Was ist eine Sandfiltrationsanlage?
Sandfiltrationsanlagen verwenden, wie der Name schon sagt, feinen Sand, um Wasser zu filtern.
Die Wasserfiltration mit Sand ist eine seit langem etablierte Technik und wird in einer Vielzahl von Situationen eingesetzt, von kleinen Wasserreinigungsanlagen für Haushalte bis hin zu großen Abwasseraufbereitungsanlagen.
Anwendungen von Sandfiltrationsanlagen
Sandfiltrationsanlagen dienen im Wesentlichen dazu, Schwebstoffe (Trübungsbestandteile im Wasser) aus dem Wasser zu entfernen, und werden in großem Umfang bei der Leitungswasserherstellung (Wasseraufbereitung) und bei der Vorbehandlung von Abwässern eingesetzt. In vielen Fällen, in denen große Wassermengen für industrielle Zwecke benötigt werden, ist es nicht rentabel, Leitungswasser zu verwenden.
In solchen Fällen wird Grund- oder Flusswasser legal gesammelt und in Sandfiltrationsanlagen verwendet, um Schwebstoffe im Wasser zu entfernen. In der Lebensmittelindustrie, insbesondere bei Getränkeherstellern, wird das in Sandfiltrationsanlagen aufbereitete Wasser häufig mit hypochloriger Säure oder anderen Substanzen gereinigt, um Wasser auf Trinkwasserniveau im eigenen Haus herzustellen.
Funktionsweise von Sandfiltrationsanlagen
Bei Sandfiltrationsanlagen wird Sand als Filtermaterial verwendet, so dass die Korngröße des Sandes ein sehr wichtiger Faktor für die Geschwindigkeit der Filtration und die Reinheit des gefilterten Wassers ist.
Um die gewünschte Reinheit des Wassers zu erreichen, ist die richtige Auswahl des Sandes als Filtermaterial erforderlich. Wenn eine hohe Reinheit des Wassers erforderlich ist, kann Sand mit einer Korngröße von weniger als 0,3 mm oder einer noch feineren Korngröße von etwa 0,02 mm verwendet werden.
Wenn diese Feinheit erreicht ist, erhöht sich der Druckabfall und der Wasserfluss wird langsam, so dass einige Geräte das Wasser mit Druck beaufschlagen, um die Filtrationsgeschwindigkeit zu erhöhen.
Arten von Sandfiltrationsanlagen
Es gibt zwei Haupttypen von Sandfiltrationsanlagen: Schnellfiltration und Langsamfiltration.
1. Schnellfiltration
Je gröber das Filtermaterial ist, desto höher ist die Filtrationsgeschwindigkeit und desto größer ist die Wassermenge, die auf kleiner Fläche gefiltert werden kann, aber wenn das Rohwasser so gefiltert wird, wie es ist, können Trübungen nicht entfernt werden. Aus diesem Grund wird dem Rohwasser als Vorbehandlung ein Koagulationsmittel zugesetzt, um feine Schwebstoffe zu koagulieren und auszufällen, und das überstehende Wasser wird gefiltert.
Das Verfahren ist wie folgt:
- Das Koagulationsmittel (z. B. Polyaluminiumchlorid) wird in das Rohwasser gegeben und durch Rühren mit dem Wasser vermischt.
- Langsames und kontinuierliches Rühren bewirkt, dass sich eine große Masse (Flocken) bildet und ausfällt.
- Der Überstand wird schnell durch groben Sand gefiltert, um die verbleibende feine Flocke zu entfernen.
Die Schnellfiltration eignet sich gut für stark verschmutztes Wasser und ermöglicht eine hohe Behandlungskapazität pro Stunde, auch wenn kein Land für eine große Filtrationsanlage zur Verfügung steht. Sie eignet sich für die Vorbehandlung großer Wasseraufbereitungsanlagen und für die Gewinnung großer Mengen an Brauchwasser aus Flusswasser.
2. Langsamfiltration
Bei der Langsamfiltration wird das Wasser langsam durch eine feine Sandschicht geleitet und mit Hilfe einer biologischen Membran gefiltert, die sich auf der Oberfläche der Sandkörner, die das Filtermaterial bilden, bildet. Der biologische Film ist gelatineartig und haftet nicht nur an trübungsverursachenden Stoffen, sondern auch an einer Vielzahl anderer Fremdstoffe und kann Fremdstoffe entfernen, die kleiner sind als die Zwischenräume zwischen den Sandkörnern.
Ein Teil der organischen Verunreinigungen (z. B. schädliche Bakterien und Geruchsstoffe) wird von den Mikroorganismen in der Biomembran zersetzt und entgiftet. Wasserlösliche organische Stoffe und Ammoniak, die bei der Schnellfiltration nicht entfernt werden können, werden ebenfalls von den Mikroorganismen abgebaut, so dass der Einsatz von Chemikalien zur Vorbehandlung überflüssig wird. Das gefilterte Wasser aus der Langsamfiltration ist daher sauberer.
Die Filtermedien der Langsamfiltration können durch Rückspülen gereinigt werden, um den auf der Oberflächenschicht abgelagerten Schmutz abzukratzen, doch wird dadurch wahrscheinlich die biologische Membran zerstört, so dass eine geplante Wartung erforderlich ist. Außerdem ist die Filtrationsleistung gering, und es sind große Filteranlagen erforderlich, um große Wassermengen zu behandeln.
Weitere Informationen über Sandfiltrationsanlagen
1. Wartung von Sandfiltrationsanlagen
Die aus dem Wasser entfernten Schwebstoffe sammeln sich im Filtersystem an und müssen regelmäßig entfernt werden. Es ist jedoch sowohl finanziell als auch zeitlich ineffizient, das gesamte Filtermedium zu ersetzen. Aus diesem Grund werden viele Sandfiltrationsanlagen rückgespült, wobei das Wasser in die entgegengesetzte Richtung des Wasserflusses während der Filtration fließt, so dass die internen Filtermedien gereinigt und wiederverwendet werden können.
Da Sandfiltrationsanlagen während der Rückspülung nicht benutzt werden können, ist es üblich, zwei Tanks mit Filtermedien zu installieren und diese abwechselnd zu benutzen. Die Rückspülung allein reicht jedoch nicht aus, um die Schwebstoffe vollständig zu entfernen. Wenn sich eine kleine Menge an zurückgehaltenem Schmutz in den Filtermedien ansammelt, kann dies schließlich zu Unannehmlichkeiten wie dem Verstopfen des Filterbetts führen.
Wenn die Filtrationsleistung nicht mehr ausreicht, ist es Zeit für eine Wartung. Wenn es nicht möglich ist, den inneren Zustand durch ein Inspektionsfenster zu überprüfen, wird der Zeitpunkt durch die Betriebsbedingungen bestimmt.
2. Vorzüge und Nachteile von Sandfiltrationsanlagen
Vorteile
Die Vorteile von Sandfiltrationsanlagen liegen in den niedrigen Betriebskosten und der geringen Wahrscheinlichkeit von Betriebsstörungen. Das Filtermaterial ist harter Quarzsand, so dass bei normalem Betrieb und sogar bei der Rückspülung nur geringe Verluste durch Reibung zwischen den Sandkörnern auftreten.
Normalerweise ist das System so konzipiert, dass die Stromkosten durch das Siphonprinzip niedrig gehalten werden, und mit Ausnahme des Koagulationsmittels bei der Schnellfiltration müssen keine Chemikalien zugeführt werden. Aufgrund der geringeren Anzahl beweglicher Teile sind Ausfälle äußerst selten.
Nachteile
Der Nachteil ist, dass die Filtration ohne Druck (nur durch Schwerkraft) zu einer langsameren Aufbereitungsrate pro Flächeneinheit führt, was bedeutet, dass die Filtrationsanlage im Verhältnis zur behandelten Wassermenge eine größere Fläche einnimmt. Wenn die Produktivität pro Flächen- und Zeiteinheit wichtig ist, müssen möglicherweise andere Filtrationsmethoden gewählt werden.