Wirksame Feststoffabscheidung aus Brauchwasser auch bei schwierigen Verhältnissen HYDAC AutoFilt TwistFlow Strainer ATF

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2 Wirksame Feststoffabscheidung aus Brauchwasser auch bei schwierigen Verhältnissen HYDAC AutoFilt TwistFlow Strainer ATF An vielen Stellen in kommunalen und industriellen Kläranlagen wird Brauchwasser benötigt. Meist stammt das Wasser aus dem Klarlauf des Nachklärbeckens oder aus Brunnen. Seit einigen Jahren hat sich die Aufbereitung und Nutzung des gereinigten Wassers aus dem Nachklärbecken als Stand der Technik durchgesetzt, da so kostbares Trinkwasser eingespart werden kann. Das aufbereitete Wasser wird vielfältig auf der Kläranlage selbst, oder in anderen Betriebsteilen verwendet (Vorfiltrat für Membrananlagen, Kühlwasser, Spül- und Reinigungswasser, Sprühwasser zur Schaumunterdrückung, Sperrwasser für Gleitringdichtungen, etc. ). Die Wasseraufbereitung an sich ist ein mehrstufiger Prozess, bestehend aus einer Vorbehandlung sowie einer Haupt- und einer Nachbehandlung. Wie bei anderen verfahrenstechnischen Prozessen auch, steht die Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems im Fokus. Kostenreduktionen bei der Wasseraufbereitung sind vor allem durch ausgereifte Vorbehandlungsmethoden gegeben, da sich diese nachhaltig auf die nachfolgenden, meist kostenintensiveren Prozesse auswirken. Ressourcenschonung durch Filtration Der Abfluss aus dem Nachklärbecken ist sowohl bei Trocken- als auch bei Regenwetter meist klar und enthält in der Regel nur noch eine geringe Konzentration an Fest- und Schwebstoffen. Dennoch ist die Qualität des Wassers oft nicht ausreichend für den direkten Einsatz als Brauchwasser. Im Wasser enthaltene, ungelöste organische Stoffe können zu Verstopfungen, Ablagerungen und schwerwiegenden Schäden im System führen. Zur Erreichung einer je nach Einsatzzweck geeigneten Wasserqualität, müssen geeignete Filter zugeschaltet werden. Durch diese sollen Verschmutzungen im Korngrößenbereich zwischen 50 und 250 μm herausgefiltert werden. Neben dem positiven Effekt des Schutzes von Anlagenkomponenten gewinnt der Aspekt des effizienten Wassermanagements zunehmend an Bedeutung. Viele Industrieabwässer enthalten hohe Schadstoffbelastungen und müssen z.b. durch externe Dienstleister nachbehandelt oder dem Sondermüll zugeführt werden. Die Kosten für die Entsorgung werden dabei maßgeblich durch das Abwasservolumen und somit durch den Wasseranteil bestimmt. Wird das Abwasser komplett entsorgt, entstehen dem Betreiber enorme Kosten für Entsorgung und Abtransport. Zudem wird die Chance zur Wiederverwertung von kostbaren, im Wasser enthaltenen Wertstoffen oder Additiven vergeben. Keine Kläranlage ist wie die andere Grundsätzlich können, je nach Anforderung, verschiedene Trennverfahren wie automatische Rückspülfilter oder Siebkorbfilter eingesetzt werden. Bei sehr hohem Schmutzgehalt oder kritischen Feststoffarten werden die Filter jedoch mit sehr hohen Anforderungen konfrontiert, die manchen Filtertyp an die Grenzen seiner Leistungsfähigkeit treiben. Ausgelöst werden diese Situationen durch regelmäßig auftretende Ereignisse, wie z.b. starke Schwankungen in den Schmutzfrachten (Mikroorganismen, Blätter, Wasserlinsen, Tannennadeln, Flugstaub) oder saisonal erhöhte Populationen von Kleinlebewesen (z.b. Wasserflöhe). Aber auch diskontinuierliche Betriebsweisen, je nach Brauchwasserbedarf der Endverbraucher, oft in Verbindung mit relativ geringen Betriebsdrücken im Leitungssystem, können zu einer unzureichenden Reinigungsleistung bis hin zu Komplettausfällen Abbildung 1: AutoFilt ATF - Filtration Abbildung 2: AutoFilt ATF - Abreinigung

3 Wirkungsgrad / Partikelgröße Spezifisches Gewicht Spezifisches Gewicht Spezifisches Gewicht 7,5 g/cm 3 2,6 g/cm 3 1,7 g/cm 3 > 100 µm 99 % 98 % 77 % µm 92 % 84 % 35 % µm 87 % 78 % 21 % Tabelle 1: Wirkungsgrad Abscheideleistung AutoFilt ATF konventioneller Filterlösungen führen. Die Folgen sind häufige Wartungseinsätze, mögliche Beschädigungen an Filtereinsätzen und nicht zuletzt ein erhöhter Trinkwasserbedarf. Eine störungsfreie und sichere Brauchwasserversorgung ist in diesen Fällen nicht mehr gewährleistet. Zweistufige Partikelabscheidung für eine exakte Trenngrenze Um eine betriebssichere Brauchwassergewinnung aus dem Nachklärbeckenablauf zu gewährleisten, bietet die HYDAC Process Technology GmbH mit dem AutoFilt TwistFlow Strainer ATF eine optimale Lösung. Der AutoFilt ATF ist ein patentierter, selbstreinigender Filterapparat zur Fest-Flüssig-Trennung. Er eignet sich insbesondere für die Abtrennung von suspendierten Feststoffen bis zu mehreren Gramm pro Liter aus dem gereinigten Abwasser. Im Vergleich zu konventionellen Trennapparaten wie Schrägklärern oder Sandfiltern ist der ATF raum- und platzsparend. Bei großen Volumenströmen können mehrere ATF s in nahezu beliebiger Anzahl zu einem System zusammengefasst und damit flexibel an die geforderten Volumenströme angepasst werden. Die Abscheidung erfolgt zweistufig. Das zu reinigende Wasser wird analog einem Fliehkraftabscheider tangential in das Gehäuse eingeströmt und durch den reduzierten Gehäusequerschnitt nach unten beschleunigt (Abbildung 1). Eine spiralförmige Strömung befördert durch die erzeugten Zentrifugalkräfte zunächst die gröbsten Verunreinigungen deren Dichten deutlich größer sind, als die des Fluids zur Innenwand des Behälters. Angepresst an die Behälterwand sedimentieren die Partikel höherer Dichte in den unteren Teil des Behälters, wo sie schließlich ausgetragen werden. Die noch verbleibenden Feststoffe, deren Dichten sich nur unwesentlich vom Fluid unterscheiden, werden an einem konischen Filterelement mit definierter Trenngrenze abgeschieden, welches im Zentrum des Filters integriert ist. Das konische Filterelement besitzt Filterfeinheiten zwischen 200 und 3000 μm und übernimmt die Aufgabe eines Polizeifilters. Das Filterelement wurde speziell für das Strömungsprofil des AutoFilt ATF gestaltet und sorgt zusätzlich für eine optimale Abreinigung. Dies ermöglicht eine permanente oder zeitabhängige Selbstreinigung des Filters während des laufenden Betriebes. Der Druckverlust des Gesamtapparates fällt verglichen mit einem Fliehkraftabscheider gleicher Baugröße deutlich geringer aus. Die sedimentierten und am Filterelement abgeschiedenen Stoffe sammeln sich schließlich im unteren Teil des Behälters und können periodisch oder kontinuierlich über eine Abschlämmvorrichtung aus dem System ausgetragen werden (Abbildung 2). Da nur ein Teilstrom zur Spülung genutzt wird, kann der Filtrationsbetrieb fortgesetzt werden. Auch bei einem Neustart des Systems kommt es beim ATF auslassseitig nicht zu Verunreinigungen des Filtrats. Der AutoFilt ATF kann feiner als 200 μm Selbst Partikel kleiner als 100 μm werden je nach spezifischem Gewicht noch effektiv abgeschieden (Tabelle 1). Während bei konventionellen Hydrozyklonen bei veränderten Betriebsbedingungen die Gefahr eines Schmutzübertrags auf die Reinseite besteht, übernimmt im AutoFilt ATF das konische Spaltrohr mit definierter Trenngrenze eine Schutzfunktion (Polizeifilter) und verhindert so einen Schmutzübertrag auf die Reinseite. Installationen in Kläranlagen belegen den Erfolg Zwischenzeitlich sind zahlreiche AutoFilt ATF in den unterschiedlichsten Branchen erfolgreich im Einsatz. Insbesondere in Kläranlagen-Anwendungen kann der ursprünglich für die Oberflächenwasser-Filtration entwickelte AutoFilt ATF seine Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit immer wieder unter Beweis stellen (Abbildung 3). Einsatzfall 1: Geringer Spüldruck Auf der Kläranlage eines baden-württembergischen Betreibers traten Schwierigkeiten am vorhandenen Kantenspaltfilter auf. Der Feststoff wurde bisher durch die Schaberklinge in das Filtermaterial hineingedrückt. Eine Abreinigung erfolgte nur noch teilweise. Wegen des offenen Auslaufes in einen Vorlagebehälter stellte sich der Einsatz eines Rückspülfilters aufgrund des mangelnden Spüldruckes problematisch dar. Als reiner Stömungsapparat spielt der AutoFilt ATF hier seine Stärke aus, da auf der Filtratseite kein Druck mehr benötigt wird. Es wurde ein stabiler Dauerbetrieb erreicht. Neben der Brauchwassererzeugung

4 Sperrwasser für Gleitringdichtungen Betriebswasser zum Ansatz von Flockungshilfsmitteln Kühlwasser, Bewässerung, Reinigung Spülwasser für Siebbandpressen Vorfilter für Mikrofiltrationsanlagen Sprühwasser zur Schaumunterdrückung Industrie Gewerbe Sickerwasser Kommunen Influent Rechen Sandfang Vorklärbecken Belebungsbecken Nachklärbecken Grobgut Schlammrücklauf Effluent Sand Vorfluter Müllsortierung Deponie Schlammbehandlung Abbildung 3: Beispiel Schema AutoFilt ATF - Kläranlage wird das Aggregat auch zur Bewässerung eines nahegelegenen Golfplatzes verwendet. Einsatzfall 2: Bewältigung von Schmutzspitzen Durch starke Schmutzspitzen kam es am Rückspülfilter in einer US-amerikanischen Kläranlage zum Ausfall der Brauchwasserlinie. Gesucht wurde eine Filtrationslösung, die einen deutlich höheren Feststoffaustrag als herkömmliche Rückspülfilter hat. Durch Vorschalten eines AutoFilt ATF s wurde der Rückspülfilter entlastet. Ausfälle in der Brauchwasserlinie gehören der Vergangenheit an. Einsatzfall 3: Erhöhte Population von Kleinlebewesen Um wertvolles Trinkwasser zukünftig einzusparen, entschied sich der Betreiber einer Kläranlage in Sachsen einen Teil des geklärten Wassers aus dem Nachklärbecken als Brauchwasser aufzubereiten. Dieses wird insbesondere für die Reinigung der Rechenanlagen sowie im Bereich der Schlammbehandlung verwendet. Dazu sind Befüllpumpen installiert, die das Wasser aus dem Nachklärbecken über einen Grobabscheider in ein Vorratsbecken pumpen. Zur Desinfektion wird das Wasser im Vorratsbecken kontinuierlich durch eine UV-Anlage umgewälzt. Die Problemstellung bestand in dem zuvor eingesetzten Rückspülfilter eines Marktbegleiters, da dessen Filterkorbeinsatz bei höheren Schmutzfrachten regelmäßig verblockte. Hinzu kommt eine vor allem in den Sommermonaten erhöhte Population an Kleinlebewesen (Wasserflöhen) in der Nachklärung. Mit einer Körpergröße von ca. 1 bis 5 mm verstopften diese den eingesetzten Filter zusätzlich. Die häufig notwendige manuelle Reinigung des Filterkorbes führte zu langen Ausfallzeiten der Brauchwasserversorgung, wodurch man gezwungen war, auf teures Trinkwasser zurückzugreifen. Mit dem AutoFilt ATF wurde der vorhandene Filter ersetzt. In einem mehrmonatigen Testbetrieb zur Sommerzeit konnte der AutoFilt ATF beweisen, dass die Kleinlebewesen wirksam abgetrennt werden konnten. Seit Übernahme durch den Kunden läuft der AutoFilt ATF störungsfrei. Die Feststoffabtrennung funktioniert gut, was ein Blick auf die Feststoffmenge im Spülwasser des AutoFilt ATF zeigt. Auf teures Trinkwasser kann somit wieder verzichtet werden.

5 Abbildung 4: AutoFilt ATF Skid-Lösung Zusammenfassung Mit dem AutoFilt ATF bietet HYDAC für viele Anwendungen in der Abwasseraufbereitung ein Allroundtalent mit bestem Preis-Leistungsverhältnis (Tabelle 2), welches weitaus kompliziertere Aufbereitungsschritte sinnvoll ergänzen oder gar ersetzen kann. Verschiedene Materialien und Filterbaugrößen mit Durchflussraten bis zu 400 m 3 /h pro Filter erlauben eine optimale Anpassung an jede Anwendung. Für größere Volumenströme können mehrere AutoFilt ATF s zu einer Skid-Lösung (Abbildung 4) zusammengefasst werden. Durch die einzigartige Kombination aus Abscheideleistung eines Hydrozyklons kombiniert mit der Trennschärfe eines Leitungsfilters bietet der AutoFilt ATF ein Plus an Prozesssicherheit und Leistungsfähigkeit. Die Produktpalette der HYDAC Process Technology umfasst neben dem AutoFilt ATF auch eine breite Auswahl an automatischen Rückspülfiltern sowie Siebkorb- und Leitungsfiltern. HYDAC steht Ihnen bei Auswahl, individueller Anpassung und Installation der betriebsfertigen Filtereinheit vor Ort zur Seite. Dabei spielt Ihr Standort keine Rolle. HYDAC ist ein international tätiger Firmenverbund mit über 8000 Mitarbeitern, 50 Niederlassungen und 500 Handelsund Servicepartnern weltweit. HYDAC AutoFilt ATF Rückspülfilter Kantenspaltfilter Sandfilter Siebkorbfilter Filtertypen für die Brauchwasseraufbereitung Korngrößenbereich in µm 200 bis bis bis bis bis Feststoffbeladung mehrere g/l max. 1g/l max. 1g/l mehrere g/l << 1g/l Abreinigung Partikel werden durch axiale und tangentiale Strömung ausgespült Rückspülung mit Eigenfiltrat Partikel werden mit Klinge von der Elementoberfläche abgeschabt und nach unten abgelassen Sandwäsche mit Eigenfiltrat oder externem Spülwasser Manuell Korbreinigung z.b. mit Hochdruckreiniger Anschaffungskosten niedrig mittel mittel sehr hoch niedrig Betriebskosten niedrig niedrig niedrig hoch mittel Stärken Schwächen Keine bewegten Innenteile Kein Spüldruck erforderlich Problematisch bei langfaserigen Algen Geringer Rückspülverlust Problematisch bei langfaserigen Algen Kleine Baumaße Kein Spüldruck erforderlich Feststoff wird durch Schaber ins Element gedrückt Problematisch bei langfaserigen Algen Sehr gut geeignet bei Trübstoffen und Fällungsflocken Hohes Gewicht Große Baumaße Gefahr des Verschleppens von Sandpartikeln Als Polizeifilter bei sehr geringer Schmutzfracht gut geeignet Bei hohen Feststoffkonzentrationen ungeeignet Gefahr des Verblockens Tabelle 2: Filtertypen für die Brauchwassererzeugung

6 Globale Präsenz. Lokale Kompetenz. HYDAC Stammhaus Head Office HYDAC INTERNATIONAL GMBH Industriegebiet Sulzbach/Saar Germany HYDAC Gesellschaften HYDAC Vertriebs- und Servicepartner Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) Internet: AutoFilt TwistFlow Strainer ATF Wirksame Feststoffabscheidung in der Brauchwassergewinnung Vereint Fliehkraftabscheider und Leitungsfilter in einem System Abscheideleistung eines Fliehkraftabscheiders Gesicherter Partikelrückhalt eines Leitungsfilters Vollautomatische Funktion Sehr wartungsarm Zuverlässiger und störungsfreier Betrieb HYDAC PROCESS TECHNOLOGY Industriegebiet Grube König Am Wrangelflöz 1 D Neunkirchen Telefon +49 (0) Telefax +49 (0) prozess-technik@hydac.com Internet: