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Filtrationsprozesse

Filtration ist ein Prozess, der Partikel aus der Suspension in Wasser entfernt. Die Entfernung erfolgt durch eine Reihe von Mechanismen, die Belastung, Flockung, Sedimentation und Oberflächenerfassung umfassen. Filter können nach der Hauptfangmethode kategorisiert werden, d. h. Ausschluss von Partikeln an der Oberfläche des Filtermediums, d. h. Belasten oder Ablagerung innerhalb des Mediums, d. H. Tiefenfiltration.

Siebe bestehen im Allgemeinen aus einer einfachen dünnen physikalischen Barriere aus Metall oder Kunststoff., Bei der Wasseraufbereitung neigen sie dazu, am Einlass zum Behandlungssystem verwendet zu werden, um große Gegenstände (z. B. Blätter, Fische und grobe Detritus) auszuschließen. Dies können manuell oder mechanisch abgekratzte Stangensiebe sein. Der Abstand zwischen den Stäben reicht von 1 bis 10 cm. Ansaugsiebe können einen viel kleineren Abstand haben, der durch dicht beabstandete Platten oder sogar feines Metallgewebe erzeugt wird. Letztere sollen in der Regel feinen Schlick und insbesondere Algen entfernen und werden als Mikrostrainer bezeichnet.,

Filter, wie sie in der Wasseraufbereitung allgemein verstanden werden, bestehen im Allgemeinen aus einem Medium, in dem die meisten Partikel im Wasser eingefangen werden sollen. Solche Filter können als Einwegkartuschenfilter hergestellt werden, die für häusliche (d. H. Point-of-Use-Behandlung) und kleine industrielle Anwendungen geeignet sein können. Es gibt größere Formen von Patronenfiltern, die gereinigt werden können. Eine Version ist die Vorbeschichtungsfiltration, bei der eine poröse Auflagefläche jedes Mal, wenn der Filter gereinigt wurde, eine Opferbeschichtung aus Kieselgur oder einem anderen geeigneten Material erhält., Zusätzlich wird während der Filtration kontinuierlich eine kleine Menge der Kieselgur aufgetragen. In den meisten Fällen enthalten Filter, die bei der kommunalen Wasseraufbereitung verwendet werden, jedoch Sand oder ein anderes geeignetes körniges Material (z. B. Anthrazit, zerstoßenes Glas oder ein anderes keramisches Material oder ein anderes relativ inertes Mineral) als Filtermedium. Die Filtration unter Verwendung solcher Filter wird häufig als eingehende körnige Medienfiltration bezeichnet.

Granulare Medienfilter werden auf zwei verschiedene Arten verwendet, die üblicherweise als langsame Sandfiltration und schnelle Schwerkraft-oder Druckfiltration bezeichnet werden., Wenn die Filter als letztes Mittel zur Partikelentfernung aus dem Wasser verwendet werden, muss den Filtern möglicherweise eine weitere Stufe der Fest-Flüssig-Trennung (Klärung) wie Sedimentation (Sedimentationsprozesse), Flotation der gelösten Luft (Flotationsprozesse) oder möglicherweise eine Vorstufe der Filtration vorausgehen.

Andere Prozesse finden in Gefäßen statt, die denen ähneln, die für die Filtration von körnigen Medien verwendet werden, und in mancher Hinsicht weisen die Prozesse Ähnlichkeiten mit der Filtration auf, aber die Filtration ist nicht ihr einziger oder primärer Zweck., Daher werden solche Prozesse in diesem Artikel nicht weiter betrachtet. Beispiele hierfür sind Gefäße, die mit körniger Aktivkohle zur Entfernung gelöster organischer Substanzen gefüllt sind, und Gefäße, die mit Ionenaustauscherharz zur Entfernung anorganischer und organischer Ionen gefüllt sind. Es gibt Anwendungen von Filtern, bei denen während der Filtration (Entfernung von Partikeln) auch ein Sekundärprozess stattfinden soll, z. B. Eisen-und Manganentfernung und Arsen-Entfernung.,

Siebe

Es gibt eine große Vielfalt von Sieben in Bezug darauf, wie die Anstrengung durchgeführt wird, mit und nach was (Purchas, 1971). Das Belastungsteil kann aus Metall oder einem anderen inerten Material, z. B. Kunststoff, Baumwolle oder Keramik, bestehen. Wenn Metall, könnte es einfach ein Lochblech, ein Gitter aus Stäben, ein Stapel Scheiben oder gewebter Draht sein. Wenn Kunststoff, könnte es ein Gitter, gewebt oder einfach ein verschmolzener Filz sein. Bei Patronenfiltern kann die üblicherweise wegwerfbare Patrone einfach aus einem porösen und nicht komprimierbaren Material bestehen oder auf einen zylindrischen Träger aufgewickelt sein., Patronenfilter finden Anwendung im Allgemeinen in kleinen Anwendungen wie für die häusliche Point-of-Use – Wasseraufbereitung.

In der kommunalen Wasseraufbereitung finden wahrscheinlich nur wenige Arten von Sieben Anwendung. Einige erfordern eine manuelle Reinigung andere werden mechanisch und sogar automatisch gereinigt, wenn der Druckabfall über sie einen bestimmten Wert erreicht. Eine Wasseraufbereitungsanlage könnte ein einfaches Stangensieb am Einlass haben, um Baumstämme, große Fische und schwimmende Tiere fernzuhalten., Als nächstes könnte es ein feines Sieb geben, dessen Öffnung klein genug ist, um alle außer den kleinsten Fischen, Blättern, Algenklumpen usw. auszuschließen . Im Allgemeinen müsste dieses Sieb automatisch gereinigt werden. Wo Algen ein deutliches Problem sein könnten, dann könnte das Stangensieb eng beabstandete Stäbe haben und automatisch gereinigt werden, gefolgt von einem Mikrostrainer.

Eine bestimmte Art von mechanischem Sieb hat in kleineren kommunalen Wasseraufbereitungswerken nur begrenzte Anwendung gefunden. Das Belastungsmedium ist ein Bündel von Fasern. Im Filtrationsmodus ist das Bündel fest verdreht., Im Waschmodus wird das Bündel aufgedreht und der eingeschlossene Detritus durch Umkehrung des Wasserflusses entfernt.

Vorbeschichtungsfilter

Bei der Vorbeschichtungsfiltration wird eine dünne Schicht eines inerten Mediums auf eine Trägerstruktur gelegt, um eine poröse Belastungsfläche bereitzustellen. Die Vorbeschichtungsschicht kann mit losen Fasern oder Pulvern hergestellt werden (Purchas, 1971). Eine kleine Menge des Precoats oder eines ähnlichen Materials könnte während der Filtration kontinuierlich zugegeben werden, so dass dann auch eine gewisse Tiefenfiltration stattfindet., Wenn der Widerstand gegen Strömung zu groß wird, werden der angesammelte Detritus und das inerte Medium entladen und der Zyklus wiederholt. In den meisten Fällen wird das Vorbeschichtungsmaterial nur einmal verwendet und nicht zurückgewonnen und recycelt.

Es ist unwahrscheinlich, dass die Vorschubfiltration in Verbindung mit der Koagulation verwendet wird, und daher ist ihre Anwendung in der kommunalen Wasseraufbereitung sehr begrenzt.,

Langsam Sand Filter

In langsam sand filtration die rate der filtration ist absichtlich langsam mit verwendung von sand, dass ist kleiner als sand verwendet in schnelle sand filter, so, dass partikel sind nicht angetrieben weit in die bett von sand gehalten innerhalb der filter shell. Die Hauptmechanismen, die in langsamen Sandfiltern stattfinden, sind die Ansammlung einer Ablagerungsschicht auf der Oberfläche des Filters (Belasten) und das Einfangen innerhalb der oberen 20 cm des Sandes. Diese Trümmer dürfen biologische Aktivität entwickeln, die zur Behandlung des durch sie fließenden Wassers beiträgt., Diese biologisch aktive Schicht wird oft als „schmutzdecke“ bezeichnet. Da die Filtrationsrate relativ langsam ist, entwickelt sich der Widerstand gegen langsame Sandfilter langsam und kann bis zu 3 Monate dauern, bevor er inakzeptabel wird. Da die Filtrationsrate langsam ist, wird ein großer Bereich für die Filtration benötigt. Folglich werden die großen Filter durch Entfernen der Schmutzdecke mit etwa 5 cm Sand meist mechanisch gereinigt., Schließlich wird die verbleibende Sandtiefe zu flach und der verbleibende Sand wird entfernt, gereinigt und durch zusätzlichen sauberen Sand zurück in die ursprüngliche Starttiefe ersetzt.

Die langsame Sandfiltration war die Hauptmethode zur Filtration von Trinkwasser, bevor eine schnelle Sandfiltration entwickelt wurde. Obwohl es einen großen Platzbedarf hat, werden immer noch viele langsame Sandfilter verwendet. Zu den Entwicklungen, um sie kostengünstiger zu machen, gehören:

• Sandentfernung, Waschen und Austausch wurden so weit wie möglich mechanisiert.,
• Die Notwendigkeit der Sandentfernung wurde so vorhersehbar wie möglich gemacht, damit die Ausrüstung und der Arbeitsaufwand effizient genutzt werden können.
• Die Filtrationsraten wurden so weit wie möglich erhöht, um die Wirtschaftlichkeit zu verbessern und zur Vorhersagbarkeit des Sandabbaus beizutragen.
• Die Vorbehandlung, einschließlich der Lagerung und Verwaltung von Rohwasser, wird angewendet, um die Auswirkungen von Feststoffen in Suspension zu reduzieren und zur Vorhersagbarkeit beizutragen.,
• Körnige Aktivkohle wurde in einigen Filtern verwendet, um den unteren Teil des Sandes zu ersetzen, um bei der Entfernung von Pestiziden, Geschmack und Geruch und anderen spurenorganischen Substanzen zu helfen, mit denen der biologische Mechanismus nicht effektiv umgeht.

Es gibt zwei wichtige Voraussetzungen, damit langsame Sandfilter ordnungsgemäß funktionieren. Erstens darf das in die Filter eintretende Wasser kein Desinfektionsmittel oder eine andere Chemikalie enthalten, die die biologische Aktivität der Schutzdecke unterbrechen könnte., Zweitens, wenn die Vorbehandlung mit Koagulation durchgeführt wird, müssen die meisten der resultierenden Flockenpartikel als Teil der Vorbehandlung entfernt werden, da sonst die Flocke die Geschwindigkeit beschleunigt, mit der sich der Widerstand gegen den Durchfluss durch den Filter entwickelt.

Schnelle Schwerkraft-und Druckfilter

Die Tiefenfiltration von körnigen Medien kann unter Schwerkraft (schnelle Schwerkraftfiltration) oder unter Druck (Druckfiltration) durchgeführt werden. Die grundlegenden Mechanismen der Partikelentfernung sind sowohl im Schwerkraft-als auch im Druckmodus grundsätzlich gleich., Die Hauptunterschiede zwischen den beiden Modi sind wahrscheinlich hydraulisch, insbesondere die Verteilung des Durchflusses zwischen den Filtern und die Steuerung des Durchflusses durch einzelne Filter.

Das Filtermedium ist normalerweise Sand, aber es kann auch anderes relativ inertes Material verwendet werden, aber die Wahl hängt von den Kosten und den anderen Zielen ab. In einigen Fällen kann ein Teil des Sandes durch Anthrazit ersetzt werden. Durch die geringere Dichte des Anthrazit kann eine größere Korngröße verwendet werden, so dass nach dem Rückspülen der größere Anthrazit auf dem kleineren Sand sitzt., Auf diese Weise erfolgt die Filtration zuerst durch ein größeres und dann ein kleineres Medium, um die Filterbetttiefe besser zu nutzen.

Der Hauptmechanismus der Tiefenfiltration ist die Oberflächenerfassung. Der Bereich der für die Oberflächenaufnahme verfügbaren Medien hängt sowohl von der Medientiefe als auch von der Größe ab. Tiefe und Größe bestimmen auch den verfügbaren Speicherplatz für erfasste Detritus. Die Kornform des Filtermediums wirkt sich auch auf die Abscheidung und Lagerung aus, da Winkelpartikel abgerundeten Partikeln vorzuziehen sind., Bei der Wahl der Größe muss berücksichtigt werden, wie schnell das Medium durch den Detritus blockiert werden kann und mit welcher Leichtigkeit es zurückgespült werden kann. Unabhängig von der Wahl des Medienmaterials ist die Größe tendenziell auf den Bereich von 0,5 bis 2,0 mm begrenzt.Die größte Anwendung der Tiefenfiltration in der kommunalen Wasseraufbereitung ist nach der Koagulation, vielleicht auch mit vorheriger Klärung., Die Wahl der Gerinnungschemie, ihre Anwendung und jede Klärung bestimmen die Art und Menge der durch die Filtration zu entfernenden Partikel, was wiederum die Wahl der Filtermedien, der Tiefe und der Filtrationsrate beeinflusst.

Bei der Trinkwasseraufbereitung ist die Tiefenfiltration oft die letzte und manchmal einzige physikalische Barriere für Partikel. Daher ist die Leistungszuverlässigkeit der Filter wichtig, um sicherzustellen, dass die Qualität des Wassers nach Abschluss der Behandlung den Standards entspricht., Die in den einschlägigen Vorschriften festgelegten Normen sind mit ihrer Entwicklung in den letzten 50 Jahren wesentlich strenger geworden. Die Zuverlässigkeit des Ausschlusses von Kryptosporodium-Oozysten war besonders besorgniserregend.

Das Bett aus körnigen Filtermedien wird durch Rückspülung gereinigt., Dies beinhaltet im Allgemeinen: Ablassen des Wassers, bis seine obere Oberfläche etwa auf dem gleichen Niveau wie die Oberseite des Mediums ist, Lösen des Bettes mit Luft (Luftscheuche), Anwenden von Wasseraufwaschen mit einer Geschwindigkeit, die groß genug ist, um nur den funktionellen Teil des Bettes von Filtermedien zu fluidisieren, Lassen Sie ein kurzes Intervall für die Medien absetzen, und beginnen Sie, den Filter mit Wasser über dem Bett zu füllen, während Sie den Auslass öffnen, so dass die Filtration langsam beginnt. Eine strengere Rückspülung kann erreicht werden, wenn die Wasseraufspülung mit reduzierter Geschwindigkeit gestartet wird, während die Luftscheuche auftritt (kombinierte Luft-Wasser-Wäsche)., Ältere Filterinstallationen haben manchmal andere Eigenschaften wie mechanische Rechen oder Oberflächenspülung, die während des Hochwassers arbeiten. Die Viskosität von Wasser hängt von der Wassertemperatur ab. Daher ist es wichtig, dass die Aufwaschrate die Wassertemperatur berücksichtigt, um sicherzustellen, dass das Filtermedium flüssig ist.

Es ist üblich, mindestens vier Filter zu haben, damit die Filtration fortgesetzt werden kann, während ein Filter zurückgespült wird. Große Behandlungsarbeiten haben viel mehr als vier in einer Gruppe und möglicherweise zwei oder mehr unabhängige Filtergruppen.,

Zu den Problemen beim Betrieb von Tiefenfiltern gehören:

• Medienverlust während der Rückspülung,
• Unwirksame Rückspülung, die zu Schlammbindung der Medien und den damit verbundenen Symptomen führt.
• Kurze Filterläufe aufgrund der schnellen Geschwindigkeit des Kopfes oder des frühen Durchbruchs von Partikeln.,

Dies sind in der Regel Indikatoren wie falsche Upwash-Rate, Probleme mit dem Underdrain-System, übermäßige Dosierung von Polyelektrolyt, Vorhandensein von filterblockierenden Algen, unangemessene Wahl einer oder beider Filtermedien Größe und Tiefe, oder einfach entweder oder beides unzureichende vorherige Koagulation und Klärung. Problemlösungen sollten auch prüfen, inwieweit die Verteilung des Durchflusses zwischen Filtern in einer Bank oder Gruppe gerecht ist oder nicht.

Neuartige Formen von körnigen Medienfiltern

Es gibt eine Reihe relativ neuartiger Formen von körnigen Medienfiltern., Jedes ist ein „Pferd für einen Kurs“ mit seinen spezifischen Vor-und Nachteilen und daher relativer Angemessenheit für Certan-Anwendungen.

Auflauffilter

Bei normaler Tiefenfiltration von körnigen Medien erfolgt der Wasserfluss durch das Filterbett, außer beim Rückspülen. Ein Wasserabfluss während der Filtration ist möglich; es bietet einen Vorteil, wirft aber auch Probleme auf., Bei der Rückspülung der Filtermedien wird normalerweise angeregt, die Medien mit dem größten und dichtesten Material nach unten des Filterbettes und dem kleinsten und leichtesten nach oben zu schichten. Dies bedeutet, dass bei der Abwärtsfiltration die Filtration schrittweise durch immer größere Medien erfolgt, es sei denn, das Medium wird vor der Installation fest abgestuft. Dies widerspricht der idealen Bettgeometrie der Filtration durch zunehmend kleinere Medien. Daraus folgt, dass eine Möglichkeit, diese Situation zu vermeiden, darin besteht, nach oben zu filtern., Die nach oben gerichtete Filtration ermöglicht es, die Kapazität der Medien zum Sammeln und Speichern von Feststoffen besser auszunutzen. Wenn jedoch das Filterbett Ablagerungen ansammelt und der Widerstand, durch sie zu fließen, zunimmt, wird das Bett progressiv wahrscheinlicher, dass es hydraulisch gestört wird. Zwei Ansätze wurden verwendet, um diese hydraulische Störung einzuschränken. Der Immediumfilter verwendet ein einfaches Metallgitter etwa 15 cm unter der Oberseite des Bettes, um das Bett verdichtet zu halten. Der Biflow-Filter wendet eine Abflussfiltration auf die Oberseite des Bettes an, um den unteren Teil mit einer Abflussfiltration verdichtet zu halten.,

Ein Vorbehalt für die Verwendung von Upflow-Filtern als Endstufe der Feststoffentfernung bei der Trinkwasserbehandlung besteht darin, dass sich der Backwash-Fluss in der gleichen Filtrationsrichtung befindet. Ein weiterer Vorbehalt ist, dass ein Durchbruch plötzlich passieren kann. Folglich sind Upflow-Filter eher in Anwendungen zu finden, bei denen der Schutz der aufbereiteten Wasserqualität nicht so streng sein muss, wie dies für die Trinkwasseraufbereitung erforderlich ist, obwohl sie möglicherweise als Klärstufe vor der normalen Tiefenfiltration geeignet sind.

ein., Immediumfilter

Der Immediumfilter wurde in den 1960er Jahren in den Niederlanden entwickelt.Das Hauptmerkmal ist die Verwendung eines einfachen Metallgitters über dem Filterbett etwa 15 cm unter der Sandoberfläche. Das Gitter verzögert den Beginn des Durchbruchs von Partikeln im Wasser. Das Gitter hilft, die Verdichtung des Sandes aufrechtzuerhalten, und verzögert den Beginn des lokalisierten Eindringens der Strömung, da das Wasser Wege mit dem geringsten Widerstand durch den Sand findet., Ein Punkt wird erreicht, wenn die Strömung durch einen so geringen Widerstandsweg zu groß ist, um Partikel zu entfernen, und groß genug ist, um den Sand im oberen Teil des Strömungswegs zu fluidisieren. Dies kann an der Oberseite des Bettes durch das Auftreten von „Schlaglöchern“ beobachtet werden.

b. Biflow Filter

Der Biflow Filter wurde als Alternative zum Immedium Filter entwickelt. Wie der Name schon sagt, ist der Fluss für die Filtration in zwei Richtungen. Der größere Anteil der Strömung ist von der Basis des Filterbettes nach oben, während der kleinere Anteil von der Oberseite des Filterbettes nach unten ist., Die beiden Flüsse treffen sich einen kurzen Weg das Bett hinunter, wo es ein Auslassgitter über das Bett gibt. Wenn der Filter gewaschen werden muss, werden beide Strömungen gestoppt und einige Minuten lang Luftscheuern aufgetragen, bevor eine Wasseraufwaschung durchgeführt wird, um den Detritus auszuwaschen. Kombiniertes Luft – und Wasseraufwaschen kann nur durchgeführt werden, wenn der Filter dafür ausgelegt ist.

c. Auftriebsmedienfilter

Während bei Immedium-und Biflow-Filtern der Filtersand verdichtet gehalten wird, wird bei Auftriebsmedienfiltern das Medium als auftrieb gewählt und durch ein Spanngitter über dem Medium im Filter zurückgehalten., Das Medium ist so gewählt, dass es eine geringe Dichte aufweist und dementsprechend üblicherweise ein Kunststoff ist. Während des Filtrationsmodus befindet sich das Medium in einem verdichteten Zustand unter dem Haltegitter. Wenn das Medium gewaschen werden muss, um den eingefangenen Detritus zu reinigen, wird die Abflussrate reduziert, um die Verdichtung freizusetzen, und Luft wird durch das Bett gesprudelt. Schwimmende Medienfilter wurden in der Wasseraufbereitung als Klärstufe vor der normalen Filtration verwendet

d. Bewegliche Bettfilter

Alle oben beschriebenen körnigen Medienfilter haben den Durchfluss für die Filtration gestoppt, während sie zurückgespült werden., In einem beweglichen Bettfilter bewegt sich das Filtermedium ständig, so dass die Filtration nicht unterbrochen wird, damit der Sand zurückgespült wird. Der Sand in der Filtrationszone bewegt sich aufgrund seines Eigengewichts gegen den Abfluss des gefilterten Wassers langsam nach unten. Im konischen Boden des Filters wird der Sand hydraulisch in ein vertikales Rohr nach oben durch die Mitte des Filterbettes getragen. Wenn der Sand durch das Rohr nach oben getragen wird, werden die gefilterten Ablagerungen freigesetzt., An der Oberseite des Rohrs oberhalb des Filterbettes setzt sich der Sand aus dem Waschwasser ab und speist zurück zur Oberseite des Filterbettes, während das schmutzige Waschwasser getrennt von dem gefilterten Wasser gehalten wird, das von der Oberseite des Filters austritt. Damit der Anteil des im Waschstrom verlorenen Wassers klein gehalten wird, sollten bewegliche Betteinheiten nahe an der Auslegungskapazität betrieben werden.

Zellfilter

Es gibt eine maximale Größe, auf die ein normaler Filter aufgebaut werden kann, wenn gleichzeitig das gesamte Filterbett nachgespült werden soll., Wenn das Filterbett in Abschnitten zurückgespült werden kann, kann die Filterschale größer sein. Ein Bett kann in Abschnitten zurückgespült werden, indem das Filterbett durch Wände vom Filterboden bis knapp über dem Bett geteilt wird, so dass eine Haube über dem zu spülenden Abschnitt platziert werden kann. Die Haube ist auf einem Portal montiert, das auf Schienen entlang der Oberseite der Hauptseitenwände des Filters verläuft. Dieser Ansatz führt zu geringeren Tiefbaukosten, aber höheren Maschinenbaukosten im Vergleich zu einer größeren Anzahl von Filtern mit äquivalenter Gesamtfiltrationsfläche., Die Betriebssicherheit eines Zellfilters hängt stark von der Funktion des Portals und des Haubensystems ab und davon, wie effektiv die Haube mit den Wänden einer Zelle abdichtet.

Automatische Rückspülfilter

Wenn sich Ablagerungen in einem Filterbett ansammeln, erhöht sich der Widerstand gegen das Durchströmen des Bettes. Der Durchfluss kann konstant gehalten werden, indem ein Auslassventil nach und nach geöffnet wird und einen geringeren Durchflusswiderstand aufweist, um den erhöhten Durchflusswiderstand durch das Bett auszugleichen. Auf diese Weise bleibt der Wasserstand (Kopf) über den Medien relativ konstant., Alternativ wird die Strömung zum Filter konstant gehalten und die Strömung durch den Filter bleibt relativ konstant, wobei der Wasserstand über dem Bett zunimmt. Wenn der Filter in einer tiefen Schale enthalten ist, kann der zunehmende Wasserstand verwendet werden, um einen Siphon zu grundieren. Wenn der Füllstand ein vorbestimmtes Niveau erreicht, wird der Siphon aktiviert und wird verwendet, um Wasser durch den Filter zu ziehen, um Rückspülung zu verursachen. Ein Risiko besteht darin, dass die Aufwaschrate von Wasser für eine effektive Rückspülung unzureichend sein kann., Das Design eignet sich jedoch für Verpackungsanlagen und Situationen, in denen Qualität und Menge der zu entfernenden Partikel relativ konstant bleiben. Es ist unwahrscheinlich, dass das Design für die Trinkwasseraufbereitung geeignet ist.

Horizontale und radiale Filter

a. Horizontale Filter

Anstatt dass der Wasserfluss durch ein Filterbett nach oben oder unten fließt, kann er horizontal quer durch das Bett verlaufen. Wenn das Filterbett in einem rechteckigen Tank enthalten ist, bleibt die Filtrationsrate entlang der Länge (Einlass zum Auslass) des Filters konstant., Der Filter kann nach Bedarf hydraulisch zurückgespült werden. Es wäre notwendig, dass das Hauptfiltermaterial in der Größe so einheitlich wie möglich ist, so dass es durch die Tiefe aufgrund der Schichtung der Medien nach Größe durch die Rückspülung keine deutliche Vorspannung gibt, oder die Rückspülung angeordnet ist, um die Medien gemischt zu halten. Ein horizontaler Filter könnte in zwei oder mehr Abschnitte mit jeweils einem Medium unterschiedlicher Größe aufgeteilt werden, wobei zwischen jedem ein vertikales Netz besteht, um die Medien unterschiedlicher Größe getrennt zu halten. Die Rückspülung jedes Abschnitts müsste dies berücksichtigen.,

Horizontale Filter wurden verwendet, die mit Kies (Kieselsteinen) ausgewählter Größe in Situationen der Dritten Welt gefüllt sind und als Klärmittel verwendet werden. Da die Größe des Kieses eine normale Rückspülung ausschließt, werden die Filter routinemäßig durch Ablassen und Ablassen und gelegentlich durch Entfernen des Kieses zum Waschen gereinigt.

b. Radialfilter

Ein Radialfilter ist ein Horizontalfilter, jedoch mit zunehmender Breite des Filterbettes in Strömungsrichtung. Die endgültige Form des Filterbettes ist ringförmig im Querschnitt mit Strömung von der Mitte zur Peripherie., Die Filtrationsrate nimmt ab, wenn das Wasser durch die Filtermedien fortschreitet und so eine schrittweise effizientere Entfernung von Partikeln ermöglicht.

Membranfilter

Zum Filtern von Wasser wurde ein Tuch verwendet. Beim Microstraining wird das Wasser durch Gewebe aus fein gewebtem Draht gefiltert. In beiden Fällen ist das Tuch oder Gewebe eine Art Membran, wenn auch eine grobe. Moderne Technologie ermöglicht die Herstellung von Membranen aus synthetischen Materialien, die weniger als etwa 1 mm dick und halbdurchlässig sind., Halbdurchlässig zu sein bedeutet, dass die Membran selektiv ist, was submikrongroße Partikel durch den Zufuhrstrom passieren können und können. Während des Betriebs passieren durchlässige Komponenten im Wasser die Membran mit dem Wasser, während undurchlässige submikrongroße Komponenten auf der Vorschubseite zurückgehalten werden. Folglich ist der Produktstrom relativ frei von den undurchlässigen Komponenten und der Abfallstrom ist reich an undurchlässigen Komponenten. Der Wasserfluss durch eine solche halbdurchlässige Membran wird durch Druck erreicht, der normalerweise durch Pumpen erzeugt wird.,

Es gibt vier Kategorien von Membranen, die lose durch die Art der zurückgewiesenen Materialien, den Betriebsdruck und die Nennporengröße definiert sind. Die Kategorisierung der Porengröße ist ungefähr, da beispielsweise eine High-End-UF-Membran eine ähnliche Permeabilität wie eine Low-End-NF-Membran aufweisen kann:

• Mikrofiltration (MF) – ca. 0,1 µm Poren: undurchlässig für Partikel, Algen, Tierkörper und Bakterien
• Ultrafiltration (UF) – ca. 0,01 µm Poren: undurchlässig für kleine Kolloide und Viren
• Nanofiltration (NF) – ca. 0.,001 µm Poren: undurchlässig für gelöste organische Stoffe (DOM) und zweiwertige Ionen
• Umkehrosmose (RO) – effektiv nicht porös: undurchlässig für einwertige Ionen

Der vorherrschende Mechanismus in MF und UF ist Anstrengung oder einfacher Größenausschluss. Bei der NF-und RO-Trennung gelöster Spezies handelt es sich um einen Massentransfer, einen Diffusionsprozess, der von Konzentration, Druck und Strömungsgeschwindigkeit durch die Membran (Fluss) abhängt. Folglich bezieht sich die Membranfiltration normalerweise auf MF und UF, nicht jedoch auf NF und RO, während NF normalerweise als eine Form von RO angesehen wird.,

Die Dicke der Membranen bedeutet, dass sie so formatiert werden müssen, dass sie strukturelle Festigkeit bieten, so dass sie nicht wegen der Druckdifferenz über sie zusammenbrechen, eine große Fläche für die Filtration bieten, aber kompakt sind und effektiv gereinigt werden können. Sie sind im Allgemeinen als dünne Rohre (Hohlfasern) oder als Wickelblech strukturiert. Eine Spule ist ein Sandwich der halbdurchlässigen Membran, ein Trennnetz, eine dünne Schicht aus undurchlässigem Material und eine zweite Schicht aus dünnem Netz. Die Maschenschichten liefern die Kanäle für den Fluss zum Einlass und von der Auslassseite der Membran.,

Es ist üblich, eine Vorstufe der Behandlung vor der Membranfiltration einzubeziehen, um die Membran davor zu schützen, von ausgeschlossenem Material zu schnell verschmutzt zu werden, obwohl es auch Möglichkeiten gibt, Membranfilter zu betreiben, um die Verschmutzungsrate der Membran zu verlangsamen, bevor ein Reinigungsprozess angewendet werden muss. Der routinemäßige und häufige Reinigungsprozess ist das Spülen, um den angesammelten Detritus auf der Futterseite zu entfernen. Im Laufe der Zeit kommt es jedoch zu einem langsamen Verlust der Membranleistung, der nur durch chemische Reinigung wiederhergestellt werden kann.,

Die Membranfiltration (MF, UF und Low End NF) ist in der Trinkwasseraufbereitung relativ häufig geworden, beispielsweise zur Entfernung von Farbe aus ansonsten relativ hochwertigem Wasser, um mit der Koagulation verbundene Komplexitäten zu vermeiden, und zum zuverlässigen Ausschluss von Cryptosporidium.

MWH (2005) Wasseraufbereitungsprinzipien und Design (2nd Edtn.), Wiley

Purchas D. B. (1971) Industrielle Filtration von Flüssigkeiten (2nd Edtn), Leonard Hill, UK

Stuetz R., (2009) Prinzipien der Wasser-und Abwasser-Behandlung-Prozesse, IWA

Publikationen

Sechswertiges Chrom Entfernen Mit Anion Exchange und Reduktion Mit Koagulation und Filtration – M McGuire, N Blute, G Qin, P Kavounas, D Froelich, L Fong
Datum der Veröffentlichung: Apr 2008 – ISBN – 9781843396208

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