Schnellfilter
Schnellfilter werden als offene oder geschlossene Einschicht- oder Mehrschichtfilter gebaut. Die Filtergeschwindigkeiten betragen bis zu 30 m/h. Für Filtergeschwindigkeiten von mehr als 15 m/h sind normalerweise Druckfilter erforderlich. Eine ausreichende Entfernung von Partikeln im hygienisch interessierenden Größenbereich gelingt mit Schnellfiltern in der Regel nur in Verbindung mit einer Flockung bei Filtergeschwindigkeiten < 15 m/h. Als Filtermedium werden gekörnte Materialien verwendet, wobei in Mehrschichtfiltern mehrere Materialien unterschiedlicher Dichte und Körnung Anwendung finden. Die erforderliche Schichthöhe des Filtermediums beträgt im Allgemeinen 1 m bis 3 m und nimmt mit der Korngröße zu.
Schnellfilter werden durch Spülen mit Wasser und Luft – gemeinsam oder getrennt – gereinigt.
Die Wirksamkeit der Partikelabtrennung wird bestimmt von:
• den Eigenschaften der Partikel,
• der Filtergeschwindigkeit und deren Änderungen,
• den Eigenschaften des Filtermaterials,
• der Filterschichthöhe,
• dem Aufbau des Filtermediums,
• der Filterlaufzeit,
• den Spülbedingungen.
Die optimalen Filtrationsbedingungen sind im Einzelfall zu ermitteln.
Schnellfilter, Offene
Schnellfilter, geschlossene
Langsamfilter
Langsamfilter werden meist als offene Betonbecken ausgeführt, die mit Sand gefüllt werden. Die Filterfläche pro Einheit variiert zwischen wenigen m2 bis 10.000 m2.
Der Aufbau eines Langsamfilters ist der Abb. 1 zu entnehmen. In der Sohle des Langsamfilters befindet sich eine Dränageschicht h1 mit dem Ableitungssystem zum Sammeln und Ableiten des Filtrats. Um das Eindringen von Feinsand in das Dränagesystem zu verhindern, ist eine Stützschicht h2 aus sorgfältig abgestuften Kiesfraktionen erforderlich. Darüber liegt das eigentliche Filtermedium h3 sowie ein Überstauraum h4 mit Überlauf und das Freibord h5.
Langsamfilter können in Ausdehnung nach Länge und Breite an das vorhandene Gelände angepasst werden. Zum Schutz gegen Einspülen von Schmutz ist eine Überhöhung der Aussenumrandung vorzusehen.
Flockung und Fällung
Unter Flockung versteht man die künstliche Erzeugung von Flocken. Mit ihrer Hilfe sollen im Wasser gelöste partikuläre - feinsuspendierte oder kolloidal vorliegende - Substanzen, wie z.B. Tonerde und manche Metalloxidhydrate, entfernt werden. Diese kleinsten Teilchen tragen häufig negative elektrische Ladungen und müssen deshalb vor ihrer Abtrennung durch Zugabe eines Flockungsmittels entstabilisiert und damit in einen aggregationsbereiten Zustand versetzt werden. Dies gilt auch für kleine organische Materialien wie Algenzellen und Detritus sowie für manche organische Stoffe, wie z.B. Huminsäuren
Unter Fällung versteht man dagegen Maßnahmen, die echt oder kolloidal gelöste Bestandteile des Wassers in ein unlösliche absetzbare oder abfiltrierbare Form überführen.
Flockungs- und Fällungsvorgänge werden bei der Wasseraufbereitung durch die gleichen Zusätze häufig nebeneinander ausgelöst. Oft ist eine strenge Unterscheidung nicht möglich.
Die Flockung ist das Ergebnis mehrerer Einzelvorgänge, die aber mehr oder weniger gleitend ineinander übergehen. Im wesentlichen wird zwischen zwei Schritten unterschieden: der Entstabilisierungs- und der Teilchenwachstumsphase.
Filterspülung
Die Filterspülung ist das Reinigungsverfahren zur Wiederherstellung der vollen Wirksamkeit im Filterbetrieb. Die Filterspülung wird erforderlich bei:
- Anstieg des Filterwiderstandes über einen Grenzwert,
- verminderter Filtratqualität,
- Gefahr der Verbackung des Filtermaterials,
Ziele der Filterspülung sind:
- Entfernen der eingelagerten und angelagerten Stoffe,
- Auflockerung des Filtermaterials zur Wiederherstellung einer lockeren Lagerungsdichte und somit eines ausreichenden Kornzwischenraumes,
- Verhinderung und Beseitigung von Verbackungen des Filtermaterials,
- Ausspülung von Gasen aus dem Filterbett.
Die Spülung kann manuell oder automatisch gesteuert werden. Das Spülprogramm beschreibt den Ablauf der Spülung hinsichtlich der Spülmedien (Wasser und Luft), der Spülgeschwindigkeit in m/h und der Dauer der einzelnen Programmschritte. Oft sind nach längerem Betrieb andere Voraussetzungen als bei der Inbetriebnahme gegeben. Daher sollten der Ablauf der Spülung veränderbar und eine Spülautomatik frei veränderbar sein.
Spülung nur mit Wasser:
Die Wasserspülung allein wird immer dann angewendet, wenn nur eine Auflockerung des Filtermaterials erforderlich ist, die am Filtermaterial angelagerten Stoffe nicht fest haften und sich somit ausspülen lassen.
Spülung mit Luft und Wasser:
In der Regel erfolgt die Luft-Wasser-Spülung in drei Schritten:
- Luftspülung - 1 bis 3 min
- Luft und Wasser-Spülung - 5 bis 10 min
- Wasserspülung - 3 bis 5 min
Mit der Luftspülung soll das Filterbett aufgebrochen und aufgelockert werden. Es werden oft Spülgeschwindigkeiten im Bereich von 60 m/h gewählt.
Bei der anschließenden kombinierten Luft-Wasser-Spülung werden die aufgebrochenen Ablagerungen aus dem Filterbett ausgespült.
Mit der Wasserspülung als dritter Schritt wird die Luft aus dem Filter ausgetrieben und die letzten Ablagerungen herausgespült, bis das Spülwasser weitestgehend klar ist. Die gesamte Wassermenge im Filter soll einmal ausgetauscht werden.
Download als PDF: Partikelentfernung
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