Was ist ein Kiesfilter / eine Kiesfiltration?

Kiesfilter wurden bereits in der Antike eingesetzt. Hintergrund war ausschließlich die Trinkwasserfiltration. Im Laufe der Jahre hat sich das Verfahren weiterentwickelt und ist immer noch eine der stabilsten Filtrationsmethoden in der Wasseraufbereitung

Einsatzbereiche für Kiesfilter

Das Einsatzspektrum der Kiesfilter hat sich erweitert und aufgrund der steigenden Anforderungen in der Industrie gibt es noch weitere Einsatzgebiete. Der große Vorteil der Kiesfiltersysteme liegt nicht nur in der Partikelrückhaltung, sondern auch in den katalytischen Reaktionen im Kiesfilterbett. Der Aufbau eines Kiesfilters ist daher äußerst wichtig und erfordert langjährige Erfahrung und eine genaue Auswahl von Filtergröße, Korngröße der Quarzkiesschicht und Schichtung im Behälter.

Es ist beim Kiesfilter auch äußerst wichtig, die Rückspülung durchzuführen, um eine ordnungsgemäße Funktion zu gewährleisten. Hierbei sind genaue Rückspülschritte und -mengen zu beachten.

Funktionsweise von Kiesfilter-Systemen

Mit einem Kiesfilter werden ungelöste Feststoffe aus Wasser oder Prozessflüssigkeiten entfernt. Das Kiesfiltersystem besteht aus einem mit Kies gefüllten Behälter. Bei diesem Kies handelt es sich um gewaschenen Quarzkies mit unterschiedlichen Körnungen, der als Mehrschichtfilter aufgebaut ist. Das Wasser fließt von oben nach unten durch einen Behälter. Schmutzpartikel >10 µm setzen sich im Kies ab.

Die Verfahrenstechnik beim Kiesfilter ist ein mechanischer Trennprozess. Dank mikrobiologischer Prozesse im Filterkuchen kann diese Filtertechnologie bei der Wasseraufbereitung viel mehr leisten als in anderen Einsatzgebieten. Gelöste Stoffe wie Eisen oder Mangan können durch eine vorgeschaltete Belüftungsstufe oxidieren und somit nahezu vollständig entfernt werden.

Die folgenden Parameter sind für den ordnungsgemäßen Betrieb beim Entwerfen von wesentlicher Bedeutung:

• Strömungsgeschwindigkeiten berechnet über den Querschnitt des Kiesfiltersystems
• Auswahl an Quarzkörnern
• Genaue Behälterdimensionierung
• Rückspülung

Ein manchmal langer Einlaufvorgang ist notwendig, damit der Kiesfilter seine volle Leistung entfalten kann. Um Zeit und Kosten zu sparen, bieten wir aufgrund unserer langjährigen Erfahrung spezielles Know-how an. Ganz wichtig: Der Kiesfilter funktioniert ohne Chemie!

Warum wird Luft zur besseren Oxidation benötigt?

Die Oxidation beim Kiesfilter erfolgt mit Druckluft, die dem Rohwasser zudosiert wird. Das Luftvolumen wird anhand der Rohwasseranalyse und der Leistung ermittelt. Die Luft wird über statische Mischer fein geblasen und schafft so eine große Oberfläche für den Oxidationsprozess. Der Reaktionsabstand zum Kiesfilter darf nicht zu kurz sein. In den meisten Fällen ist der Leitungsweg zum Druckbehälter ausreichend.

Bei einem funktionierenden Kiesfiltersystem muss sich Milchwasser auf dem Filter befinden. Der größte Teil der oxidierenden Luft tritt dann aus der Entlüftung des Druckbehälters aus.

Montageanleitung und Durchführung der Oxidationsstufe: Durchflussmessungen sollten vor der Oxidationsstufe installiert werden, da sonst das Messergebnis durch die Luft verfälscht wird.

Eine redundante Ausführung der Mischer wird empfohlen, da hier mit starken Verschmutzungen (durch Ablagerungen des Rohwassers) zu rechnen ist. Der Mischer kann über eine Differenzdruckmessung überwacht werden. Die Luftdosierung sollte reguliert werden. Schwankt der Vordruck (Rohwasser oder Steuerluft), wirkt sich dies direkt auf das Volumen aus.

Fahrweise und Schaltung von Kiesfilter-Systemen

Bei der Bestimmung der Prozesstechnik und der Anzahl der Kiesfilter ist die Rückspülung und die damit verbundene Unterbrechung der Versorgung zu berücksichtigen. Die Rückspülung kann je nach Anlagengröße zwischen 1 und 1,5 Stunden dauern. Daher werden häufig Doppelanlagen installiert, um die Versorgung zu gewährleisten. In einem Doppelsystem hat sich auch eine Querverbindung bewährt. Der frisch rückgespülte Filter wird immer als Polizeifilter nach dem Arbeitsfilter geschaltet. Der Vorteil hierbei ist, dass stehendes Wasser vermieden und die Ausgabequalität durch zwei nachgeschaltete Filter sichergestellt wird und teilweise noch verbessert werden kann. Aus Redundanzgründen, schwankenden Abnahmemengen und größeren Kapazitäten sind die Anlagen auf mehrere Kiesfilter aufgeteilt. Hier übernimmt die Steuerung die Umschalt- und Steuerungsstrategie – immer zugeschnitten auf die Wünsche und Anforderungen des Kunden.

Welches Wasser kann zur Rückspülung und Reinigung des Kiesfilter-Systems verwendet werden?

Das zum Rückspülen beim Kiesfilter benötigte Klarwasser wird idealerweise mit einem separaten Druckanstieg aus dem Klarwasserbehälter oder aus der Klarwassersammelleitung entnommen.
Ist dies nicht möglich, gibt es andere Möglichkeiten, die nur bedingt zu empfehlen sind:

Brunnenwasserspülung

Da die Rückspülung im Gegenstrom erfolgt, gelangt Schmutz in die untere Grobschicht der Kiesfüllung. Normalerweise ist diese Schicht jedoch immer frei und daher nach dem Rückspülen verschmutzt. Nach der Regeneration muss ein Spülschritt durchgeführt werden.

Rückspülung über einen Kiesfilter

Das klare Wasser eines Kiesfilters wird zum Rückspülen des verschmutzten Filters verwendet. Da die Rückspülmengen jedoch viel größer sind als die ermittelte Durchflussmenge, wird der Arbeitsfilter für die Rückspülung überfahren. Dies beeinträchtigt die Wasserqualität und es steht kein Wasser für die betriebliche Versorgung zur Verfügung.

Alternativ zu dieser Variante ist die Installation einer Klarwasserversorgung mit einer Pumpe oft genauso teuer und eine bessere Wahl.

Rückspülprozess Kiesfilteranlage

Um die Funktionalität zu gewährleisten, muss ein Kiesfiltersystem regelmäßig rückgespült werden. Zu diesem Zweck werden sauberes Wasser und Druckluft von unten nach oben durch den Kiesfilter gespült. Die Rückspülmenge muss genau eingestellt werden, sonst wird die Kiesfüllung ausgespült und der Filter ist unbrauchbar. Zum Rückspülen kann im besten Fall gereinigtes Wasser aus dem Kiesfilter verwendet werden. Teures Stadtwasser ist in der Regel nicht erforderlich.

Rückspülschritte eines Kiesfilter-Systems

Die Rückspülung wird über einen Timer oder Durchsatz durch Differenzdruck gesteuert. Die folgende Schrittkette wird verarbeitet:

Rückspülung ca. 20 Minuten

Das Rückspülwasser wird von unten nach oben durch den Kiesfilter geleitet. Bei zu geringer Rückspülmenge wird das Kiesbett nicht angehoben und im unteren Teil kein Schmutz ausgewaschen. Ist die Rückspülmenge zu hoch, kann der Filterkuchen oder im schlimmsten Fall der Kies ausgespült werden.

Setzen des Filterbetts ca. 15 Minuten

Das Wasser wird statisch vom Kiesfilter bis zur Kiesspitze abgeleitet. Um dies zu automatisieren, wird eine Rohrleitung mit einer Schleife zum Tank geführt. Der Schritt wird zeitlich gesteuert und die Dauer bei der Erstinbetriebnahme festgelegt.

Luftspülung ca. 15 Minuten

Von unten wird Luft eingeblasen, die den Kies löst.

Füllung ca. 10 Minuten

Der Filter ist wieder mit Wasser gefüllt. Luft im oberen Schalenende entweicht durch die Entlüftung.

Rückspülen für ca. 10 Minuten

Wie im ersten Schritt wird das Rückspülwasser von unten nach oben durch das Kiesfilter-System geleitet. Abhängig von der Größe des Kiesfiltersystems können zwischen den Schritten Wartezeiten für Klappenbewegungen erforderlich sein.