Unverwüstliche Rührwerke • WASSER & ABWASSER

Die relativ niedrige Drehzahl der POP-I-Anlagen von 300 U/min ist angepasst an die Zähigkeit des Schlamms in den Faulsilos, wo der bei der Klärung des Wassers anfallende Schlamm gesammelt und weiter verarbeitet wird. (Bild: Landia)Die relativ niedrige Drehzahl der POP-I-Anlagen von 300 U/min ist angepasst an die Zähigkeit des Schlamms in den Faulsilos, wo der bei der Klärung des Wassers anfallende Schlamm gesammelt und weiter verarbeitet wird. (Bild: Landia)
Unverwüstliche Rührwerke

Im Jahr 1989 traf der däni­sche Was­ser­ver­sor­ger Vand­Cen­ter Syd (VCS) die Ent­schei­dung, vor­han­de­ne Rühr­wer­ke und Strö­mungs­er­zeu­ger zur Abwas­ser­ver­ar­bei­tung in Oden­se durch lang­le­bi­ge­re und ener­gie­ef­fi­zi­en­te­re Aggre­ga­te zu ersetzen.Da die Anla­gen im Rah­men eines mehr­stu­fi­gen Auf­be­rei­tungs­ver­fah­rens im 24-Stun­den-Dau­er­ein­satz enor­me, mit Fest­stof­fen ver­setz­te Abwas­ser­men­gen ver­ar­bei­ten soll­ten, muss­ten sie sowohl strom­spa­rend als auch beson­ders robust und ver­schleiß­be­stän­dig sein. Daher tausch­te VCS die bis­he­ri­gen Rühr­wer­ke mit den Model­len POPL-I, POP-I und POD-I der Lan­dia A/S, die mit Lan­dia auch in Deutsch­land ver­tre­ten ist. 14 von den 16 instal­lier­ten Rühr­wer­ken sind auch heu­te, 30 Jah­re spä­ter, noch in Betrieb. Denn durch den Ein­satz von säu­re­be­stän­di­gen Edel­stahl­pro­pel­lern kommt es bei den Gerä­ten von Lan­dia zu kei­nen Kor­ro­si­ons­schä­den und der Ver­schleiß auf­grund von abra­si­ven Teil­chen wird mini­miert. Die Rühr­wer­ke POPL-I und POP-I wer­den außer­dem bei gerin­ger Dreh­zahl betrie­ben und sind damit ener­gie­spa­ren­der als ande­re Model­le. Zusätz­lich sind die Pro­pel­ler der Modell­rei­he POPL-I jus­tier­bar und las­sen sich so indi­vi­du­ell auf das Becken ein­stel­len, was den Ener­gie­ver­lust beim Erzeu­gen einer gleich­mä­ßi­gen Strö­mung ver­rin­gert.

Seit 1853 stellt der dritt­größ­te däni­sche Was­ser­ver­sor­ger Vand­Cen­ter Syd den Ein­woh­nern von Oden­se sau­be­res Trink­was­ser zur Ver­fü­gung und hält eine funk­tio­nie­ren­de Abwas­ser­rei­ni­gung auf­recht. Mitt­ler­wei­le wer­den laut der Danish Water and Was­te­wa­ter Asso­cia­ti­on im Ein­zugs­ge­biet von VCS jedoch pro Jahr 33,7 Mio. m³ Abwas­ser auf­be­rei­tet (Stand 2016) – eine Men­ge, für die Rühr­wer­ke mit beson­ders hoher Mate­ri­al­qua­li­tät und Aus­dau­er gefragt sind. Sowohl Motor und Getrie­be als auch der Pro­pel­ler müs­sen der Bean­spru­chung durch den ste­ti­gen Kon­takt mit schlamm­hal­ti­gem Was­ser stand­hal­ten. Ein seit Jah­ren stei­gen­der Anteil an Fest­kör­pern im Abwas­ser ver­kom­pli­ziert den Rei­ni­gungs­pro­zess nun zusätz­lich: Nicht zer­setz­tes Toi­let­ten­pa­pier, Damen­bin­den oder Feucht­tü­cher ver­fan­gen sich in den Rühr­wer­ken und ver­rin­gern die Betriebs­leis­tung. Daher war der Was­ser­ver­sor­ger auf der Suche nach robus­ten Gerä­ten mit mög­lichst gerin­gem Repa­ra­tur­be­darf und damit gerin­gen Lebens­zy­klus­kos­ten. Die Pro­duk­te von Lan­dia mit den beson­ders wider­stands­fä­hi­gen Edel­stahl­pro­pel­lern und der hohen Ener­gie­ef­fi­zi­enz waren damit die ers­te Wahl. Die Ent­schei­dung fiel nicht zuletzt auch auf­grund der loka­len Ser­vice­ver­füg­bar­keit: „Wir legen gro­ßen Wert auf einen gut funk­tio­nie­ren­den Kun­den­dienst vor Ort in Däne­mark“, erklärt Ib Peder­sen, Team­lei­ter für den Betrieb von Klär­an­la­gen bei VCS. Lan­di­as Haupt­sitz liegt im West­jüt­land und damit in unmit­tel­ba­rer Nähe zu den VCS-Anla­gen.

Nach 30 Jahren noch in Betrieb

1989 haben wir 16 Rühr­wer­ke von Lan­dia instal­liert. 14 sind noch heu­te im Betrieb und die Pro­pel­ler der letz­ten bei­den wur­den inzwi­schen an ande­re Rühr­wer­ke mon­tiert“, erzählt Peder­sen. Damit ist ein Groß­teil der damals aus­ge­wähl­ten Aggre­ga­te immer noch in Betrieb – und das nach 30 Jah­ren. Für einen opti­ma­len Ablauf des mehr­stu­fi­gen Auf­be­rei­tungs­pro­zes­ses wähl­te der Ver­sor­ger ver­schie­de­ne Typen aus: Die Strö­mungs­er­zeu­ger der Rei­he POPL-I wäl­zen seit­dem in den Bele­bungs­be­cken bei gerin­ger Dreh­zahl gro­ße Men­gen an ver­un­rei­nig­tem Was­ser um, wäh­rend ergän­zend das Modell POD-I in klei­ne­ren Becken bei gerin­gem Fest­stoff­an­teil betrie­ben wird. Das Rühr­werk POP-I wie­der­um dient dazu, die in den Schlamm­si­los gela­ger­ten, hoch­vis­ko­sen Medi­en im Fluss zu hal­ten, damit sich kein Schlamm absetzt.

Bevor das ver­un­rei­nig­te Was­ser dem Bele­bungs­be­cken des Abwas­ser­werks in Oden­se – und damit den Lan­dia-Rühr­wer­ken – zuge­führt wird, fil­tert jedoch erst ein Rechen­sys­tem gro­be Fest­stof­fe wie Toi­let­ten­pa­pier, Feucht­tü­cher oder ähn­li­che Abfall­pro­duk­te aus der Flüs­sig­keit her­aus. Im Bele­bungs­be­cken fin­det sodann die bio­lo­gi­sche Rei­ni­gung statt. Dabei wird das Was­ser in den anae­ro­ben Teil des Beckens ein­ge­lei­tet, wo Mikro­or­ga­nis­men in Form des soge­nann­ten Belebt­schlamms orga­ni­sche Schmutz­stof­fe abbau­en. Für die nach­fol­gen­de Rei­ni­gung mit­tels Nitri­fi­ka­ti­on wird nun eine gute und aus­ge­wo­ge­ne Sauer­stoff­ver­sor­gung benö­tigt, damit die Orga­nis­men aus­rei­chend Nah­rung für ihren Stoff­wech­sel erhal­ten. Da das künst­li­che Ein­bla­sen von Luft jedoch einer kon­stan­ten Strö­mungs­ge­schwin­dig­keit und damit einer wir­kungs­vol­len Ver­tei­lung von Sauer­stoff ent­ge­gen­wirkt, kom­men hier die Strö­mungs­er­zeu­ger der Rei­he POPL-I zum Ein­satz. Die Rühr­wer­ke sor­gen für eine gleich­mä­ßi­ge Strö­mung und las­sen sich über ihre Pro­pel­ler zudem an das Becken anpas­sen.

Verstellbare Propeller maximieren die Strömungseffizienz

Strö­mungs­er­zeu­ger in Klär­wer­ken müs­sen immer einen Balan­ce­akt bewäl­ti­gen: So soll­te eine gleich­mä­ßi­ge Strö­mung erreicht wer­den, um ein Abset­zen des Belebt­schlamms zu ver­mei­den“, erklärt Cord Cas­sens, Gene­ral Mana­ger der Lan­dia. Auf­grund der Ver­stell­bar­keit des Pro­pel­lers in Win­kel und Posi­ti­on lässt sich das Rühr­werk POPL-I so kon­fi­gu­rie­ren, dass bei der spe­zi­fi­schen Grö­ße und Geo­me­trie des Beckens in Oden­se eine gleich­mä­ßi­ge Strö­mung bei­be­hal­ten wer­den kann und zusätz­lich kei­ne Ener­gie­ver­lus­te bei der Strö­mungs­er­zeu­gung ent­ste­hen.

Die­se Effi­zi­enz wird noch gestei­gert durch eine gerin­ge Dreh­zahl von 32 U/min mit­hil­fe eines 4-kW-Dreh­strom­asyn­chron­mo­tors, was in Kom­bi­na­ti­on mit dem 2,30 m gro­ßen Pro­pel­ler aus­rei­chend Schub für die Umwäl­zung des Becken­in­halts erzeugt. Ins­ge­samt lässt sich der Ener­gie­ver­brauch damit auf 1 W/m³ redu­zie­ren. Eben­falls ener­gie­spa­rend arbei­tet das Rühr­werk POD-I in den klei­ne­ren, anoxi­schen Becken. Hier beträgt die Leis­tungs­auf­nah­me nur 2,2 kW bei 1500 U/min, was bei dem fest­stoff­ar­men Abwas­ser für eine dyna­mi­sche Zir­ku­la­ti­on bei gerin­gem Strom­ver­brauch sorgt. Die rela­tiv nied­ri­ge Dreh­zahl der POP-I-Anla­gen von 300 U/min ist wie­der­um ange­passt an die Zähig­keit des Schlamms in den Faul­si­los, wo der bei der Klä­rung des Was­sers anfal­len­de Schlamm gesam­melt und wei­ter ver­ar­bei­tet wird.

Sämt­li­che Rühr­wer­ke sind dabei mit säu­re­be­stän­di­gen Edel­stahl­pro­pel­lern aus­ge­stat­tet, was den Ver­schleiß durch klei­ne Fest­stoff­teil­chen signi­fi­kant begrenzt. Somit kön­nen die Pro­pel­ler auch nach einem Aus­fall des Antriebs noch abmon­tiert und wei­ter ver­wen­det wer­den. Da es sich bei den Model­len um Rühr­wer­ke mit Tauch­an­trieb han­delt, sind die Pro­pel­ler­wel­len außer­dem in Kom­bi­na­ti­on mit einer Fett­kam­mer sowie zwei Nitril-Dich­tun­gen und einer Glei­t­ring­dich­tung drei­fach vor Abwas­ser und Schlamm geschützt. Zudem ver­fü­gen die Gerä­te über iso­lier­te Wick­lun­gen der Klas­se F und ein druck­was­ser­dich­tes Gehäu­se nach Schutz­art IP 68, um eine Kon­ta­mi­na­ti­on der inne­ren Bau­tei­le zu ver­hin­dern.

Geringe Lebenszykluskosten durch minimale Reparaturen

Seit die Rühr­wer­ke und Strö­mungs­er­zeu­ger bei VCS instal­liert wur­den, lau­fen sie durch­ge­hend und nahe­zu ohne Zwi­schen­fäl­le. „Ledig­lich bei zwei der sech­zehn Gerä­te muss­ten die Antrie­be ersetzt wer­den, die Pro­pel­ler konn­ten jedoch über einen Adap­ter wei­ter­hin bei ande­ren Rühr­wer­ken ver­wen­det wer­den“, so Peder­sen. Dadurch hiel­ten sich die Lebens­zy­klus­kos­ten der Lan­dia-Aggre­ga­te trotz höhe­rer Anschaf­fungs­kos­ten in Gren­zen.

Zur Sicher­stel­lung eines rei­bungs­lo­sen Betriebs fin­den außer­dem regel­mä­ßi­ge War­tun­gen vor Ort statt. Die­se kön­nen auf­grund der Lage des Haupt­sit­zes von Lan­dia im däni­schen West­jüt­land schnell und mit gerin­gem Auf­wand durch­ge­führt wer­den. „Die Rühr­wer­ke in Oden­se wer­den zwei­mal jähr­lich von Lan­dia gewar­tet. Dabei wer­den sie geschmiert und es wird viel­leicht eine Dich­tung aus­ge­tauscht, aber sel­ten etwas repa­riert“, erzählt Cas­sens. Die Kos­ten für Repa­ra­tu­ren bewe­gen sich also auf einem nied­ri­gen Niveau. Wenn doch ein­mal etwas repa­riert oder neu jus­tiert wer­den muss, kann das tech­ni­sche Per­so­nal der Anla­ge selbst tätig wer­den, da kein spe­zi­fi­sches Fach­wis­sen nötig ist.

Im Was­ser- und Abwas­ser­ge­wer­be gibt es eine direk­te Kor­re­la­ti­on zwi­schen Preis und Qua­li­tät. Daher ist es wich­tig, die Kos­ten der gesam­ten Lebens­dau­er zu betrach­ten“, erklärt Peder­sen. Im Gegen­satz zu Kon­kur­renz­pro­duk­ten, die bei­spiels­wei­se nicht mit Edel­stahl arbei­ten, gibt Lan­dia eine lebens­lan­ge Garan­tie auf ihre Pro­pel­ler. Selbst der chi­ne­si­sche Markt scheint die Vor­tei­le der lang­fris­tig güns­ti­ge­ren Model­le von Lan­dia ent­deckt zu haben: „Mitt­ler­wei­le ver­kau­fen wir zuneh­mend auch eine Men­ge an Aus­rüs­tung nach Chi­na. Chi­ne­si­sche Kun­den kön­nen weit­aus güns­ti­ge­re Rühr­wer­ke auf ihrem hei­mi­schen Markt kau­fen, aber immer mehr Abwas­ser­un­ter­neh­men beach­ten die Kos­ten wäh­rend der gesam­ten Lebens­dau­er“, stellt Hold­gaard abschlie­ßend fest.