Pressemeldungen

Die Wiederverwendung von Wasser aus dem Kläranlagenablauf gewinnt zum Umweltschutz und aus Gründen der Effizienz weltweit zunehmend an Bedeutung. Dadurch steigen die Ansprüche an die Abwasserreinigung und erfordern die Integration weiterer Reinigungsschritte. Elementarer Bestandteil der tertiären Abwasserreinigung ist eine zusätzliche Filtration. Sie ist die Grundlage weiterer Aufbereitungsschritte, wie vierte Reinigungsstufe, Entnahme von Mikroplastik, Phosphorreduktion oder Desinfektion.

Die INVENT Umwelt- und Verfahrenstechnik AG nutzte ihre langjährige Erfahrung im Markt der Wasser- und Abwasserreinigung und ihre Expertise in den Gebieten der Strömungsmechanik, der Hydraulik und des Komponentendesigns, um den INVENT iFILT^®-Rautenfilter zu entwickeln. Konstruiert wurde er speziell für die Fest-Flüssig-Trennung im Anschluss an das Nachklärbecken. Er hält kleinste, noch im Abwasser vorhandene Schwebstoffe, wie Belebtschlammflocken, Mikroplastik, Fällungsflocken der Phosphorreduktion oder Pulveraktivkohle zurück. Dabei ist er besonders energieeffizient und bietet eine hervorragende Abscheideleistung auf kleinstem Raum.

Industriebetriebe haben ebenfalls ein großes Interesse an der energieeffizienten und ökologischen Nutzung ihres Brauchwassers. Der iFILT^®-Rautenfilter kann bei vielen Anwendungen eingesetzt werden, wie bei der allgemeinen Wiederverwendung von Brauchwasser in der Papier- oder Textilindustrie, bei der Wasserreinigung in der Fischzucht oder bei der Aufbereitung von Spülwasser in der Getränkeindustrie.

Aufbau und Funktionsweise

Der INVENT iFILT^®-Rautenfilter besteht aus einem oder mehreren Filterrädern, Rückspülung, Einhausung und Wanne. Die Filterräder sind direkt mechanisch miteinander gekoppelt, ohne den zusätzlichen Einsatz eines Zentralrohrs. Sie sind ausgerüstet mit hochwertigem Edelstahlhochleistungs-Filtergewebe. Die verwendeten Öffnungsweiten variieren im Bereich von 10 bis 100 µm.

Die Beschickung erfolgt mittels eines strömungsmechanisch optimierten Verteilers direkt in das Zentrum des Rotors, wodurch im Zulaufbereich auf den Einsatz einer Dichtung verzichtet werden kann. Unbemerkte Leckagen und Filtratverunreinigungen, aufgrund abgenutzter Dichtung, sind somit ausgeschlossen. Die Filterscheiben werden vom zu reinigenden Abwasser von innen nach außen durchströmt. Die zunehmende Feststoffbeladung des Filtermaterials führt langsam zu einem Ansteigen des hydraulischen Widerstands, wodurch letztendlich der Wasserspiegel innerhalb der Filterscheiben ansteigt. Bei Erreichen eines definierten Wasserspiegels innerhalb des Filterrads wird die Rückspülung des Filtergewebes ausgelöst. Die periodische Rückspülung bzw. Abreinigung des Filtergewebes von den zurückgehaltenen Feststoffen erfolgt mittels Spritzwasser, welches von außen auf das Filtergewebe einwirkt. Die Spülwasserpumpe wird dabei mit Filtrat gespeist und macht eine externe Wasserversorgung unnötig. Die abgeschiedenen Feststoffe werden über die Drehung des Rotors und die Abreinigung durch die Spritzdüsen in eine innenliegende Auffangrinne gespült und separat zum Filtrat aus der Maschine abgeleitet. Die Feststoffe werden meist in den Kläranlagenzulauf zurückgeführt.

Hydraulische Leistungssteigerung durch Cross-Flow-Filtration

Beim iFILT^®-Rautenfilter kommt ein ausgeklügeltes strömungsmechanisches Gesamtkonzept zur Anwendung. Dieses führt, abhängig vom Einsatzfall, zu hydraulischen Leistungssteigerungen von bis zu 100 Prozent! Möglich wird dies durch einen ganzheitlichen, strömungsmechanischen Optimierungsansatz, der auf dem Prinzip der Cross-Flow-Filtration basiert.

Die kontinuierliche Rotation der Scheibe, die sehr hohe Drehgeschwindigkeit und der damit initiierte Effekt der tangential-dynamischen Filtration beschränken die Deckschichtbildung auf ein Minimum und ermöglichen einen hohen hydraulische Durchfluss. Bereits mit einer geringen Anzahl an Filterrädern werden hohe Durchsätze erzielt. Somit ist der Platzbedarf gering und der iFILT^®-Rautenfilter kann auch bei beengten räumlichen Gegebenheiten eingesetzt werden.

Viele Vorteile für den Betreiber

Neben der hydraulischen Leistungsfähigkeit und der daraus resultierenden hohen Wirtschaftlichkeit hat der iFILT^®-Rautenfilter weitere Vorteile für den Betreiber. Da keine großflächige Dichtung sowohl im Zulauf als auch im Auslaufbereich des Rotors nötig ist, ist die Maschine nahezu wartungsfrei. Leckagen und damit eine unbemerkte Verschlechterung der Filtratqualität sind ausgeschlossen. Die konstante Rotation des Filterrads sorgt dafür, dass die energieintensiven Rückspülzyklen auf ein Minimum reduziert werden und der gesamte Energieverbrauch des Filters äußerst gering ist.

Alle Komponenten des INVENT iFILT^®-Rautenfilter bestehen aus hochwertigem Edelstahl, wodurch er alle Anforderungen der modernen Abwasserbehandlung an Beständigkeit und Lebensdauer deutlich übertrifft. Selbst unter widrigsten Bedingungen erfüllt das eingesetzte Material höchste Ansprüche an Robustheit und mechanische Stabilität. Zudem ist der Scheibenfilter als INVENT Komplettlösung besonders montagefreundlich. Bei der Installation wird er mit den zu- und abführenden Rohrleitungen verbunden und elektrisch angeschlossen – fertig! Verfügbar ist der iFILT^®-Rautenfilter als Behälter- und Betonbeckenversion und kann so einfach an die vorhandenen Gegebenheiten angepasst werden.

Vorteile des iFILT^®-Rautenfilters im Überblick

Hydraulische Leistungsfähigkeit: Sehr hoch, aufgrund Cross-Flow-Filtration.

Abscheideleistung: Hervorragend. Einsatz von hochwertigem Edelstahlfiltergewebe gewährleistet sicheren Rückhalt von Partikeln und die Einhaltung der geforderten Ablaufparameter.

Platzbedarf: Sehr gering

Lebensdauer und Robustheit: Komplette Maschine inkl. Filtermaterial aus hochwertigem Edelstahl gefertigt.

Energiebedarf: Gering, da durch konstante Rotation des Rotors energieintensive Rückspülzyklen auf ein Minimum beschränkt.

Wartungsaufwand: Äußerst gering, keine Abdichtung des Rotors zum Behälter notwendig.

Wirtschaftlichkeit: Sehr gut, da hohe hydraulische Leistungsfähigkeit und entsprechender Dimensionierung.

Fazit zum INVENT iFILT^®-Rautenfilter

Die Verfahrensstufen der Filtration oder Mikrosiebung sind bisher mit hohen Investitionskosten verbunden, was auf viele Kommunen und Industriebetriebe abschreckend wirkt. Jedoch steigt der Druck der Öffentlichkeit sich dieses Themas zum Schutz der Umwelt anzunehmen. Der neu entwickelte und strömungsmechanisch optimierte iFILT^®-Rautenfilter erfüllt alle Ansprüche für weitergehende Aufbereitungsschritte der kommunalen und industriellen Wasserreinigung. INVENT sorgt somit dafür, dass tertiäre Aufbereitungsschritte der Wasserreinigung wirtschaftlicher und großflächiger eingesetzt werden können.

Abwässer von Brauereien sind biologisch und chemisch stark belastet. Die wichtigsten Parameter sind hierbei der biochemische Sauerstoffbedarf und Sulfide, die bei unzureichender Belüftung zu Geruchsproblemen (Schwefelwasserstoff) führen können. Die zentrale Abwasserversorgung des Bundes schreibt für die Direkteinleitung von Brauereiabwasser strenge Grenzwerte vor. Indirekteinleiter unterliegen anderen, zum Teil kommunal variierenden Grenzwerten. In jedem Fall hat die Einhaltung der Grenzwerte für die Klärwerksbetreiber im Umfeld einer Brauerei eine hohe Relevanz.

Bei der Reinigung von Brauereiabwasser sind viele Restriktionen zu beachten. Es hat eine hohe Konzentration an leicht abbaubaren organischen Verbindungen (BSB5), Desinfektionsmittel kommen zum Einsatz und der pH-Wert ist stark schwankend, da saure und basische Reinigungsmittel abwechselnd bei den CIP-Prozessen (Cleaning In Place) eingesetzt werden. In Misch- und Ausgleichsbecken werden die anfallenden Schadstofffrachten verdünnt und bezüglich pH-Wert vergleichmäßigt. Der Füllstand in den Ausgleichsbecken ist stark schwankend und das Brauereiabwasser neigt aufgrund der hohen Temperatur (35 °C) und den leicht abbaubaren Inhaltsstoffen zur Geruchsbildung. Reinigungsmittel (Tenside) aus den CIP-Prozessen führen häufig aufgrund sehr niedriger Sauerstoffübertragungsfaktoren (Alpha Werte) zu einem verminderten und nicht ausreichenden Sauerstoffeintrag ins Abwasser. Diese Alpha-Werte sind stark abhängig von der Wahl des eingesetzten Belüftungssystems. Zusätzlich enthält Brauereiabwasser oft Kieselgur, welches aus der Filtration verschleppt wird, sehr feinkörnig und hoch abrasiv ist. Es verursacht einen hohen Verschleiß an der gängigen Maschinentechnik für Belebungsbecken, verstopft Poren von Belüftermembranen und verursacht an mechanischen Belüftern Abrasion.

Das HYPERCLASSIC^®-Rührwerk ist aufgrund seiner Suspendier- und Homogenisiereigenschaften optimal für den Einsatz in Misch- und Ausgleichsbecken geeignet. Aufgrund der sohlnahen Anordnung des Rührkörpers wird der Betrieb durch schwankende Füllstände nicht beeinträchtigt. Ablagerungen, z.B. durch Kieselgur, werden in den Misch- und Ausgleichsbecken sicher vermieden, so dass keine Gerüche entstehen. Das HYPERCLASSIC^®-Rührwerk zeichnet sich durch einen energiesparsamen Betrieb bei gleichzeitig hoher Betriebssicherheit aus. Durch die robuste Konstruktion ist der Wartungsaufwand gering und die Betriebskosten sind niedrig.

Eine optimale Lösung für den Sauerstoffeintrag in Belebungsbecken von Brauereien ist das iCBA^®-Belüftungssystem, ein verschleißfreier Edelstahlbelüfter. Die Anordnung und Anzahl der Luftaustrittsöffnungen wurde mit Hilfe von modernen CFD (Computational Fluid Dynamics) Methoden optimiert. Detaillierte Kenntnisse der strömungsmechanischen Verhältnisse in belüfteten Becken sowie eine gezielte Planung der Anordnung der Belüfter ermöglicht ein gleichmäßiges Belüftungsbild. Dies führt zu einer hohen Sauerstoffeintragseffizienz und zu einem energiesparsamen und sicheren Betrieb.

Im Vergleich zu anderen Oberflächen-, Tauch- und Membranbelüftern, die mit Korrosions- und Rotorschäden sowie zu geringem Sauerstoffeintrag zu kämpfen haben, wurden mit dem iCBA^®-Belüftungssystem Energieeinsparungen von bis zu 30% und eine deutlich verbesserte Betriebssicherheit erreicht. Der sukzessive Austausch bestehender Systeme durch die iCBA^®-Belüftungssysteme ist möglich.

Über unsere Erfahrungen und Ergebnisse in der Brauerei- und Getränkeindustrie berichtet der INVENT Global Process Manager Dr. rer. nat. Peter Huber in seinem Vortrag am Beispiel der Cuauhtémoc Brauereien in Mexiko.