Vom Zulauf bis zur Schlammbehandlung
Wasser- und Umweltschutzvorgaben, aber auch Effizienzbestrebungen und Wirtschaftlichkeitsfragen haben dazu geführt, dass die Abläufe in Kläranlagen inzwischen sehr komplex geworden sind. Um eine reibungslose Förderung in allen Stufen zu gewährleisten, wurden in einer schwäbische Kläranlage verschiedene Pumpentypen der Firma Netzsch Pumpen & Systeme kombiniert, die speziell an die anspruchsvollen Betriebsbedingungen angepasst wurden.
Für eine schwäbische Kläranlage wurden je nach Medium, Druckanforderung und Platzangebot verschiedene Pumpentypen kombiniert. (Foto: Netzsch Pumpen & Systeme)
Die konkrete Ausführung der Pumpe wurde jeweils entsprechend des Mediums und des benötigten Drucks, aber auch mit Blick auf den vorhandenen Platz ausgewählt. In Verbindung mit den Grobstoffzerkleinerern des Unternehmens konnte so eine hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit aus einer Hand erreicht werden.
Abwasser stellt für Förderanlagen eine besondere Herausforderung dar: Es wechselt ständig seine Zusammensetzung und insbesondere der Anteil an groben Feststoffen, wodurch es zu Verstopfungen und erhöhtem Verschleiß kommen kann. Die Gemeinde ließ daher je nach Verstopfungsgefahr an verschiedenen Stellen – etwa am Zulauf oder an den Schlammpressen – vor den Netzsch-Pumpen M-Ovas Lochscheibenzerkleinerer installieren, die etwaige Grobstoffe zerkleinern, damit der Pumpvorgang nicht behindert wird. Die Zerkleinerer sind so konstruiert, dass sie direkt in die horizontale Leitung eingebaut werden können. Ein integrierter Abscheider sammelt Fremdkörper wie Steine, die dann über eine separate Reinigungsöffnung entfernt werden können. Das eigentliche Medium wird währenddessen in einem Schneidwerk mit Hartmetall-Messern zerkleinert, wobei eine Schwungscheibe den Antrieb unterstützt und so die dafür benötige Energie reduziert. Das gesamte System einschließlich des schräg nach oben stehenden Antriebs ist sehr kompakt konstruiert, so dass es nur wenig Platz beansprucht. Dies war umso wichtiger, als der zur Verfügung stehenden Einbauraum in den Maschinenräumen sehr begrenzt waren.
Platzsparende Drehkolbenpumpen zum Abwassertransport
Aus diesem Grund wurden auch für den Transport des Abwassers vom Zulauf und zwischen den verschiedenen Klär- und Reinigungsstufen Drehkolbenpumpen des Typs Tornado gewählt. Diese fallen in ihrer herkömmlichen Bauform T1 bereits sehr kurz aus. Dabei weist sie eine hohe Leistungsdichte auf, je nach Ausführung können bis zu 1.000 m³/h mit bis zu 8 bar gefördert werden. Besonders beengten Verhältnissen kommt die Bauform T2 entgegen, bei der der Motor mittels einer Konsole über den Pumpenraum verlagert wurde, so dass eine der kürzesten Pumpen auf dem Markt entstand. Für die kommunale Kläranlage, in der nur 5 bis 13 m³/h Abwasser mit einer Viskosität von 100 bis 200 mPas und 2 bar Druck gepumpt werden müssen, reichte daher bereits ein relativ kleines Modell aus.
Die räumliche Trennung von Pumpen- und Getrieberaum schützt die Tornado Pumpen zudem zuverlässig gegen Schäden und Betriebsstillstände durch Mediumsleckagen. Auch gestalten sich Wartungs- oder Reinigungsarbeiten sehr einfach: Nach dem Entfernen des großen Frontdeckel eröffnet sich ein freier Zugriff auf alle Medium berührten Teile. Die geraden Kolben lassen sich dazu unkompliziert und getrennt voneinander ein- und ausbauen. Die Pumpen sind sehr robust gestaltet und dank ihres großen freien Kugeldurchgangs können entsprechend große Materialinhaltsstoffe oder Fremdkörper problemlos bewältigt werden.
Druckstabile Dickschlammförderung mittels Exzenterschneckenpumpen
Problematischer gestaltet sich dagegen der Umgang mit den eingedickten Schlämmen. Diese enthalten rund acht bis zwölf Prozent Trockensubstanz und weisen aufgrund ihrer Zusammensetzung kein lineares, wasserähnliches Fließverhalten mehr auf. Um hier dennoch eine beständige Förderung mit 4 bar sicherzustellen, wurden an den entsprechendes Stellen des Prozessablaufs, beispielsweise beim Transport zum und vom Faulturm, Nemo Exzenterschneckenpumpen verbaut.
Ihr Förderprinzip basiert auf einem Rotor, der sich oszillierend in einem feststehenden Stator dreht. Dadurch ergeben sich – bedingt durch die Geometriepaarung zwischen Rotor und Stator – Förderkammern, in denen das Medium durch die Drehbewegung gleichmäßig von der Saug- zur Druckseite bewegt wird. Druck und Fördervolumen bleiben dabei unabhängig von Konsistenz oder Viskosität des Mediums stabil. Auch treten kaum Scherkräfte oder Pulsation auf, die das Medium beeinflussen und die Förderung erschweren könnten. Bei der Befüllung der Kammern mit dem hochviskosen Medium hilft der trichterförmig gestaltete Statoreintritt, bei Bedarf kann die Kuppelstange auch mit einer Zuführschnecke ausgestattet werden. Auf diese Weise lassen sich Durchsätze bis 400 m³/h bei bis zu 48 bar realisieren.
Gesamtheitliches Förderkonzept betrachtet Medium, Druck und bauliche Gegebenheiten
Da die eingedickte Schlämme teils abrasiv sind, werden für den Einsatz in der Kläranlage besonders widerstandsfähige Werkstoffe verwendet: Das Gehäuse wurde aus Grauguss gefertigt, die Kuppelstange aus Chromstahl. Zudem wurden Rotoren aus gehärtetem Chromstahl verbaut. Dadurch sind die Exzenterschneckenpumpen ideal für ihre Aufgabe ausgeführt. Zusätzlich wurden auch diesen Pumpen an kritischen Stellen M-Ovas Zerkleinerer vorgeschaltet, um mögliche Verstopfungen zu verhindern.
Der Motor wird bei dem verwendeten Modell Nemo BY platzsparend in Blockbauweise angeflanscht, dennoch benötigen die Pumpen mehr Raum als etwa Drehkolbenpumpen. Die Experten von NETZSCH untersuchten daher in enger Abstimmung mit dem Betreiber der Kläranlage und unter Berücksichtigung von Mediumsverhalten, Druckanforderungen und Platzangebot, welche Technologie an welcher Stelle eingesetzt werden konnte. Daraus wurde schließlich ein umfassendes Förderkonzept vom Zulauf über die Schlammbehandlung bis zum Vorfluter beziehungsweise Abtransport des entwässerten Schlamms erstellt, das inzwischen seit über einem Jahr erfolgreich im Einsatz ist.
