Rückspülfilter statt Kiesbett

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Frank Droese

Im Industriepark Griesheim (Frankfurt) sind über 30 Unternehmen unterschiedlichster Branchen mit rund 1000 Beschäftigten angesiedelt. Der industrielle Schwerpunkt liegt in den Bereichen Chemie, Pflanzenschutz und Carbon/Graphit. Das Industriegelände umfasst 61 Hektar und liegt am nördlichen Ufer des Mains. Im Osten grenzt es an ein Wohngebiet, im Norden und Westen an ein gemischtes Wohn- und Gewerbegebiet. Betreibergesellschaft des Industrieparks sowie zentraler Energieversorger ist die Industriepark Griesheim GmbH & Co. KG (IPG). Die IPG versorgt den Standort mit Kühlwasser, VE-Wasser, Dampf, Strom, Druckluft und Kälte.

Für die Kühlwassererzeugung wird Flusswasser aus dem Main aufbereitet und verwendet. Die Flusswasseraufbereitung erfolgte bis vor Kurzem über Kiesfilter mit einem unverhältnismäßig hohen Bedarf an Energie für Filterbetrieb und Rückspülung. Zusätzlich zu dem Spülwasser für die Rückspülung erforderte die Filteranlage die Verwendung von Druckluft und den Einsatz von weiteren Apparaten, Behältern und Becken. Für die Spülwasseraufbereitung wurden Kammerfilterpressen und Abscheider sowie Chemikalien zur Flockung verwendet. Der personelle Aufwand für den Betrieb der gesamten Wasseraufbereitungsanlage war damit schon recht hoch, hinzu kam darüber hinaus zusätzlicher personeller Bedarf für Instandhaltungs- und Wartungsarbeiten an der Gesamtanlage.

Aufgrund des Alters der Kiesfilteranlage wurde eine Komplettsanierung erforderlich. Um die hohen Betriebskosten zu senken, suchte die IPG im Rahmen des Investitionsprogramms nach einer Alternative zu der Kiesfilteranlage und erwog statt der Erneuerung den Einsatz von zwei vollautomatisch arbeitenden Rückspülfiltern. Gegenüber der bestehenden Filteranlage haben die automatischen Rückspülfilter den Vorteil des geringeren Platzbedarfes – sie benötigen nur einen Bruchteil des Platzes der existierenden Kiesfilteranlage. In Gesprächen mit der Genehmigungsbehörde konnte zusätzlich erreicht werden, dass das Spülwasser der Automatikfilter gem. Anhang 31 Abwasser VO wieder in den Main zurückgegeben werden konnte. Zusätzlich zum Wegfall der Kiesfilteranlage würde sich damit auch die komplette Spülwasseraufbereitungsanlage erübrigen.

Schließlich wurden zwei Automatikfilter der Ausführung Filterautomat DDF für eine Durchsatzleistung von je 2400 m³/h Flusswasser installiert. Die Filter beseitigen mechanische Verunreinigungen (Feststoffe) unterschiedlichster Strukturen, Beschaffenheit und Eigenschaften aus dem Flusswasser (z. B. Algen, Holz, Steine, Sand usw.). Die automatische Rückspülung (Reinigung) der Filter erfolgt ohne Unterbrechung der Filtration.

Die Filter werden über Flanschverbindungen in die vorhandenen Rohrleitungen eingesetzt. Die zu reinigende Flüssigkeit (Flusswasser) tritt unter Druck durch den Einlassstutzen in den Filter ein, strömt um die Außenseite der rotierenden dreiteiligen Filtertrommel und fließt in das in der Filtertrommel befindliche Edelstahl-Spaltsieb-Filterelement. Das ankommende Rohwasser durchströmt das Filterelement von außen nach innen. Die Partikel im Flusswasser, die größer sind als die eingesetzte Filterfeinheit, werden in den segmentartigen Ausschnitten des Filtertrommel-Außenteiles auf der Außenseite des Filterelementes zurückgehalten. Das nunmehr gereinigte Flusswasser befindet sich innen in der Filtertrommel und wird nach unten durch die offene Trommel zum Filteraustrittsstutzen geleitet, von wo es als Kühlwasser direkt in die Produktionsbetriebe des Chemieparks fließt.

Der Filterautomat ist ein dynamischer Filter. Der oben auf dem Filterautomaten aufgebaute Antriebsmotor versetzt die Filtertrommel in eine langsame ständige Rotation, wodurch gewährleistet wird, dass sich der Schmutz aus dem Flusswasser gleichmäßig auf der gesamten Filterelement-Oberfläche verteilt. Zusätzlich werden von der Pumpe geförderte Äste u. Ä. durch den starken Antriebsmotor zwischen der sich drehenden Trommel und den Rückspülkanälen zerschert und ausgespült.

Durch die angebaute Differenzdruckmessung wird der Druckunterschied zwischen Filtereintritt und Filteraustritt überwacht. Ab einem bestimmten Grenzwert – der frei wählbar ist – wird parallel zum laufenden Filtrationsprozess eine Filterrückspülung (Filterreinigung) automatisch gestartet. Dies kann auch zeitabhängig geschehen. Die sich ständig drehende Filtertrommel passiert während des Betriebes pro Umdrehung einmal die im Filtergehäuse fest installierten Filterrückspülöffnungen. Diese Rückspülöffnungen sind über eine Rohrleitung und eine automatisch betätigte Absperrarmatur zur freien Atmosphäre hin mit dem Abwasserkanal verbunden. Aufgrund des Überdruckes im Filter strömt das gereinigte Wasser aus dem Inneren der Filtertrommel (Reinseite des Filterelementes) durch das Filterelement (entgegen der Filtrationsrichtung), reinigt den Schmutz außen auf dem Filterelement ab und transportiert die abgeschiedenen Feststoffe über die Rückspülleitung zum Abwassersammelrohr. Die Filtertrommel dreht an den Spülkanälen vorbei. Dabei wird der Feststoff durch den Überdruck in der Trommel Fenster für Fenster zwangsläufig ausgespült, was eine 100%ige Reinigung der Oberfläche des Filterelements gewährleistet.

Da nur kleine Segmente (Fenster) des Filterelementes gereinigt werden und nicht die gesamte Oberfläche, kann nun mit einer sehr geringen Rückspülwassermenge eine sehr hohe Filterelement-Reinigungsgeschwindigkeit von bis zu 10 m/s erzeugt werden. Die hohe Rückspülgeschwindigkeit sorgt dafür, dass der Automatikfilter sich immer wieder sauber reinigt und es nicht zu Verstopfungen des Filters kommt. Nach ca. 20 s ist der Reinigungsvorgang beendet. Während des gesamten Prozesses filtriert der Filter die volle Durchflussmenge ständig weiter, so dass die nachgeschalteten Produktionsbetriebe überhaupt nicht wahrnehmen, dass sich der Filter in einem Reinigungszyklus befindet.

Der besondere Vorteil dieses Filtersystems liegt in seiner hohen Filterelement-Reinigungsgeschwindigkeit von bis zu 10 m/s, sodass auch große Mengen schwieriger Feststoffe wie Algen, Muscheln, klebrige Feststoffe und auch große Feststoffpartikel, die in Standardfiltern zu Störungen führen, problemlos abfiltriert und ausgeschleust werden. Speziell bei Hochwassersituationen ist der Feststoffanteil im Flusswasser um ein Vielfaches höher als bei Normal-Pegelständen. Da Filter gerade in diesem Zeitraum mit hohem Schmutzgehalt im Wasser zuverlässig arbeiten müssen, ist eine spezielle Filtrationstechnik mit effektiver Filterelementreinigung erforderlich. Diese Aufgabe erfüllt der Filterautomat aufgrund seiner patentierten Konstruktion problemlos.

Ein weiterer Vorteil des Filterautomaten ist sein geringer Platz- und Raumbedarf, bei hoher Durchsatzleistung. Aufgrund seiner spezifischen Konstruktion können mit dem Filterautomaten Filterfeinheiten von 5 µm bis 5 mm problemlos realisiert werden. Die Durchsatzleistung je Filter beträgt je nach Baugröße zwischen 5 und 5000 m³/h. Als Filterelement kann sowohl ein Spezial-Spaltsieb, ein Spezial-Drahtgewebe oder auch ein Lochblech eingesetzt werden. Schon bei einem Betriebsdruck von ca. 1 bar ist eine zuverlässige Reinigung des Filterelementes gewährleistet. Der maximal zulässige Betriebsdruck für den Filterautomaten beträgt 63 bar.

Aufgrund der robusten Konstruktion kann eine Wartungsfreiheit für 1 bis 2 Jahre bei Verwendung von Filterelementen aus Spezial-Spaltsieb garantiert werden. Durch die Gehäusekonstruktion mit Schaulochöffnung über die gesamte Filterhöhe ist die Kontrolle des Filterelementes ohne Demontage des Filters möglich. Die dreiteilige Filtertrommelkonstruktion lässt zudem einen schnellen und einfachen Austausch des Spaltsiebes zu.

cav 504

Filterprogramm von Dango & Dienenthal

Industriepark Griesheim