Forbedring af udskillelseseffektiviteten i sandfang med klokompressorer

Som det første trin i spildevandsanlæg, er beluftede sandfang et vigtigt procestrin for optimal og økonomisk spildevandsrensning. Ved at udskille sand og andre mineralske materialer beskyttes rensningsprocessen mod skader forårsaget af slitage, tilstopning og ikke mindst aflejringer. I sandfang på spildevandsanlægget i Poppenweiler ved byen Ludwigsburg i Tyskland er udskillelseseffektiviteten for sand, fedt og olie blevet forbedret ved at anvende en frekvensstyretMink-klokompressor fra Busch Vacuum Solutions Dette var muligt uden ændringer af sandfangets geometri.

Spildevandsanlæg Poppenweiler

Poppenweiler-rensningsanlægget har en kapacitet på 31.000 personenheder (PE), og er en del af de interne driftsaktiviteter for Ludwigsburgs kommunale spildevandsafdeling, som også omfatter rensningsanlæg i Eglosheim (18.500 PE) og Hoheneck (167.000 PE). Rensningsanlægget blev taget i brug i 1976 og blev markant udvidet og moderniseret fra 1994 til 1996. Begrundelsen herfor var, at det gamle rensningsanlæg ikke længere opfyldte kravene til rensning, primært med hensyn til nedbrydning af kvælstof og fosfor. Samtidig blev byerne Affalterbach og Marbach-Siegelhausen også tilkoblet Poppenweilers rensningsanlæg. I dag råder rensningsanlægget til 31.000 PE, samt over et areal på 342 hektarer.

Det 15 meter lange sandfang (Fig. 1) fra 1976 er stadig i brug. Det blev ikke udvidet ved udbygninger og moderniseringer i 1990'erne og havde således nået sit maksimale kapacitet. Dette kom tydeligt til udtryk ved sandaflejringer i den primære bundfældningstank og i beluftningstankene. Derfor begyndte Walter Eichinger, driftschef for Ludwigsburgs tre kommunale rensningsanlæg, at se sig om efter en løsning, der kunne forbedre sandfangets udskillelseskapacitet så rentabelt som muligt.

Baseret på retningslinjerne fra DWA (German Association for Water, Wastewater and Waste) beregnede Helmut Riegraf, projektchef for Ludwigsburgs kommunale spildevandssystemer, de nødvendige dimensioner for et sandfang, som ville give optimal udskillelse af sand og opslæmmede materialer som olie og fedt fra opløste organiske materialer. Beregningen viste, at sandfanget skulle være mindst tre meter længere for at reducere flowhastigheden og opnå optimal udskillelse. En udvidelse af sandfanget ville være forbundet med store ombygningsomkostninger og stilstand, og derfor tænkte Walter Eichinger og Helmut Riegraf på muligheden af at optimere spildevandscirkulationen med iltning.
De ønskede at ændre den turbulente kinetiske energi, der opstod fra spildevandets rotationshastighed, ved at ændre luftvolumenflowet. Således ville de anvende flowhastigheden til at påvirke spildevandets vertikale cirkulation, opstået ved iltning og den fremadgående strømning.

Busch-overtryksløsningen og dens fordele for kunden

Den allerede installerede kapselblæser kunne ikke justeres og producerede et konstant volumenflow med et overtryk på 0,5 bar. På dette tidspunkt valgte Walter Eichinger at kontakte Busch Vacuum Solutions. Busch anbefalede, at der blev installeret en Mink-klokompressor (Fig. 2) med et eksternt drev med variabel hastighed. Denne kompressor genererer ligeledes et konstant overtryk på 0,5 bar, men volumenflowet kan justeres med en frekvensomformer, så det kan justeres præcis til kravene til det eksisterende sandfang. Ved at udnytte klokompressorens funktions princip kan den justeres inden for et stort område fra 20 til 60 Hertz uden at påvirke det genererede overtryk.

Med den nye Mink-klokompressor fra Busch testede Walter Eichinger anlægget over flere uger for at finde frem til den mest optimale udskillelseseffektivitet, i sandfanget. Til slut konkluderede han, at de bedste resultater fremkom ved at køre kompressoren ved 35 Hertz, og at dette stort set var uafhængigt af spildevandets forurening eller flowhastigheden. Når spildevands volumen er høj, skal intervallerne for udsugning af sand simpelthen forøges. Mink-klokompressoren er monteret i den gamle kapselblæsers akustiske indkapsling, selv om den støjer markant mindre. Frekvensomformeren er monteret på væggen og let tilgængelig, så hastigheden, om nødvendigt, nemt kan ændres ved tryk på en knap.
Denne løsning tilfører præcis den mængde luft, der skal bruges, via adskillige dyser, der er anbragt langs med sandfanget (Fig. 3) i en dybde af 2,90 meter. Den roterende bevægelse, som dyserne frembringer i spildevandet, er nu kontrolleret af cirkulationshastigheden, således at sand og andre mineralske materialer bundfældes i tankens kanal. Samtidig forbliver de organiske materialer tilbageholdt og ledes videre fra sandfanget til iltningstankene via det primære tank, hvor de skal bruges til denitrificering. En for svagt roterende bevægelse på grund af utilstrækkelig iltning kan medføre uønskede aflejringer af organiske materialer i form af slam i tankens bund og tankens kanal. Udskillelse af olier, fedt og andre opslæmmede materialer blev også forbedret, således at de svømmer ovenpå i fedtfanget og kan skummes.

Herved var det muligt at øge kapaciteten af den godt 40 år gamle sandfang med relativt lave omkostninger, således at der ledes så lidt sand og andre mineralske materialer som muligt ind og bundfælder sig i de mekaniske og organiske behandlings trin. Dette forbedrede også hele rensningsanlæggets funktionalitet og pålidelighed.

Walter Eichinger noterede også en anden fordel ved den nye Mink-klokompressor sammenlignet med den gamle kapselblæser. klokompressoren er mere energieffektiv og udstyret med en energiklasse IE3-motor, som alene giver en energibesparelse på ca. 33 %. Vedligehold er begrænset til et årligt olieskift, som udføres af en Busch-servicetekniker.