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07-08 | 2019

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Wasser Japaner flotieren

Wasser Japaner flotieren effizienter Bild: ARA Hallau Die Kläranlage ARA Hallau des Abwasserverbands Klettgau ging 1976 in Betrieb und wurde von 2012 an komplett modernisiert. Der Abwasserverband Kettgau am Rhein im Schweizer Norden hat seine Kläranlage mit Tauchbelüftern auf neuesten Stand gebracht. Sie bilden energieeffizient kleinste Luftbläschen. Und Gleitringdichtungen sind mit einem Luftpolster schützt. Das Klärwerk des Abwasserverbands Klettgau befindet sich außerhalb der Ortschaft Hallau im Kanton Schaffhausen, westlich des Bodensees. Es reinigt häusliche, gewerbliche und industrielle Abwässer von neun Gemeinden im deutsch-schweizerischen Grenzgebiet. Das Klärwerk ging im August 1976 in Betrieb und wurde von 2012 an totalsaniert. „Die Anlage musste umfassend erneuert, erweitert und an die Vorschriften angepasst werden“, sagt Betriebsleiter Werner Bringolf. Der Abwassermeister nennt Gründe: Die Anlage wurde für 14.000 Einwohner ausgelegt, heute ist sie auf 21.000 Einwohnergleichwerte dimensioniert. Ein Mischkanalsystem mit 26 km Gesamtlänge sorgt für einen Trockenwetterzulauf von 6.400 m3 pro Tag. Im Jahr 2014 wurde die Modernisierung abgeschlossen. Vorhanden ist ein belüfteter Sandfang, der dem Abwasser Sediment und anorganische Inhaltsstoffe entzieht. Dieser ist mit einem Fettfang zum Ausflotieren von Fett, Öl und weiteren Schwimmstoffen kombiniert. Das Bauelement wurde als Rundbecken konzipiert, in das zur stofflichen Trennung Außenluft per Tauchbelüfter eingetragen wird. Die Feststoffe setzen sich unten im Separatorkegel ab, die Leichtstoffe suspendieren in der Festrinne. Diese Kombi-Lösung ist in vielen kommunalen Kläranlagen anzutreffen. „Mit den Tauchbelüftern waren wir nicht vollends zufrieden“, berichtet Bringolf. „Sie mussten oft gewartet werden“. Das abrasive Abwasser habe vor allem Undichtigkeiten bei der Gleitringdichtung hervorgerufen. Auch stellte der Abwasserverband die Leistungsaufnahme des Motors zur Diskussion. Sie ist wichtig, weil die Anlage rund um die Uhr läuft und somit keinen Stillstand kennt. Auf der Messe für Wasser, Abwasser, Abfall und Rohstoffwirtschaft (IFAT) im Mai 2018 trafen Mitarbeiter des Abwasserverbands Vertreter des Pumpenherstellers Tsurumi. Das japanische Unternehmen mit europäischem Sitz in Düsseldorf ist im Abwasserbereich durch seine TRN-Tauchbelüfter bekannt. Noch auf der Messe errechneten dessen Experten den Bedarf und schlugen ein vergleichsweise kleines Ersatzmodell vor. Der Verband stimmte einer Testinstallation zu. Tsurumi konnte den ersten Tauchlüfter zeitnah liefern, da die Firma solches Gerät auf Lager hat. Die Firma Pumpen Lechner aus Bilten im Kanton Glarus übernahm die Betreuung. Kurz und knapp das Ergebnis: Das Pilotprojekt im mittelgroßen Klärwerk hat sich bewährt. Nach Abschluss rüstete der Betreiber die Anlage um: Jetzt gehören umfangreiche Wartungen der Vergangenheit an, die Energiebilanz verbessert sich deutlich. 52 UmweltMagazin Juli - August 2019

Wasser Nach knapp einem Jahr Dauerbetrieb folgte eine vorgezogene Wartung, um den Zustand des Aggregats zu prüfen. Parallel lief das Wettbewerbsprodukt im zweiten Becken. Verblüfft war der Betreiber über den Zustand des herausgeholten Austauschgeräts: „Der Belüfter zeigte sich im absoluten Neuzustand“, unterstreicht Bringolf. Es sei keinerlei Verschleiß oder Abrieb festgestellt worden. „Die mechanische Freigängigkeit war gegeben, das Öl wie neu und auch Kabel und Wicklung waren nach Messung durchgängig und fehlerfrei“. Selbst der Verschmutzungsgrad sei unerheblich gewesen: „Das hatte keiner erwartet“, offenbart er. In diesem Punkt vermuten Experten eine Schwachstelle des beanstandeten Belüfters. Hat die Gleitringdichtung direkten Kontakt mit dem rauen Abwasser, könnten kleine Partikel in den Dichtspalt eindringen und die Gleitflächen zerstören. Der Hersteller setzt deshalb bei seinen Tauchbelüftern und Pumpen auf ein anderes Konzept: Die doppelte Gleitringdichtung liegt innen und wird während des Betriebs durch ein Luftpolster vom abrasiven Medium abgeschirmt. Jetzt betreibt der Verband zwei Flotationsbecken in Hallau mit je 70 m3 Inhalt. Der von Tsurumi ausgewählte Tauchbelüfter vom Typ 50TRN42.2 hat eine Nennleistung von 2,2 kW, dreht mit 1450 U/min und wiegt freistehend 140 kg. Montiert wurde er Sandfang mit 210 cm Durchmesser hängend in zwei Metern Tauchtiefe. Um die Eigenbewegung des Aggregats durch das Drehmoment des Rotors zu kompensieren, wurde das Rohr der Luftzufuhr sowie auch der Tauchbelüfter am Becken fixiert. 27 Prozent Energieeinsparung Tsurumi arbeitet dabei mit einer angepassten Hydraulik, die relativ kleine Luftbläschen erzeugt. Die Reinigungsleistung des TRN entspricht der des Konkurrenzproduktes – was so sein sollte, da beide für den gleichen Bedarf ausgelegt wurden. Trotzdem überrascht dieser Punkt, da der japanische Belüfter mit 2,2 kW Motorleistung auskommt - im Gegensatz zum Kontrahenten mit 3,0 kW. Für die Flotation in Hallau ergibt sich daraus eine Einsparung von 27 Prozent, rund 2.700 CHF pro Jahr. Blick in den Sandfang: Der Tsurumi-Tauchbelüfter ist hängend montiert. Auch Haltekette und Zuluftrohr mit Absperrhahn sind zu sehen. Nach knapp einem Jahr wurde Tsurumis Tauchbelüfter zum ersten Check aus dem Becken geholt. Die Schleißplatte wurde entfernt und der Belüfter zeigt sich in einem guten Zustand: keine Verstopfung ist zu sehen, nur leichte Verschmutzungen. Für den Abwasserverband stand fest, dass man die gesamte Klärstufe auf Tsurumi-Gerät umstellen wollte. Die Entscheidung fiel noch während des Wartungs-Checks. Die selbstansaugenden TRN-Tauchbelüfter sind ein Schlüsselprodukt des Herstellers. Zehn Modelle mit Motorleistungen von 0,75 bis 40 kW finden sich im Portfolio. Tauchbelüfter arbeiten nach dem Prinzip einer Pumpe, bewegen aber Luft statt Wasser. Das macht sie generell ausfallsicherer selbst im langen Dauerbetrieb. Ihre fei- Bild: Tsurumi Bild: Tsurumi Bild: Tsurumi nen Luftbläschen erzeugen sie nach dem so genannten Venturi-Prinzip, welches auch den Beckeninhalt in Bewegung versetzt. Die Belüfter benötigen weder Kompressor noch bauliche Befestigung, da sie auf den Boden freistehend abgesenkt oder eingehängt getaucht werden. Einzig Netzkabel, Luftzufuhr und Haltekette sind erforderlich. Die Effizienz der TRNs führen Experten auch auf die Expertise des Herstellers zurück: Tsurumi ist seit 1924 auf Pumpentechnik spezialisiert, favorisiert großzügig dimensionierte Konstruktionen und verwendet härteste Materialien. Luftpolster schützt Dichtung Die technische Akribie der Japaner ist bemerkenswert. Das zeigt sich in Detaillösungen wie einzeln vergossenen elektrischen Leitern oder der innenliegenden doppelten Gleitringdichtung - Maßnahmen, die dazu beigetragen haben dürften, dass Tsurumi zum weltgrößten Baupumpenhersteller aufsteigen konnte. Maßgeblich für den Schutz seiner Gleitringdichtung ist eine zentrifugal wirkende Ölhebevorrichtung: Eine patentierte Eigenentwicklung zur Schmierung und Kühlung, die es bei anderen Belüftern im Markt nicht gibt. Dort wird die Dichtung vom Abwasser gekühlt, wodurch sie Kontakt mit dem Medium hat. Bei Tsurumi hingegen befindet sich im Belüfterbetrieb immer ein Luftpolster vor der empfindlichen Dichtung, welches das aggressive Abwasser fernhält. Chemische Substanzen, körnige Partikel, synthetische Fasern können nur sehr bedingt die Gleitringdichtung erreichen. Oft machen Fasern dem Laufrad des Belüfters zu schaffen. Die zuvor in Hallau eingesetzte Konstruktion verfügte über ein außenliegendes Laufrad. Eine solche Bauart ist anfällig für Verunreinigungen und Anlagerungen. Auch hier geht Tsurumi einen anderen Weg, da die Laufräder innen geschützt hinter einer Schleißplatte liegen. Eine insgesamt in puncto Verschleiß, Verstopfungen und Verzopfungen weniger anfällige Konstruktion, befand man in Hallau. Ulrich Tempel, Tsurumi (Europe) GmbH vertrieb@tsurumi.eu UmweltMagazin Juli - August 2019 53

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