Filtration
Filtration zur Aufbereitung von Wasser
Die Filtration zählt zu den wichtigsten Verfahren der Wasseraufbereitung und kommt in unterschiedlichsten Anwendungen zum Einsatz. Filtration ist ein mechanischer Trennprozesse, bei dem aus einem Flüssigkeitsgemisch feste oder gelöste Stoffe entfernt werden. Das Ergebnis ist ein gereinigtes Filtrat und ein aufkonzentriertes Retentat.
Die Wahl des geeigneten Filtrationsverfahrens, häufig auch in Kombination mehrerer Stufen, richtet sich nach der Beschaffenheit des Rohwassers sowie den Anforderungen an die Reinwasserqualität, etwa für Trink- oder Prozesswasser. Die Filtration über adsorptiv wirkende Filtermaterialien (z. B. Aktivkohle) oder über reaktiv wirkende Filtermaterialien (z. B. chemische Entsäuerung) zählen ebenfalls zu den Filtrationsverfahren.
Trenngrenzen
Die unterschiedlichen Filtrationsverfahren und deren Einsatzmöglichkeiten werden über die erreichbaren Trenngrenzen definiert, wie die nachfolgende Grafik zeigt.
Siebfiltration
Die Siebfiltration dient der zuverlässigen Entfernung grober und feiner Feststoffe aus Wasser. Dabei wird das zu reinigende Wasser durch ein Sieb mit definierter Maschenweite geleitet, das Partikel wie Sand, Laub, Kunststoffreste oder andere Schwebstoffe effektiv zurückhält. Das Sieb wirkt dabei als physikalische Barriere, die nur Partikel kleiner als die Maschenweite passieren lässt.
Mit zunehmender Partikelbelastung steigt der Druckverlust über dem Filter. Daher werden Siebfilter bei höheren Belastungen in der Regel als automatische Rückspülfilter betrieben. Die Rückspülung erfolgt dabei abschnittsweise, während der Filtrationsbetrieb aufrechterhalten wird.
Siebfilter überzeugen durch einfache Technik, hohe Leistungsfähigkeit und sorgen für eine zuverlässige Vorreinigung in der Wasseraufbereitung.
Feinfiltration
Trinkwasser aus langen Rohrnetzen der kommunalen Wasserversorgung kann mit Rost, Sand, ausgebrochenen Inkrustierungen und anderen Feststoffen verunreinigt sein. Diese Feststoffe können mit Kerzenfiltern sehr gut ausfiltriert werden. Kerzenfilter sind nicht für die Aufnahme großer Schmutzmengen geeignet. Durch die Anlagerung der Feststoffe an der Filteroberfläche kann es bei großen Schmutzmengen zu einem raschen Anstieg des Differenzdruckes kommen was den Austausch der Filterkerzen erfordert.
Feinfilter werden auch vor Nanofiltrations- und Umkehrosmoseanlagen eingesetzt. Hier schützen sie die Membranelemente vor störenden Ablagerungen und verlängern so deren Lebensdauer und sichern die Gebrauchstauglichkeit.
Partikelfiltration
Je nach Anwendungsbereich kommen zur Partikelfiltration Kiesfilter, Sandfilter oder Mehrschichtfilter zum Einsatz. Im Gegensatz zur Kerzenfiltration handelt es sich bei der Partikelfiltration – insbesondere bei der Mehrschichtfiltration (z. B. mit Filtersand und Filterkohle) – um eine Tiefenfiltration.
Bei der Mehrschichtfiltration durchströmt das Wasser mehrere Schichten unterschiedlicher Filtermaterialien, deren Feinheit in Filtrationsrichtung zunimmt. Schmutzpartikel werden entsprechend ihrer Größe in verschiedenen Tiefen des Filterbetts zurückgehalten. Dadurch können Mehrschichtfilter große Mengen an Feststoffen aufnehmen.
Insbesondere bei der Aufbereitung von Flusswasser werden Kies- oder Mehrschichtfilter häufig in Kombination mit einer Flockungsstufe eingesetzt. In diesen Fällen ist der Filtration meist eine Sedimentationsstufe als erster Prozessschritt vorgeschaltet. Die Reinigung der Kies- und Mehrschichtfilter erfolgt regelmäßig durch Rückspülung.
Offene Filteranlagen werden heute nur noch selten gebaut. Der Standard sind geschlossene Druckfilteranlagen, die mit höheren Differenzdrücken betrieben werden können.
Ozon-Biofiltration
Bei der Ozon-Biofiltration handelt es sich um ein kombiniertes Verfahren zur Wasseraufbereitung, bei dem Ozonung (oxidative Vorbehandlung) und Biofiltration (biologischer Abbau) in Folge eingesetzt werden. Es ist ein an natürliche Vorgänge angelehnter Prozess zur Aufbereitung huminstoffhaltiger Wässer. Das Verfahren nutzt die biologischen Wirkungsmechanismen zur Reduktion des TOC/DOC im Filterbett. Nähere Details zur Ozon-Biofiltration sind hier beschrieben.
Membranfiltrationstechniken
Membranfiltrationstechniken spielen eine zentrale Rolle in der modernen Wasseraufbereitung. Sie basieren auf physikalischen Trennverfahren, bei denen Membranen als Filter wirken. Die verschiedenen Verfahren unterscheiden sich vor allem durch die Porengröße (Trennschärfe) der jeweiligen Membran. Unter Membranfiltration fallen die folgenden Verfahren:
- Mikrofiltration (MF) entfernt Partikel, Bakterien, Schwebstoffe, oft zur Vorbehandlung eingesetzt
- Porengröße: ca. 0,1 – 1 µm
- Betriebsdruck: niedrig (0,1 – 2 bar)
- Ultrafiltration (UF), entfernt Viren, kolloidale Stoffe, Makromoleküle (z. B. Proteine)
- Porengröße: ca. 0,01 – 0,1 µm
- Betriebsdruck: niedrig bis mittel (1 – 5 bar)
- Nanofiltration (NF) entfernt zweiwertige Ionen, Pestizide, organische Moleküle
- Porengröße: ca. 1 – 10 nm
- Betriebsdruck: mittel (4 – 30 bar)
- Umkehrosmose (UO/RO) einwertige und zweiwertige, Salze, gelöste organische Substanzen
- Porengröße: < 1 nm (praktisch undurchlässig für gelöste Stoffe)
- Betriebsdruck: hoch (50 – 80 bar)
Trenngrenzen im Überblick
Verfahren | Porengröße | Rückhaltevermögen |
|---|---|---|
| Mikrofiltration | 0,1 – 1 µm | Bakterien, Schwebstoffe |
| Ultrafiltration | 0,01 – 0,1 µm | Viren, Kolloide, Makromoleküle |
| Nanofiltration | 1 – 10 nm | Härtebildner, organische Stoffe |
| Umkehrosmose | < 1 nm | Salze, Ionen, nahezu alle gelösten Stoffe |
Anwendungsbeispiele für Filtrationsverfahren
- Siebfiltration, Feinfiltration zur Abtrennung von Sand, Feststoffen, Trübstoffen und Partikel, abgelöste Inkrustierungen aus Rohrleitungen
- Partikelfiltration zur Entfernung von Partikkeln und Eisen, Mangan und Arsen
- Chemische Entsäuerung zur Entfernung von aggressiver Kohlensäure
- Aktivkohlefiltration zur Entfernung von Pestiziden (PBSM), Chlorkohlenwasserstoffe (CKW), PFAS etc.
- Filtration zur Entfernung von Verunreinigungen durch Kreislaufwasserführung (z.B. Kondensat-Dampf-Kreislauf)
Wir unterstützen Sie gerne bei der Verfahrensauswahl sowie bei der optimalen Konfiguration einer Anlage. Fragen Sie uns an!
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Angelestraße 48/50
88214 Ravensburg
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