Getränke! Technologie & Marketing 4/2022
Getränke! Technologie & Marketing, Fachzeitschrift für die Getränkeindustrie, ist die Fachpublikation für Führungskräfte der industriellen Getränkeherstellung im deutschsprachigen Raum. Wir berichten mit praxisorientierten Fachbeiträgen, Kurzartikeln und Meldungen über Roh und Zusatzstoffe, ihre Anwendungen, Herstellungstechnologie, Verfahrensund Prozesstechnik, Automatisierung, Verpackungstechnologie und material, Lagertechnik, Logistik und über Marketing und Märkte.
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Sensor- und Automatisierungslösungen<br />
für die Getränkeindustrie<br />
wässer angefertigt, die dafür geeignet<br />
sind, Vergleiche mit klassischer Medienfiltration<br />
anzustellen in Bezug auf Einflussgrößen<br />
der Filtration wie Filtrationsgeschwindigkeit,<br />
Schichthöhe und<br />
Korngröße. Dabei wurden Substanzmischungen<br />
gewählt, die eine große<br />
Bandbreite an Inhaltsstoffen aufweisen,<br />
um die Anlage mit verschiedensten<br />
Partikelgrößen und auch gelösten<br />
Stoffen zu testen. Unter anderem wurde<br />
kommerziell erhältliches Hasenfuttermittel<br />
als Muster für eine typische<br />
organische Verunreinigung verwendet<br />
und diente zur Ermittlung des Einsparpotentials<br />
an Rückspülwasser. Abbildung<br />
5 (Durchbruchkurven) zeigt Tests<br />
mit Hasenfuttermittel bei einer Filtrationsgeschwindigkeit<br />
von 3 m/h.<br />
Die Pilotanlage wurde aus einem<br />
kontinuierlich gerührten Vorratstank<br />
mit Rohwasser beschickt. In regelmäßigen<br />
Zeitabständen wurden Proben<br />
nach jedem Filterrohr einer jeden Filterreihe<br />
genommen und die Trübung des<br />
jeweiligen Filtrats in NTU (Nephelauxmetric<br />
Turbidity Units) gemessen. Eine<br />
Erhöhung der Trübung zeigt eine Zunahme<br />
der Filterbeladung und Wiederabgabe<br />
der filtrierten Partikel an das<br />
Filtrat an (Filterdurchbruch). Da das<br />
eingesetzte Futtermittel gezielt so gewählt<br />
wurde, dass sehr kleine Partikel<br />
und auch gelöste Stoffe (beispielsweise<br />
grüner Farbstoff) enthalten sind, halten<br />
die eingesetzten Glaskugeln nicht alle<br />
Substanzen zurück. Nicht alle Inhaltsstoffe<br />
können durch Filtra tion entfernt<br />
werden. Daher zeigen die Kurven Filterdurchbrüche<br />
(siehe Abb. 5), sobald<br />
das Zulaufwasser das jeweilige Filterrohr<br />
in der Reihe erreicht hat.<br />
Filterrohre 1F101 und 2F101 (gelbe<br />
Kurven) brechen also zuerst durch, Filterrohre<br />
1F102 und 2F102 sowie 1F103<br />
und 2F103 einer jeden Filterrohrreihe ihrer<br />
Reihenfolge entsprechend. Die Tests<br />
wurden so konzipiert, damit die Beladung<br />
der Filter von Anfang an verfolgt<br />
werden kann. Daher wurden auch sehr<br />
hohe Substanzkonzentrationen im Zulaufwasser<br />
gewählt, damit die Filterdurchbrüche<br />
von Anfang an durch die<br />
Messungen zu erfassen sind. Die beiden<br />
linken Diagramme (siehe Abb. 5)<br />
zeigen die Zunahme der Filterrohrbeladung<br />
der Filterrohre 1F102 und 2F102<br />
(blaue Kurve) sowie 1F103 und 2F103<br />
(grüne Kurve) im zeitlichen Verlauf für<br />
unterschiedliche Schichthöhen an Filtermaterial.<br />
Diese Filterrohre wiesen keinen<br />
erhöhten Differenzdruck auf und wurden<br />
daher nicht rückgespült. Die beiden<br />
Diagramme rechts (siehe Abb. 5) zeigen<br />
die errechneten, zu den linken Diagrammen<br />
korrespondierenden Rückhalteraten,<br />
welche für diese Filterrohre stetig<br />
abnehmen, aber bis zum Testende über<br />
90% liegen. Die Filterrohre mit kleinster<br />
Korngröße weisen dabei die höchste<br />
Rückhalterate auf und fungieren demnach<br />
als Polishing-Zone. Eine Beladung<br />
mit erhöhtem Differenzdruck trat hingegen<br />
bei Filterrohr 1F101 und 2F101 (gelbe<br />
Kurven) in regelmäßigen Abständen<br />
auf. Bei Auftreten wurden diese Filterrohre<br />
rückgespült, was ihre Rückhalterate<br />
wieder auf 100 % zurückbrachte.<br />
Dieser Vorgang wurde mehrfach wiederholt<br />
und Filterrohr 1F101 und 2F101<br />
wurden jedes Mal vollständig regeneriert<br />
(Verlauf gelbe Kurven). Die Versuchsergebnisse<br />
zeigen, dass das Etablieren<br />
einer Polishing-Zone durch den Einsatz<br />
unterschiedlicher Korngrößen beim Filtermaterial<br />
wie oben beschrieben einen<br />
Vorteil bietet. Die Filtratqualität verbessert<br />
sich mit kleinerer Korngröße im Filterrohr,<br />
während die Partikelfracht, die<br />
erhöhten Differenzdruck verursacht, auf<br />
dem Filterrohr mit der größten Korngröße<br />
zurückgehalten wird. Frequentiert<br />
rückgespült werden muss dann nur dieses<br />
Filterrohr, wodurch nur ein Drittel an<br />
Rückspülwasser benötigt wird.<br />
Ergebnis<br />
Im Rahmen des BMBF-Projekts Sphero-<br />
Filt wurde ein Konzept für eine Medienfiltrationsanlage<br />
auf Filterrohrbasis entwickelt,<br />
eine entsprechende Pilotanlage<br />
ausgelegt, im Hause der ATN Wasseraufbereitung<br />
GmbH gefertigt und getestet.<br />
Die Anlage ist flexibel, kompakt<br />
und erlaubt die Kombination eines jeden<br />
Filtermaterials in beliebiger Reihenfolge.<br />
Dadurch kann ein Polishingbereich<br />
in der Filtration vorgesehen werden<br />
oder definierte Reaktionsbereiche,<br />
wie sie bei der Enteisenung und Entmanganung<br />
im Mehrschichtfilter notwendig<br />
sind, gezielt etabliert werden.<br />
Die Ergebnisse zeigen, dass die Zusammenhänge,<br />
wie sie aus der klassischen<br />
Tiefenfiltration bekannt sind, für das<br />
Filterrohranlagenkonzept ebenfalls gelten<br />
hinsichtlich Filtrationsgeschwindigkeit,<br />
Filterschichthöhe und Korngröße<br />
des Filtermaterials. Es konnte gezeigt<br />
werden, dass das entwickelte Anlagenkonzept<br />
signifikante Mengen an Rückspülwasser<br />
einspart und Abwassermengen<br />
verringert werden. Dies hat<br />
auch zur Folge, dass Rückspülpumpen<br />
und -gebläse weniger Leistung aufweisen<br />
müssen und so Energie und Investit<br />
ionskosten gespart werden.<br />
Mehr Informationen<br />
www.atn-wasseraufbereitung.de
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