Die Entfernung von Algen aus Oberflächen- und Talsperrenwasser ist entscheidend für den Schutz nachfolgender Aufbereitungsprozesse. Algenblüten und die damit verbundene Trübung können herkömmliche Filtration überlasten und die Betriebskosten erhöhen.
Eine effiziente Abtrennung von Algen und Partikeln wird durch die Kombination aus schonender Flotation und Feinfiltration erreicht. Dieser Ansatz hält sowohl aufschwimmende Algen als auch Schwebstoffe zurück, stabilisiert die Wasserqualität und verbessert die Widerstandsfähigkeit gegenüber saisonalen Schwankungen.
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Herausforderungen durch Algen in Oberflächen- und Talsperrenwasser
Oberflächen- und Talsperrenwasser sind besonders während warmer, nährstoffreicher Perioden anfällig für Algenwachstum. Saisonale Algenblüten können zu schnellen Anstiegen von Trübung und organischer Belastung führen. Algenzellen sind typischerweise klein (5–100 µm), auftriebsfähig und oft verformbar, was ihre Rückhaltung mit Standard-Sedimentation oder Schnellfiltration erschwert. Zusätzlich erhöht von Algen freigesetzte organische Substanz die Verschmutzungsneigung und verkürzt Filterstandzeiten.
Das Auftreten von Algen stellt insbesondere während Hochphasen der Blüte eine bedeutende betriebliche Herausforderung für Oberflächenwasseraufbereitungsanlagen dar.
Warum konventionelle Verfahren an ihre Grenzen stoßen
Traditionelle Klär- und Filtrationssysteme sind häufig für dichtere, mineralische Feststoffe ausgelegt. Die geringe Dichte und große Oberfläche der Algen ermöglichen es ihnen, Filter zu durchdringen oder sich darauf anzulagern, was zu folgenden Problemen führt:
- Verringerte Filtrationseffizienz
- Erhöhter Druckverlust und häufigere Rückspülungen
- Durchbruch von Feinstpartikeln und Farbkomponenten
- Erhöhtes Risiko für nachgeschaltete Membranverschmutzung oder Bildung von Desinfektionsnebenprodukten
Rolle von schonender Abscheidung und Feinfiltration
Schonende Verfahren sind für die Algenentfernung essenziell, da zu hohe Scherkräfte Zellen zerstören und Zellinhaltsstoffe freisetzen können. Die Druckentspannungsflotation (DAF) eignet sich besonders zur Abtrennung auftriebsfähiger Algen und feiner Feststoffe. Mikroskopisch kleine Luftblasen heften sich an die Algen und transportieren sie an die Oberfläche, wo sie entfernt werden. Im Anschluss sorgt die Tuchfiltration (Tuchfiltration/Polstofffiltration) für eine Feinreinigung, indem verbliebene Feinstpartikel zurückgehalten und stabile Trübungswerte erreicht werden.
Algen- und Trübungsentfernungsbereiche
- Parameter
- Typischer Bereich
- ---
- ---
- Zulauftrübung (Algenblüte)
- 10–100 NTU
- DAF-Ablauftrübung
- 2–10 NTU
- Tuchfilter-Ablauftrübung
- 0,5–2 NTU
- Algenrückhalt (gesamt)
- 90–99 %
Kombination von Flotation und Tuchfiltration
Ein zweistufiges Verfahren bietet eine zuverlässige Leistung bei algenbelasteten Wässern:
- Druckentspannungsflotation (DAF): Entfernt den Großteil der aufschwimmenden Algen und Schwebstoffe. Betrieben mit Flächenbelastungen von etwa 5–15 m³/(m²·h), wobei eine chemische Fällung/ Flockung zur Effizienzsteigerung eingesetzt wird.
- Tuchfiltration: Sorgt für Tiefenfiltration mittels synthetischem Polstoff. Filter arbeiten typischerweise mit Belastungen von 4–10 m³/(m²·h), die automatische Rückspülung wird durch Druckverlust ausgelöst. Die Tuchmedien sind auch bei Spitzenbelastungen wirksam beim Rückhalt feiner Partikel und Restalgen.
Diese Kombination gewährleistet eine hohe Abscheideleistung und betriebliche Flexibilität bei minimalem Risiko für Filterverblockung oder Durchbruch.
Erreichbare Trübung und Feststoffrückhalt
Bei sachgemäßer Auslegung und Betriebsführung kann das kombinierte System folgende Ergebnisse erzielen:
- Endtrübung im Ablauf dauerhaft unter 2 NTU
- Algen- und Feinstoffentfernung von 90–99 %
- Stabile Leistung auch bei hohen Belastungen und saisonalen Algenblüten
- Reduzierte Rückspül- oder Membranreinigungsintervalle in nachgeschalteten Stufen
| Stufe | Trübung (NTU) | Algenrückhalt (%) |
|---|---|---|
| Rohwasser | 10–100 | – |
| DAF | 2–10 | 70–90 |
| Tuchfilter | 0,5–2 | 90–99 |
Betriebsvorteile und Resilienz
Der Einsatz von Flotation und Tuchfiltration bietet mehrere Vorteile:
- Verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber saisonalen und ereignisbedingten Spitzen bei Algen und Trübung
- Geringerer Chemikalien- und Energieverbrauch im Vergleich zu häufigen Rückspülungen oder Oxidationsverfahren
- Weniger Wartungsaufwand und längere Filterstandzeiten
- Verbesserter Schutz nachgeschalteter Prozesse (z.B. Membranfiltration, Desinfektion)
Solche Systeme lassen sich in bestehende Anlagen nachrüsten oder in neue Konzepte integrieren und ermöglichen eine flexible, robuste Oberflächenwasserbehandlung.
Kann die Tuchfiltration alleine alle Algen entfernen?+
Für feine Partikel ist sie wirksam, bei hohen Algenlasten wird jedoch die Kombination mit Flotation empfohlen, um Filterverblockung zu vermeiden und die Abscheideleistung zu maximieren.
Welche typischen Betriebsbereiche gelten für DAF und Tuchfilter?+
DAF-Anlagen laufen meist mit 5–15 m³/(m²·h), Tuchfilter mit 4–10 m³/(m²·h). Die tatsächlichen Werte hängen von der Wasserqualität und der Auslegung ab.
Wie oft ist eine Rückspülung der Tuchfilter bei Algenbelastung erforderlich?+
Die Intervalle variieren, jedoch ist der Reinigungsbedarf meist geringer als bei Sandfiltern, selbst während Algenblüten, da die Belastung oberflächenbezogen erfolgt.
Welche Fällmittel werden zur Algenentfernung eingesetzt?+
Häufig werden Aluminium- oder Eisensalze, teils mit Polymerzusätzen, dosiert, um die Flockenbildung für die Flotation zu optimieren.
Wie wirkt sich dieses Verfahren auf nachgeschaltete Membranprozesse aus?+
Eine effektive Entfernung von Algen und Trübung reduziert Membranverschmutzung, verlängert Reinigungsintervalle und stabilisiert den Betrieb.