gwf Wasser/Abwasser Stahlharte Argumente (Vorschau)

Wasserversorgung
FACHBERICHTE
zudem tendenziell etwas geringere Filterlaufzeiten.
Beim getesteten Einschichtfilter (Variante II) entstand
ein kritisches Druckverlustverhalten speziell bei
höheren Wassertemperaturen, wenngleich dieser
Schüttung aus feinerem Hydroanthrazit N eine gute
Tiefen filtrationswirkung bescheinigt werden kann. Für
den vorliegenden Fall stellt sie so jedoch kein bevorzugtes
Filterbett dar.
Mit den gewonnenen Erkenntnissen kann folgendes
empfohlen werden: Nachdem im Vorfeld dieses Variantenvergleichs
bereits eine Effektivitätssteigerung durch
eine optimierte situationsspezifische Flockungsmitteldosierung
bewirkt werden konnte [13], ist eine sofortige
Erneuerung der bestehenden Filterschüttung in der
Großanlage nicht indiziert. Sollte dies zu einem späteren
Zeitpunkt anstehen (etwa aus Gründen stärkerer
Materialabnutzung), kommt zum Austausch entweder
eine Standardschüttung mit Verschiebung der Schichthöhen
zu Gunsten vom Hydroanthrazit N oder die
Schüttungsvariante V in Betracht. Die für diese beiden
Schüttungsvariationen letztlich ratsame optimale Höhe,
bei der der kritische Druckverlust etwas vor dem Partikeldurchbruch
ansteht (vgl. Abschnitt 2.2), ist dann aus
den Versuchsmessungen ableitbar. Dazu wird die Laufzeit
bis zum kritischen Druckverlust (t p,krit ) bzw. bis zum
Durchbruch (t N,krit ) in Abhängigkeit von der Schütthöhe
ermittelt und grafisch als Kurve t p,krit = f(z) bzw.
t N,krit = f(z) aufgetragen. Die optimale Schütthöhe entspricht
theoretisch der Höhe am Schnittpunkt der
beiden Kurven (t p,krit = t N,krit = t opt. ), praktisch wird aus
Sicherheitsgründen der z-Wert bei 1,2 · t opt. genommen.
t p,krit kann halbempirisch aus der Carman-Kozeny-
Gleichung [12] und den Messwerten abgeleitet werden.
t N,krit kann für beliebige Höhen aus Gl. (2) berechnet
werden, wobei im vorliegenden Fall (N/N 0 ) krit. = 100/
15 000 = 0,007 anzusetzen ist und sich die Sättigungsbeladung
in Gl. (2) aus dem Messwert t N,krit bei Versuchsschüttungshöhe
(also dem im Filtrat beobachteten
Partikeldurchbruch) ableiten lässt. Bild 12 zeigt die sich
ergebenden Auslegungskurven sowohl für die Variation
der Standardschüttung mit einem Verhältnis Ober- zu
Unterschichtdicke von 2,5 zu 1 als auch für Variante V.
Bei Variation Standardschüttung beträgt die optimale
Schütthöhe demnach ca. 2,2 m (1,5 m Hydroanthrazit N
+ 0,7 m Quarzsand), bei Variante V bestätigten sich in
etwa die im Versuch angesetzten 1,4 m. Mit den beiden
so angesetzten Neuschüttungen wäre aufgrund des
geringeren Druckverlusts eine höhere Beaufschlagung
bzw. Laufzeit bei gleicher Aufbereitungssicherheit
möglich. Da Dreischichtvariante V dies sogar in noch
stärkerem Ausmaß zu gewährleisten scheint, ist sie aus
Sicht des Autors zu bevorzugen.
Literatur
[1] Baldauf, G.: Optimierung von Aufbereitungstechniken. gwf-
Wasser|Abwasser 145 (2004) Nr. 13, S. 69–81.
Partikelentf. (> 1 μm) in log-Stufen
Filterlaufzeit t bis 0,2 bar, h
Filterlaufzeit t, h
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
144
120
0
96
72
48
24
0
V
V
II
Var. Std.
Ib
Standard
Var. Std.
Ia
Standard
Versuch
Ib
IVa
Versuch
III
IVb
II
Ia
IVa
III
IVb
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Standardabw. Partikel im Filtrat /ml
gut
mittel
Ausprägung
Micheau-Bild
schlecht
log-Stufen
Bild 10. Beurteilung der verschiedenen Filterschüttungen im
Hinblick auf die Abscheidleistung (Gesamtschütthöhe siehe
Tabelle 2).
t (0,2 bar)
Standardabweichung
Micheaubild
Bild 11. Beurteilung der verschiedenen Filterschüttungen
im Hinblick auf die Laufzeit und die Druckverlustentwicklung
im Filterbett (qualitativ).
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Filterschütttiefe z, m
Standardschüttung
Variation Standard b
Variante V
t = t p,krit
t = t N,krit
(abgeleitet aus Messungen bei
12 m/h Filtergeschwindigkeit)
Bild 12. Filterlaufzeiten, bei denen eine kritische Partikelanzahl
im Filtrat zum einen (t N,krit ) und der hydraulisch maximal
fahrbare Druckverlust zum anderen (t p,krit ) erreicht ist, in
Abhängigkeit von der Filterschütttiefe des gesamten Filterbetts
(anteilig zusammen gesetzt aus den jeweils verwendeten Materialschichten);
t = 0 h: Filtrierbeginn nach Erstfiltratabschlag.
Januar 2011
gwf-Wasser Abwasser 91