Zusetzen des Filters bei Feinfiltrierung
Das Problem, das Querstromfiltration notwendig macht, ist bei jedem Filter von geringer Größe vorhanden. Es handelt sich um das Zusetzen des Filters mit abgelagerten Stoffen im Lauf der Zeit. Dadurch wird die Durchflussleistung immer weiter verringert und der Filterwiderstand erhöht.
Dieses Zusetzen kommt bei allen Ultrafiltrationsgeräten vor. Das abgelagerte Material wird auch Filterkuchen oder „Fouling“ genannt. Auch bei einer Umkehrosmose-Anlage ist dieses Problem vorhanden.
Möglichkeiten zur Verhinderung der Filterkuchenbildung
Technisch gibt es zwei Möglichkeiten, die Bildung des Filterkuchens zu verhindern, oder ihn zu beseitigen: Querstromfiltration und Rückspülung.
Querstromfiltration
Wird das zu reinigende Wasser nicht direkt auf den Filter gepumpt, sondern seitlich quer über den Filter, führen die auftretenden Scherkräfte zum Durchtritt des Wassers durch den Filter. Es bildet sich dabei aber kein Filterkuchen.
Für das Verfahren der Querstromfiltration ist allerdings ein hoher Wasserdruck notwendig, der den Energieverbrauch von Anlagen, die nach diesem Prinzip arbeiten, stark erhöht.
Rückspülung
Bei der sogenannten Dead-End-Filtration, wo das Wasser frontal auf den Filter gepumpt wird, muss der sich bildende Filterkuchen immer wieder entfernt werden.
Das geschieht durch Rückspülung. Dafür werden aber hohe Mengen an bereits gereinigtem Wasser benötigt. Der Energieverbrauch ist zwar niedriger als bei der Querstromfiltration – dafür steigt aber der Wasserverbrauch auf ein Vielfaches.
Einsatzgebiete
Beide Verfahren kommen auch bei Wasserreinigungsanlagen zum Einsatz. Die Dead-End-Filtration ist das technisch einfachere, energiesparendere und simplere Verfahren. Anlagen, die mit Rückspülung arbeiten, haben aber einen hohen Wasserverbrauch.
Bei Umkehrosmose-Anlagen kann der Wasserverbrauch für die Gewinnung von einem Liter Trinkwasser bei bis zu 10 Litern Leitungswasser liegen.
Anlagen, die mit Querstromfiltration arbeiten, haben zwar einen wesentlich niedrigeren Wasserverbrauch, sind aber technisch aufwändiger, und damit meist teurer. Durch den hohen nötigen Druck betragen die Energiekosten für den Betrieb ein Vielfaches im Vergleich zu Anlagen mit Dead-End-Filtration.