Ultrafiltration (UF) und Umkehrosmose (RO) sind beides Membranverfahren, und beide liefern klares Wasser. Dennoch dienen sie unterschiedlichen Aufgaben. Die Ultrafiltration ist ein sehr feines Sieb, das Partikel und Keime zurückhält. Die Umkehrosmose entfernt, was im Wasser gelöst ist: Salze, Härte und die meisten organischen Moleküle. Dieser Leitfaden vergleicht beide Verfahren und zeigt, wann eines davon genügt und wann sie zusammengehören.
Was die Verfahren jeweils entfernen
Der Unterschied liegt in der Größe der Stoffe, die die Membran zurückhält.
- Ultrafiltration – Die Poren messen 0,01–0,04 µm. Die Membran hält Schwebstoffe, Trübung, Bakterien, Protozoen, die meisten Viren und Kolloide zurück. Gelöste Salze, Härte, Nitrat und kleine organische Moleküle passieren sie unverändert, die Leitfähigkeit des Wassers bleibt daher gleich.
- Umkehrosmose – Sie hat keine Poren im üblichen Sinn. Das Wasser diffundiert durch eine dichte Polyamidschicht, während 97–99,5 % der gelösten Salze zurückgehalten werden, außerdem Härte, Kieselsäure, Nitrat, Schwermetalle und die meisten organischen Stoffe.
Zwischen beiden liegt die Nanofiltration. Sie entfernt Härte und größere organische Moleküle, lässt aber die meisten einwertigen Salze durch.
Funktionsweise der beiden Verfahren
Ultrafiltration: Filtration bei niedrigem Druck
Das Wasser wird bei 0,2–1,5 bar durch Hohlfasermembranen gedrückt. Fast das gesamte Wasser passiert die Membran; die Feststoffe bleiben auf der Membranoberfläche und werden alle 20 bis 60 Minuten durch eine automatische Rückspülung ausgetragen. Täglich bis wöchentlich folgt eine chemisch unterstützte Rückspülung (CEB) mit Chlor, Lauge oder Säure. Einzelheiten finden Sie auf unserer Seite zu Ultrafiltrationsanlagen.
Umkehrosmose: Arbeiten gegen den osmotischen Druck
Eine Hochdruckpumpe hebt das Speisewasser bei Brackwasser auf 8–25 bar und bei Meerwasser auf 55–70 bar. Nur ein Teil des Zulaufs wird zu Produktwasser (Permeat); der Rest verlässt die Anlage als Konzentrat und führt die zurückgehaltenen Salze ab. Die Membranen werden nicht rückgespült. Sie werden durch die Vorbehandlung geschützt und einige Male im Jahr durch eine CIP-Reinigung gesäubert. Siehe unsere Umkehrosmoseanlagen für die Industrie.
Ultrafiltration und Umkehrosmose im Überblick
| Kriterium | Ultrafiltration | Umkehrosmose |
|---|---|---|
| Trennprinzip | Siebwirkung, Poren von 0,01–0,04 µm | Diffusion durch eine dichte Membran |
| Entfernt | Partikel, Trübung, Bakterien, die meisten Viren, Kolloide | Gelöste Salze, Härte, Nitrat, Kieselsäure, die meisten organischen Stoffe |
| Entfernt nicht | Salze, Härte, gelöste organische Stoffe | Gelöste Gase wie CO₂ |
| Betriebsdruck | 0,2–1,5 bar | 8–25 bar (Brackwasser), 55–70 bar (Meerwasser) |
| Ausbeute | 90–97 % | 50–85 % (Brackwasser), 35–50 % (Meerwasser) |
| Energiebedarf | Unter 0,1 kWh/m³ | 0,5–1,5 kWh/m³ (Brackwasser), 2,5–4,0 kWh/m³ (Meerwasser mit Energierückgewinnung) |
| Abfallstrom | Rückspülwasser mit den Feststoffen | Konzentrat mit den Salzen |
| Reinigung | Automatische Rückspülung, chemisch unterstützte Rückspülung | CIP-Reinigung einige Male im Jahr |
| Typischer Einsatz | Klärung, Desinfektionsbarriere, Vorbehandlung | Entsalzung, Vollentsalzung, Prozesswasser |
Wann die Ultrafiltration die richtige Wahl ist
- Trinkwasser aus Oberflächenwasser oder Quellen, wenn Trübung und Keime das Problem sind, nicht der Salzgehalt.
- Nachbehandlung von gereinigtem Abwasser für Bewässerung, Waschwasser oder als Kühlwasserzusatz.
- Ersatz der Sandfiltration, wenn trotz schwankendem Rohwasser eine gleichbleibende Filtratqualität gefordert ist.
- Vorbehandlung vor einer Umkehrosmose.
Wann eine Umkehrosmose erforderlich ist
- Entsalzung von Brackwasser und Meerwasser.
- Kesselspeisewasser, Kühlwasser und Prozesswasser mit Grenzwerten für Leitfähigkeit, Härte oder Kieselsäure.
- Entfernung von Nitrat, Sulfat, Fluorid oder Schwermetallen.
- Reinstwasser für Pharma, Elektronik und Labor, gefolgt von einer zweiten Stufe oder EDI.
Warum beide Verfahren oft kombiniert werden
Umkehrosmosemembranen verblocken schnell, wenn das Speisewasser Partikel und Kolloide enthält. Maßgebend ist hierfür der Kolloidindex (SDI), der am Eintritt der Umkehrosmose unter 3 liegen sollte. Die Ultrafiltration erreicht diesen Wert zuverlässig, unabhängig von der Trübung des Rohwassers. Anlagen für Oberflächenwasser, Meerwasser und die Wiederverwendung von Abwasser setzen daher die Ultrafiltration als Vorbehandlung und die Umkehrosmose als Entsalzungsstufe ein. Bei sauberem Brunnenwasser genügen oft ein Mehrschichtfilter und ein Kerzenfilter mit 5 µm.
Der Umkehrosmose-Rechner schätzt für eine gewählte Ausbeute Zulaufmenge, Konzentratmenge und Energiekosten ab.
Häufige Missverständnisse
- „Ultrafiltration enthärtet Wasser.“ – Das tut sie nicht. Die Härte ist gelöst und passiert die Membran. Zur Enthärtung braucht es Ionenaustausch, Nanofiltration oder Umkehrosmose.
- „Umkehrosmose braucht keine Vorbehandlung.“ – Sie braucht mehr davon als jedes andere Verfahren, weil sich die Membranen nicht rückspülen lassen.
- „RO-Wasser ist steril.“ – Die Membran hält Keime zurück, doch die Permeatseite, der Tank und die Rohrleitungen können wieder verkeimen. Muss das Wasser keimfrei sein, folgt eine Desinfektionsstufe.
- „Ultrafiltration verbraucht kein Wasser.“ – Die Rückspülung benötigt 3–10 % des filtrierten Wassers, das meist in den Zulauf der Aufbereitungsanlage oder in die Kanalisation geführt wird.
Diese Daten benötigen wir für ein Angebot
- Wasserquelle und eine aktuelle Analyse: Trübung, Schwebstoffe, Leitfähigkeit oder Salzgehalt (TDS), Härte, Eisen, Mangan, organischer Kohlenstoff und Temperaturbereich.
- Benötigter Durchfluss in m³/h und Betriebsstunden pro Tag.
- Geforderte Wasserqualität und Verwendung des Wassers.
- Einleitmöglichkeit für Rückspülwasser und Konzentrat.
Häufige Fragen
Entfernt die Ultrafiltration Salz oder Härte?
Nein. Gelöste Salze und Härte passieren eine Ultrafiltrationsmembran. Die Leitfähigkeit vor und nach der Membran ist gleich.
Entfernt die Umkehrosmose Bakterien und Viren?
Ja, eine intakte RO-Membran hält sie zurück. Sie wird dennoch nicht als alleinige Desinfektionsbarriere eingesetzt, weil Dichtungen und die Permeatseite Keime durchlassen können.
Welches Verfahren ist im Betrieb günstiger?
Die Ultrafiltration, und zwar deutlich. Sie arbeitet bei niedrigem Druck und benötigt ein Zehntel oder weniger der Energie einer Brackwasser-Umkehrosmose. Beide sind jedoch keine Alternativen: Sollen Salze entfernt werden, kommen nur Umkehrosmose oder Nanofiltration infrage.
Kann die Ultrafiltration einen Mehrschichtfilter vor der Umkehrosmose ersetzen?
Ja. Bei Oberflächenwasser und Abwasser ist sie die zuverlässigere Vorbehandlung. Bei sauberem Brunnenwasser ist ein Mehrschichtfilter mit Kerzenfilter günstiger und meist ausreichend.
Wie lange halten die Membranen?
Ultrafiltrationsmembranen halten typischerweise 5 bis 10 Jahre, Umkehrosmosemembranen 3 bis 7 Jahre. In beiden Fällen hängt die Standzeit vor allem von der Vorbehandlung und von rechtzeitiger Reinigung ab.
Sie sind unsicher, welches Verfahren Ihr Wasser benötigt? Senden Sie uns Ihre Wasseranalyse und die geforderte Qualität über unsere Kontaktseite. Unsere Ingenieure schlagen Ihnen eine geeignete Aufbereitungsstrecke vor, mit Ultrafiltration, Umkehrosmose oder beidem.