🧪 Verfahren zur Wasseraufbereitung: Flockungsmittel, Langsamfilter und Aktivkohlefilter
In Wasserwerken kommen verschiedene Reinigungsverfahren zur Wasseraufbereitung zum Einsatz, damit das Rohwasser sowohl sicher als auch geniessbar wird. Welche Verfahren eingesetzt werden, hängt stark von der Qualität des Rohwassers ab:
- Quellwasser je nach Grundwasserleiter unterschiedlich (Karst-, Kluft-, Porengrundwasser)
- Grundwasser enthält in der Regel wenig Keime, kann aber gelöste Stoffe wie Eisen, Mangan oder Nitrat enthalten – hier kann eine chemische oder biologische Behandlung notwendig sein.
- Oberflächenwasser (z. B. aus Seen oder Flüssen) ist am stärksten belastet und erfordert eine mehrstufige Aufbereitung, um organische Stoffe, Mikroorganismen und Trübungen zuverlässig zu entfernen.
Dabei spielen nicht nur chemische Prozesse eine wichtige Rolle, sondern ebenso biologische und physikalische Methoden. Zu den wichtigsten Verfahren zählen insbesondere die Flockung, die Langsamfiltration mit Sand sowie die Aktivkohlefiltration – sie ergänzen sich gegenseitig und sorgen gemeinsam für eine hohe Wasserqualität.
🌀 Flockungsmittel – ein wichtiger Schritt der Wasseraufbereitung
Flockungsmittel, wie zum Beispiel Eisen- oder Aluminiumsalze, helfen dabei, feinste Teilchen, organische Substanzen sowie Metalle im Wasser zu binden. Da diese Partikel extrem klein sind, würden sie sonst in herkömmlichen Filtern nicht zuverlässig zurückgehalten werden können. Deshalb sind Flockungsmittel ein wichtiger Schritt, um die Wasseraufbereitung effektiver zu gestalten.
Funktionsweise:
- Flockungsmittel neutralisieren die elektrische Ladung der Teilchen.
- Die Partikel verklumpen zu grösseren Flocken, die sich absetzen oder herausfiltern lassen.
- Die Flocken werden im nächsten Schritt durch Sedimentation oder Filtration entfernt.
➡️ Eingesetzt bei trübem oder belastetem Oberflächenwasser (z. B. aus Flüssen oder Karst-/Kluftquellen).
🆚 Langsam- und Schnellfilter im Vergleich
Filteranlagen spielen eine zentrale Rolle bei der Trinkwasseraufbereitung. Dabei wird grundsätzlich zwischen Langsamfiltern und Schnellfiltern unterschieden – je nach Rohwasserqualität, Platzverhältnissen und gewünschtem Reinigungsziel. Während beide Filterarten zur Reinigung beitragen, funktionieren sie auf unterschiedliche Weise.
Was passiert im Filter?
- Zunächst bildet sich in der obersten Sandschicht ein Biofilm, der aus nützlichen Mikroorganismen wie Bakterien, Pilzen und Einzellern besteht.
- Diese Mikroorganismen „fressen“ dabei gelöste organische Kohlenstoffe im Wasser – zum Beispiel Pflanzenrückstände, natürliche Huminsäuren oder auch Rückstände aus der Landwirtschaft.
- Sie vermehren sich lokal im Filter, bleiben jedoch fest im Biofilm gebunden. Deshalb werden sie nicht mit dem Wasser ausgespült.
- Zusätzlich hält der Sand feine Schwebstoffe effektiv physikalisch zurück und trägt somit weiter zur Reinigung des Wassers bei.
➡️ Ergebnis: Eine kombinierte biologische und physikalische Reinigung – ganz ohne chemische Zusätze.
➡️ Wichtig: Der Biofilm ist empfindlich. Deshalb dürfen weder Chlor noch andere Desinfektionsmittel eingesetzt werden, da sie die Mikroorganismen abtöten würden.
Langsamfilter: Biologische Reinigung mit natürlichem Prinzip
Langsamfilter sind mit einer feinen Sandschicht gefüllt, durch die das Wasser mit sehr geringer Geschwindigkeit (ca. 0,1–0,2 m/h) sickert. Dabei läuft nicht nur eine mechanische Filterung ab. Vielmehr steht die biologische Selbstreinigung im Vordergrund, denn natürliche Prozesse sorgen für eine tiefgreifende Reinigung.
Vorteile: Besonders effektive biologische Reinigung, kein Einsatz von Chemikalien notwendig, und zudem geringer Energieverbrauch.
Nachteile: Der Durchsatz ist relativ gering. Aus diesem Grund benötigen Langsamfilter viel Platz. Rückspülungen sind nicht möglich – daher muss bei Sättigung die oberste Sandschicht entfernt werden.
Schnellfilter: Effiziente Reinigung bei hohem Durchsatz
Schnellfilter arbeiten mit deutlich höherer Durchflussgeschwindigkeit – meist bis zu 40 m/h. Dadurch eignen sie sich besonders für Wasserwerke mit begrenztem Platz und grossem Wasserbedarf. Hierbei ist die Kombination verschiedener Filterschichten möglich (bspw. Aktivkohle und Sand). Allerdings erfordern sie regelmässige Rückspülungen, um die Filterleistung dauerhaft sicherzustellen.
Vorteile: Hoher Durchsatz, kompakte Bauweise und flexible Filtermaterialien ermöglichen eine effiziente Wasseraufbereitung auch bei begrenztem Platz.
Nachteile: Regelmässige Rückspülungen sind notwendig, was zusätzlichen Aufwand und Wasserverbrauch bedeutet. Zudem ist eine fachgerechte Entsorgung des Spülwassers erforderlich.
🌑 Aktivkohlefilter – gezielte Aufbereitung gegen Spurenstoffe
Aktivkohle ist hoch porös und verfügt über eine enorme innere Oberfläche – 300 – 2000 m² pro Gramm. Aufgrund dieser grossen Fläche kann sie eine Vielzahl an organischen Mikroverunreinigungen effektiv adsorbieren (binden), darunter:
- Pestizide
- Medikamentenrückstände
- Hormone
- Geruchs- und Geschmacksstoffe
Biologische Aktivität auch hier:
- In granulierten Aktivkohlefiltern (GAK) kann sich ebenfalls ein Biofilm bilden.
- Dieser baut zusätzlich gelöste organische Kohlenstoffe ab – ähnlich wie im Langsamfilter.
- Das Verfahren wird dadurch biologisch-aktiv, was die Filterleistung über die reine Adsorption hinaus erhöht.
Wartung und Regeneration:
- Um angesammelte Rückstände zu entfernen, wird der Filter regelmässig zurückgespült.
- Die Aktivkohle verliert mit der Zeit ihre Adsorptionsfähigkeit – sie muss daher in regelmässigen Abständen erneuert oder regeneriert werden.
➡️ GAK-Filter wirken also chemisch und biologisch zugleich – mit hohem Nutzen bei Spurenstoffen und in der modernen Wasseraufbereitung.
🧠 Fazit
| Verfahren | Hauptwirkung | Besondere Eigenschaft |
|---|---|---|
| Flockung | Bindung feiner Partikel durch Chemie | Ideal für trübes Wasser |
| Langsamfilter | Physikalische & biologische Reinigung | Bakterien im Biofilm bauen organische Stoffe ab |
| Schnellfilter | Adsorption + Bioabbau von Mikroverunreinigungen | Besonders effektiv bei Spurenstoffen |
Diese drei Verfahren bilden deshalb ein Kernelement der modernen Wasseraufbereitung, insbesondere an Orten, an denen das Wasser aus Oberflächenquellen stammt oder potenziell belastet sein könnte.