Filtration

Die Filtration ist ein Verfahren der Wasseraufbereitung, bei dem durch Prozesse der Anlagerung (Adsorption), des Absiebens und des Absetzens gelöste, kolloiddisperse und grobdisperse Inhaltsstoffe aus dem Wasser entfernt werden können. In Abhängigkeit von dem zu entfernenden Stoff und dem verwendeten Filtermaterial können neben den physikalischen Prozessen bei der Abtrennung noch chemische (katalytische) und biologische Prozesse (biologischer Abbau) zum Tragen kommen und die Wasseraufbereitung positiv beeinflussen.

Filtrationsverfahren

Man kann die Filtrationsverfahren grob unterteilen in:

• statische Verfahren:
  • Oberflächenfiltration, z.B. über:
    • Rechen, Siebe
    • gesinterte Filter
    • Anschwemmfilter
    • Kerzenfilter, Band-, Trommelfilter
  • Tiefenfiltration durch ein Filterbett, z.B. über:
    • Kiesfilter, Mehrschichtfilter (Kies/Sand/Hydro-Anthrazit)
    • Sandfilter
• dynamische Verfahren:
  • Crossflow-Filtration über Membranmodule

Oberflächenfiltration

Bei der Oberflächenfiltration findet die Stoffabtrennung nur an der Oberfläche des Filtermediums im Wesentlichen aufgrund des Siebeffekts statt, während bei der Tiefenfiltration die Partikel in das Filterbett eindringen und sich in den Zwischenräumen ablagern. Bei einigen Verfahren wie z.B. der Anschwemmfiltration oder bei asymmetrischen Membranfiltern können beide Mechanismen auch kombiniert wirken.

Dynamische Filtrationsverfahren

Bei den dynamischen Filtrationsverfahren kann durch entsprechende Maßnahmen der Aufbau eines Filterkuchens vermieden oder zumindest begrenzt und ein kontinuierlicher Feststoffaustrag und damit, im Gegensatz zu den statischen Filtrationsverfahren, eine kontinuierliche Filtration durchgeführt werden. Da diese Verfahren bevorzugt zur Abtrennung kleinerer Teilchen einzusetzen sind, werden als Filtermedium vorzugsweise Membranen eingesetzt, bei denen lediglich eine Oberflächenfiltration stattfindet. Die Membranen werden in allen gängigen Modulausführungen (Wickel-/Hohlfaser-/Kapillarmodule) gefertigt.

Filtrationsvorgänge

Die bei der Filtration stattfindenden Vorgänge lassen sich unterscheiden in:

• Ablagerungsvorgänge (mechanische Siebung, Absetzen)
• Festsetzungsvorgänge (Kohäsion, Anhaftung, Adsorption)
• Umwandlungsvorgänge (chemische Reaktion, Ladungswechsel, biologischer Abbau)
• Ablösungsvorgänge

Eine chemische Reaktion findet z.B. bei der Filtration von eisenhaltigem Wasser über Kies statt. Hierbei wird das gelöste Eisen von der zweiwertigen zur dreiwertigen Form oxidiert und kann dann als Oxidhydratflocke ausfallen. Diese Flocken werden durch physikalische Prozesse im Filter zurückgehalten. Ein ähnliches Beispiel ist die sogenannte Inline-Koagulationsfiltration, bei der vor dem Tiefenfilter ein Flockungshilfsmittel zudosiert wird und die Flocken in der Filterschicht zurückgehalten werden.

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