Effiziente Filtertechnik sichert Trinkwasserhygiene

Die gesamte Anlage wurde im Werk geplant, vormontiert und anschließend am eigentlichen Aufstellort in Solms (Foto) installiert. Foto: Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH

In die Jahre gekommene Hochbehältersysteme können für kommunale Versorger zu einem Problem werden. Besonders die Wasserqualität kann darunter schnell leiden. In Solms entschied man sich gegen die Sanierung und für einen Neubau mit passgenauem Wasseraufbereitungssystem.

Für die Stadtwerke Solms kam Anfang 2013 die Frage auf, bestehende Hochbehälteranlagen, die für die Versorgung von rund 3000 Haushalten zuständig waren, zu sanieren oder eine Neuanlage bauen zu lassen. Man entschied sich im Herbst 2015 für einen rund 600 Quadratmeter großen Neubau, um die drei Altanlagen zu ersetzen. Die Firma Grünbeck Wasseraufbereitung konzipierte die komplette Wasseraufbereitungsanlage. Die Planung der Hochbehälterseite sowie der notwendigen Leitungsanbindungen (rund 11 km) übernahm der Fachplaner Dipl.-Ing. Klaus Moos vom Ingenieurbüro hydrosoft.

Die Besonderheit des neuen Wasseraufbereitungssystems: Es wurde im Werk maßgetreu konstruiert, aufgebaut und letztlich in Modulen zum Einsatzort gebracht. Dadurch konnte der Bauprozess erheblich verkürzt werden.

Vom Brunnen- zum Trinkwasser

Die Wasseraufbereitungsanlage besteht aus einer Kombination von zweistraßiger Ultrafiltrationsanlage und UV-Desinfektionsanlage, die bei Wasserdargeboten dieser Art vorgeschrieben ist. In Solms werden zukünftig zwei Brunnen und ein Stollen für die Wasserversorgung der Taunusseite eingesetzt. In der Summe werden maximal 65 m³/h die Aufbereitung durchlaufen, eine Steigerung auf bis zu 2 x 45 m³/h wäre möglich.

Der Volumenstrom pro Straße liegt je nach Zulauf zwischen 1,25 und 45 m³/h bei einem Betriebsdruck von rund 3,5 bar. Die Vorfiltration erfolgt mit einem Filter Typ FME, der Partikel größer seiner Trenngrenze von 80 µm sicher zurückhält. Danach gelangt das vorfiltrierte Wasser durch die beiden Ultrafiltrationsanlagen mit je 45 m³/h und den nachgeschalteten UV-Desinfektionsanlagen in die bauseitigen Hochbehälter.

Die Ultrafiltrationsanlage mit einer Membran-Porengröße von ca. 0,02 µm wurde konzipiert, um aus gering belasteten Rohwässern mit gelegentlichen Trübungsspitzen oder mikrobieller Belastung Wasser zu erzeugen, das der Trinkwasserverordnung entspricht. Aufgrund ihrer Filtrationseigenschaften eignet sich eine Ultrafiltrationsanlage insbesondere zur Abtrennung von Kolloiden, Viren, Mikroorganismen, Makromolekülen und ungelösten Kohlenwasserstoffen.

Filtration von außen nach innen

Die aktive Filterschicht befindet sich auf der Außenseite der Hohlfasermembran. Die Filtrationsrichtung ist dementsprechend von außen nach innen. Wenn man, wie in Solms umgesetzt, den gesamten Wasservolumenstrom durch die Ultrafiltrationsmembranen leitet, wird dies auch als Dead-End-Filtration bezeichnet. Die Abtrennung der Partikel erfolgt dabei nach dem Siebprinzip.

Alle Partikel, die größer sind als die Poren der UF-Hohlfasermembran, lagern sich auf der Membranoberfläche ab, dadurch nimmt die Schichtdicke der Ablagerung während des Betriebs stetig zu. Das Resultat: Der Differenzdruck steigt an und das Filtrationsvolumen nimmt ab. Überschreitet der Differenzdruck oder unterschreitet der Filtrations-volumenstrom einen bestimmten Grenzwert, wird das UF-Modul mit filtriertem Wasser und der Unterstützung von Druckluft entgegen der Filtrationsrichtung rückgespült.

Dieser Vorgang erfolgt komplett automatisiert. So ist das Modul schnell und ohne Wartungsarbeiten wieder voll einsatzbereit.

Gesicherte Wasserqualität

Die zweite Barriere ist die UV-Desinfektion. Das Filtrat der Ultrafiltration strömt in den Reaktor der Anlage. Dort wird es mit UV-C-Licht mit einer Wellenlänge von 254 nm bestrahlt. „UV-C-Licht dieser Wellenlänge schädigt das Erbgut der im Wasser vorhandenen Mikroorganismen, was zu deren Vermehrungsunfähigkeit führt“, so der verantwortliche Projektleiter Sven Vorholz.

Die Leistung der UV-Anlagen werde laut Unternehmen speziell auf die beim Kunden vorliegende Wasserqualität ausgelegt, deshalb könne bei sachgerechtem Betrieb jederzeit von einer Mindestraumbestrahlung (DVGW- Arbeitsblatt W 294-1) von 400 J/m² ausgegangen werden.

Alle Werte, Pegel und Betriebszustände werden auf dem zur Visualisierung der Anlage eingesetzten Touchpanel (Siemens TP 1200) angezeigt und gespeichert. Zur Steuerung wurde eine simatic S7 1500 eingesetzt, welche die komplette Wasseraufbereitungsanlage steuert. Darüber hinaus wurden in Zusammenarbeit mit der Firma Pfeiffer Electronic GmbH die Aufschaltung der verschiedenen Wasserdargebote (teilweise über Funk) sowie die Weiterleitung aller relevanten Werte an die ZLT der Stadtwerke Solms realisiert. Die Möglichkeit, sich für eine Fernwartung aufzuschalten, ist ebenfalls integriert.

Planung Hand in Hand

Die Wasseraufbereitung wurde in enger Absprache mit dem zuständigen Ingenieurbüro geplant und anschließend in der Fertigung komplett vormontiert. Die Vormontage umfasste die komplette Installation (Wasser und Luft), die Verkabelung sowie die Parametrierung aller Messgeräte. Da auch die anlageninterne Verrohrung bereits maßgenau vorgefertigt wurde, konnte die Montage in nur zwei Wochen umgesetzt werden.

Die Einbindung der Wasseraufbereitung und die Aufstellung der Edelstahl-Hochbehälter (2 x 900 m³) übernahm das Unternehmen Hydro-Elektrik, welches auf diese Art der Anlagen europaweit spezialisiert ist. Eine Besonderheit der Gesamtanlage sieht der zuständige Planer Klaus Moos in den zwei jeweils 900 m³ fassenden Hochbehältern. Sie sind komplett aus Edelstahl gefertigt worden. Die durchgehend verschweißten Hydro-System-Tanks erfüllen durch hermetische Kapselung höchste Hygiene-, Qualitäts- und Sicherheitsansprüche.

Zudem konnte so auf die sonst üblichen und zum Teil auch problematischen Dichtungsmaterialien gänzlich verzichtet werden. Einzigartig sei ferner das integrierte automatische Reinigungssystem, das eine vollflächige Hochdruck-Wandreinigung ermöglicht, ohne dass der Behälter betreten werden muss. Schaugläser und eine integrierte Beleuchtung sowie entsprechende Bedienpodeste erlauben eine Kontrolle des Speicherinhalts sowie eine bequeme und sichere Bedienung. Zu den zwei Behältersystemen gehören auch die dazugehörigen Anschlüsse, Sicherheitseinrichtungen und Bedieneinrichtungen wie Podeste, Treppen und Geländer.