Filteroptimierung bei der Wasseraufbereitung

Optimierung von Filteranlagen der Trinkwasseraufbereitung Die Filtration, als wesentlicher Aufbereitungsschritt bei der Trinkwassergewinnung sowohl aus Grundwasser als auch aus Oberflächenwasser, besitzt hinsichtlich ihrer Wirksamkeit sowie der Art und Weise ihrer Betriebsführung einen entscheidenden Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit. Die vielseitigen und sich gegenseitig beeinflussenden Wirkungen während des Filtrationsprozesses lassen eine eindeutige Berechnung und damit optimale Auslegung von Filteranlagen nicht zu. Neben der Abhängigkeit der Filterwirksamkeit von der Beschaffenheit des zu filtrierenden Wassers (Teilchengröße, -konzentration, Temperatur, pH-Wert usw.), lassen sich die nebeneinander ablaufenden verschiedenen Transport-, Ablagerungs- und Remobilisierungsvorgänge nicht durch allgemein gültige mathematische Formeln beschreiben. Um einen Filter wirtschaftlich auslegen zu können sind daher Modellversuche unter möglichst praxisnahen Bedingungen unabdingbar. Am Fachbereich Wasserwirtschaft wurde eine halbtechnische Versuchsfilteranlage für die Durchführung von Modellversuchen zur Optimierung bestehender Anlagen sowie für die Auslegung geplanter Filteranlagen in Betrieb genommen.
Durch den Aufbau in einem isolierten und beheizbaren Container kann die Anlage transportiert und vor Ort aufgestellt werden. Somit können bei Versuchen nicht nur Filterbetthöhe, -aufbau, Filtergeschwindigkeit und Filtermaterial variiert werden, sondern es kann direkt mit dem später zu filtrierenden Rohwasser gearbeitet werden. Die gewonnenen Ergebnisse sind direkt auf eine Großanlage übertragbar.
Die Dimensionierung der halbtechnischen Anlage (Filterdurchmesser 500 mm, max. Filterbetthöhe 2000 mm bei einem Überstau von 700 mm) lässt die Simulation von Betriebszuständen zu, die denen der Praxis entsprechen. Das Filter wird über ein einfach bedienbares Programm (Typ: SIMATIC) gesteuert. Die Bedienung und Einstellung der gewünschten Betriebszustände erfolgt über ein an di e Steuerung gekoppeltes Display. Am Display werden der momentane Betriebszustand, aktuelle Prozesswerte sowie Störungen visualisiert. Über eine Schnittstelle werden diese Daten zeitgleich auf einen Laptop übertragen und dort mittels zugehöriger Software dargestellt und gespeichert.
Aus dem abgebildeten Aufbauschema lassen sich die simulierbaren Betriebszustände sowie erfassbaren Messdaten der Versuchsfilteranlage erkennen. Das Filter ist über die gesamte Filterbetthöhe mit hydraulisch gesteuerten Ventilen ausgestattet, die einerseits eine individuelle Probenahme sowie andererseits eine automatisch über die Hardware gesteuerte Druckdifferenzmessung für die einzelnen Filterbettiefen ermöglichen. Zudem erfolgt die Erfassung der wesentlichen Parameter Durchfluss, Trübung und pH-Wert im Zu- und Ablauf der Anlage automatisch in über die Systemsteuerung festgelegten Zeitabschnitten.
Die halbtechnische Filteranlage wird zunächst im Wasserwerk Lindau der Trinkwasserversorgung Magdeburg GmbH (TWM) eingesetzt. Auf Grundlage bereits erfolgter Untersuchungen an den Großfiltern des Wasserwerkes, die in Zusammenarbeit der TWM mit der Hochschule Magdeburg-Stendal durchgeführt wurden, werden Versuche zur möglichen Erhöhung der Filterleistung und zur Minimierung der Rückspülwassermenge durchgeführt.