Schlauchpumpen Schlauchpumpen als Förderlösung für Belebtschlamm

Das Belebungsverfahren zum biologischen Abbau von organischen Verunreinigungen in der Abwasserreinigung basiert auf dem Einsatz von Belebtschlamm, der zwischen verschiedenen Prozessbecken gefördert werden muss. Ein klarer Fall für Schlauchpumpen.

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Die meisten Kläranlagen in Mitteleu-ropa arbeiten nach dem Belebtschlammverfahren – und ein Großteil davon hat sich für die kontinuierliche Abwasserreinigung im Durchlaufbetrieb entschieden. In diesen Anlagen folgt auf ein Belebungsbecken, in dem Abwasser und Belebtschlamm (Massen von flockig aggregierten Bakterien) gemischt und belüftet werden, ein Nachklärbecken, in dem sich der Belebtschlamm durch Sedimentation vom gereinigten Wasser abtrennt. Während das Wasser abläuft, setzt sich der Belebtschlamm am Boden des Nachklärbeckens ab. Ein Großteil des Schlamms muss nun als so genannter Rücklaufschlamm in das Belebungsbecken zurückgefördert werden.

Einerseits, weil er im Absetzbecken ohne Sauerstoffzufuhr absterben und mit der Zeit das Becken auffüllen würde, und andererseits, um im Belebungsbecken die Konzentration an Mikroorganismen ausreichend hoch zu halten. Für das Pumpsystem bedeutet das, dass es den Belebtschlamm möglichst schonend – am besten völlig scherkraftfrei – fördern muss. Gleichzeitig muss es jedoch über eine hohe Ansaugleistung verfügen, da der viskose Belebtschlamm einen Feststoffgehalt von acht bis zehn Prozent aufweist. Schließlich muss das Pumpsystem trockenlaufsicher sein, d.h. die feinen Gasbläschen im Schlamm dürfen kein Trockenlaufen und damit keine Unterbrechung der Förderung des Rücklaufschlamms in das Belebungsbecken verursachen.

Schlauchpumpen sind für diese Rahmenbedingungen die idealen Fördersysteme. Sie stehen sowohl als Trockenläufer bis 4 bar Förderdruck als auch als Nassläufer bis zu 15 bar Förderdruck zur Verfügung. Vom Funktionsprinzip her handelt es sich um rotierende Verdrängerpumpen. Ein medienbeständiger, elastischer Schlauch im Inneren des Pumpengehäuses wird durch rotorbefestigte Verdrängerrollen zusammengedrückt.

Hinter dem Verdränger stellt sich der Pumpenschlauch wieder in seine ursprüngliche Form zurück, sodass ein Unterdruck entsteht, der ein Ansaugen des zu fördernden Mediums bewirkt. Nach Abschluss des Ansaugvorganges wird das Medium durch die Verdränger im Schlauch volumetrisch von der Saug- zur Druckseite gefördert. Aufgrund der aus dem Funktionsprinzip resultierenden, guten Selbstansaugfähigkeit eignen sich die Schlauchpumpen für geodätische Saughöhen von bis zu acht Meter Wassersäule.

Schonend, trockenlaufsicher und wartungsarm

Trotz der hohen Ansaugleistung wird das Fördermedium Belebtschlamm durch das scherkraftfreie Pumpen äußerst schonend behandelt – und damit auch die Mikroorganismen. Gleichzeitig ist das Förderverfahren trockenlaufsicher – dies ist wichtig für den Fall, dass der Belebtschlamm vermehrt Gasanteile oder wechselnde Absetzeigenschaften, d.h. unterschiedliche Dichten, aufweist. Damit wird ein hohes Maß an Zuverlässigkeit bei der Förderung des Rücklaufschlamms erreicht. Bereits kleinere Kläranlagen mit Nachklärbecken von 300 m³ sind darauf angewiesen, dass in regelmäßigen Intervallen von z.B. zehn Minuten 0,5 m³ Belebtschlamm zurück in das Belebungsbecken gefördert werden, um dort eine ausreichende Konzentration an Mikroorganismen – und damit deren biologische Abbauleistung – sicherzustellen.

Die hohe Verfügbarkeit der Schlauchpumpen ist auf ihren weitgehend störungs- und wartungsfreien Betrieb zurückzuführen. Ihre dichtungs- und ventillose Konstruktion minimiert die Gefahr von Verschleiß – im Gegensatz beispielsweise zu Exzenter-Schneckenpumpen, die häufig eine sehr starke Abnutzung bei den Rotor-/Statorpaketen, Gleitringdichtungen oder Stopfbuchsen aufweisen. Bei Schlauchpumpen ist der medienbeständige Pumpschlauch der einzige Teil, der das Fördergut berührt. Entsprechend selten, dafür schnell und kostengünstig kann er im Bedarfsfall ausgewechselt werden.

Breites Einsatzfeld in der Abwasser-Aufbereitung

Die „Ernährung“ des Belebtschlammes ist ein weiteres Einsatzfeld von Schlauchpumpen, denn sie eignen sich gut zum Dosieren und Fördern kleiner Mengen bis hinab in den Milliliter-Bereich. Solche Aufgaben sind dort gegeben, wo z.B. die Bakterien im Belebtschlamm am Leben erhalten, also ernährt werden müssen. Falls das Nährstoff-Verhältnis für die Mikroorganismen im Abwasser nicht stimmt, fügt man dem Abwasser mithilfe einer Schlauchpumpe eine genau eingestellte Lösung einer Harnstoff-Phosphorsäure-Mischung zu. Danach steigt die Konzentration an Mikroorganismen im Belebungsbecken wieder an.

Die nach der biologischen Reinigung folgende, dritte Verfahrensstufe in einer Kläranlage ist die chemische Abwasserbehandlung. Hier gibt man zur Neutralisation und zum Ausfällen von Begleitstoffen dem Abwasser Kalkmilch zu, die sich schnell und gut mit dem Abwasser vermischt. Diese Zugabe sorgt dafür, dass sich die suspendierten Begleitstoffe leichter absetzen und danach mechanisch abgetrennt werden können. Dadurch werden die Flockungseigenschaften der Begleitstoffe erheblich verbessert. Die Kalkmilch ist hochgradig abrasiv. Daher verursacht sie in herkömmlichen Pumpensystemen einen hohen Verschleiß. Die Schlauchpumpe ist gegen Kalkmilch erheblich weniger empfindlich, da auch hier das Medium nur mit dem Schlauch in Berührung kommt.

Anstelle von Kalkmilch können auch Lösungen von Eisen-II- und Eisen-III-chlorid als Flockungsmittel eingesetzt werden. Diese Lösungen sind ihrerseits stark korrosiv. Während aus Metallen gefertigte Pumpen nach kurzer Zeit erhebliche Probleme bekommen, lassen sich Schlauchpumpen dagegen von solchen Fördermedien nicht beeindrucken.

Zur Kontrolle der einwandfreien Arbeitsweise einer Kläranlage müssen schließlich immer wieder Proben entnommen und untersucht werden. Diese Proben sollten vergleichbare Werte liefern – die Probenahme sollte daher an derselben Stelle unter möglichst identischen Bedingungen erfolgen. Hier bewähren sich ebenfalls die selbstansaugenden Schlauchpumpen, da sie ohne sonst erforderliche Hebeeinrichtung auskommen.

In der Praxis wird der Entnahmeschlauch fest im Becken montiert, dieser von der Schlauchpumpe zunächst durchgespült und dann die Probe entnommen. Auf diese Weise erfüllt man die Voraussetzung für vergleichbare Werte bei der Untersuchung der Reinigungsleistung der Kläranlage.

Der Autor ist Geschäftsführer der Ponndorf Gerätetechnik GmbH, Kassel.

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