FAQ Quarzsand

FAQ Quarzsand und Quarzkies für Sandfilter und Aquaristik

1. Allgemeine Beschreibung
2. Physikalische Eigenschaften
3. Wirkungsweise
4. Störfaktoren bei der Filtration über Quarzsand
5. Einsatzgrenzen von Quarzsand
6. Verfahrensschema der Schnellfiltration mit Quarzsand
7. Allgemeine Betriebsbedingungen für Quarzsand in Schnellfilter
8. Diagramm Druckverlust
9. Diagramm Bettausdehnung
 

Zur Produktbeschreibung und den Bestelldaten von Quarzsand
Zu den Sandfilteranlagen
Zur FAQ Grundlagen Enteisenung und Entmanganung
Zur Produktübersicht Wasseraufbereitung

1.  Quarzsand - Allgemeine Beschreibung

Quarzsand und Quarzkies ist ein universelles Filtrationsmaterial. Er findet Verwendung als Stützbettschicht in nahezu allen Filtern, deren Filtrationsmaterial leichter ist, so übrigens auch in Filter mit Ionentauscherherzen.
Quarzsand verrichtet seine Dienste in Schwimmbadfilter, als Mischbett in Aktivkohlefilter, zur Filtration von Eisen (obgleich es da bessere Granulate gibt), in der Trinkwasseraufbereitung als Grobfilter etc.
Quarzsand sollte möglichst inert und frei von Verunreinigungen und Staubanteilen sein.

Bausand, meistens gelblich oder rötlich gefärbt, ist nicht für die Wasserfiltration geeignet.
Quarzsand darf sich nennen, wenn er einen Anteil von über 85% aus dem Mineral Quarz enthält. Unsere Sande enthalten einen Anteil von fast 98% Quarz.
Die Anreicherung des Sandes mit Quarz im Erdreich erfolgt durch chemische Umwandlung anderer Mineralien, die dann entweder in Lösung gehen, sich zersetzen etc und dann durch Grundwasserströmungen fortgetragen werden.

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2. Physikalische Eigenschaften von Quarzsand/Filterkies

Wir liefern Quarzsand/Filterkies in folgenden Körnungen

• Filterkies 0,4 – 0,8 mm, trocken
• Filterkies 1,0 - 2,0 mm, trocken
• Filterkies 2,0 - 3,15 mm, trocken
• Filterkies 3,15 - 5,6 mm, trocken
• Filterkies 5,6 - 8,0 mm trocken

Die Körnungen 2,0 bis 8,0 kommen hierbei meistens als Stützschicht zum Einsatz, während die Körnungen 0,4 bis 2,0 für die Filtration verwendet werden.

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3. Wirkungsweise bei der Filtration

3.1. Quarzsand zur mechanischen Filtration

Die Filtration mit Quarzsand erfolgt durch mechanische Filterwirkung. Mit feinem Korn erreicht man wegen der größeren Filteroberfläche eine höherer Filterfeinheit als mit groben Korn. Neuer Sand besitzt bessere mechanische Filtereigenschaften als alter Sand. Obgleich Quarzsand eine recht hohe Härte besitzt, schleift sich durch den Abrieb während des Rückspülens das Korn ab. Durch die geringere und glattere Oberfläche kann sich ein Schmutzteilchen nicht mehr so gut an dessen Oberfläche anlegen. Das Kräftemessen zwischen van der Waals-Kräfte und den laminaren Kräften geht in diesem Fall für die erstgenannten ungünstiger aus.
Quarzsand für die Trinkwasserfiltration sollte daher alle zwei Jahre gewechselt werden, ebenso Sande, die bei der Filtration in öffentlichen Bädern eingesetzt werden. In Privatbädern ist ein Austausch meistens im Schnitt nach 5 Jahren fällig.
Mit Quarzsand erreicht man eine Filterfeinheit bis ca. 80µm.
Für höhere Filterfeinheiten bis zu 20 µm haben wir ein spezielles, aus Siliziumdioxid bestehendes  Filtergranulat oder aber auch Granatsand zur Verfügung.
Quarzsand ist ein einfach zu handhabendes Material, das sich leicht rückspülen lässt. Jedoch gibt es auch Ausnahmen, bei denen meistens nach "Versuch und Irrtum" vorgegangen werden muss, um optimale Ergebnisse zu erhalten. Solch eine Ausnahme stellt die Enteisenung mit Quarzsand als Filtrationsmaterial dar.

3.2. Quarzsand/Quarzkies zur Enteisenung

Wird Sand zur Enteisenung verwendet, muss zur Fällung des gelösten zweiwertigen Eisens in dreiwertiges Eisen Sauerstoff zugeführt werden. Die Eisenfällung bewirkt dann in erster Linie der Sauerstoff, während  der Quarzsand das dann filtrierbare dreiwertige Eisen zurückhält. Dieses wird anschließend beim Rückspülvorgang aus dem Filterbett entfernt. Auch hier gilt, dass der pH-Wert, die Größe des Filterkornes und die Wassertemperatur ganz entscheidend für den Erfolg der Bemühungen ist
Ist genügend Eisen/Mangan vorhanden, kann man hoffen, dass sich im Laufe der Zeit ein Biofilm aus Kleinstlebewesen ansiedelt, die das Eisen in ihren Stoffwechsel einbauen. Dieser Hoffnung kann man durch entsprechende Impfung auch Nachdruck verleihen. Die biologische Filterung ist im Vergleich zu anderen Verfahren sehr effektiv, jedoch auch anfällig gegen "Störeinflüsse" wie z.B. dem Rückspülen. Wird zu stark rückgespült, verschwindet die Pracht, die Enteisenungswirkung lässt deutlich nach und muss dann mühsam wieder aufgebaut werden.
Dieser Prozess der Anfiltration kann dann schon mal 20 Stunden dauern.

Generell müssen solche Filter eingefahren werden. Ein neuer Enteisenungs-/Entmanganungsfilter wird anfangs bei weitem nicht die Kapazität bringen wie ein gut gepflegter alter Filter. Manchmal kann es bis zu einem halben Jahr dauern, bis ein solcher Filter eingefahren ist.
Von Vorteil ist immer, wenn bei Materialwechsel eingefahrenes Granulat mit in den Filter eingebaut wird.
Fingerspitzengefühl und Austesten ist bei Quarzsandfiltern vor allem bei der Entmanganung angesagt. Wenn Quarzsand zur Enteisenung verwendet werden soll, dann ist auf jeden Fall FilterAg® oder unser Granatsand das Material der bessere Wahl.

Generell wird der günstige Einkaufspreis des Quarzsandes durch die notwendige große Dimensionierung von Filtern, insbesondere bei der Entmanganung, aufgehoben. Hier sollten Granulate aus Mangandioxid im Filter eingebaut werden, auch wenn der 10-20mal höhere Preis zunächst abschrecken mag. Bei Neuanlagen rechnet sich das im Hinblick auf die Anlagendimensionierung sehr schnell.

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4. Störfaktoren bei der Filtration bzw. Enteisenung mit Quarzsand 

Störfaktoren, die eine Ausfällung stören oder unmöglich machen sind:

-  Organische Stoffe:
sie sind meist gefärbt und wirken als Binder sowohl für die Ferri- als auch die Ferro-Verbindungen, indem sie das Eisen in einem chemisch löslichen gebundenen Komplex halten.
Zum Beispiel ist das Eisen im Hämoglobin des Blutes in einer ähnlichen Art gelöst.

- Ungeeigneter pH-Wert

Reine Eisenentfernung:
der pH-Wert sollte größer als 6,8 und kleiner als 8,0 sein
Sind diese Bedingungen nicht gegeben, muss eine entsprechende Wasservorbehandlung erfolgen

- Freie Kohlensäure
sie vermindert die Bereitschaft des gelösten Eisens zu reagieren oder aus einer Lösung auszufallen.

- fehlender Sauerstoff
fehlender Sauerstoff kann vor dem Filter z.B. mit Hilfe eines Schnüffelventiles eingebracht werden. Bei zu geringem Sauerstoff fallen die Reaktionen träger aus bzw. kommen erst gar nicht in Gang.

- Öl im Wasser
Öl legt sich als Film über das Granulat. Dadurch kann Quarzsand nicht als Katalysator wirken. Eine Reduktion zwischen Sauerstoff und Eisen ist somit nicht möglich.

- Schwefelwasserstoff im Wasser
Bei Anwesenheit von H₂S ist die Enteisenung/Entmanganung nicht mehr möglich

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5. Einsatzgrenzen von Quarzsand zur Enteisenung

*falls notwendig sind Polyphosphate nach der Filterung durchzuführen

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6. Verfahrensschema der Schnellfiltration mit Quarzsand

Die Anwendung erfolgt in einem normalen Filtrationsverfahren ( siehe Bild 1).
Durch ein periodisches Rückspülen wird das Filtrat ausgespült.

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7. Allgemeine Betriebsbedingungen der Schnellfiltration mit Quarzsand

*  bei optimalen Bedingungen, weiteres siehe Filtertechnik
** Die zusätzliche Anwendung von Luftspülung ist vorteilhaft, wenn der Filterwiderstand um 0,2 bar zugenommen hat. Vor Einsatz ist ein Test empfehlenswert.

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8. Druckverlust

Im untenstehenden Diagramm  ist der Druckverlust in Abhängigkeit von der Filtergeschwindigkeit dargestellt. Ein Druckverlust von 0,5 bar sollte nicht überschritten werden. Spätestens bei Erreichen dieser Druckdifferenz ist eine Rückspülung durchzuführen

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9. Bettausdehnung

Im untenstehenden Diagramm ist die Expansion des Filterbettes während der Rückspülung dargestellt als Funktion der Wassertemperatur.
Die Rückspülung ist für 20 - 30 Minuten durchzuführen bei einer Bettexpansion von 35 - 45%.

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