Verbesserung der Abscheideleistung des Sandfangs • WASSER & ABWASSER

Mink Klauen-Kompressor zum Belüften des Sandfangs. (Bild: Busch Vacuum Pumps and Systems)Mink Klauen-Kompressor zum Belüften des Sandfangs. (Bild: Busch Vacuum Pumps and Systems)
Verbesserung der Abscheideleistung des Sandfangs

Belüf­te­te Sand­fän­ge stel­len als ers­te Behand­lungs­stu­fe in Klär­an­la­gen einen wich­ti­gen Pro­zess­schritt zur opti­ma­len und wirt­schaft­li­chen Klä­rung von Abwäs­sern dar. Mit der Abschei­dung von Sand und ande­ren mine­ra­li­schen Stof­fen schüt­zen sie die nach­fol­gen­den Rei­ni­gungs­stu­fen vor Schä­den durch Abra­si­on, Ver­stop­fun­gen und schluss­end­lich vor Abla­ge­run­gen. Im Sand­fang der Klär­an­la­ge Pop­pen­wei­ler hat man nun die Abschei­de­leis­tung von Sand sowie Fet­ten und Ölen durch den Ein­satz eines fre­quenz­ge­re­gel­ten Mink Klau­en-Kom­pres­sors von Dr.-Ing. K. Busch opti­miert. Dies war mög­lich, ohne dass an der Geo­me­trie des Sand­fan­ges Ver­än­de­run­gen vor­ge­nom­men wer­den muss­ten.

Die Klär­an­la­ge Pop­pen­wei­ler mit einem Ein­woh­ner­wert (EW) von 31.000 gehört mit den Klär­an­la­gen Eglos­heim (18.500 EW) und Hohen­eck (167.000 EW) mit zum Eigen­be­trieb Stadt­ent­wäs­se­rung Lud­wigs­burg. 1976 in Betrieb genom­men, wur­de die Klär­an­la­ge in den Jah­ren 1994 bis 1996 grund­le­gend erwei­tert und moder­ni­siert. Die Grün­de hier­für waren, dass die alte Klär­an­la­ge die Anfor­de­run­gen an die Rei­ni­gungs­leis­tung, vor allem hin­sicht­lich des Stick­stoff- und Pho­spor­ab­baus, nicht mehr erfül­len konn­te. Außer­dem wur­den die Gemein­den Affal­ter­bach und Mar­bach-Sie­gel­hau­sen zusätz­lich an die Klär­an­la­ge Pop­pen­wei­ler ange­schlos­sen. Heu­te deckt die 31.000-EW-Kläranlage der Grö­ßen­klas­se 4 ein Sied­lungs­ge­biet von 342 Hekt­ar Flä­che ab.

Der noch heu­te benutz­te 15 Meter lan­ge Sand­fang stammt aus dem Jahr 1976. Er wur­de bei den Erwei­te­rungs- und Moder­ni­sie­rungs­maß­nah­men in den 1990-er Jah­ren nicht ver­grö­ßert und ist somit an sei­ne Leis­tungs­gren­zen gesto­ßen. Dies mach­te sich durch Sand­ab­la­ge­run­gen im Vor­klär­be­cken und in den nach­ge­schal­te­ten Bele­bungs­be­cken bemerk­bar. Wal­ter Eichin­ger, der Betriebs­lei­ter aller drei Klär­an­la­gen der Stadt­ent­wäs­se­rung Lud­wigs­burg, such­te des­halb eine Lösung, wie die Abschei­de­leis­tung des Sand­fangs mög­lichst wirt­schaft­lich opti­miert wer­den könn­te.

Anhand der Richt­li­ni­en der DWA (Deut­sche Ver­ei­ni­gung für Was­ser­wirt­schaft, Abwas­ser und Abfall) berech­ne­te Hel­mut Rie­graf als Pro­jekt­lei­ter der Stadt­ent­wäs­se­rung Lud­wigs­burg die not­wen­di­gen Dimen­sio­nen für einen Sand­fang, der die opti­ma­le Tren­nung von Sand und Schwimm­stof­fen wie Ölen und Fet­ten von den orga­ni­schen Schweb­stof­fen ermög­licht. Dar­aus ergab sich, dass der Sand­fang min­des­tens drei Meter län­ger sein müss­te, um die Fließ­ge­schwin­dig­keit zu ver­rin­gern und somit eine opti­ma­le Sepa­rie­rung zu errei­chen. Da eine Ver­län­ge­rung des Sand­fang­be­ckens mit erheb­li­chen Bau­kos­ten und Still­stand­zei­ten ver­bun­den gewe­sen wäre, dach­ten Wal­ter Eichin­ger und Hel­mut Rie­graf über die Mög­lich­keit nach, durch die Luft­zu­fuhr die Umwäl­zung des Abwas­sers zu opti­mie­ren.

Durch die Ver­än­de­rung des Luft­vo­lu­men­stroms woll­ten sie die tur­bu­len­te kine­ti­sche Ener­gie, her­vor­ge­ru­fen durch die Wal­zen­ge­schwin­dig­keit im Abwas­ser, ver­än­dern. Also die durch den Luft­ein­trag ent­ste­hen­de ver­ti­ka­le Zir­ku­la­ti­on des Abwas­sers und deren Vor­wärts­be­we­gung durch die Fließ­ge­schwin­dig­keit beein­flus­sen.

Das bereits instal­lier­te Dreh­kol­ben­ge­blä­se war nicht regel­bar, lie­fer­te also einen per­ma­nen­ten Volu­men­strom bei einem Über­druck von 0,5 bar. Wal­ter Eichin­ger nahm dar­auf­hin Kon­takt mit Dr.-Ing. K. Busch auf. Die­se emp­fahl den Ein­bau eines Mink Klau­en-Kom­pres­sors mit einem exter­nen Fre­quenz­um­rich­ter. Die­ser Kom­pres­sor lie­fert eben­so kon­stant einen Über­druck von 0,5 bar, der Volu­men­strom lässt sich aller­dings über einen Fre­quenz­um­rich­ter regeln, so dass er genau auf die Anfor­de­run­gen im bestehen­den Sand­fang ein­ge­stellt wer­den kann. Durch das Funk­ti­ons­prin­zip des Klau­en-Ver­dich­ters ist die­ser in einem gro­ßen Bereich von 20 bis 60 Hertz ohne Ein­fluss auf den erzeug­ten Über­druck stu­fen­los regel­bar.

Mit dem neu­en Mink Klau­en-Kom­pres­sor von Busch fuhr Wal­ter Eichin­ger mehr­wö­chi­ge Ver­su­che, um den opti­ma­len Abschei­de­grad im Sand­fang zu errei­chen. Schluss­end­lich kam er zum Ergeb­nis, dass bei einem Betrieb des Kom­pres­sors bei 35 Hertz die bes­ten Resul­ta­te zu erzie­len und die­se wei­test­ge­hend unab­hän­gig von der Abwas­ser­last bezie­hungs­wei­se von der Fließ­ge­schwin­dig­keit sind. Bei hohem Abwas­ser­an­fall müs­sen ledig­lich die Inter­val­le zum Absau­gen des San­des erhöht wer­den. Der Mink Klau­en-Kom­pres­sor ist in der Schall­dämm­hau­be des alten Dreh­kol­ben­ge­blä­ses ein­ge­baut, obwohl er wesent­lich lei­ser arbei­tet. Der Fre­quenz­um­rich­ter ist gut erreich­bar an der Wand ange­bracht, sodass die Dreh­zahl bei Bedarf ein­fach per Knopf­druck ver­än­dert wer­den kann.

Durch die­se Lösung wird jetzt exakt die benö­tig­te Luft­men­ge über meh­re­re Düsen, die auf die Gesamt­län­ge des Sand­fan­ges (Fig. 3) in einer Tie­fe von 2,90 Metern ange­bracht sind, ein­ge­bracht. Die Wälz­be­we­gung, die sie im Abwas­ser erzeu­gen ist durch ihre Zir­ku­la­ti­ons­ge­schwin­dig­keit jetzt so gere­gelt, dass sich Sand und ande­re mine­ra­li­schen Stof­fe in der Sand­fang­rin­ne des Beckens abset­zen. Gleich­zei­tig blei­ben die orga­ni­schen Stof­fe in der Schwe­be und gelan­gen aus dem Sand­fang über das Vor­klär­be­cken in die Bele­bungs­be­cken, wo sie zur Deni­tri­fi­ka­ti­on benö­tigt wer­den. Eine zu schwa­che Wälz­be­we­gung, her­vor­ge­ru­fen durch eine unzu­rei­chen­de Luft­zu­fuhr, könn­te zur uner­wünsch­ten Abla­ge­rung der orga­ni­schen Stof­fe als Schlamm am Becken­bo­den und in der Sand­fang­rin­ne füh­ren. Auch die Abschei­dung von Ölen, Fet­ten und ande­ren Schwimm­stof­fen wur­de ver­bes­sert, sodass die­se im Fett­fang oben auf­schwim­men und abge­schöpft wer­den kön­nen.

Somit ist es mit ver­hält­nis­mä­ßig gerin­gem Auf­wand gelun­gen, die Leis­tung des über 40 Jah­re alten Sand­fangs soweit zu ver­bes­sern, dass mög­lichst wenig Sand und ande­re mine­ra­li­sche Stof­fe in die nach­fol­gen­den mecha­ni­schen und bio­lo­gi­schen Rei­ni­gungs­stu­fen gelan­gen und sich dort abla­gern kön­nen. Dadurch konn­ten auch die Funk­ti­ons­fä­hig­keit und die Betriebs­si­cher­heit der gesam­ten Klär­an­la­ge ver­bes­sert wer­den.

Einen wei­te­ren Vor­teil konn­te Wal­ter Eichin­ger durch den Betrieb des neu­en Mink Klau­en-Kom­pres­sors aus­ma­chen: Gegen­über dem frü­he­ren Dreh­kol­ben­ge­blä­se arbei­tet der mit einem Ener­gie­spar­mo­tor IE3 aus­ge­stat­te­te Klau­en-Kom­pres­sor ener­gie­ef­fi­zi­en­ter, was eine Ener­gie­ein­spa­rung von unge­fähr 33 Pro­zent ent­spricht. Die War­tung beschränkt sich auf einen jähr­li­chen Getrie­be­öl­wech­sel, der von einem Busch-Tech­ni­ker durch­ge­führt wird.