Erhöhung der Effektivität des Sandfangs durch geregelten Klauen-Kompressor

Die kommunale Kläranlage von Kerteminde in Dänemark arbeitet seit ihrer Inbetriebnahme im Jahr 1993 mit einem belüfteten Sandfang. Dabei bereitete das Ausleiten des Sandes aus der Sandfanggutrinne immer wieder Probleme, weil sich der Sand verdichtete und über die eingesetzte Mammutpumpe nicht mehr entfernen ließ. Erst der Einsatz eines MINK Klauen-Kompressors von Busch Vacuum Solutions löste das Problem, weil er druckgesteuert arbeitet und zur Aufwirbelung des verdichteten Sands am Grund des Sandfangs den Druck automatisch erhöht.

Prozess der Abwasserklärung

Belüftete Sandfänge stellen als erste Behandlungsstufe in Kläranlagen einen wichtigen Prozessschritt zur optimalen und wirtschaftlichen Klärung von Abwässern dar. Mit der Abscheidung von Sand und anderen mineralischen Stoffen schützen sie die nachfolgenden Reinigungsstufen vor Schäden durch Abrasion, Verstopfungen und schlussendlich vor Ablagerungen. Im Sandfang der kommunalen Kläranlage von Kerteminde auf der dänischen Insel Fünen hat der eingebaute Kompressor gleich zwei Aufgaben. Während des normalen Betriebs belüftet er das Abwasser im Sandfang durch am Boden angebrachte Düsen. Durch diese Luftzufuhr wird das Abwasser umgewälzt, dadurch erfolgt eine mechanische Trennung des im Abwasser befindlichen Sands von Schwimmstoffen wie Fetten und Ölen und anderen organischen Schwebstoffen. Der gleiche Drucklufterzeuger wird auch dazu verwendet, die Mammutpumpe mit Druckluft zu versorgen, mit deren Hilfe der Sand aus der Sandfanggutrinne abgesaugt und einem Sammelbehälter zugeführt werden kann.

Die Kläranlage Kerteminde ist von ihrer Kapazität für einen Einwohnergleichwert (EW) von 25.000 ausgelegt. Seit der Inbetriebnahme 1993 wurde der Sandfang von einem Turbogebläse mit Druckluft versorgt. Dieses Gebläse lieferte einen maximalen Überdruck von 0,6 bar. Dieser Druck war ausreichend, um das Abwasser umzuwälzen und für die Trennung von Sand und Fetten zu sorgen. Für Betriebsleiter Erland Rasmussen (Abb. 1) ergab sich allerdings ein anderes Problem. Denn der in der Sandfanggutrinne angesammelte Sand verdichtete sich, so dass er sich zum Absaugen mit der Mammutpumpe nicht vom Untergrund löste, weil der Überdruck des Turbogebläses zu gering war. Vor allem bei Regen und dem damit zusammenhängenden hohen Sandanteil im Abwasser verstärkte sich dieses Problem. Der Sand konnte nur noch entfernt werden, indem der Sandfang abgeschaltet wurde und die Sandablagerungen manuell gelöst und mit einem Saugtankfahrzeug abgesaugt wurden. Diese Arbeiten dauerten jeweils ein oder zwei Tage, in denen der Sandfang nicht betrieben werden konnte. Außerdem waren die Kosten für diese Arbeiten durch eine externe Firma immens, zumal diese Arbeiten mehrmals pro Jahr durchgeführt werden mussten.

Die Busch Kompressorlösung und ihre Vorteile

Erland Rasmussen suchte nach einer besseren Lösung und ließ sich bereits im Jahr 2014 von den Vakuum- und Druckluftexperten der Firma Busch Vacuum Solutions beraten. Daraufhin wurde das vorhandene Turbogebläse durch einen MINK Klauen-Kompressor (Abb. 2) von Busch ersetzt. Dieser Klauen-Kompressor ist frequenzgesteuert, kann also durch Verändern der Drehzahl den Überdruck variieren. Durch das Funktionsprinzip kann ein MINK Klauen-Kompressor im Bereich von 20 bis 60 Hertz betrieben werden und kann somit den Überdruckbereich von 0,4 bis 2,5 bar abdecken. Über eine speicherprogrammierbare Steuerung ist der Kompressor so geregelt, dass er 40 Minuten den Sandfang belüftet (Abb. 3) und dadurch das Abwasser umwälzt. Als idealen Überdruck zur optimalen Trennung von Sand und Fetten hat Erland Rasmussen 0,6 bar ermittelt und diesen Wert programmiert. Nach Ablauf der 40 Minuten werden die Ventile automatisch umgeschaltet und der MINK Klauen-Kompressor steigert den Überdruck auf 2,5 bar (Abb. 4). Dadurch wird der Sand am Grund des Sandfangs gelöst, aufgewirbelt und kann einfach und sicher von der Mammutpumpe abgesaugt und einem Sammelbehälter zugeführt werden. Nach fünf Minuten des Sandabsaugens fährt die Steuerung die Belüftung wieder auf „Standardbetrieb“ zur Trennung von Sand und Fetten zurück.

Erland Rasmussen hat einen weiteren Vorteil ausgemacht. Der MINK Klauen-Kompressor benötigt wesentlich weniger Strom als das zuvor eingesetzte Turbogebläse. Der MINK Klauen-Kompressor ist mit einem 9-Kilowatt-Motor ausgestattet. Diesen Nennstrom erreicht er nur kurz in der Anlaufphase zum 2,5-bar-Betrieb, der ohnehin nur fünf Minuten dauert. Beim vierzigminütigen Standard-Betrieb und einem Überdruck von 0,6 bar benötigt der Antriebsmotor nur einen Bruchteil der Nennleistung. Das heißt für den Kläranlagenbetreiber, dass durch den Wegfall der Kosten für die manuelle Entfernung des Sands auch die Kosten für den Energieverbrauch gesenkt werden konnten. Außerdem, so Erland Rasmussen, ist der MINK Klauen-Kompressor wesentlich leiser als das zuvor eingesetzte Turbogebläse, da er mit wesentlich geringeren Drehzahlen läuft.