränderlich ist vielmehr einerseits der Wert W _RT des Wasserparameters im Rohwasser, je nachdem, von wo das Rohwasser stammt (Oberflächenwasser, Brunnenwasser, Flusswasser, etc.) und andererseits das gewünschte Gesamtvolumen V _x , weil es vom Trinkwasserverbrauch abhängt. Letzteres ist von Bedeutung, wenn das erfindungsgemäße Verfahren wiederholt wird, und zwar zu einem Zeitpunkt, zu dem der Frischwassertank noch nicht völlig entleert ist, d.h. ein anderer Wert für V _x anzusetzen ist, als der Tankinhalt. Vor diesem Hintergrund können die erste und zweite Betriebsdauer TOPI , TOP2 während des Verfahrens auch verändert werden.

Mit anderen Worten können zum initialen Befüllen des leeren Frischwassertanks mit einem ersten Gesamtvolumen, vorzugsweise in Höhe des nominalen Tankinhalts des Frischwassertanks, das erste und zweite Wasservolumen, deren Summe dieses erste Gesamtvolumen bildet, jeweils einen initialen ersten Wert haben, und zum späteren Nachfüllen des Frischwassertanks um ein Nachfüllvolumen können das erste und zweite Wasservolumen jeweils einen zweiten Wert haben, wobei die Summe des zweiten Werts des ersten Wasservolumens und des zweiten Wertes des zweiten Wasservolumens dann ein zweites Gesamtvolumen, vorzugsweise in Höhe des Nachfüllvolumens bilden. Das erfindungsgemäßen Verfahren wird dann zum Nachfüllen des Frischwassertanks wiederholt, wobei in diesem Fall das zweite Gesamtvolumen nachproduziert wird, d.h. das erste und zweite Wasservolumen jeweils den zweiten Wert hat. Selbiges gilt für die erste und zweite Betriebsdauer. So kann beim initialen Füllen des Frischwassertanks die erste Betriebsdauer zur Erzeugung des ersten Wasservolumens einen ersten Wert und die zweite Betriebsdauer zur Erzeugung des zweiten Wasservolumens einen zweiten Wert haben, wohingegen zum Nachfüllen des Frischwassertanks für die erste und zweite Betriebsdauer jeweils ein zweiter Wert verwendet werden kann, der jeweils kleiner als der erste Wert ist.

Vorzugsweise ist das zweite Gesamtvolumen an den Trinkwasserverbrauch angepasst. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Pegelstand im Frischwassertank oder das aus dem Frischwassertank entnommene Wasservolumen bestimmt und das Verfahren wiederholt wird, wenn der Pegelstand unter einen festgelegten Grenzwert fällt oder das entnommene Wasservolumen einen festgelegten Grenzwert überschreitet. Aufgrund der Festlegung des entsprechenden Grenzwerts, ist die Höhe des zweiten Gesamtvolumens bekannt. Die Wiederholung des Verfahrens erfolgt dann mit den zweiten Werten für das erste und zweite Wasservolumen, respektive mit den zweiten Werten für die erste und zweite Betriebsdauer.

Die Trinkwassergewinnungsanlage kann folglich einen Sensor zur Erfassung des Pegelstands im Frischwassertank und/ oder eine Einrichtung zur Bestimmung des Volumens des aus dem Frischwassertank entnommenen Trinkwassers aufweisen. Ferner kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die Erzeugung des ersten und zweiten Wasservolumens zu wiederholen, wenn der Pegelstand unter einen festgelegten Grenzwert fällt oder das entnommene Wasservolumen einen festgelegten Grenzwert überschreitet. Um festzustellen, ob der Pegelstand unter den festgelegten Grenzwert fällt, kann im einfachsten Fall ein binärer Pegelstandssensor verwendet werden, der oberhalb des Grenzwert ein erstes Signal und unterhalb des Grenzwerts ein zweites Signal ausgibt. Es ist aber ebenso möglich, einen Pegelstandssensor zu verwenden, der den tatsächlichen Pegelstand misst, so dass zum jedem Zeitpunkt der Füllstand des Frischwassertanks bekannt ist. Das entnommene Wasservolumen kann beispielsweise mit einem Wasserzähler oder einer Wasseruhr gemessen werden.

Durch die Unterschreitung des Pegelstandsgrenzwerts oder die Bestimmung des Pegelstands im Frischwassertank ist ebenso wie bei der direkten Messung der Menge entnommenen Trinkwassers bekannt, wie viel Trinkwasser nachproduziert werden muss, um den Frischwassertank wieder zu füllen. Liegt der Pegelstandsgrenzwert beispielsweise bei 50% des Maximalpegels oder der Grenzwert für das entnommene Wasservolumen beispielsweise bei 50% des ersten Gesamtvolumens bzw. Maximalvolumens des Frischwassertanks, kann der jeweilige zweite Wert des ersten und zweiten Wasservolumens 50% des jeweiligen ersten Werts betragen. Selbiges gilt für die erste und zweite Betriebsdauer. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Volumen des nachzuproduzierenden Trinkwassers aufgrund der Auslösung der Wiederholung des Verfahrens durch die Grenzwertunterschreitung stets konstant.

Alternativ zu den genannten Grenzwerten kann eine an den Verbrauch angepasste Nachproduktion von Trinkwasser zeitbezogen erfolgen. In diesem Fall werden also keine Grenzwerte verwendet. Vielmehr wird nach einem bestimmten Zeitraum, beispielsweise in Intervallen zwischen 5 und 30 Minuten, der aktuelle Pegelstand bestimmt oder die bisher erfasste Menge entnommenen Trinkwassers festgestellt. Im letzteren Fall entspricht diese Menge bereits dem nachzuproduzierenden zweiten Gesamtvolumen. Im Falle des Pegelstands muss daraus zunächst das nachzuproduzierende zweite Gesamtvolumen berechnet werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Volumen des nachzuproduzierenden Trinkwassers variabel, da es erst beim Ablauf des genannten Zeitraums feststeht.

Vorzugsweise wird als Zielparameter die Massenkonzentration der vollständig gelösten Stoffe (TDS), die Salinität, der Filtrattrockenrückstand, der Gesamttrocknungsrückstand, die elektrische Leitfähigkeit, der elektrische Widerstand, die Wasserhärte, die Konzentration einer chemischen Substanz im Trinkwasser wie beispielsweise Arsen oder Fluorid, oder ein anderer physikalischer Parameter der Wasserbeschaffenheit verwendet. Um den Salzgehalt im Rohwasser festzustellen, kann ein TDS-Sensor verwendet werden, dessen Ausgangssignal ein Maß für den Salzgehalt bzw. den Gesamttrocknungsrückstand ist. Vorzugsweise ist ein solcher Sensor im Rohwassertank angeordnet.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens respektive der Trinkwassergewinnungsanlage werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 : ein Blockschaltbild mit dem Grundaufbau einer erfindungsgemäßen T rinkwassergewinnungsanlage

Figur 2: ein Blockschaltbild einer detailreicheren Trinkwassergewinnungsanlage

Wie Figur 1 veranschaulicht, umfasst eine erfindungsgemäße Trinkwassergewinnungsanlage 1 als Kernelemente eine Ultrafiltrationseinheit 14 zur Erzeugung von Filtrat aus Rohwasser 2 und eine Umkehrosmoseeinheit 20 zur Erzeugung von Permeat aus dem Filtrat. Die UF-Einheit 14 wird nachfolgend als UF- Einheit 14, die RO-Einheit 20 als RO-Einheit 20 bezeichnet. Ein Eingang 38 der RO- Einheit 20 ist mit einem Ausgang 37 der UF-Einheit 14 über eine absperrbare erste Filtratleitung 26 verbunden, so dass das Filtrat der UF-Einheit 14 über die erste Filtratleitung 26 der RO-Einheit 20 zugeleitet werden kann. Die UF-Einheit 14 und die RO-Einheit 20 sind somit in Reihe geschaltet. Über ein erstes Ventil 34 kann die erste Filtratleitung 26 geöffnet und geschlossen werden.

Ein Ausgang 39 der RO-Einheit 20 ist über eine Permeatleitung 28 mit einer Mischstelle 15 verbunden, um das Permeat zu dieser Mischstelle 15 zu leiten. Die Mischstelle 15 ist hier durch einen Frischwassertank 15 gebildet, der das Trinkwasser 3 für eine Entnahme bereitstellt. Das von der RO-Einheit 20 ferner erzeugte Konzentrat 4 wird verworfen. Der Ausgang 37 der UF-Einheit 14 ist ferner über eine absperrbare zweite Filtratleitung 26 unter Überbrückung der RO-Einheit 20 mit der Mischstelle 15 verbunden. Die zweite Filtratleitung 27 liegt somit parallel zur erste Filtratleitung 26. Über ein zweites Ventil 35 kann die zweite Filtratleitung 27 geöffnet und geschlossen werden. Das Trinkwasser 3 soll einen gewünschten Zielwert eines seine Zusammensetzung betreffenden Wasserparameters aufweisen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als Wasserparameter der sogenannte TDS-Wert (Total Dissolved Solids) verwendet, der in der Einheit Milligramm pro Liter die Masse der im Wasser gelösten Stoffe, mithin der Salze angibt. Der gewünschte Zielwert im Trinkwasser wird dadurch erreicht, dass die Trinkwassergewinnungsanlage 1 in einem ersten Betriebsmodus betrieben wird, in dem die erste Filtratleitung 26 zur Erzeugung eines ersten Wasservolumens in Form eines Permeatvolumens zur Mischstelle 15 hin geöffnet ist, und in einem zweiten Betriebsmodus betrieben wird, in dem die zweite Filtratleitung 27 zur Erzeugung eines zweiten Wasservolumens in Form eines Filtratvolumens zur Mischstelle 15 hin geöffnet ist. In der Mischstelle 15 respektive dem Frischwassertank 15 mischen sich dann die beiden Wasservolumina.

Es wird also einerseits ein erstes Wasservolumen erzeugt, indem aus dem Rohwasser 2 durch Ultrafiltration ein Filtrat gewonnen und aus diesem durch Umkehrosmose ein Permeat gewonnen wird, dessen Volumen das erste Wasservolumen bildet, und andererseits ein zweites Wasservolumen erzeugt, indem aus dem Rohwasser 2 durch Ultrafiltration ein Filtrat gewonnen wird, dessen Volumen das zweite Wasservolumen bildet. Nach der jeweiligen Gewinnung werden das erste und zweite Wasservolumen zum Erhalt des Trinkwassers 3 gemischt, wobei das erste und zweite Wasservolumen derart bemessen sind, dass ihre Mischung den gewünschten Zielparameter aufweist. Die Bemessung der Wasservolumina erfolgt hier anhand der jeweiligen Betriebsdauer, für die die Trinkwassergewinnungsanlage 1 im ersten und zweiten Betriebsmodus betrieben wird. So wird das erste Wasservolumen dadurch erhalten, dass die Ultrafiltration und Umkehrosmose für eine vorbestimmte erste Betriebsdauer durchgeführt wird. Ferner wird das zweite Wasservolumen dadurch erhalten, dass nur die Ultrafiltration für eine vorbestimmte zweite Betriebsdauer durchgeführt wird.

Wie Figur 2 ferner zeigt, umfasst die Trinkwassergewinnungsanlage 1 eine Steuereinheit 5, die über gestrichelt dargestellte Steuerleitungen datentechnisch mit den beiden Ventilen 34, 35 verbunden ist, um diese wahlweise zu öffnen oder zu schließen. Der erste Betriebsmodus liegt vor, wenn das erste Ventil 34 geöffnet ist. Entsprechend liegt der zweite Betriebsmodus vor, wenn das zweite Ventil 35 geöffnet ist. Allerdings können beide Ventile 34, 35 zeitweise auch gleichzeitig geöffnet sein, was als dritter Betriebsmodus betrachtet werden kann. Natürlich können beide Ventile 34, 35 auch geschlossen sein, was einen Stillstand der Trinkwassergewinnungsanlage 1 bedeutet.

Die erste und zweite Betriebsdauer sind abhängig vom Wert des Wasserparameters des Rohwassers 2, mithin dessen TDS-Werts. Dieser Wert könnte durch eine labortechnische Untersuchung ermittelt, die Betriebsdauern dann berechnet und in der Steuereinheit hinterlegt werden. Der TDS-Wert des Rohwassers 2 kann jedoch vorteilhafterweise durch einen TDS-Sensor 12 gemessen und von diesem an die Steuereinheit 5 gegeben werden. Dies veranschaulicht die gestrichelte Linie zwischen Sensor 16 und Steuereinheit 5 in Figur 1. Die Steuereinheit 5 kann dann aufgrund des gemessenen TDS-Werts die erste und zweite Betriebszeit berechnen. Hierzu werden folgende Formeln verwendet:

Gl 1 :

^V RO

Gl 2: TQPI —

QRO und

Gl 3: V _UF — V _x V _R0

^V UF

Gl 4: TQP2 —

QUF wobei

V _R0 das erste Wasservolumen (Permeatvolumen),

V _UF das zweite Wasservolumen (Filtratvolumen),

V _x ein gewünschtes Gesamtvolumen,

W _RT der Wert des Wasserparameters im Rohwasser,

Z _FT der gewünschte Zielwert des Wasserparameters im Trinkwasser,

R _RO ein Rückhaltungswert der RO-Einheit in Prozent,

Q _RO der Volumenstrom des Permeats und

Q _UF der Volumenstrom des Filtrats ist. Beträgt der TDS-Wert im Rohwasser beispielsweise W _RT = 800 mg/l und wird ein TDS-Zielwert im Trinkwasser von Z _FT = 500 mg/l gewünscht, so kann, um einen Frischwassertank 15 mit einem Gesamtvolumen von V _x = 10001 zu füllen, und unter der konservativen Annahme eines Rückhaltungswerts der RO-Einheit von mindestens R _RO = 96% und einer Verwendung eines Filtratvolumenstroms von Q _UF = 260 l/h und eines Permeatvolumenstroms von Q _R0 = 78 l/h, der erste Betriebsmodus eine Betriebsdauer von T _0P1 = 5 Stunden und der zweite Betriebsmodus eine Betriebsdauer von T _0P2 = 2,4 Stunden haben. Die Steuereinheit 5 öffnet dann für diese 5 Stunden das erste Ventil 34 und für 2,4 Stunden das zweite Ventil. Beträgt der TDS-Wert im Rohwasser beispielsweise 1200 mg/l und wird ein TDS-Zielwert im Trinkwasser von 250 mg/l gewünscht, so kann, unter der Annahme derselben Werte für V _x , R _RO , Q _UF und Q _R0 wie zuvor, der erste Betriebsmodus eine Betriebsdauer von 10,6 Stunden und der zweite Betriebsmodus eine Betriebsdauer von 0,7 Stunden haben. Die Steuereinheit 5 öffnet dann für diese 10,6 Stunden das erste Ventil 34 und für 0,7 Stunden das zweite Ventil.

Es ist von Vorteil, die beiden Betriebsmodi nacheinander auszuführen, d.h. das erste und zweite Wasservolumen chargenweise zu erzeugen. Dies ermöglicht eine kleine UF-Einheit einzusetzen, da nicht gleichzeitig Filtrat für den Mischtank und den Zulauf der RO erzeugt werden muss.

Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Trinkwassergewinnungsanlage 1 , die im Gegensatz zur Anlage 1 in Figur 1 durch weitere Komponenten ergänzt ist. So wird das Rohwasser 2 in einem Rohwassertank 10 bereitgestellt, der über eine Rohwasserleitung 25 mit dem Eingang 36 der UF-Einheit 14 verbunden ist. Innerhalb der Rohwasserleitung 25 ist eine Rohwasserpumpe 11 angeordnet, um das Rohwasser 2 aus dem Tank 10 und mit einem Druck PF von beispielsweise 0,7 bar zur UF-Einheit 14 zu fördern. An die Rohwasserleitung 25 ist außerdem ein TDS- Sensor 12 angeschlossen, um den TDS-Wert des Rohwassers 2 zu bestimmen. Des Weiteren ist in der Rohwasserleitung 25 zwischen der Rohwasserpumpe und der Rohwasserleitung 25 eine Vorbehandlungseinheit in Gestalt eines Vorfilters 13 angeordnet, um grobpartikuläre Bestandteile im Rohwasser wie z.B. Sand herauszufiltern. Die UF-Einheit 14 kann durch ein oder mehrere parallele Ultrafiltrationsmodule gebildet sein, beispielsweise durch vier solcher Module. Ein derartiges Ultrafiltrationsmodul weist bevorzugt eine Vielzahl an Ultrafiltrationsmembranen in Gestalt von Hohlfasern auf. Die Membranen sind derart ausgebildet, dass Partikel größer als 9.5 nm zurückgehalten werden. Die Membranen trennen eine Rohwasserseite, zu der der Eingang 36 mündet, von einer Filtratseite, aus der wenigstens ein Ausgang 37 herausführt. Im Betrieb kann zwischen der Rohwasserseite und der Filtratseite ein Differenzdruck, auch Transmembrandruck (TMP) genannt, von maximal 1 ,2 bar bestehen.

Um die sich auf der Rohwasserseite an den Membranen mit der Zeit ansammelnden Partikel abzulösen, mithin die UF-Einheit 14 zu reinigen, kann diese rückwärts durchströmt werden, was allgemein als Rückspülung bekannt ist. Dabei wird Wasser von der Filtratseite zur Rohwasserseite gepumpt. Hierzu ist eine Rückspülpumpe 22 in der Trinkwassergewinnungsanlage 1 vorgesehen, die über eine Rückspülleitung 30 mit dem Ausgang 37 der UF-Einheit 14 in Verbindung steht. Über ein Rückspülventil 40 kann die Rückspülleitung 30 vom Ausgang 37 der UF-Einheit 14 getrennt werden. Das mit den angesammelten Partikeln versetzte Rückspülwasser wird auf der Rohwasserseite durch eine Retentatleitung 32 abgeführt und in einem Abfluss 41 abgeschieden.

Die Retentatleitung 32 kann in einer Ausführungsvariante an demselben Eingang wie die Rohwasserleitung 26 angeschlossen sein, wobei in diesem Fall zwischen dem Eingang 36 und der Rohwasserleitung 25 und zwischen dem Eingang 36 und der Retentatleitung 32 jeweils ein Absperrventil vorgesehen ist, um je nach Betriebsart (Filterbetrieb, Rückspülbetrieb) wahlweise die Rohwasserleitung oder die Retentatleitung mit der Rohwasserseite der UF-Einheit 14 zu verbinden. Alternativ kann die Rohwasserseite zwei Eingänge 36 aufweisen, von denen je ein Eingang mit der Rohwasserleitung 25 und ein Eingang mit der Retentatleitung 32 verbunden ist. Auch in diesem Fall ist in der Rohwasserleitung 25 und der Retentatleitung 32 jeweils ein Absperrventil vorhanden. Der Ausgang 37 der UF-Einheit 14 ist auch in der Ausführungsvariante gemäß Figur 2 über zwei parallele Leitungen 26, 27 mit einem Frischwassertank 15 verbunden, über die jeweils ein bestimmtes Wasservolumen in den Tank 15 eingeleitet werden kann. Ein zentraler Leitungsabschnitt, in den auch die Retentatleitung 30 mündet, verbindet den Ausgang 37 mit einer Gabelung 23, an der sich der zentrale Leitungsabschnitt in eine erste Filtratleitung 26 und eine zweite Filtratleitung 27 aufteilt. Die zweite Filtratleitung 27 mündet direkt in den Frischwassertank 15, so dass über sie ein Volumen des unentsalzten, ultrafiltrierten Wassers der UF-Einheit 14 für den Frischwassertank 15 bereitgestellt werden kann. Dies kann mit einem Filtratfluss von beispielsweise QUF = 260 l/h erfolgen. In der zweiten Filtratleitung 27 ist ein zweites Ventil 35, um sie wahlweise zu öffnen oder zu schließen.

Die erste Filtratleitung 26 verbindet die Gabelung 23 bzw. den Ausgang 37 der UF- Einheit 14 mit dem Eingang 38 der RO-Einheit 20, um ihr das Filtrat der UF-Einheit 14 zuzuleiten. In der ersten Filtratleitung 27 ist ein erstes Ventil 34, um sie wahlweise zu öffnen oder zu schließen. Ferner sind in der zweiten Filtratleitung 26 eine Hochdruckpumpe 18 und, dieser nachfolgend, eine Zugabeeinheit 19 angeordnet. Die Zugabeeinheit 19 dient im Reinigungsfall der dosierten Zugabe eines Antiscalants, d.h. einer Chemikalie zur Membranreinigung. Die Zugabeeinheit 19 liegt somit zwischen der Hochdruckpumpe 18 und der RO-Einheit 20.

Wie im Falle der UF-Einheit 14 kann auch die RO-Einheit 20 durch ein oder mehrere parallele Umkehrosmosemodule gebildet sein, um die Menge an erzeugtem Permeat pro Zeiteinheit zu erhöhen. Ein Umkehrosmosemodul weist eine Umkehrosmosemembran auf, die eine Zulaufseite von einer Ablaufseite trennt.

Infolge der Permeation des Wassers durch die Membran entsteht auf der Ablaufseite ein Permeat, d.h. weitgehend entsalztes Reinwasser, das über einen ersten Ausgang 39 der RO-Einheit 20 ablaufen kann. Eine Permeatleitung 28 verbindet diesen ersten Ausgang 39 der RO-Einheit 20 mit dem Frischwassertank 15, so dass über sie ein Volumen des ultrafiltrierten und von der RO-Einheit 20 osmotisch entsalzten Wassers für den Frischwassertank 15 bereitgestellt werden kann. Das Permeat kann mit einem Volumenstrom von beispielsweise QRO = 78 l/h fließen. Der Transmembrandruck über die Osmosemembran kann bei PRO = 4,8 bar liegen. Die Umkehrosmosemembran wird bestimmungsgemäß überströmt, so dass die Zulaufseite eine Zustrom- und eine Abstromseite aufweist. Aufgrund der Permeation des Wassers durch die Membran zwischen der Zustrom- und der Abstromseite ist die Salzkonzentration auf der Abstromseite höher, als auf der Zustromseite. Das auf der Abstromseite abfließende Wasser bildet somit ein Konzentrat 4. Die Zustromseite steht mit dem Eingang 38, die Abstromseite mit einem zweiten Ausgang 42 in Verbindung, an den sich eine Konzentratleitung 29 anschließt, um das Konzentrat 4 in einen Konzentrattank 21 beispielsweise mit 1501 Fassungsvermögen einzuleiten, mit dem die Konzentratleitung 29 verbunden ist. Eine Überlaufleitung 31 leitet überlaufendes Konzentrat 4 ab, um es in einem Abfluss 41 abzuscheiden. Das Konzentrat 4 dient als Rückspülwasser, weshalb die Rückspülleitung 30 mit dem Konzentrattank 21 verbunden ist.

In dem Frischwassertank 15 ist ein Pegelsensor 17 angeordnet, der wenigstens dazu eingerichtet ist, die Unterschreitung eines bestimmten Grenzpegels festzustellen. Vorzugsweise kann der Pegelsensor 17 eingerichtet sein, den tatsächlichen Pegelstand des Trinkwassers im Tank jederzeit zu messen. Mit Hilfe des Pegelsensors 16 kann festgestellt werden, ob, wann und wieviel Trinkwasser dem gewünschten TDS-Zielwert nachproduziert werden muss. Des Weiteren ist in dem Frischwassertank 15 ein weiterer TDS-Sensor angeordnet, der den TDS-Wert des erzeugten Trinkwassers misst. Dieser Wert kann zur Überprüfung der korrekten Arbeitsweise der Trinkwassererzeugungsanlage herangezogen werden.

Figur 2 zeigt auch die zentrale Steuereinheit 5, der einerseits über entsprechende Sensorleitungen (strich-gepunktete Linien) die Sensordaten des TDS-Sensors 12 für das Rohwasser, des TDS-Sensors 16 für das Frischwasser und den Pegelstand im Frischwassertank 15 zugeführt werden, und die andererseits über entsprechende Steuerleitungen (gestrichelte Linien) mit den Pumpen 11 , 18, 22 und den Ventilen 34, 35, 40 in Wirkverbindung stehen, um diese anzusteuern.

Bei Betriebsbeginn der Trinkwassergewinnungsanlage 1 wird mit Hilfe des Sensors 12 der TDS-Wert im Rohwasser 2 ermittelt und der Steuereinheit zur Verfügung gestellt. Diese ermittelt daraufhin mit den o.g. Formeln die erste Betriebsdauer für den ersten Betriebsmodus, um das erste Wasservolumen in Gestalt eines Permeatvolumens zu erzeugen, und die zweite Betriebsdauer für den zweiten Betriebsmodus, um das zweite Wasservolumen in Gestalt eines Filtratvolumens zu erzeugen, und zwar derart, dass das gemischte Gesamtvolumen aus dem ersten und zweiten Volumen den gewünschten TDS-Zielwert hat. Der TDS-Wert im Rohwasser definiert also die Betriebszeit der UF-Einheit 14 im Einzelbetrieb und der Kombination aus UF- und RO-Einheit. Vorteilhaft ist hierbei, dass die hydraulische Struktur der Trinkwassergewinnungsanlage 1 für unterschiedliche TDS-Werte im Rohwasser nicht geändert werden braucht. Vielmehr erfolgt eine Anpassung rein steuerungstechnisch, indem allein durch Neuberechnung der ersten und zweiten Betriebsdauer eine Anpassung an einen geänderten TDS-Wert erfolgt.

Die Erzeugung des ersten und zweiten Wasservolumens erfolgt auch hier nacheinander. Dabei wird zunächst das erste Wasservolumen (RO-Batch) und anschließend das zweite Wasservolumen (UF-Batch) erzeugt.

Ein weiterer Vorteil der Trinkwassergewinnungsanlage 1 besteht darin, dass alle hydraulischen Leitungen 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 durch Schläuche vorzugsweise mit Steckverbindern anstelle von starren Rohren mit Gewinden gebildet sind, was die Kompaktheit erhöht und die Montage der Anlage vereinfacht.

Es sei darauf hingewiesen, dass die vorstehende Beschreibung lediglich beispielhaft zum Zwecke der Veranschaulichung gegeben ist und den Schutzbereich der Erfindung keineswegs einschränkt. Merkmale der Erfindung, die als „kann“, „beispielhaft“, „bevorzugt“, „optional“, „ideal“, „vorteilhaft“, „gegebenenfalls“, „geeignet“ oder dergleichen angegeben sind, sind als rein fakultativ zu betrachten und schränken ebenfalls den Schutzbereich nicht ein, welcher ausschließlich durch die Ansprüche festgelegt ist. Soweit in der vorstehenden Beschreibung Elemente, Komponenten, Verfahrensschritte, Werte oder Informationen genannt sind, die bekannte, naheliegende oder vorhersehbare Äquivalente besitzen, werden diese Äquivalente von der Erfindung mit umfasst. Ebenso schließt die Erfindung jegliche Änderungen, Abwandlungen oder Modifikationen von Ausführungsbeispielen ein, die den Austausch, die Hinzunahme, die Änderung oder das Weglassen von Elementen, Komponenten, Verfahrensschritte, Werten oder Informationen zum Gegenstand haben, solange der erfindungsgemäße Grundgedanke erhalten bleibt, ungeachtet dessen, ob die Änderung, Abwandlung oder Modifikationen zu einer Verbesserung oder Verschlechterung einer Ausführungsform führt.

Obgleich die vorstehende Erfindungsbeschreibung eine Vielzahl körperlicher, unkörperlicher oder verfahrensgegenständlicher Merkmale in Bezug zu einem oder mehreren konkreten Ausführungsbeispiel(en) nennt, so können diese Merkmale auch isoliert von dem konkreten Ausführungsbeispiel verwendet werden, jedenfalls soweit sie nicht das zwingende Vorhandensein weiterer Merkmale erfordern. Umgekehrt können diese in Bezug zu einem oder mehreren konkreten Ausführungsbeispiel(en) genannten Merkmale beliebig miteinander sowie mit weiteren offenbarten oder nicht offenbarten Merkmalen von gezeigten oder nicht gezeigten Ausführungsbeispielen kombiniert werden, jedenfalls soweit sich die Merkmale nicht gegenseitig ausschließen oder zu technischen Unvereinbarkeiten führen.

Bezugszeichenliste

1 Trinkwassergewinnungsanlage

2 Rohwasser

3 Trinkwasser

4 Konzentrat

5 Steuerungseinheit

10 Rohwassertank

11 Rohwasserpumpe

12 TDS-Sensor

13 Vorbehandlungseinheit/ Vorfilter

14 Ultrafiltrationseinheit/ UF-Einheit

15 Frischwassertank/ Mischstelle

16 TDS-Sensor

17 Pegelsensor

18 Hochdruckpumpe

19 Zugabeeinheit

20 Umkehrosmoseeinheit/ RO-Einheit

21 Konzentrattank Rückspülpumpe

Gabelung

Ausgabeeinheit/ Wasserentnahmestelle

Rohwasserleitung

Erste Filtratleitung

Zweite Filtratleitung

Permeatleitung

Konzentratleitung

Rückspülleitung

Überlaufleitung

Retentatleitung

Ausgabeleitung erstes Ventil zweites Ventil

Eingang der Ultrafiltrationseinheit

Ausgang der Ultrafiltrationseinheit

Eingang der Umkehrosmoseeinheit

Erster Ausgang der Umkehrosmoseeinheit

Rückspülventil

Abfluss

Zweiter Ausgang der Umkehrosmoseeinheit