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Die Filtration ist ein hauptsächlich physikalischer Prozess, bei dem Feststoffpartikel und bestimmte gelöste Substanzen aus Fluiden an Filtermaterialien abgeschieden werden.
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| Bild: Kiesfilter, links Draufsicht auf Armaturenschaltbild, rechts schematischer Querschnitt während des Betriebes. |
Zur Filtration fließt das Rohwasser durch das Filter. Die sich im Wasser befindlichen abfiltrierbaren Teilchen lagern sich dabei durch verschiedene physikalische Vorgänge wie Reibung und Adhäsion an das Filtermaterial an. Das Filtermaterial wird entsprechend allmählich durch die abfiltrierten Teilchen verblockt. Dadurch erhöht sich einerseits die Filtrationswirkung, andererseits steigt der beim Durchfließen des Filters auftretende Differenzdruck. Sobald der Differenzdruck einen festgelegten Grenzwert übersteigt, wird das Filter rückgespült oder das Filtermaterial ausgetauscht.
Ein Druckfilter oder Schnellfilter besteht aus einem geschlossenen Filterbehälter, in dem das Filtermaterial als Filterbett auf einem Düsenboden aufgeschüttet ist. Übliche Filtermaterialien sind z.B. Quarzkies und Filterkohle (Anthrazit). Zur Filtration durchfließt das Rohwasser das Filterbett von oben nach unten. Die Filtration findet weitgehend im oberen Bereich des Filterbetts statt, wo die angelagerten abfiltrierten Teilchen im Filterbett einen Filterkuchen bilden. Bei der Rückspülung ist dieser Filterkuchen aufzulockern, und die abfiltrierten Teilchen anschliessend auszuspülen. Die Rückspülung erfolgt in der Regel mit Luft und Wasser, bei kleineren Anlagen auch nur mit Wasser.
Bei Kombination verschiedener Filtermaterialien in einem Mehrschichtfilter wird die obere Schicht des Filterbetts aus einem grobkörnigeren Material geringerer Dichte gebildet, und die untere Schicht aus einem feinkörnigeren Material höher Dichte. Z.B. grobkörniges Anthrazit als obere Schicht, und feinkörniger Quarzkies als untere Schicht. Dadurch erhöht sich das Schmutzaufnahmevermögen und damit die Standzeit eines Filters.
Für kleinere Durchsatzmengen oder bei geringem Verschmutzungsgrad des zu filtrierenden Wassers werden oft Kerzenfilter oder Beutelfilter eingesetzt. Anstelle einer Rückspülung werden hier oft die Filterkerzen oder Filterbeutel ausgetauscht, sobald der zulässige Differenzdruck überschritten ist.
Um die Filtrationswirkung zu erhöhen, können wasserunlösliche Metallsalze wie Eisenchlorid, Aluminiumsulfat oder Polyaluminumchlorid als Flockungsmittel in das zu filtrierende Wasser dosiert werden. Dadurch lagern sich feinste Teilchen an das ausflockende Mittel an, und werden zusammen mit diesem abfiltriert.
Zur Enteisenung und Entmanganung wird das Rohwasser in einem Luftmischer (Oxidator) belüftet, um im Wasser gelöstes Eisen und Mangan zu oxidieren. Das entstehende Eisenoxid und Manganoxid wird in einem Kiesfilter abfiltriert. Insbesondere bei der Entmanganung spielen dabei auch biologische Prozesse eine Rolle. Falls zusätzlich freie Kohlensäure aus dem Rohwasser zu entfernen ist, kann die Belüftung auch in einem CO2-Rieseler erfolgen.
Um gelöste Substanzen wie Chlor und Ozon, dispergierte Stoffe wie Öle und Fette oder auch Organik aus dem Wasser zu entfernen, kann ein Aktivkohlefilter benutzt werden. Die Filtrationswirkung wird hier durch Adsorption erzielt. Erschöpfte Aktivkohle wird ersetzt.
Zur Filtration bei gleichzeitiger Abbindung freier Kohlensäure wird Dolomit benutzt. Die freie Kohlensäure wird unter Erhöhung des pH-Wertes zu Hydrogencarbonat bzw. Karbonathärte abgebunden. In begrenztem Maße eignet sich Dolomit auch zur Entfernung von Eisen, Mangan und Sulfat. Verbrauchtes Filtermaterial wird nachgefüllt.
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| Bild: Filteranlage, Durchsatzleistung 70 m³/h, aufgestellt 2003 in Ploiesti, Rumänien. |
(variabel je nach Ausführung und Betriebsbedingungen)
| Durchsatzleistung: | 0,5 ... 300 m³/h |
| Rohwasservordruck, abs: | 2 ... 16 bar |
| Rohwassertemperatur: | 4 ... 100 °C |
| Rohwasserqualität: |
Stadtwasser Brunnenwasser Oberflächenwasser Kondensat Prozesswasser |
| Standzeit: | 1 ... 30 d |
| Rückspülmedien: | Wasser, Luft |
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Reinwasserqualität: |
klar, farblos Eisen < 0,1 mg/l Mangan < 0,05 mg/l Chlor < 0,1 mg/l freie Kohlensäure < 5,0 mg/l von den meisten Ölen und Fetten bereinigt |
| Behältermaterial: |
glasfaserverstärkter Kunststoff (GfK) Stahl (beschichtet) Edelstahl |
| Rohrleitungsmaterial: |
PVC PP Stahl (beschichtet) Edelstahl |
| Filtermedium: |
Quarzkies Anthrazit (Filterkohle) alkalisches Filtermaterial (Hydrolit, Akdolit) Aktivkohle Filterkerzen oder -beutel |
Gering. Im Wesentlichen verursacht durch Abwasser sowie Energiekosten für Pumpen und Kompressor bei der Rückspülung. Entsprechend abhängig vom Verschmutzungsgrad des Rohwassers, der Filterfeinheit sowie den Kosten von Rohwasser und Elektrizität.