Kiesfilter - Kiesfilteranlagen zur Wasseraufbereitung

Die Kiesfiltration zählt zu den ältesten Verfahren der Wasseraufbereitung und wurde bereits in der Antike zur Reinigung von Trinkwasser eingesetzt. Heute gilt sie als eines der zuverlässigsten und bewährtesten Filtrationsverfahren – sowohl in der kommunalen als auch in der industriellen Wassertechnik. Mit zunehmenden Anforderungen an Wasserqualität haben sich die Einsatzgebiete deutlich erweitert.

Neben der mechanischen Rückhaltung von Partikeln bietet das Kiesfilterbett zusätzliche Vorteile durch katalytische Reaktionen innerhalb der Filtersubstrate. Für eine stabile und effiziente Filtrationsleistung ist der fachgerechte Aufbau des Filters entscheidend. Dazu gehören:

• die Auswahl der geeigneten Filtergröße,

• die exakte Abstimmung der Quarzkieskörnung,

• eine schichtweise Anordnung von grob zu fein im Behälter.

Auch die Rückspülung spielt eine zentrale Rolle für den störungsfreien Betrieb. Sie muss regelmäßig und mit exakt definierten Parametern durchgeführt werden, um die Filterwirkung dauerhaft zu sichern.

Kiesfilteranlage zur Feststoffentfernung in der Wasseraufbereitung

Ein Kiesfilter wird zur Abscheidung von ungelösten Feststoffen aus Rohwasser, Brauchwasser oder industriellen Prozessflüssigkeiten eingesetzt. Das Filtermedium besteht aus mehreren Lagen gewaschenem Quarzkies unterschiedlicher Körnung, die schichtweise im Filterbehälter angeordnet sind – von grob (unten) nach fein (oben). Dieser Aufbau ermöglicht eine effektive Tiefenfiltration bei gleichzeitig geringem Druckverlust.

Funktionsprinzip Kiesfilter

Das zu reinigende Wasser strömt von oben nach unten durch das Filterbett. Partikel mit einer Größe von etwa 10 Mikrometern und größer werden im Kies zurückgehalten. Dabei handelt es sich um ein mechanisches Trennverfahren, das physikalisch funktioniert – ganz ohne chemische Zusätze.

In vielen Anwendungen bildet sich mit der Zeit ein biologisch aktiver Filterkuchen. Diese biologisch unterstützte Filtration kann zusätzlich zur Abscheidung von gelösten Stoffen beitragen. Besonders bei der Entfernung von Eisen, Mangan oder Ammonium ist der Kiesfilter nach vorgeschalteter Oxidation durch Belüftung ein bewährter Verfahrensschritt.

Wichtige Auslegungsparameter

Ein sicherer und effizienter Betrieb der Kiesfilteranlage setzt eine korrekte Dimensionierung und Abstimmung der Systemkomponenten voraus. Dabei sind folgende technische Größen entscheidend:

Anwendungsbereiche für Kiesfilteranlagen

• Vorfiltration vor Enthärtungs- oder Umkehrosmoseanlagen

• Entfernung von Trübungen und Schwebstoffen

• nach Belüftung für Eisen- und Manganentfernung

• Prozesswasseraufbereitung in der Industrie

Zusätzliche Hinweise

Die Effektivität der Kiesfiltration kann durch Anpassung der Vorbehandlungsstufen (z. B. Belüftung, Dosierung) sowie durch geeignete Rückspülstrategien weiter verbessert werden. Regelmäßige Wartung und Überwachung der Druckdifferenz sind für einen dauerhaften und störungsfreien Betrieb erforderlich.

Damit der Kiesfilter seine volle Leistung erbringen kann, ist ein oft langer Einfahrprozess notwendig. Um Kosten und Zeit zu sparen, bieten wir basierend auf unserer langjährigen Erfahrung spezielles Know-how an – und das ganz ohne Chemie!

Die Oxidationsstufe ist ein zentraler Bestandteil vieler Kiesfilteranlagen, insbesondere bei der Entfernung von gelösten Stoffen wie Eisen, Mangan oder Schwefelwasserstoff. Diese Stoffe sind im Rohwasser in gelöster Form vorhanden und müssen vor der Filtration in ungelöste Partikel umgewandelt werden, damit sie im Filterbett zurückgehalten werden können. Dieser Umwandlungsprozess erfolgt durch Oxidation.

Wann ist eine Oxidationsstufe notwendig?

Eine Oxidationsstufe wird insbesondere dann eingesetzt, wenn folgende Bedingungen vorliegen:

• Gelöstes Eisen oder Mangan im Rohwasser, das nicht ohne vorherige Oxidation abfiltriert werden kann.

• Schwefelwasserstoff oder andere reduzierende Stoffe, die oxidiert und aus dem Wasser entfernt werden müssen.

• Geringer Sauerstoffgehalt im Rohwasser, der für eine natürliche Oxidation nicht ausreicht.

In diesen Fällen ist eine gezielte Oxidation notwendig, um die Stoffe in eine filtrierbare Form zu überführen.

Wie erfolgt die Oxidation?

Die Oxidation erfolgt durch das Einblasen von Druckluft in das Rohwasser. Dies geschieht in der Regel über statische Mischer, die die Luft feinperlenförmig im Wasser verteilen. Die feine Verperlung erhöht die Reaktionsoberfläche und beschleunigt den Oxidationsprozess.

Wichtige Voraussetzungen für eine effektive Oxidation:

• Die Reaktionsstrecke zwischen Luftzugabe und Kiesfilter darf nicht zu kurz sein. In vielen Anlagen reicht die Verrohrung bis zum Druckbehälter aus.

• Ein typisches Indiz für eine funktionierende Oxidation ist ein milchiges Erscheinungsbild des Wassers am Eintritt in den Filter. Die überschüssige Luft wird am Entlüfter des Behälters wieder abgeführt.

Technische Hinweise zum Einbau der Oxidationsstufe

• Durchflussmessungen vor der Luftzugabe installieren, da die eingeblasene Luft die Messwerte verfälschen kann.

• Redundanter Aufbau der statischen Mischer ist empfehlenswert, da es durch Eisen- oder Manganablagerungen zu Verblockungen kommen kann.

• Eine Überwachung mittels Differenzdruckmessung zwischen Ein- und Austritt des Mischers ermöglicht eine einfache Funktionskontrolle.

• Die Luftdosierung sollte geregelt erfolgen, da Druckschwankungen (z. B. im Wasserzulauf oder in der Steuerluft) die Luftmenge direkt beeinflussen.

Die Dimensionierung und Auslegung von Kiesfilteranlagen berücksichtigt neben der Filtrationsleistung auch betriebsbedingte Unterbrechungen, insbesondere durch die regelmäßige Rückspülung. Diese kann – abhängig von der Anlagengröße – bis zu einer Stunde in Anspruch nehmen und unterbricht währenddessen die Wasserbereitstellung.

Kontinuierliche Versorgung durch Doppelanlagen

Um die Versorgungssicherheit auch während der Rückspülung aufrechtzuerhalten, kommen häufig Doppelanlagen zum Einsatz. Eine bewährte Konfiguration ist hierbei die Kreuzschaltung:

• Polizeifilterprinzip: Der frisch rückgespülte Filter wird als nachgeschalteter „Polizeifilter“ betrieben, während der andere Filter die Hauptarbeit übernimmt.

• Vorteile:

  • Vermeidung von stehendem Wasser in der Filterkammer

  • Verbesserung der Ausgangsqualität durch Nachfiltration

  • Höhere Betriebssicherheit durch redundante Strukturen

Flexible Mehrfachanlagen für variable Betriebsbedingungen

Bei größeren Anlagenleistungen oder stark schwankendem Wasserbedarf wird die Filterkapazität auf mehrere Kiesfilter parallel aufgeteilt. Dadurch ergeben sich folgende Vorteile:

• Redundanz bei Wartung oder Störungen

• Lastverteilung bei hohem Durchsatz

• Flexibilität bei Teillastbetrieb

Eine zentrale Steuerung koordiniert dabei automatisch die Umschaltung und Anpassung der Fahrweise entsprechend den spezifischen Betriebsbedingungen. Diese Systeme sind auf individuelle Kundenanforderungen abgestimmt und ermöglichen eine präzise Regelung von Filtration und Rückspülung.

Für eine effektive Rückspülung von Kiesfiltern wird sauberes Klarwasser benötigt. Dieses sollte vorzugsweise aus einer Klarwasservorlage mit separater Druckerhöhung entnommen oder direkt aus der Klarwassersammelleitung gewonnen werden. Diese Varianten gewährleisten eine stabile Rückspülleistung und verhindern die Verschleppung von Verunreinigungen.

Alternative Rückspülmethoden im Überblick

Wenn keine Klarwasservorlage verfügbar ist, können auch andere Rückspülverfahren eingesetzt werden. Diese sind jedoch nur eingeschränkt empfehlenswert und bringen spezifische Nachteile mit sich:

• Brunnenwasser zur Rückspülung:
  Wird zur Rückspülung ungefiltertes Brunnenwasser verwendet, gelangen bei der Gegenstromspülung Schmutzpartikel in die untere Grobschicht des Filterbetts. Diese Zone dient üblicherweise der Stützung des Filtermaterials und sollte frei von Ablagerungen bleiben. Nach der Rückspülung ist daher ein zusätzlicher Klarspülschritt erforderlich, um die Funktionstüchtigkeit des Filters sicherzustellen.

• Rückspülung über einen zweiten Kiesfilter:
  In diesem Fall wird ein noch betriebener Filter als Wasserquelle zur Rückspülung eines zweiten, verschmutzten Filters genutzt. Da die Rückspülwassermenge in der Regel deutlich über der regulären Filterdurchflussrate liegt, kann der Arbeitsfilter hydraulisch überlastet werden. Dies kann die Filterleistung beeinträchtigen und die Versorgungssicherheit reduzieren. Zudem steht der Arbeitsfilter während des Spülvorgangs nicht für die Wasserbereitstellung zur Verfügung.

Empfehlung

In vielen Fällen ist die Installation einer Klarwasservorlage mit entsprechender Druckerhöhung nicht nur technisch sinnvoll, sondern auch wirtschaftlich vorteilhaft. Sie stellt die Versorgung mit ausreichend Rückspülwasser sicher und erhöht die Betriebssicherheit der gesamten Anlage.

Für einen dauerhaft stabilen Betrieb von Kiesfilteranlagen ist eine regelmäßige Rückspülung unerlässlich. Sie entfernt abgelagerte Feststoffe aus dem Filterbett und verhindert die Verblockung der Kiesschichten. Dabei wird gereinigtes Wasser – unterstützt durch Druckluft – von unten nach oben durch den Filter geführt.

Die Rückspülmenge muss exakt eingestellt werden. Eine zu geringe Wassermenge führt zu unzureichender Auflockerung des Filterbetts, während eine zu hohe Menge den Filterkuchen oder sogar das Filtermaterial selbst austragen kann.

Bevorzugt wird für die Rückspülung internes Klarwasser verwendet, etwa aus der Klarwasservorlage oder einer Klarwassersammelleitung. Der Einsatz von Stadtwasser ist technisch möglich, aber aus wirtschaftlicher Sicht meist nicht notwendig.

Ablauf der Rückspülung: Schritte im Überblick

Die Rückspülung kann automatisch über einen Differenzdrucksensor, eine Zeitschaltuhr oder durchsatzbasiert ausgelöst werden. Der Rückspülprozess ist in mehrere aufeinanderfolgende Schritte unterteilt:

Kiesfilteranlagen spielen eine zentrale Rolle in der Wasser- und Prozesswasseraufbereitung sowie bei der Vorbehandlung von Abwässern. Sie dienen der mechanischen Entfernung von Feststoffen und können bei entsprechender Auslegung auch katalytische Prozesse wie die Oxidation von Eisen und Mangan unterstützen.

Typische Einsatzgebiete:

• Brunnenwasseraufbereitung
  Entfernung von Eisen, Mangan und anderen oxidierbaren Bestandteilen nach Belüftung.

• Kühl- und Prozesswasser
  Filtration von Kreislaufwasser zur Entfernung von Schwebstoffen und zur Reduktion von Fouling in Anlagen.

• Vorfiltration in Wasseraufbereitungsanlagen
  Schutz nachgelagerter Systeme wie Aktivkohle-, Enthärtungs- oder Umkehrosmoseanlagen.

• Kondensatreinigung
  Entfernung von Partikeln und Ablagerungen vor Wiederverwendung in Dampfkesseln oder Wärmetauschern.

• Partikelrückhaltung in industriellen Prozessen
  Klärung verschiedener Flüssigkeiten durch Rückhalt von Sedimenten und Schmutzstoffen.

Neben der Lieferung von Neuanlagen umfasst das Leistungsspektrum:

• Austausch und Entsorgung von Filtermaterialien

• Überprüfung und Wartung bestehender Behälter

• Kontrolle und Reinigung des Düsensystems

Standard-Kiesfilteranlagen mit Zentralsteuerventilen bis zu einer Durchflussleistung von 10 m³/h
sind im Onlineshop www.wasseraufbereitung-shop24.de verfügbar.

Für spezielle Anforderungen stehen modular konfigurierbare Systeme sowie maßgeschneiderte Lösungen zur Verfügung. Gerne unterbreiten wir Ihnen ein individuelles Angebot für Ihren gewünschten Kiesfilter.

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