Schlauchpumpen in der Abwasseraufbereitung
Einsatz von Ponndorf Schlauchpumpen in mechanisch-biologischen Abwasserreinigungsanlagen
Kläranlagen oder auch Abwasserreinigungsanlagen genannt, sind technische Anlagen, die zur Reinigung von Industrie- und Haushaltsabwässern dient. Je nach Abwasserbeschaffenheit, Konstruktion und Leistungsfähigkeit der Kläranlage erfolgt die Abwasserreinigung in drei Stufen.
1. Die mechanische Reinigungsstufe
2. Die biologische Reinigungsstufe und
3. Die chemische Reinigungsstufe
Bei besonderen Reinigungsanforderungen kann noch eine weitere Stufe erforderlich werden.
4. Reinigungsstufe (Die Filtration)
1. Reinigungsstufe (mechanische Abwasserreinigung)
(A) Rechen
Das Abwasser passiert zunächst einen Rechen, der groben Unrat (Papier, Flaschen, Äste usw.) zurückhält und mit einem automatischen Abstreifer entfernt. Der Unrat wird anschließend gepresst und von der Müllabfuhr abgefahren.
(B) Sandfang
Im Sandfang verbreitert sich der Abflusskanal, wodurch die Geschwindigkeit des weiterfließenden Abwassers abnimmt und grobe mineralische Sinkstoffe wie Kies und Sand sich am Boden ablagern und beseitigt werden können.
(C) Vorklärbecken
In den Vorklärbecken wird das Wasser etwa zwei Stunden zurückgehalten. In diesen großen rechteckigen oder runden Becken können sich die feinen Schwebstoffe als Schlamm am Boden absetzen. Dieser Rohschlamm wird abgesaugt, eingedickt und in einen Faulturm gefördert.
Bei der mechanischen Abwasserbehandlungsstufe werden rund 30% der Schmutzstoffe dem Abwasser durch Rechen, Sandfang und Vorklärbecken entzogen.
2. Reinigungsstufe (biologische Abwasserreinigung)
(D) Belebungsbecken (Nitrifikation- und Denifrifikationsbecken)
Das vorgereinigte Abwasser aus der Vorklärung wird in der sogenannten zweiten Reinigungsstufe, auch biologische Reinigung genannt, eingeleitet. In diesem kombinierten Nitrifikation- und Denifrifikationsbecken werden die noch verbliebenen Schmutzstoffe mit Belebtschlamm vermischt. In der Nitrifikationsphase wird noch zusätzlich komprimierte Luft eingeblasen. Die im Belebtschlamm vorhandenen Kleinstlebewesen und Bakterien wandeln nun Ammonium in Nitrat um. Bei der Denitrifikationsphase wird das Abwasser "nur umgerührt". Es wird keine Luft eingeblasen. Die Bakterien und Einzeller werden zwischen Nitrifikation- (belüftet) und Denitrifikationsphase (nicht belüftet) abwechselnd in "Luftnot" gebracht und somit in "Stress" versetzt.
Durch diese "Stressphase" lagern die Mikroorganismen u. a. mehr Phosphat als "Reservestoff" ein. Somit wird auf biologischem Wege Phosphat entfernt. Die Bakterien "holen" sich nun den Sauerstoff, den sie zum Leben brauchen ebenfalls aus dem Nitrat. So wird das Nitrat aus dem Abwasser entfernt. Der Stickstoff entweicht als Gas in die Atmosphäre. Nach einer bestimmten Zeit wird das Schlamm-Wassergemisch ins Nachklärbecken geleitet.
(E) Nachklärbecken
Die Schlammflocken sinken im folgenden Nachklärbecken zu Boden und werden entweder noch einmal in das Belebungsbecken (D) zurückgepumpt (Rücklauf-schlamm) oder zur Schlammbeseitigung gefördert (Überschussschlamm).
Nach Passieren der mechanischen und biologischen Reinigungsstufen ist das Abwasser jetzt zu etwa 90% von biologisch abbaubaren Stoffen gereinigt.
3. Reinigungsstufe (chemische Abwasserreinigung)
Da das Abwasser den Pflanzennährstoff (Phosphat) enthält, das in den Gewässern zu einer Sekundärverunreinigung führt, ist noch eine weitere Abwasser-reinigungsstufe anzustreben. Von einer Fällmitteldosierstation wird dem Abwasser unter starker Durchmischung eine Chemikalienlösung zugesetzt.
Das phosphathaltige Abwasser "flockt" hierdurch aus und kann sich in einem Nachklärbecken als Schlamm absetzen, der -eingedickt- dem Faulturm zugeführt wird. Den hier beschriebenen Vorgang der chemischen Reinigung nennt man "Fällung". Heute geht die Abwassertechnik zunehmend auf biologische Verfahren zur Verminderung der Nährstoffe im Abwasser über. Dadurch kann die Zugabe von Fällungschemikalien stark eingeschränkt werden.
Nach Passieren der dritten Reinigungsstufe ist das Abwasser jetzt zu etwa 95% von den abbaubaren Stoffen gereinigt.
4. Reinigungsstufe (Filtration)
Da im gereinigten Abwasser immer noch feinste Schwebstoffe und Bakterienflocken zurückgeblieben sein können, wird es in einigen Kläranlagen noch über Filterbecken geleitet. Diese sind zumeist mit Bims oder Sanden gefüllt. Mit der Filtration ist die Abwasserreinigung an ihr Ende gelangt.
(F) Einleitungsstelle
Das gereinigte Wasser kann nun in ein natürliches Gewässer eingeleitet werden.
Übersicht Pumpentechnik im Prozess der Abwasserbehandlung
Ponndorf Schlauchpumpen sichern die geregelten Abläufe zur Reinigung der kommunalen Abwässer in den nachfolgenden Applikationen:
Messstellen im städischen Kanalsystem
Messstellen für ein flächendeckendes Kontrollsystem zur Ermittlung illegaler Indirekteinleitungen in das Kanalnetz anhand verschiedener messbarer Parameter im online-Betrieb. Durch die Branchenvielfalt von Großeinleiter (Textil-, Nährmittel-, Getränke-, Stahl- und chemische Industrie, Großkrankenhäuser) birgt das Abwasser diverse Probleme biotechnologischer und physikalisch - chemischer Art.
Durch Messstationen mit einer automatischen Probenahme und Aufzeichnung verschiedener messbarer Leitparameter pH-Wert, Leitfähigkeit, Wassertemperatur, Füllstand, Fließgeschwindigkeit und Durchflussmenge. Die in den Messstationen gemessenen Parameter werden im online-Betrieb erfasst.
Im Falle einer Grenzwerterreichung / Überschreitung wird durch entsprechende Alarm-Informationen mit den relevanten Daten an das Umweltamt und das Klärwerk kurzfristig Gegenmaßnahmen eingeleitet.
Die hervorragende Fähigkeit die Proben auch bei Saughöhen von bis zu 8mWs ansaugen zu können, macht die Schlauchpumpe nahezu konkurrenzlos. Gerade in dieser Phase sind oftmals große Feststoffe enthalten, wodurch die Schlauchpumpen gegenüber anderen Pumpentechniken einen klaren Vorteil bieten.
Selbst ein Trockenlauf, zum Beispiel bei Niedrigwasser in den Sommermonaten, kann der Schlauchpumpe nichts anhaben. Die schnelle Wartung und Instandhaltung tragen zur Reduzierung der Betriebskosten bei.
Probeentnahmen zwischen den verschiedenen Reinigungsstufen
Zur ständigen Überprüfung der einzelnen Reinigungsstufen werden in regelmäßigen Abständen Proben im laufenden Prozess genommen und analysiert. Die eingesetzten Schlauchpumpen werden sowohl in festen Gebäuden und/oder Containern als auch mit Schutzhaube im Freien eingesetzt.
Die hervorragende Fähigkeit die Proben auch bei Saughöhen von bis zu 8mWs anzusaugen macht die Schlauchpumpe nahezu konkurrenzlos. Darüber können die enthaltenen Feststoffe Teile oder auch die komplette Pumpe nicht beschädigen. Die schnelle Wartung und Instandhaltung tragen zur Reduzierung der Betriebskosten bei.
Denitrifikation mit Methanol
Denitrifikation ist die Reduktion von Nitrat zu molekularem Stickstoff, der aus dem Abwasser in die Atmosphäre entweicht. Dieser Schritt kann durch die in Kläranlagen üblich lebenden Mikroorganismen erfolgen. Diese nutzen jedoch das Nitrat nur dann als Elektronenakzeptor (als Oxidans) wenn kein gelöster Sauerstoff vorhanden ist (anoxische Verhältnisse).
Um die Denitrifikation im Belebtschlammverfahren ablaufen zu lassen, muss daher auch eine Elektronenquelle, ein Reduktans vorhanden sein, die ausreichend Nitrat zu N2 reduzieren kann.
Wenn im Rohabwasser zu wenig Substrat vorhanden ist, kann dieses künstlich zugesetzt werden (z.B. Methanol). Zudem wird bei der Denitrifikation die bei der Nitrifikation aufgetretene Veränderung der H+-Konzentration (pH-Wert-Verschiebung) korrigiert. Dies ist insbesondere bei schlecht gepufferten Wässern von Bedeutung.
Phosphorelimination (chemische F-Fällung)
Gelöste Phosphate können mit Hilfe geeigneter Fällungsmittel in ungelöste Phosphate umgewandelt und als Feststoff aus dem Abwasser (gleichzeitig mit anderen Feststoffen) entfernt werden. Die abgeschiedenen Phosphate sind dann Bestandteil des Klärschlammes und gelangen entweder als Düngemittel in den Naturkreislauf zurück oder werden durch Klärschlammverbrennung in der Asche angereichert und i.d.R. deponiert, damit allerdings dem Naturkreislauf entzogen.
Als Fällungsmittel verwendet man in Kläranlagen:
- Eisenchloride ( FeCl2 oder FeCl3)
- Eisenchloridsulfat ( FeClSO4)
- Eisen(II)-sulfat / Grünsalz ( FeSO4)
- Aluminiumsulfat ( Al2(SO4)3)
- Natriumaluminate ( NaAl(OH)4)
- Kalkmilch ( Ca(OH)2)
Bei Natriumaluminat und Kalkmilch handelt es sich um saure Fe- oder Al-Salze, die bei der Anwendung den pH-Wert des Wassers reduzieren können und zusätzliche Anionen eintragen, so dass die biologische Abwasserreinigung (je nach Säurepufferkapazität des Wassers) erschwert werden kann.
Durch das sehr gute Ansaugverhalten der Ponndorf Schlauchpumpe müssen die Produktbehältnisse nicht unmittelbar neben der Pumpe platziert sein. Durch effektive Auswahl der Motordrehzahl im niedrigen Bereich sind Betriebsstandzeiten der Pumpenschläuche von bis zu 6000 Stunden in der Praxis möglich. Voraussetzung hierfür sind eine optimale Verlegung der saug- und druckseitigen Leitung, sowie eine von Ponndorf empfohlene vorbeugende Wartung und Instandhaltung.
Probenahmestelle (Qualitätsgesicherte Eigenkontrolle)
Die Qualitätssicherung ist heute ein selbstverständlicher Bestandteil jedes Betriebsprozesses in der kommunalen Abwasserbehandlung. Nur so sind effiziente Betriebsabläufe mit verlässlichen Ergebnissen sicherzustellen. Die Betreiber kommunaler Abwasseranlagen sind angehalten, ihre Probenahmen und Analysen unter Beachtung der Regelungen für die analytische Qualitätssicherung durchzuführen. Dadurch soll die Qualität der im Kläranlagenbetrieb gewonnenen Ergebnisse gesteigert und die Grundlage für eine effiziente Steuerung und Regelung wesentlicher Kläranlagenteile geschaffen werden.
Zu diesem Zweck wird durch die Ponndorf Schlauchpumpe in regelmäßigen Abständen Abwasser am Ende des Reinigungsprozesses aus dem Ablauf in den Container der Probenahmestelle gepumpt, um die benötigten Werte zu untersuchen. Dabei werden Ansaughöhen von bis zu 8mWs überwunden.
Dosierung von Flockungshilfsmittel - effiziente Eindickung von Schlamm
Eindicken durch Abtrennen von Schlammwasser ist der erste Schritt zur Verminderung des Schlammvolumens. Aus Dünnschlamm wird Dickschlamm, der zähflüssig aber noch pumpbar ist.
In statischen Schlammeindickern sedimentiert Schlamm und wird durch das Gewicht seiner Feststoffe verdichtet. Primär- und Faulschlamm dicken wegen der höheren Dichte ihrer Feststoffe statisch besser ein als Sekundärschlamm.
Sekundärschlamm (Überschußschlamm) wird vorzugsweise getrennt vom Primärschlamm maschinell eingedickt. Der Dünnschlamm wird durch Zugabe polymerer Flockungsmittel konditioniert (geflockt) und filtriert. Zwischen den Flocken frei gewordenes Schlammwasser läuft durch das Filtergewebe als Filtrat ab, während die geflockten Feststoffe darauf zurückgehalten werden.
Schlammkonditionierung mit Hilfe des Eisen-Kalk-Verfahrens
Die Behandlung mit Eisensalz und Kalk ist das klassische Verfahren der Klärschlammkonditionierung zur Starkentwässerung mit Kammerfilterpressen. Dabei wird dem Schlamm zuerst eine Eisensalz-Lösung und anschließend Kalk in Form einer Calciumhydroxid-Suspension (Kalkmilch) zugegeben.
Das Eisen-Kalk-Verfahren ist seit vielen Jahrzenten im Einsatz und zeichnet sich besonders durch Robustheit, Einsatzbreite und Betriebssicherheit aus. Desweiteren ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kuchen leicht vom Filtertuch ablösen lässt, eine Entseuchung durch den hohen pH-Wert stattfindet und der Schlammkuchen sehr gute bodenmechanische Eigenschaften hat.
Förderung von Zentrat / Filtrat nach der Schlammentwässerung
Bei vielen Kläranlagen wird der Klärschlamm nicht kontinuierlich/täglich sondern z.B. nur an 2 Tagen pro Woche entwässert. Diese Entwässerung erfolgt je nach System mit einer Zentrifuge oder einer Kammerfilterpresse.
Dabei fällt reichlich stark ammonium- und phosphathaltiges Zentrat-/Filtratwasser an, welches beispielsweise in einem Teich zwischengelagert wird.
Um eine stoßweise Belastung der Biologie der Anlage zu vermeiden, muss dieses Wasser kontinuierlich wieder dem Zulauf der Kläranlage zugeführt werden. Hierdurch können die Reinigungsprozesse gleichmäßig ablaufen und die Grenzwerte werden eingehalten.
Durch den starken Ammonium- und Phosphatgehalt treten bei Kontakt mit metallischen Werkstoffen (z.B. Tauchpumpen) MAP-Ablagerungen durch Kristallisation auf.
Dadurch sind metallische Pumpen zur Rückführung des Zentrat-/Filtratwassersl sehr anfällig für einen Ausfall durch Verstopfen durch diese Kristallisation.
Bedingt durch die Bauweise von Schlauchpumpen kommt das rückzuführende Wasser während der Förderung ausschließlich mit dem Pumpenschlauch und den Polypropylen Anschlüssen der Pumpe in Berührung. Dies gewährleistet einen störungsfreien und wartungsarmen Betrieb für den Anlagenbetreiber.
Dosierung von Entschäumer
Immer wieder stehen Anlagenbetreiber vor der Situation, dass der Faulturminhalt schäumt oder sogar überkocht. Ein Besprühen des Faulturminhalts mit Wasser bringt meist keinen Erfolg. Man behilft sich dann damit, dass der Füllstand abgesenkt wird. Damit wird das Problem jedoch nicht gelöst und es kommt zu einer Verschlechterung der Ausfaulung. Ursache für das Schäumen sind Gasteilchen, welche sich an die Feststoffpartikel des Schlammes angelagert haben. Durch Einsatz eines Entlüfters werden diese Gasbläschen zu großen Gasblasen zusammengeführt, welche an die Oberfläche steigen und dort zerplatzen.
Die Dosierung von Entschäumern in den Faulturminhalt kann von oben (Aufsprühen) oder in die Umwälzleitung des Faulturms erfolgen. Zweckmäßigerweise dosiert man eine verdünnte Lösung dieser Produkte
Dabei ist zu beachten, dass die verdünnte Lösung der Produkte schnell abtrennt und dabei aufrahmt. So ist eine In-Line-Verdünnung am einfachsten zu realisieren.
Dazu wird der Entschäumer mit einer Schlauchpumpe über einen statischen Mischer mit der entsprechenden Wassermenge vermischt und an der gewählten Dosierstelle in das System eingebracht. Bei kleineren Mengen ist auch die Einbringung der Entschäumerlösung in einen Schlammbehälter unmittelbar vor der Zuführung in den Faulturm möglich. Wird mit dem Entschäumereinsatz neu begonnen, so unterscheidet man zwischen Startdosierung und nachfolgender täglicher Dosierung.
