KSB Sewatec-Pumpen tragen zur Sanierung des Ontario-Sees bei

29.10.2020
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Die 45 Kilometer lange Küste von Hamilton Harbour am kanadischen Ontariosee ist seit vielen Jahrhunderten das Herzstück der umliegenden Gemeinden. Die Industrialisierung und das Wachstum der Stadt Hamilton, einst eine unberührte Quelle für frischen Fisch und ein Ort der Freizeitgestaltung für die lokale Bevölkerung, haben sich nachteilig auf das Leben des Hafens ausgewirkt.
KSB Sewatec-Pumpen tragen zur Sanierung des Ontario-Sees bei

Die Pumpstation enthält eine kreisförmige geteilte Nassbohrung, die sich in einer kreisförmigen Trockenbohrung befindet, in der 12 vertikale Trockensammelpumpensätze der KSB Sewatec K700-950 G1 VGW installiert sind. (Bildquelle: Reimar Construction)

Bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts hatten Jahrzehnte giftiger Sedimente, Regenwasserabfluss, Verlust des Lebensraums, Verschlechterung der Wasserqualität und andere Faktoren das Ökosystem von Hamilton Harbour schwer beschädigt.

1987 identifizierte die Internationale Gemeinsame Kommission (IJC) - die Organisation, die das Wasserqualitätsabkommen zwischen Kanada und den Vereinigten Staaten für die Great Lakes überwacht - den 500 Quadratkilometer großen Hamilton Harbour als eines von 43 Problembereichen (AOC). Auf einer Liste von Orten zu stehen, an denen Umweltzerstörung die Nutzung und die Umweltgesundheit der Großen Seen ernsthaft beeinträchtigte, war ein Weckruf für die Stadt. In den letzten Jahren wurden bedeutende umwelttechnische Programme implementiert, von denen das größte das mehrphasige Clean Harbor-Programm ist.

Abwasserbehandlungsprojekt

Im Jahr 2008 hat die Stadt den Umweltstudienbericht der Kläranlage Woodward Avenue (Kläranlage) fertiggestellt, um einen Plan für die Modernisierung der Anlage festzulegen. Diese empfohlene Investition zur Bewältigung der Regenwetterströme, zur Bereitstellung von Behandlungskapazität und zur Erreichung der Behandlungsziele, die im Hamilton Harbor Remedial Action Plan, im Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Parks und im Federal Environmental Protection Act festgelegt sind.

Es befindet sich in der Nähe der südöstlichen Ecke des Hafens und ist die größte Kläranlage in der Wasserscheide von Hamilton Harbour und eine der größten in Ontario. Der Hafen enthält auch eine der größten giftigen Sedimentstellen auf der kanadischen Seite der Großen Seen. Da die Anlage die größte einzelne Wasserquelle ist, die in den Hafen von Hamilton fließt, wirkt sich die Qualität dieses Abwassers direkt und stark auf die Wasserqualität und die Umweltgesundheit des Hafens aus. Das Woodward-Upgrade-Projekt ist ein mehrphasiger, mehrjähriger Prozess, der eine Reihe von Teilprojekten umfasst, von denen jedes seine eigenen Spezifikationen und Zeitpläne hat.

Die Upgrades kosten 340 Millionen US-Dollar und umfassen die Erhöhung des Endbehandlungsprozesses der Anlage von der sekundären auf die tertiäre (dritte) Ebene. Dies erhöht die Aufbereitung des behandelten Abwassers der Anlage und ermöglicht es der Anlage, strenge Einleitungsgrenzen zu erreichen, die im Hamilton Harbor Remedial Action Plan für Phosphor, Ammoniak und suspendierte Feststoffe beschrieben sind. Ein wichtiges Teilprojekt ist der Bau einer neuen Rohabwasserpumpstation und einer Steuerung des Sammelsystems zur Unterstützung von Initiativen bei Regenwetter und Hochwasserschutz. Eine effektive Pumpstation, die in der Lage ist, aktuelle und projizierte Ströme zu verarbeiten, ist für das Funktionieren der Abwasserbehandlung und die Verhinderung von Überläufen im Hafen von wesentlicher Bedeutung. Die Bauarbeiten für das Upgrade begannen im Mai 2017 und sollen im Juli 2021 abgeschlossen sein.

Woodward Avenue Pumpstation

Die bestehende Kläranlage, die sich dem 60. Lebensjahr nähert, hat eine durchschnittliche Nennkapazität von 409 Millionen Litern pro Tag (MLD) und eine maximale Nennkapazität von 614 MLD. Wenn dies überschritten wird, wird das überschüssige Wasser, das eine Mischung aus Industrie- und Hausmüll ist und vom Land abfließt, in den Hafen eingeleitet. Um den langfristigen geplanten Verarbeitungsanforderungen gerecht zu werden, wird die Anlage eine maximale Empfangskapazität von 1.700 MLD haben. Um diese Anforderung zu erfüllen, mussten erhebliche Anstrengungen unternommen werden, um eine hocheffiziente Pumpstation mit Pumpen zu entwickeln, die nachweislich große Mengen unbehandelten Abwassers handhabt. Nach sorgfältiger Prüfung der verschiedenen verfügbaren Pumpenoptionen wählten Maple Reinders, Auftragnehmer für die Pumpstation, zusammen mit der Stadt Hamilton KSB Pumps Inc., Kanada, als Pumpenlieferanten auf der Grundlage der Technologie und des Wissens von KSB über das Design von Pumpstationen.

Das Design des bestehenden Pumpenhauses in der Woodward Avenue ist insofern eher ungewöhnlich, als es sich um eine kreisförmige Konstruktion handelt. Dies hat sich eindeutig als vorteilhaft erwiesen, denn das im Bau befindliche neue Pumpenhaus ist ebenfalls kreisförmig und enthält eine kreisförmige, geteilte Nassbohrung, die sich in einer kreisförmigen Trockenbohrung befindet, in der sich 12 KSB Sewatec K700-950 G1 VGW vertikale Trockengruben-Feststoffpumpe befindet Sets sind installiert. Das Pumpenhaus hat eine Gesamthöhe von 81 m über dem Meeresspiegel und mit fast 30 m ist der unterirdische Nassbrunnen viel tiefer als sein Vorgänger. Dieser größere und tiefere Nassschacht verhindert das Überfluten des Systems und bietet mehr Systemspeicher.

Es gibt mehrere Vorteile des Nassbrunnens innerhalb der Trockenbrunnenkonfiguration. Erstens ermöglichen Trockenbrunnenpumpen im Gegensatz zu Nassbrunnenpumpen einen einfachen Zugang zu allen Pumpenteilen für die Wartung und Reparatur vor Ort. Wenn Komponenten aus dem trockenen Brunnen entfernt werden müssen, können sie leicht an die Oberfläche gebracht werden. Das geteilte Nassbrunnen-Design mit sechs Pumpen auf beiden Seiten ermöglicht es, eine Seite zur Reinigung vom Strom zu nehmen, ohne dass die Effizienz des Pumpenhauses beeinträchtigt wird.

Die Herausforderung

Da das Pumpenhaus eher unkonventionell aufgebaut war, musste KSB eine Reihe von konstruktiven Herausforderungen bewältigen, die sich aus der Konfiguration der Pumpenhalterungen ergaben. Die Formulierung eines Layouts für die Pumpen um das Äußere des Nassbrunnens war das erste Problem, mit dem man sich auseinandersetzen musste. Die Antwort war unterschiedliche Installationsdruckwinkel für das Verbindungsstück / Einlassrohr. Dies bedeutete wiederum, dass für die Konfiguration spezielle Halterungen entwickelt wurden. Zu diesem Zweck stellte KSB für jede Pumpe ein maßgeschneidertes Spiralgehäuse mit integriertem Montageflanschfuß zur Verfügung, mit dem die Pumpen direkt an den vor Ort gegossenen Fundamentblöcken verankert werden können. Dies ist ein einzigartiges Konzept von KSB.

Um den optimalen Abwasserfluss durch die Anlage zu gewährleisten, wären 10 Pumpen für die Vollzeitverfügbarkeit und zwei weitere für Standby-Anforderungen erforderlich. Außerdem mussten die Pumpen gemeinsam in der Lage sein, bis zu 23.600 l / s und eine potenzielle Feststoffgehaltsgröße von 190 mm zu fördern. Das dritte wichtige Problem waren unterschiedliche Abläufe. In Zeiten mit geringem Abwasserspiegel muss Kavitation vermieden werden, und wenn Sturmbedingungen auftreten, müssen hohe Ströme berücksichtigt werden. Durch die Installation von vier Frequenzumrichtern (VFDs) reagieren alle Pumpen automatisch auf den eingehenden Durchfluss. Schließlich mussten die Pumpen einen hohen Wirkungsgrad liefern.

Die Fähigkeit, große Feststoffe zu handhaben und die Strömungsgeschwindigkeit zu steuern, gibt der Kläranlage die Möglichkeit, die Abfangjäger zur Reinigung durch Manipulation und Steuerung des Abfangbehälters abzulassen. Bei der vorhandenen Anlage ist es nicht möglich, das Niveau im Nassbrunnen zu senken, um die Geschwindigkeit in den Abfangjägern zu steuern. Wenn Stürme auftreten, führen ein zusätzlicher Zufluss und eine erhöhte Geschwindigkeit dazu, dass die Abfangjäger die Fähigkeit verlieren, angesammeltes Sediment aufzunehmen, und dies gelangt direkt zu den Kopfarbeiten, wodurch ein Überlastungszustand entsteht. Mit dem neuen Pumpenhausdesign ist es möglich, die Abfangjäger nach Bedarf zu entleeren und die zusätzliche Sandbelastung der Anlage zu entfernen.

Die KSB-Pumpen

Alle vertikal montierten Sewatec-Pumpen werden mit einer 15 m langen Kohlefaser-Antriebswelle, einem 700 PS starken Motor, einer geteilten Gleitringdichtung, einem langen Saugkrümmer mit einem Radius von 1050 x 750 mm und einem Vibrationsüberwachungssystem geliefert. Die Saugbögen mit glatter Oberfläche reduzieren einen 200-mm-Reinigungsanschluss. Die Motoren befinden sich im trockenen Brunnen auf einem erhöhten Niveau und können daher nicht durch die Möglichkeit einer Überflutung des nassen Brunnens beeinträchtigt werden. Während die Pumpe für den Betrieb in trockener Umgebung ausgelegt ist, gibt es eine externe Spülleitung für sauberes Wasser für die Gleitringdichtung. Durch die Bereitstellung einer redundanten Dichtungstechnologie wird eine zusätzliche Schutzschicht hinzugefügt, die verhindert, dass Abwasser aus der Pumpe austritt. Mit einer Vielzahl von Laufradoptionen und Montagemethoden bietet der Sewatec die perfekte Antwort für den Transport von Rohabwasser sowie dickeren Medien wie Biofeststoffen / Schlamm.

„Dieser Auftrag erforderte eine Kombination aus hoher Pumpleistung, guter NPSH-Leistung und der Fähigkeit, mit festen Materialien im nicht abgeschirmten Abwasser und im Sturmabfluss umzugehen“, kommentiert Marcus Henderson, Regional Sales Manager von KSB Pumps Canada. Jede der Pumpen enthält ein 898 mm starkes, nicht verstopfendes Mehrflügel-Radialstrom-K-Laufrad mit einem freien Durchgang von 190 mm und einer Kapazität von 1968 l / s bei 21 m.w.c. TDH. Das obere Ende des normalen Betriebsbereichs beträgt 26,25 m.w.c. TDH und das untere Ende ist 16m.w.c. TDH.

„Die Sewatec-Pumpen von KSB sind eine ausgezeichnete Wahl für diesen Job und verfügen über eine hervorragende Erfolgsbilanz bei der Bereitstellung eines zuverlässigen Service in Kläranlagen auf der ganzen Welt“, sagt Marcus Henderson. „Diese trocken installierte Pumpe ist mit Frequenzumrichtern, IE4-Motoren und einem optimierten Hydrauliksystem ausgestattet, das einen hohen Wirkungsgrad erzielt und so zur Reduzierung des Energieverbrauchs und zur Minimierung der Betriebskosten beiträgt. Der Auftrag erforderte einen hydraulischen Wirkungsgrad von 86%, wobei KSB 86,97% im Auslegungsbetriebszustand garantierte. Bei einer Prüfung im KSB-Werk in Halle lieferten die Pumpen 89,1%, rund 2,1% mehr Wirkungsgrad als wir garantiert."

Für die Gleitringdichtungen arbeitete KSB mit dem örtlichen Dichtungslieferanten an einer speziellen Konfiguration, um die Pumpeninstallation und die Welle aufzunehmen. Geteilte Gleitringdichtungen wurden ausgewählt und über dem Lagergehäuse positioniert, so dass sie vor Ort zugänglich sind und ausgetauscht werden können. Das Trockenbrunnen-Design bietet den Vorteil, dass sowohl die Dichtungen als auch die Lager für Wartungszwecke leicht zugänglich sind.

Bis zum Frühjahr 2020 waren die Bauarbeiten für die Trocken- und Nassbrunnen einschließlich der vor Ort gegossenen Fundamentblöcke für die Pumpen abgeschlossen, und die Arbeiten an den Servicebereichen auf und über dem Boden waren im Gange. Die erste der Pumpen wurde in Position gebracht und an den Halterungen verankert. Die vollständige Installation der Pumpen, Antriebe und Wellen wird für Anfang 2021 erwartet.

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