Belüftung von Teichen und Gewässern mit Seitenkanalverdichtern.

SKVTechnik informiert:

Sauerstoff ist ein wesentlicher Faktor für stabile biologische Bedingungen in Teichen und technischen Gewässern. Besonders bei hohen Wassertemperaturen, erhöhtem Eintrag organischer Stoffe oder geringer natürlicher Wasserbewegung kann der verfügbare Sauerstoff abnehmen. Kritische Zustände treten häufig zuerst in tieferen oder schlecht durchströmten Bereichen auf.

Eine technische Belüftung kann den Sauerstoffeintrag gezielt unterstützen und zugleich Bewegung in das Wasser bringen. Seitenkanalverdichter stellen dafür einen kontinuierlichen Luftstrom bereit. Die angesaugte Umgebungsluft wird verdichtet, über Rohrleitungen verteilt und zu Membranbelüftern, Diffusoren oder anderen Belüftungselementen am Gewässergrund geführt.

Aufsteigende Luftblasen unterstützen Sauerstoffeintrag und Wasserzirkulation

An den Belüftungselementen wird die Prozessluft in Form vieler Luftblasen in das Wasser eingebracht. Während die Blasen aufsteigen, entsteht eine Kontaktfläche zwischen Luft und Wasser. Über diese Grenzfläche kann Sauerstoff in das Wasser übertragen werden.

Gleichzeitig erzeugen die aufsteigenden Blasen eine vertikale Strömung. Wasser aus tieferen Bereichen wird mit nach oben bewegt, während anderes Wasser nachströmt. Dadurch wird insbesondere der belüftete Bereich kontinuierlich durchmischt.

Wie intensiv der Sauerstoffeintrag und die Wasserbewegung ausfallen, hängt von zahlreichen Faktoren ab. Dazu gehören unter anderem:

• Wasserfläche und Wassertiefe
• Einblastiefe der Belüfter
• Anzahl und Anordnung der Belüftungselemente
• Größe und Verteilung der Luftblasen
• Wassertemperatur
• organische Belastung
• Leitungsführung und Druckverluste
• Betriebsdauer und Betriebsweise

Eine Belüftung sollte deshalb immer anhand der konkreten Anwendung geplant werden. Eine pauschale Zuordnung allein anhand der Gewässerfläche reicht für eine zuverlässige Maschinenauswahl nicht aus.

Luftvolumenstrom und Betriebsdruck gemeinsam betrachten

Der Seitenkanalverdichter muss einerseits genügend Luft fördern und andererseits den Gegendruck des gesamten Systems überwinden. Der erforderliche Betriebsdruck setzt sich aus mehreren Bestandteilen zusammen.

Den größten Anteil bildet häufig der hydrostatische Druck der Wassersäule über den Belüftern. Als Orientierung entspricht ein Meter Einblastiefe ungefähr 100 Millibar hydrostatischem Gegendruck. Hinzu kommen die Druckverluste in Rohrleitungen, Armaturen, Verteilern, Filtern und Belüftungselementen.

Bei der Auswahl des Seitenkanalverdichters müssen Luftvolumenstrom und Druck daher immer am gleichen Betriebspunkt betrachtet werden. Der maximale Volumenstrom einer Maschine steht nicht gleichzeitig beim maximal erreichbaren Druck zur Verfügung. Maßgebend ist die Kennlinie des jeweiligen Seitenkanalverdichters.

Auch betriebliche Veränderungen sollten berücksichtigt werden. Verschmutzte Ansaugfilter, Ablagerungen in Leitungen oder ein steigender Widerstand der Membranbelüfter können den Arbeitspunkt verändern. Eine ausreichende, aber nicht überdimensionierte Leistungsreserve erleichtert einen stabilen Betrieb.

Gleichmäßige Luftverteilung über mehrere Belüftungszonen

Bei größeren oder unregelmäßig geformten Gewässern kann eine Aufteilung in mehrere Belüftungszonen sinnvoll sein. Über einen Luftverteiler werden die einzelnen Leitungen beziehungsweise Belüfterstränge versorgt.

Die Auslegung der Rohrdurchmesser, die Länge der Leitungswege und die Anordnung der Belüfter beeinflussen die Luftverteilung. Ohne hydraulischen beziehungsweise pneumatischen Abgleich kann die Luft bevorzugt durch den Strang mit dem geringsten Widerstand strömen.

Regel- oder Absperrarmaturen ermöglichen es, einzelne Bereiche anzupassen oder für Wartungsarbeiten außer Betrieb zu nehmen. Bei der Planung sollte außerdem berücksichtigt werden, dass Belüfter zugänglich und bei Bedarf gereinigt oder ersetzt werden können.

Wirtschaftliche Nicht-ATEX-Ausführung für Umgebungsluft

Bei der Teich- und Gewässerbelüftung wird in der Regel Umgebungsluft gefördert. Befinden sich der Verdichter und die Luftführung außerhalb explosionsgefährdeter Bereiche, kann häufig ein Seitenkanalverdichter in einer wirtschaftlichen Nicht-ATEX-Standardausführung eingesetzt werden.

Ob tatsächlich keine ATEX-Ausführung erforderlich ist, muss jedoch immer anhand des Aufstellortes und der betrieblichen Gefährdungsbeurteilung geprüft werden. Die Förderung von Umgebungsluft allein ersetzt diese Prüfung nicht.

Nicht-ATEX-Seitenkanalverdichter bieten gegenüber vergleichbaren ATEX-Ausführungen häufig wirtschaftliche Vorteile. Sie sind in der Regel günstiger und nach aktueller SKVTechnik-Erfahrung vielfach innerhalb von etwa zwei bis drei Wochen verfügbar. Damit kann die Lieferzeit ungefähr drei bis fünf Wochen kürzer ausfallen als bei einer vergleichbaren ATEX-Ausführung. Die konkrete Verfügbarkeit ist abhängig von Baugröße, Motorleistung und Ausstattung und wird für jede Anfrage aktuell geprüft.

Schutz des Verdichters und der Anlage

Für einen zuverlässigen Betrieb sollte der Seitenkanalverdichter auf einem trockenen, tragfähigen Untergrund installiert werden. Bei einer Außenaufstellung ist ein geeigneter Witterungsschutz erforderlich. Dabei muss genügend Kühlluft an die Maschine gelangen; eine vollständig geschlossene Einhausung ohne abgestimmte Be- und Entlüftung kann zu einem Wärmestau führen.

Ein Ansaugfilter schützt die Maschine und das Belüftungssystem vor Schmutzpartikeln. Der Zustand des Filters sollte regelmäßig kontrolliert werden, da ein zugesetzter Filter den Ansaugwiderstand erhöht und den Betriebspunkt verschiebt.

Da sich die Belüfter unterhalb des Wasserspiegels befinden, muss außerdem ein Rückfluss von Wasser in den Seitenkanalverdichter verhindert werden. Je nach Anlage kommen beispielsweise geeignete Rückschlagarmaturen, eine erhöhte Leitungsführung oder weitere konstruktive Sicherungen infrage.

Zur Überwachung können Druckmessung, Motorschutz und gegebenenfalls Temperaturkontrolle vorgesehen werden. Bei schallkritischen Aufstellorten lässt sich außerdem prüfen, ob Schalldämpfer oder eine belüftete Schallschutzkabine erforderlich sind.

Belüftung bedarfsgerecht betreiben

Die Belüftung kann kontinuierlich oder zeitabhängig erfolgen. Welche Betriebsweise geeignet ist, hängt vom Prozessziel und vom Zustand des Gewässers ab.

Für eine bedarfsgerechte Steuerung können Sauerstoffgehalt und Wassertemperatur an mehreren repräsentativen Stellen erfasst werden. Bei tieferen Gewässern ist es sinnvoll, Messungen in unterschiedlichen Tiefen vorzunehmen. Eine einzelne Messung unmittelbar neben einem Belüfter bildet den Gesamtzustand des Gewässers nicht zuverlässig ab.

Die technische Belüftung ist dabei ein Bestandteil des Gewässermanagements. Sie kann Sauerstoffeintrag und Wasserzirkulation unterstützen, ersetzt aber nicht die Bewertung möglicher Nährstoffeinträge, Sedimentbelastungen oder anderer Ursachen einer beeinträchtigten Wasserqualität.

Auslegung anhand konkreter Anwendungsdaten

SKVTechnik unterstützt Betreiber, Planer und Anlagenbauer bei der Vorauswahl geeigneter Seitenkanalverdichter für die Teich- und Gewässerbelüftung. Grundlage sind insbesondere die benötigte Luftmenge, der erforderliche Betriebsdruck und die Bedingungen am Aufstellort.

Für eine technische Vorauswahl sind folgende Angaben hilfreich:

• Art und Nutzung des Gewässers
• Wasserfläche und Wassertiefe
• vorgesehene Einblastiefe
• Anzahl und Typ der Belüfter
• benötigter Luftvolumenstrom
• Leitungslängen und Rohrdurchmesser
• Armaturen und Luftverteiler
• geplante Betriebsdauer
• Aufstellort des Seitenkanalverdichters
• gewünschte Schutz-, Überwachungs- oder Schallschutzmaßnahmen

Auf Grundlage dieser Daten kann der geeignete Arbeitspunkt bestimmt und eine passende Maschinenausführung ausgewählt werden.

Weitere Informationen:
https://www.skvtechnik.de/wasseraufbereitung-seitenkanalverdichter/