Fast ohne Energieaufwand

Pneumatische Impulsmischung in der Abwasserbehandlung

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Die DS Smith Paper Deutschland GmbH in Aschaffenburg benötigte für ihre Abwasserbehandlung einen Pufferbehälter mit 3000 m3 Nutzvolumen. In diesem wird das Abwasser nicht mit mechanischen Rührwerken, sondern mit großen Luftblasen homogenisiert. MPT Meß- und Prozeßtechnik aus Rodgau lieferte die erforderlichen Schlüsselkomponenten für die Durchmischung.

Die Druckluftmischung mit dem Pulsair-System ist ein unkonventionelles Verfahren, das sich von klassischen Mischmethoden grundsätzlich unterscheidet. Bei diesem Verfahren wird eine Luftblase aus einer sogenannten Akkumulatorplatte direkt am Tankboden erzeugt, wobei sie etwaige Ablagerungen aufwirbelt. Beim Aufsteigen treibt die Blase das darüber und darunter befindliche Medium nach oben. Danach wird das Medium an der Oberfläche nach außen und anschließend entlang der Behälterwand nach unten bewegt.

Der Energieaufwand des Pulsair-Systems ist sehr gering und die Effizienz bis zu 95 % größer als bei mechanischen Rührwerken. Dadurch, dass die im Tank verbauten Teile sich nicht drehen, sondern statisch sind, bieten sie absolute Wartungsfreiheit und können per se in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden. Zudem gibt es keinen Mindestfüllstand für den Mischprozess. Im Gegensatz zur herkömmlichen Belüftung, bei der mit vielen kleinen Blasen gearbeitet wird, kommt es hier zu keinem Sauerstoffeintrag ins Medium. Dennoch kann alternativ mit einem Inertgas wie Stickstoff gearbeitet werden. Höchste Effektivität wird in schmalen, hohen Tanks erzielt. Aufwendige bauliche Maßnahmen zur Verbesserung der Strömung wie z. B. Leitvorrichtungen und -bleche, wie sie beim Einbau konventioneller Rührwerke erforderlich sind, entfallen.

DS Smith war auf der Suche nach einer Alternative zum klassischen Rührwerk und wurde so auf die Pulsair-Mischmethode aufmerksam. In einem Modellversuch mit einem tragbaren Handgerät vor Ort zeigte sich, wie effektiv Pulsair selbst extrem zähflüssige, schlammige Medien durchmischt.

Eigenes Konzept entwickelt

Die Verantwortlichen in Aschaffenburg richteten an die hausinterne Planungsabteilung den Wunsch, einen Tank zu konzipieren, um das Abwasser der Produktion vor dem Eintritt in die Reaktoren zu puffern, zu homogenisieren und mit einem konstant einstellbaren Volumenstrom der Abwasserbehandlung zuzuleiten. Der Tank sollte weiterhin als Versäuerungsbehälter zum Einsatz des Mediums in Anaerobreaktoren dienen.

Recherchen zur Verfahrenstechnik derartiger Projekte ergaben kein zufriedenstellendes Konzept eines Komplettanbieters. Deshalb entschied das Projektteam des Werkes unter Leitung von Ralf Enzfelder und Dr. Alexander Fried, ein eigenes Konzept zu entwickeln und zu realisieren. Einige der wichtigsten Aspekte waren Homogenisierung und Sedimentierung.

Praktische Umsetzung

Der Behälter mit einem Durchmesser von 12,4 m und einer Füllhöhe von 25 m wurde mit 13 Edelstahl-Doppelakkumulatorplatten und fünf Impfventilen ausgerüstet. Nach der Installation der Platten wurden die Rohrleitungen spannungsfrei montiert. Wie allgemein üblich und empfohlen, wurden auch hier die Druckluft-Versorgungsleitungen zu den Akkumulatorplatten über das Behälterdach geführt und nicht mittels Rückschlagventilen durch seitliche Einlässe. Die Leitungen werden zunächst von unten entlang der Außenwand zum Behälterdach und von dort entlang der Innenwand nach unten geführt, wo die Platten angebracht sind.

Der Pufferbehälter wurde gasdicht ausgeführt. Das zu verdrängende Luftvolumen inklusive möglicher explosiver Gase wird mit einem neu entwickelten Abluftkonzept abgesaugt und in das Belebungsbecken der Abwasserbehandlung in 1 m Tiefe eingeblasen. Dadurch wird einer Geruchsbelästigung vorgebeugt. Beim Leeren des Tanks ohne Wasserzufuhr öffnen sich kombinierte Überdruck-/Unterdruck-Sicherheitsventile auf dem Dach des Pufferbehälters.

Das Innere des Behälters sowie die Abluftanlage sind als Atex-Zone 1 eingestuft. Der bei diesem Projekt elektrische und nicht pneumatische Controller des Pulsair-Mischsystems befindet sich im Pumpenhaus neben dem Puffertank. Der Controller kommuniziert mit dem Prozessleitsystem des Werkes.

Vorteile der Konstruktion

Durch den Bau des Pufferbehälters haben sich viele Vorteile ergeben. Die der Abwasserbehandlung zugeführte Wassermenge pro Stunde kann gleichmäßiger und nach den Erfordernissen für einen optimalen Betrieb der Wasserbehandlung eingestellt werden. Die Homogenisierung der Inhaltsstoffe des Abwassers führt zu einer gleichmäßigeren Belastung der Anlage und die Wirksamkeit der biologischen Prozesse wird verbessert. Im Abwasser enthaltenen Sedimente setzen sich teilweise im Puffertank ab und können dort abgesaugt werden. Dadurch reduziert sich die Verschmutzung der nachfolgenden Wärmetauscher. Deren Wartungsintervalle werden deutlich verlängert. Der Puffertank ist redundant zur vorhandenen Vorversäuerung. Dadurch ist deren Wartung im laufenden Betrieb möglich. Ein großer Teil des Inhaltes kann aufgrund dessen Höhe zeitweise ohne Pumpe in Richtung Abwasserbehandlung ablaufen. Die Höhe des Pufferbehälters und die installierte Löschwasserleitung ermöglichen es der Werksfeuerwehr sogar, das Dach als Plattform für Löscharbeiten zu verwenden.

Geringe Betriebskosten

Seit der Installation funktioniert das pneumatische Pulsair-System problemlos, ohne dass sich Betriebskosten signifikant bemerkbar machen. Denn aufgrund des geringen Luftverbrauchs wird das werkseitige Druckluftnetz mitbenutzt, ohne dass eine zusätzliche Druckluftinstallation vorgesehen werden musste.

MPT Meß- und Prozeßtechnik GmbH, Rodgau


Autor: Thomas Uhl

Mischtechnik,

MPT

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