Abfiltrierbare Stoffe sind feste Partikel und Schwebstoffe, die in Wasser oder Abwasser enthalten sind und durch mechanische Filtrationsverfahren zurückgehalten werden können. Diese Stoffe umfassen eine breite Palette von Partikeln, wie Sand, Schlamm, organische Stoffe, Fette, Öle und anorganische Feststoffe. Der Parameter der abfiltrierbaren Stoffe ist ein zentraler Indikator für die physikalische Verschmutzung von Wasser und Abwasser und wird häufig in der Abwasserbehandlung und Wasseraufbereitung genutzt, um die Effektivität von Filtrations- und Reinigungsverfahren zu bewerten.
Inhaltsverzeichnis
Technische Hintergründe
Die Bestimmung der abfiltrierbaren Stoffe erfolgt in der Regel durch eine Gravimetrie. Dabei wird eine Wasserprobe durch einen genormten Filter mit einer Porengröße von 0,45 µm geleitet. Die abfiltrierten Stoffe verbleiben auf dem Filter, der anschließend getrocknet und gewogen wird, um die Menge der Feststoffe zu bestimmen. Diese Menge wird in mg/L angegeben und stellt einen wichtigen Parameter dar, um die Verschmutzung eines Wassersystems zu charakterisieren.
Abfiltrierbare Stoffe lassen sich in folgende Kategorien unterteilen:
- Grobstoffe: Gröbere Feststoffe, wie Sand oder Kies, die sich relativ schnell absetzen und durch einfache Siebung oder Sedimentation entfernt werden können.
- Schwebstoffe: Feinere Partikel, die in der Flüssigkeit suspendiert bleiben und durch Filtration oder Flotation entfernt werden müssen.
- Organische und anorganische Stoffe: Abfiltrierbare Stoffe können sowohl organischen Ursprungs (z.B. Biomasse, Fette) als auch anorganisch (z.B. mineralische Feststoffe) sein.
Bedeutung des Parameters für die Auslegung von Abwasserbehandlungsanlagen
Die Menge und Art der abfiltrierbaren Stoffe im Abwasser hat einen großen Einfluss auf die Auslegung von Abwasserbehandlungsanlagen. Sie bestimmt maßgeblich, welche Filtrationsmethoden und mechanischen Trennverfahren in der Anlage eingesetzt werden müssen, um eine effektive Reinigung zu gewährleisten.
1. Mechanische Vorreinigung:
Abfiltrierbare Stoffe werden typischerweise bereits in der ersten Stufe einer Abwasserbehandlung entfernt, der mechanischen Vorreinigung. Diese Stufe umfasst die Nutzung von Rechen, Sieben und Sandfängen. Ein hoher Gehalt an abfiltrierbaren Stoffen erfordert eine robuste Auslegung dieser mechanischen Reinigungsstufen, um die nachfolgenden biologischen und chemischen Prozesse zu entlasten. Anlagen, die auf hohe Mengen an abfiltrierbaren Stoffen ausgelegt sind, müssen ausreichend dimensionierte Sedimentationsbecken oder Trommelsiebe beinhalten, um die Feststoffe effizient abzuscheiden.
Foto: Beispiel eines belüfteten Sandfangs der sowohl die sedimentierenden groben Feststoffe als auch Schwimm- und Fettstoffe entfernt. Die Anlage ist Teil der Vorbehandlung von unserer ALMA BHU BIO Anlage
2. Filtrationstechnologien:
Je nach Belastung des Abwassers mit abfiltrierbaren Stoffen werden verschiedene Filtrationstechnologien eingesetzt:
Mehrschichtfilter:
Grobe abfiltrierbare Stoffe werden oft durch Mehrschichtfilter, Kiesfilter oder Sandfilter (z.B. unsere ALMA Fil) entfernt. Diese Filter haben eine hohe Rückhaltekapazität für Schwebstoffe und werden häufig in der tertiären Behandlungsstufe verwendet.
Mikrofiltration und Ultrafiltration:
Feinstoffe, die durch konventionelle Filtration nicht vollständig entfernt werden können, werden mit Membranverfahren behandelt. Die Mikrofiltration und Ultrafiltration sind in der Lage, Partikel bis in den Mikrometer- und Nanometerbereich aus dem Wasser zu entfernen. Diese Verfahren sind besonders wichtig, wenn das Abwasser zur Wiederverwendung aufbereitet oder in empfindliche Gewässer eingeleitet werden soll.
Foto: Mehrschichtfilter in GFK-Tanks. Die GFK-Tanks können mit unterschiedlichen Filtermaterialien wie z.B. Kies, Aktivkohle oder aufbereitetes Glas befüllt werden (ALMA Fil)
3. Flotation:
Bei der Flotation, auch Druckentspannungsflotation genannt, werden fein verteilte Luftblasen in das Abwasser eingeleitet, die an den Schwebstoffen haften und diese an die Oberfläche treiben, wo sie abgeschöpft werden. Dieser Prozess eignet sich besonders zur Entfernung von fettigen oder ölig-organischen Partikeln, die im Abwasser schwimmen und schwer sedimentieren.
Foto: Druckentspannungsflotation mit Röhrenflockulator zur Fällung, Neutralisation und Flockung der Abwasserinhaltsstoffe (ALMA NeoDAF)
4. Einfluss auf die Schlammbehandlung:
Abfiltrierbare Stoffe tragen zur Schlammproduktion bei, da die abgeschiedenen Feststoffe in der Regel zu Schlamm weiterverarbeitet werden. Ein hoher Gehalt an abfiltrierbaren Stoffen erhöht die Menge an Primärschlamm, der in nachfolgenden Verfahrensschritten, wie der Schlammentwässerung und Schlammstabilisierung, behandelt werden muss. Daher ist die genaue Kenntnis des Gehalts an abfiltrierbaren Stoffen essenziell, um die richtige Dimensionierung der Schlammbehandlungseinrichtungen in einer Abwasserbehandlungsanlage sicherzustellen.
Foto: Schlammentwässerung mittels einer Kammerfilterpresse (ALMA CFP)
5. Tertiär- und Quartärstufe – Entfernung von Mikroschadstoffen
In der tertiären und quartären Stufe wird das Abwasser weiter gereinigt, um Mikroschadstoffe wie Arzneimittelrückstände, Pestizide und Hormonverbindungen zu entfernen. Hier kommen Aktivkohlefiltration, Ozonierung oder UV-Behandlung zum Einsatz. Diese Verfahren zielen darauf ab, kleinste Spurenstoffe, die selbst nach der biologischen und chemischen Reinigung im Wasser verbleiben, abzubauen.
Foto: Aktivkohlefilter ausgeführt in GFK Tanks (ALMA Fil AK)
5. Betriebskosten und Energieeffizienz:
Je höher der Gehalt an abfiltrierbaren Stoffen, desto mehr Energie und Wartungsaufwand ist für den Betrieb der Filtrations- und Trennverfahren erforderlich. Regelmäßige Rückspülungen und Reinigungszyklen der Filter sind notwendig, um die Effizienz der Anlage aufrechtzuerhalten. Daher muss der Parameter der abfiltrierbaren Stoffe auch bei der wirtschaftlichen Bewertung der Anlagenauslegung und des Betriebs berücksichtigt werden.
Praxisbeispiele
Lebensmittelindustrie: In der Milchverarbeitung entstehen hohe Mengen an organischen abfiltrierbaren Stoffen, wie Fette und Proteine. Diese müssen vor der biologischen Abwasserbehandlung in speziellen Fettabscheidern und Flotationsanlagen entfernt werden, um die Effizienz der nachfolgenden Reinigungsschritte zu gewährleisten.
Papierindustrie: In der Papierherstellung fallen große Mengen an faserhaltigen abfiltrierbaren Stoffen an. Diese Fasern müssen durch Trommelsiebe und Sandfilter entfernt werden, um eine Blockierung der Anlagen zu verhindern und die Abwasserqualität vor der Einleitung in Gewässer sicherzustellen.
Galvanikindustrie: Bei der Oberflächenbehandlung von Metallen entstehen anorganische Feststoffe, die durch Sedimentation oder Mikrofiltration aus dem Abwasser entfernt werden. Ein hoher Anteil abfiltrierbarer Stoffe kann hier auch zur Vermeidung von Schwermetallbelastungen führen, wenn diese an die Schwebstoffe gebunden sind.
Fazit
Abfiltrierbare Stoffe spielen eine zentrale Rolle in der Auslegung und dem Betrieb von Abwasserbehandlungsanlagen. Die Menge dieser Feststoffe bestimmt maßgeblich, welche mechanischen und physikalischen Trennverfahren eingesetzt werden müssen und beeinflusst die Kapazitäten von Filtrationssystemen, Schlammbehandlungsanlagen und die gesamte Anlageneffizienz. Eine sorgfältige Analyse der abfiltrierbaren Stoffe ist essenziell, um die optimalen Filtrationsmethoden und Betriebsbedingungen festzulegen, um die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und den effizienten Betrieb der Anlage sicherzustellen.
