Verbetering scheidingsvermogen van zandvang met klauwencompressoren

In afvalwaterzuiveringsinstallaties is de eerste stap - beluchte zandvang - een belangrijke processtap voor de optimale en economische zuivering van afvalwater. Door het afscheiden van gruis en andere minerale stoffen beschermen ze de volgende behandelingsstadia tegen schade door slijtage, verstoppingen en uiteindelijk afzettingen. In de zandvang van de afvalwaterzuiveringsinstallatie in Poppenweiler is het afscheidingsvermogen van zand, vet en olie nu geoptimaliseerd door het gebruik van een frequentiegeregeldeMINK klauwencompressor van Busch Vacuum Solutions. Dit was mogelijk zonder de geometrie van de zandvang te wijzigen.

Afvalwaterzuiveringsinstallatie Poppenweiler

De afvalwaterzuiveringsinstallatie van Poppenweiler heeft een inwonerequivalent (IE) van 31.000. En maakt samen met de afvalwaterzuiveringsinstallaties Eglosheim (18.500 IE) en Hoheneck (167.000 IE) deel van uit van het lokale afvalwaterzuiveringsbedrijf Ludwigsburg. In 1976 wordt de installatie in gebruik genomen. In de periode tussen 1994 en 1996 wordt de installatie flink uitgebreid en gemoderniseerd. Dit is nodig omdat de oude installatie niet langer voldoet aan de zuiveringsvereisten. Met name op het gebied van het afbreken van stikstof en fosfor. Daarnaast worden ook de gemeenten Affalterbach en Marbach-Siegelhausen aangesloten op de afvalwaterzuiveringsinstallatie van Poppenweiler. Vandaag de dag bestrijkt de klasse 4-installatie van 31.000 IE een gebied van 342 hectare.

De 15 meter lange zandvang (afb. 1) uit 1976 wordt nog steeds gebruikt. Tijdens de uitbreiding en modernisering in de jaren 90 is de zandvanger niet vergroot. Dit is merkbaar in de vorm van zandafzettingen in de voorbezinktank en in de nageschakelde beluchtingstanks. Om de zandvanger zo economisch mogelijk te optimaliseren gaat Walter Eichinger, operationeel directeur van de drie afvalwaterzuiveringsinstallaties van Ludwigsburg op zoek naar een oplossing.

Aan de hand van de richtlijnen van de Duitse Vereniging voor waterhuishouding, afvalwater en afval (DWA) start Helmut Riegraf, projectmanager van afvalwaterzuiveringsdienst Ludwigsburg, met de berekening voor de benodigde afmetingen voor een zandvang. Hiermee wordt een optimale scheiding van zand en drijvende vaste materialen zoals oliën en vetten van de organische zwevende vaste stoffen mogelijk. Het resultaat een zandvang die ten minste drie meter langer moet worden. Om zo de stromingssnelheid te verlagen en een optimale afscheiding te bereiken. Omdat het uitbreiden van de zandvanger aanzienlijke bouwkosten en downtime met zich mee brengt, overwegen Walter Eichinger en Helmut Riegraf de mogelijkheid om de circulatie van het afvalwater te optimaliseren door beluchting.
Door de luchtvolumestroom te veranderen, willen ze de turbulente kinetische energie - veroorzaakt door de circulatiesnelheid in het afvalwater - veranderen. Met andere woorden, ze willen de verticale circulatie van het afvalwater beïnvloeden. Dit wordt veroorzaakt door de luchtinlaat en de voorwaartse beweging door de stroomsnelheid.

Overdukoplossing van Busch en de voordelen

De al geïnstalleerde draaizuigerblower kan niet worden aangepast en levert een constante volumestroom bij een overdruk van 0,5 bar. Walter Eichinger besluit contact op te nemen met Busch Vacuum Solutions. Busch adviseert om een MINK klauwencompressor (afb. 2) te installeren met een externe frequentieomvormer. Deze compressor levert ook een constante overdruk van 0,5 bar. Maar de volumestroom kan worden geregeld via een frequentieregelaar. De volumestroom wordt dan precies aangepast aan de vereisten in de bestaande zandvang. Het werkingsprincipe van de klauwcompressor betekent dat hij traploos wordt ingesteld over een breed bereik van 20 tot 60 hertz zonder de gegenereerde overdruk te beïnvloeden.

Walter Euchinger voert enkele weken tests uit met de nieuwe MINK klauwencompressor van Busch om de optimale afscheidingsefficiëntie in de zandvang te bereiken. Uiteindelijk komt hij tot de conclusie dat de beste resultaten worden als de compressor op 35 hertz draait. Deze resultaten zijn grotendeels onafhankelijk van de belasting van het afvalwater of de stroomsnelheid. Als het volume van het afvalwater groot is, hoeven alleen de intervallen voor het afzuigen van het zand worden verlengd. De MINK klauwencompressor is geïnstalleerd in de geluidsisolerende kast van de oude draaizuigerblower. Ook al produceert de compressor aanzienlijk minder geluid. De frequentieregelaar is tegen de muur gemonteerd en gemakkelijk toegankelijk. De snelheid kan - indien nodig - met één druk op de knop worden aangepast.
Verschillende injectoren die over de gehele lengte van de zandvang (afb. 3) zijn geïnstalleerd leveren op een diepte van 2.90 meter de exacte hoeveelheid lucht. De circulerende beweging die ze genereren in het afvalwater wordt geregeld door de circulatiesnelheid. Zo bezinkt het zand en andere minerale stoffen in het zandvangkanaal van de tank. Tegelijkertijd blijven de organische stoffen in suspensie. Ze verlaten de zandvang via de voorbezinktank in de richting van de beluchtingstank. Hier zijn ze nodig zijn voor denitrificatie. Te zwakke circulatie door onvoldoende luchttoevoer kan ongewenste afzetting van organische stoffen in de vorm van slib op de bodem van de tank en in het zandvangkanaal veroorzaken. De afscheiding van oliën, vetten en andere zwevende deeltjes is ook verbeterd. Ze drijven nu naar de bovenkant van de vetvanger en worden hjier afgevangen.

Met relatief weinig inspanning is het dus mogelijk om de prestaties van de meer dan 40 jaar oude zandvang te verbeteren. Zodanig er zo min mogelijk zand en andere minerale stoffen in de nageschakelde mechanische en biologische zuiveringsfasen terecht komen en daar worden afgezet. Dit verbeterd ook de functionaliteit en operationele veiligheid van de hele afvalwaterzuiveringsinstallatie.

Walter Eichinger heeft nog een ander voordeel ontdekt bij het gebruik van de nieuwe MINK klauwencompressor. Vergeleken met de vorige rootsblower gaat de klauwencompressor efficiënter om met energie. Hij is voorzien van een energiezuinige IE3-motor, waarmee zo’n 33% energie bespaard wordt. Ook het onderhoud is beperkt tot jaarlijkse olie verversen. En dit wordt uitgevoerd door een onderhoudsmonteur van Busch.