Seitenkanalverdichter belüften Ausgleichsbecken kontinuierlich

SKVTechnik informiert:

Ausgleichsbecken übernehmen in Abwasserbehandlungsanlagen eine wichtige Pufferfunktion. Sie gleichen Unterschiede zwischen dem zeitlich schwankenden Zulauf und der möglichst kontinuierlichen Weiterbehandlung des Abwassers aus.

Diese Schwankungen können sowohl die Abwassermenge als auch die stoffliche Zusammensetzung betreffen. Je nach Herkunft des Abwassers ändern sich beispielsweise Feststoffgehalt, organische Belastung, Temperatur und pH-Wert. Würden solche Belastungsspitzen unmittelbar an die nachfolgenden Reinigungsstufen weitergegeben, könnten dort ungünstige oder instabile Prozessbedingungen entstehen.

Das Ausgleichsbecken nimmt einen Teil dieser Schwankungen auf. Damit es seine Funktion erfüllen kann, muss das gespeicherte Abwasser jedoch ausreichend in Bewegung bleiben. Eine gezielte Belüftung mit Seitenkanalverdichtern kann die Durchmischung unterstützen und zugleich Sauerstoff in das Becken eintragen.

Prozessluft wird am Beckenboden eingebracht

Der Seitenkanalverdichter saugt Umgebungsluft an und verdichtet sie auf den erforderlichen Betriebsdruck. Über Rohrleitungen, Verteiler und Armaturen gelangt die Luft zu Belüftungselementen am Boden des Ausgleichsbeckens.

Dort tritt die Luft in Form von Blasen in das Abwasser ein. Die aufsteigenden Luftblasen nehmen Wasser aus tieferen Beckenbereichen mit nach oben. Gleichzeitig strömt anderes Wasser nach unten. Dadurch entstehen vertikale Strömungen, die das Becken bewegen und die Durchmischung unterstützen.

Die Wirkung ist von der Anordnung und Anzahl der Belüftungselemente abhängig. Werden einzelne Bereiche des Beckens nicht ausreichend erfasst, können dort strömungsarme Zonen entstehen. Deshalb sollte die Luftverteilung bereits bei der Anlagenplanung an die Beckenform, den Zulauf, den Ablauf und die vorhandenen Einbauten angepasst werden.

Sedimentation und anaerobe Bereiche reduzieren

Feststoffe können sich in schlecht durchströmten Bereichen am Beckenboden absetzen. Solche Ablagerungen verringern langfristig das nutzbare Beckenvolumen und können einen erhöhten Reinigungsaufwand verursachen.

Die durch Luftblasen erzeugte Wasserbewegung kann die Sedimentation reduzieren und Feststoffe länger in Schwebe halten. Ob dies vollständig gelingt, hängt unter anderem von Größe, Dichte und Konzentration der Feststoffe sowie von der erreichbaren Strömung im Becken ab.

Die Luftzufuhr unterstützt außerdem den Sauerstoffeintrag. Dadurch lässt sich die Entstehung sauerstoffarmer beziehungsweise anaerober Bereiche begrenzen. Das kann helfen, ungünstige biologische Abbauprozesse und damit verbundene Geruchsentwicklungen zu reduzieren.

Eine vollständige Vermeidung von Ablagerungen oder Gerüchen kann allein durch die Belüftung jedoch nicht pauschal garantiert werden. Entscheidend sind die tatsächliche Abwasserzusammensetzung, die Aufenthaltszeit und die Betriebsbedingungen der jeweiligen Anlage.

Nachfolgende Reinigungsstufen gleichmäßiger beschicken

Neben der Durchmischung besteht die zentrale Aufgabe eines Ausgleichsbeckens darin, den Ablauf zur nachfolgenden Behandlung zu vergleichmäßigen. Hydraulische Spitzen werden zwischengespeichert und anschließend kontrollierter weitergeleitet.

Durch die Bewegung des Beckeninhalts lassen sich unterschiedliche Zulaufchargen besser miteinander vermischen. Konzentrationsunterschiede können dadurch reduziert werden. Nachfolgende Prozessstufen erhalten ein gleichmäßiger zusammengesetztes Abwasser und können stabiler betrieben werden.

Die Belüftung ersetzt dabei nicht die eigentliche Mengenregelung. Pumpen, Füllstandsmessung und Anlagensteuerung bestimmen weiterhin, wann und mit welchem Volumenstrom das Abwasser weitergefördert wird. Die Luftzufuhr unterstützt vor allem die Durchmischung und den Sauerstoffeintrag innerhalb des Beckens.

Luftvolumenstrom und Betriebsdruck richtig bestimmen

Für die Auswahl des Seitenkanalverdichters müssen der benötigte Luftvolumenstrom und der erforderliche Überdruck gemeinsam betrachtet werden.

Der Verdichter muss zunächst den hydrostatischen Gegendruck der Wassersäule über den Belüftern überwinden. Als technische Orientierung entspricht ein Meter Einblastiefe ungefähr 100 Millibar hydrostatischem Druck.

Zusätzlich entstehen Druckverluste durch:

• Ansaugfilter und Schalldämpfer
• Rohrleitungen und Schlauchverbindungen
• Bögen, Abzweige und Armaturen
• Luftverteiler
• Rückschlagarmaturen
• Belüftungselemente
• mögliche Verschmutzungen im Betrieb

Der erforderliche Gesamtüberdruck ergibt sich aus der Wassersäule und sämtlichen zusätzlichen Anlagenwiderständen. Gleichzeitig muss am ermittelten Betriebspunkt noch der benötigte Luftvolumenstrom zur Verfügung stehen.

Der maximale Volumenstrom und der maximale Druck eines Seitenkanalverdichters können nicht gleichzeitig genutzt werden. Die Auswahl muss deshalb anhand der Kennlinie des jeweiligen Gerätes erfolgen.

Luft gleichmäßig im Becken verteilen

Bei größeren Ausgleichsbecken kann eine Aufteilung in mehrere Belüftungszonen sinnvoll sein. Die Prozessluft wird dazu über einen Hauptverteiler auf mehrere Leitungen und Belüfterstränge verteilt.

Die Stränge sollten so ausgelegt beziehungsweise abgeglichen werden, dass nicht nur die Belüfter mit dem geringsten Leitungswiderstand versorgt werden. Unterschiedliche Leitungslängen, Rohrdurchmesser und Einblastiefen können sonst zu einer ungleichmäßigen Luftverteilung führen.

Regel- und Absperrarmaturen ermöglichen die Anpassung einzelner Bereiche. Sie erleichtern außerdem Wartungsarbeiten, wenn ein Belüfterstrang kontrolliert oder vorübergehend außer Betrieb genommen werden muss.

Nicht-ATEX-Ausführungen wirtschaftlich einsetzen

Bei der Belüftung von Ausgleichsbecken fördert der Seitenkanalverdichter normalerweise Umgebungsluft. Befindet sich der Aufstellort außerhalb explosionsgefährdeter Bereiche und besteht auch innerhalb der Luftführung keine entsprechende Gefährdung, kann häufig eine wirtschaftliche Nicht-ATEX-Standardausführung eingesetzt werden.

Ob eine explosionsfähige Atmosphäre auftreten kann, muss der Betreiber beziehungsweise Anlagenplaner im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung feststellen. Die Verwendung von Umgebungsluft allein ist kein ausreichender Nachweis dafür, dass keine ATEX-Anforderungen bestehen.

Nicht-ATEX-Seitenkanalverdichter sind bei vergleichbarer Leistung in der Regel günstiger als ATEX-Ausführungen. Nach aktueller Erfahrung von SKVTechnik können geeignete Standardgeräte vielfach innerhalb von etwa zwei bis drei Wochen bereitgestellt werden. Die Lieferzeit kann damit ungefähr drei bis fünf Wochen kürzer ausfallen als bei einer vergleichbaren ATEX-Ausführung.

Die konkrete Lieferzeit ist von Baugröße, Motorleistung, Zubehör und aktueller Verfügbarkeit abhängig und wird für jede Anfrage geprüft.

Rückfluss von Abwasser verhindern

Da sich die Belüfter unterhalb des Wasserspiegels befinden, muss verhindert werden, dass bei Stillstand Abwasser durch die Luftleitung in Richtung Seitenkanalverdichter zurückfließt.

Abhängig vom Anlagenaufbau können dafür geeignete Rückschlagarmaturen, hochgeführte Rohrleitungsabschnitte oder weitere konstruktive Sicherungen eingesetzt werden. Die Schutzmaßnahmen müssen zur Einbausituation und zum möglichen Rückstauniveau passen.

Der Seitenkanalverdichter sollte außerdem auf einem trockenen, ausreichend tragfähigen Untergrund installiert werden. Bei einer Außenaufstellung ist ein geeigneter Witterungsschutz notwendig. Dabei muss weiterhin genügend Kühlluft zur Verfügung stehen.

Ein Ansaugfilter schützt Maschine und Belüftungssystem vor Verunreinigungen. Da ein zugesetzter Filter den Ansaugwiderstand erhöht und den Betriebspunkt verändert, sollte sein Zustand regelmäßig kontrolliert werden.

Bedarfsgerechte Betriebsweise ermöglichen

Je nach Prozess kann die Belüftung kontinuierlich, zeitgesteuert oder abhängig von Messwerten betrieben werden. Kurze Stillstandszeiten sind anders zu bewerten als lange Speicherzeiten mit hoher organischer Belastung.

Für die Überwachung können unter anderem folgende Größen relevant sein:

• Sauerstoffgehalt im Becken
• Füllstand
• Wassertemperatur
• Druck in der Luftleitung
• Motorstrom beziehungsweise Motorbelastung
• Betriebsstunden des Verdichters

Bei einer geregelten Belüftung muss berücksichtigt werden, dass auch bei reduziertem Betrieb eine ausreichende Durchmischung der relevanten Beckenbereiche erhalten bleibt.

Auslegung anhand konkreter Prozessdaten

SKVTechnik unterstützt Anlagenbetreiber, Planer und Anlagenbauer bei der technischen Vorauswahl geeigneter Seitenkanalverdichter für die Belüftung von Ausgleichsbecken.

Für eine belastbare Vorauswahl sind insbesondere folgende Angaben hilfreich:

• Beckenvolumen und Beckenabmessungen
• minimale und maximale Wassertiefe
• vorgesehene Einblastiefe
• Art und Anzahl der Belüftungselemente
• erforderlicher Luftvolumenstrom
• Rohrdurchmesser und Leitungslängen
• Anzahl der Verteiler und Armaturen
• Zusammensetzung und Feststoffgehalt des Abwassers
• geplante Betriebsweise
• Aufstellort des Seitenkanalverdichters
• gewünschte Überwachungs- und Schutzmaßnahmen

Auf Grundlage dieser Daten kann der erforderliche Betriebspunkt bestimmt und eine geeignete Maschinenausführung ausgewählt werden.

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