Praxisratgeber: Filteranlagen für Kühlwasser und Prozesswasser in der Industrie

Gemeint ist hiermit, ob ein Filter immer die komplette Umwälzwassermenge filtern soll oder in einem Teilstrom – meist als Bypassfilter bezeichnet – immer nur eine Teilmenge des Umlaufwassers.

Filter, die z. B. in einer Hauptleitung eingebaut sind, werden als Vollstromfilter bezeichnet. Sie filtern kontinuierlich die komplette Wasserumlaufmenge. Wesentliche Nachteile eines Vollstromfilters sind ein meist deutlich höherer Preis, eher komplexe Einbauarbeiten, hydraulische Herausforderungen bei der Planung der Rückspülung oder Druckverluste, eine manchmal fehleranfällige Rückspülung über Differenzdruck oder Betriebsstörungen aufgrund des wesentlichen Eingriffs in das Kreislaufsystem. Ein Vollstromfilter sollte nur verwendet werden, wenn dieser zwingend notwendig ist.

Teilstromfilter bzw. Bypassfilter, die kontinuierlich immer nur einen Teil des Kreislaufwassers filtern, sind für die allermeisten Anwendungen und Anlagen ausreichend. Sie sind meist günstiger, die Umsetzung ist einfacher und Sie stellen kein Risiko für den Produktions- oder Kühlkreislauf dar.

Klassische Neben- oder Teilstromfilter sind technisch häufig ähnlich aufgebaut. Bei der Auswahl des Filtermaterials ist man flexibel. Das Filtermaterial muss individuell auf die Anforderung der zu filternden Stoffe ausgelegt werden.

Klassische Filtrationsmethoden zur Feststofffilterung:

Das richtige Filtermaterial sollte individuell ausgewählt werden. Nehmen Sie einfach Kontakt zu uns auf. Ihr persönlicher Ansprechpartner bei uns kümmert sich gern um Ihr Anliegen.

Auch diese Frage lässt sich nur individuell beantworten, da die Filtermenge schlichtweg stark vom Gesamtwasservolumen im Kreislauf, dem Verschmutzungseintrag, der Rückhaltequote des Filters oder von der Art der Fest-/Schwebstoffe abhängt.

Bei offenen Verdunstungskühlsystemen, also Kühlturm- bzw. Verdunstungskühlanlagen, hat sich z. B. die Filterung von der dreifachen Menge des Gesamtwasserinhalts pro Tag bewährt. Hat ein Kühlkreislauf z. B. 20 m³ Wasserinhalt, ist es zu empfehlen 60 m³ Wasser pro Tag zu filtern. Dies entspräche bei 24 Stunden Filterlaufzeit einer Menge von 2,5 m³/h.

Es lohnt sich jedoch immer, Anlagen individuell zu betrachten, um die optimale Filtermenge auszuwählen.

Dies ist schlichtweg von der Größe der zu filternden Partikel abhängig. Klassische Kies- und Sandfilter – richtig ausgelegt – filtern Partikel bis in den Bereich von 10-20 µm (=0,01-0,02 mm). Mit Filter-AG-Plus-Filtermaterial ist eine Filtrierung bis in den Bereich von 3 µm (0,003 mm) möglich. Dies stellt bereits eine sehr feine Filtration dar und im Regelfall werden fast alle Partikel erfasst. Im Vergleich filtert ein typischer Hauswasserfilter, der häufig am Wassereintritt im Keller zu finden ist, nur in Bereichen von 80-120 µm (0,08 bis 0,12 mm).

Weiter gilt natürlich der Grundsatz, umso feiner ein Automatikfilter filtert, umso besser. Die Filterfließgeschwindigkeit, also wie schnell das Wasser durch den Filter strömt, die Filterbetthöhe und das Filtermaterial spielen bei der Filterfeinheit eine sehr große Rolle. Wie so häufig kommt es auf die richtige Auslegung eines Filters an.

Für die meisten Anwendungen, z. B. offene Kühlkreisläufe, sind günstige und stabile Kies- bzw. Sandfilter eine hervorragende Wahl.

Bevor ein Neben-, Teil- oder Bypassfilter erworben wird, sollte man sich Gedanken machen, wie dieser in das vorhandene Wassersystem integriert werden kann.

Folgende Möglichkeiten sind typische Methoden zur Einbindung eines Automatikfilters:

Unsere Erfahrungen mit Poolfiltern in Industrieanlagen

Poolfilteranlagen zeichnen sich durch eine Filterpumpe, die deutlich weniger als 4 bar Druck erzeugen kann, sowie einen sehr breiten und niedrigen Filterbehälter aus.

In den letzten 30 Jahren mussten wir einige Poolfilter-Fremdfabrikate, insbesondere Sandfilter, aus industriellen Kühlsystemen demontieren. Fast immer war der Grund, dass entweder keine Filterleistung durch ein verblocktes Filterbett gegeben war oder sogar der Filter selbst als Keimzelle für Mikrobiologie im eigenen Filtermaterial fungierte. Bei Kies- oder Sandfiltern mit Handrückspülung, also ohne automatische Rückspülung, war häufig das Vergessen des Rückspülens der Grund.

Bei Poolfiltern mit automatischer Rückspülung ist fast immer der fehlende Rückspüldruck und Rückspülwassermenge die Ursache für verblocktes Filtermaterial. Bei Poolfilteranlagen wird die Rückspülung meistens nur mit rund 1 bar Wasserdruck durchgeführt. Meist zu wenig, um alle Schmutzanteile aus dem Filterbett zu entfernen. Mit verheerenden Folgen: Teile des Filtermaterials verhärten, Teile der gefilterten Partikel bleiben zurück und kumulieren sich jedes Mal und es kommt zu einer Kanalbildung im Filterbett (Wasser sucht sich immer den leichtesten Weg).

Unsere Erfahrungen mit industriellen Tiefenfiltern

Automatischer Tiefenfilter

Industrielle Tiefenfilter zeichnen sich in der Regel durch eine industrielle Filterpumpe, meist Kreiselpumpe, und einen höheren Druckbehälter als Filterbehälter aus. Die Filterbetthöhe, also die Strecke, die das Wasser bei der Filtration durchlaufen muss, ist deutlich höher. Ein deutlich höherer Rückspüldruck und eine deutlich feinere Filtrationsleistung zeichnen derartige Filter aus und sorgen für eine bessere Qualität des Kühlwassers.

Aus diesem Grund würden wir immer industrielle Tiefenfilter für Kühlwasser oder Prozesswasser empfehlen.

Glasperlen bzw. Glasgranulat wird seit einigen Jahren als deutlich effizienter, darüber hinaus als antibakteriell wirkend beworben. Der Nachteil ist, dass Glasgranulat wesentlich teurer ist. Glasgranulat wurde von uns bereits vielfach in Filteranlagen eingesetzt. Die Filtrationsleistung ist im Regelfall etwas feiner als bei Quarzsand.

Am langen Ende ist der Mehrpreis aus unserer Sicht nicht immer gerechtfertigt. Ein Automatikfilter, der mit Everzit-N, Quarzsand oder Filter-AG-Plus als Filtermaterial bestückt ist, kann bei richtiger Auslegung und Rückspülung die gleiche Leistung erbringen. Ihr Ansprechpartner bei uns berät sie hierzu gerne ausführlich.

Industriefilter bestehen häufig aus folgenden Komponenten:

Grobfilter

1. Grobfilter zum Schutz der Filterpumpe: Gröbere Partikel oder langfaserige Fremdstoffe können z. B. bei den Laufrädern einer Kreiselfilterpumpe Probleme machen. Bei einigen Filtertypen können Sie aber auch im Filter selbst Herausforderungen verursachen. Um eine gute Filterpumpe vor Schaden zu bewahren, macht ein einfacher Grobfilter meist Sinn. Nachfolgend ist ein sehr einfacher, kostengünstiger Grobfilter abgebildet.

2. Filterpumpe: Die Filterpumpe – wir nutzen im Regelfall industrielle Kreiselpumpen – ist ein zentraler Bestandteil, wenn z. B. kontinuierlich ein Tank gefiltert werden soll. Eine falsch ausgelegte Filterpumpe, die z. B. nicht den richtigen Rückspüldruck oder Rückspülvolumenstrom für den jeweiligen Filter gewährleistet, kann den langjährigen Betrieb eines Sandfilters gefährden.

          Wichtig: Eine funktionierende Rückspülung ist zentral für den langjährigen reibungslosen Betrieb einer automatischen Filteranlage.

3. Pumpensteuerung: Wird eine Filterpumpe genutzt, sollte eine Pumpensteuerung mindestens einen Trockenlaufschutz und Überlastschutz gewährleisten. Dies ist sehr einfach umsetzbar.
4. Filterbehälter: GFK-Drucktanks sind hervorragende Filterbehälter. Sie sind druckbeständig, sehr robust und haltbar, relativ günstig und erlauben durch Ihren schmalen aber hohen Aufbau ein tiefes Filterbett, dass eine sehr feine Filtration möglich macht. Wir nutzen fast ausschließlich GFK-Drucktanks für unsere Filteranlagen. Poolfilterbehälter, die eine hohe Breite, aber geringe Bauhöhe aufweisen, sind aus unserer Sicht deutlich weniger geeignet.
5. Steuerventil: Bis zu einer gewissen Filtergröße sind sogenannte Zentralsteuerventile, die auf den GFK-Drucktank aufgeschraubt werden, das Mittel der Wahl. Dieses Zentralsteuerventil ist sozusagen das Gehirn der automatischen Industriefilter. Rückspülzeiten etc. sind hier programmierbar und das Zentralsteuerventil regelt durch ein integriertes Wegeventil den Fluss des Wassers. Ein Zentralsteuerventil, das wir sehr häufig einsetzen, ist hier abgebildet:
   

   Zentralsteuerventil einer Filteranlage

   Merke: Das Zentralsteuerventil als Herz eines Filters muss von hoher Qualität sein, dann ist ein jahrelanger reibungsloser Betrieb zu erwarten.
6. No-Bypass-Ventil: Zentral wichtig, aber häufig unterschätzt. Sie wissen bereits, dass eine funktionierende Rückspülung, die das Filterbett komplett reinigt, zentral für einen jahrelang reibungslosen Filterbetrieb ist. Um dies zu gewährleisten, nutzen wir sogenannte No-Bypass-Ventile und bauen diese in den Rücklauf des Filters ein. Das No-Bypass-Ventil wird mit dem Zentralsteuerventil elektrisch verbunden. Zu Beginn jeder Rückspülung schließt dieses Ventil die Filtratleitung. Bei der Rückspülung muss dann das komplette Rückspülwasser den Filter durch die Abwasserleitung verlassen. So kann ein geeigneter Rückspüldruck und ein ausreichender Volumenstrom bei der Rückspülung gewährleistet werden – die Erfolgsgaranten eines jeden automatischen Filters zur vollständigen Reinigung.

Grundsätzlich sind das bereits die wesentlichsten Bauteile einer Filtertechnik von hoher Qualität. Gegebenenfalls kommen weitere Lösungen wie Manometer, Wasserzähler, Probenahmehähne oder Absperr- und Regulierventile noch dazu.

Eine Frage, die uns häufig gestellt wird. Die Antwort lautet: Eine zeitgesteuerte Rückspülung ist immer sicherer und in den meisten Fällen zu empfehlen. Richtig eingestellt kann mit einer zeitgesteuerten Rückspülung, z. B. an 2 Tagen pro Woche, die Filterfunktion fast garantiert werden. Eine Rückspülung per Differenzdruck ist schlichtweg abhängig von der Funktion des Differenzdruckmanometers.

In offenen Kühlkreisläufen, wie bei Verdunstungskühlanlagen oder Kühltürmen, ist eine zeitgesteuerte Rückspülung immer zu empfehlen. Das Abwasser ist hier meist kostenneutral, da das durch den Filter in den Kanal geleitete Wasser nicht mehr vom Absalzventil abgelassen werden muss.

Alternator-Wegeventil einer Filteranlage

Alle unsere Filteranlagen können im Regelfall problemlos mit dem Kreislaufwasser rückgespült werden. In einigen Fällen, z. B. bei der Filtration von einem geschlossenen Kühlkreislauf, sollte jedoch nicht mit dem Kühl- oder Prozesswasser rückgespült werden. Bei geschlossenen Wassersystemen erfolgt sonst ein Druckabfall im System.

Mit einem Wegeventil, einen sogenannten Alternatorventil, können unsere Filteranlagen auf einfachste Weise z. B. mit Stadtwasser rückgespült werden. Bei Beginn der Rückspülung verschließt das Alternatorventil den Kreislauf des zu filternden Wassers. Direkt im Anschluss wird die Spülleitung mit dem Rückspülwasser, z. B. dem Stadtwasser geöffnet und der Filter rückgespült. Nach Ende der Regeneration wird der Zulauf für das Rückspülwasser wieder geschlossen und die Filtration über den Kreislauf geöffnet. Dies alles läuft vollautomatisch ab.

Das Thema Rückspülung kann man unserer Meinung nach gar nicht oft genug besprechen, weil es einfach zu wichtig ist für den effizienten Betrieb automatischer Filtersysteme.

Bleibt bei einer Rückspülung immer ein Teil des Schmutzes im Filter zurück, bedeutet dies meist den Anfang vom Ende für die automatische Filteranlage.

Machen wir nochmal einen Ausflug zu einem klassischen Poolfilter, der z. B. in einem offenen Kühlturmkreislauf eingebaut ist. Der maximale Pumpendruck vieler derartiger Filterpumpen liegt irgendwo im Bereich 1-1,5 bar. Der Zulauf zum Filter ist in diesem Fall eine DN50-Rohrleitung und der Filterbehälter 40 cm breit. Dies bedeutet, dass sich die Rohrleitung von 5 cm auf ca. 40 cm aufweitet…
Wo geht der Druck hin? Richtig, der ist weg. Speziell bei höherem Schmutzeintrag wird der Filter somit häufig nicht sauber gereinigt.

Unsere Empfehlung ist der Einsatz einer industriellen Kreiselpumpe. Diese kann genügend Druck und Volumenstrom für die Reinigung des Filters aufbringen. Weiterhin empfiehlt sich ein No-Bypass-Ventil in die Rücklaufleitung einzubauen. Als Filterbehälter ist häufig ein GFK-Drucktank, der sich durch Höhe aber geringere Breite auszeichnet, zu empfehlen.

…die kostengünstige Filteranlage, die langjährig Ihre Partikel- oder Schwebstoffe, zuverlässig filtert. Ist Sie dazu wartungsarm, vollautomatisiert und störungsfrei, haben Sie einen hervorragenden Industriefilter. Daran sollte sich ein Hersteller oder Lieferant messen lassen.

Nicht nur vieles, sondern sogar fast alles steht mit der richtigen Auslegung der Anlagen und einer funktionierenden Rückspülung.

Nehmen Sie gerne Kontakt zu uns auf, Ihre Ansprechpartner helfen Ihnen bei der Auswahl der richtigen automatischen Filteranlage.