Klokompressorer för ökad effektivitet vid separation av sandfällor

Som första steg i reningsprocessen i ett avloppsreningsverk är luftade sandfällor ett viktigt processteg för optimal och ekonomisk rening av avloppsvatten. Genom att separera sand och andra mineraliska material skyddas reningsprocesser nedströms från skador orsakade av nötning, blockeringar och i slutänden av avlagringar. I sandfällan på reningsverket för avloppsvatten i Poppenweiler, en stadsdel i Ludwigsburg, Tyskland, har effektiviteten för separation av sand samt fett och oljor nu optimerats med hjälp av en frekvensstyrd MINK klokompressor från Busch Vacuum Solutions. Detta var möjligt utan att man behövde göra ändringar i sandfällans geometri.

Reningsverk för avloppsvatten Poppenweiler

Avloppsreningsverket Poppenweiler har en populationsekvivalent (PE) på 31 000 och är en del av den interna verksamheten hos Ludwigsburgs kommunala avloppsservice, som även omfattar reningsverk i distrikten Eglosheim (18 500 PE) och Hoheneck (167 000 PE). Reningsverket för avloppsvatten togs i drift 1976 och byggdes ut och moderniserades radikalt mellan 1994 och 1996. Orsaken till detta var att den gamla reningsanläggningen för avloppsvatten inte längre kunde uppfylla kraven på reningens prestanda, främst vad gäller nedbrytning av kväve och fosfor. Dessutom anslöts kommunerna Affalterbach och Marbach-Siegelhausen till reningsverket för avloppsvatten Poppenweiler. Idag täcker den 31 000 PE stora reningsanläggningen för avloppsvatten i storleksklass 4 ett bosättningsområde på 342 hektar.

Den 15 meter långa sandfällan (fig. 1) från 1976 används än idag. Den byggdes inte ut under utbyggnads- och moderniseringsåtgärderna på 1990-talet och hade därmed nått gränserna för sin prestanda. Detta märktes på grund av sandavlagringar i primäravskiljaren och i syrebassängerna nedströms. Därför började Walter Eichinger, driftchef för alla tre avloppsreningsverken i Ludwigsburgs kommun, leta efter en lösning för att optimera sandfällans avskiljningsgrad på ett så ekonomiskt sätt som möjligt.

Helmut Riegraf, projektledare för Ludwigsburgs kommunala avloppsreningsverk, utgick från riktlinjerna från den tyska branschorganisationen för vatten, avlopp och avfall (DWA) och beräknade de nödvändiga måtten för en sandfälla som skulle möjliggöra en optimal separation av sand och suspenderat material som oljor och fetter från det organiska suspenderade materialet. Resultatet blev att sandfällan skulle behöva vara minst tre meter längre för att minska flödet och därmed uppnå optimal separation. Eftersom utbyggnaden av sandfångstanken skulle medföra stora kostnader för konstruktion och driftstörningar funderade Walter Eichinger och Helmut Riegraf på tillvalet luftning för att optimera cirkulationen av avloppsvattnet.
De ville ändra den turbulenta kinetiska energin som orsakas av avloppsvattnets rullande hastighet genom att ändra luftens volymflöde. Därför ville man använda flödeshastigheten för att påverka den vertikala cirkulationen av avloppsvattnet som orsakas av luftningen och dess framåtrörelse.

Busch lösning för övertryck och dess fördelar för kunden

Den redan installerade blåsmaskinen med roterande lober var inte justerbar och gav därför ett konstant volymflöde vid ett övertryck på 0,5 bar. Walter Eichinger kontaktade då Busch Vacuum Solutions. Företaget rekommenderade att installera en MINK klokompressor (Fig. 2) med extern drivenhet med variabelt varvtal. Denna kompressor ger också ett konstant övertryck på 0,5 bar, men volymflödet kan justeras med en frekvensomvandlare så att det kan justeras exakt efter behoven i den befintliga sandfällan. Med hjälp av driftsprincipen för klokompressorn kan den justeras inom ett stort område från 20 till 60 Hertz utan att påverka det genererade övertrycket.

Walter Eichinger testade den nya MINK klokompressorn från Busch under flera veckor för att uppnå optimal separations effektivitet i sandfällan. Han drog slutsatsen att de bästa resultaten uppnåddes genom att köra kompressorn på 35 Hertz och att detta i stor utsträckning är oberoende av avloppsvattenföroreningen eller flödeshastigheten. När avloppsvattenmängden är stor måste intervallen för uppsugning av sanden helt enkelt ökas. MINK klokompressor är installerad i det ljudisolerade styrskåpet på den gamla blåsmaskinen med roterande lober, även om den är betydligt tystare. Frekvensomvandlaren är väggmonterad och lättillgänglig så att hastigheten enkelt kan ändras med en knapptryckning vid behov.
Nu introducerar denna lösning exakt den mängd luft som behövs med flera munstycken, som är fästa längs hela sandfångets längd (Fig. 3) på 2,90 meters djup. Den rullande rörelse som de orsakar i avloppsvattnet regleras nu av dess cirkulationshastighet på ett sådant sätt att sand och andra mineraliska material sätter sig i tankens sandfångskanal. Samtidigt förblir de organiska ämnena suspenderade och lämnar sandfällan via primäravskiljaren till syrebassängerna där de behövs för denitrifikation. En för svag rullande rörelse på grund av otillräcklig luftning kan leda till oönskade avlagringar av organiskt material i form av slam i botten av tanken och i sandfångskanalen. Separationen av oljor, fetter och andra suspenderade material har också förbättrats så att de flyter längst upp i fettfällan och kan skummas.

På så sätt kunde kapaciteten på den över 40 år gamla sandfällan ökas till relativt låg kostnad så att så lite sand och annat mineralmaterial som möjligt kan komma in och sedimentera i de mekaniska och organiska reningsstegen nedströms. Detta förbättrade också funktionaliteten och pålitligheten för hela reningsverket för avloppsvatten.

Walter Eichinger noterade också ytterligare en fördel med MINKs nya klokompressor: jämfört med den tidigare blåsmaskinen med roterande lober är klokompressorn mer energieffektiv och är utrustad med en IE3-energibesparande motor, vilket innebär energibesparingar på cirka 33 procent. Underhållet är begränsat till ett årligt oljebyte, som utförs av en Busch-servicetekniker.