Gut gemischt ist halb geklärt

Pneumatische Impulsmischung bewährt sich

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27.04.2018 Druckluft statt mechanisches Rührwerk – was exotisch klingt, hat sich in der Abwasserreinigung bei DS Smith Paper in Aschaffenburg bewährt. Der Trick: Große Luftblasen homogenisieren das Abwasser und tragen so zu einer effektiven Reinigung bei.

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Entscheider-Facts für Betreiber und Planer

  • Das Mischen von Industrieabwässern mit Druckluftimpulsen hat gegenüber klassischen mechanischen Mischverfahren zahlreiche Vorteile.
  • Das System arbeitet wartungsfrei, da keine mechanisch bewegten Teile vorhanden sind.
  • Das System durchmischt den Tankinhalt rund um die Uhr mit sechs Druckluftstößen pro Minute bei einem Betriebsdruck von 4 bar.

Die Druckluftmischung mit dem Pulsair-System ist ein gänzlich andersartiges Verfahren, das sich von herkömmlichen Mischmethoden grundsätzlich unterscheidet. Wie schon in CHEMIE TECHNIK 7/2014 berichtet, wird eine Luftblase aus einer sogenannten Akkumulatorplatte direkt am Tankboden erzeugt, wobei sie etwaige Ablagerungen aufwirbelt. Beim Aufsteigen treibt die Blase das darüber und darunter befindliche Medium nach oben. Danach wird das Medium an der Oberfläche nach außen und anschließend entlang der Behälterwand nach unten bewegt.

Der Energieaufwand des Pulsair-Systems ist sehr gering und die Effizienz bis zu 95 % größer als bei mechanischen Rührwerken. Weil sich die im Tank verbauten Teile nicht bewegen, sind sie wartungsfrei und können in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden. Zudem gibt es keinen Mindestfüllstand für den Mischprozess. Im Gegensatz zur konventionellen Belüftung, bei der mit vielen kleinen Blasen gearbeitet wird, wird hier kein Sauerstoff ins Medium eingetragen.

Dennoch kann alternativ mit einem Inertgas wie Stickstoff gearbeitet werden. Besonders effektiv ist das Verfahren in schmalen, hohen Tanks. Aufwendige Baumaßnahmen zur Verbesserung der Strömung wie die beim Einbau konventioneller Rührwerke notwendigen Leitvorrichtungen und Leitbleche entfallen.

Einsatz der Drucklufthomogenisation in einer Papierfabrik

Nachdem der Papierhersteller DS Smith auf die Pulsair-Mischmethode aufmerksam geworden war, wurde zunächst in einem Modellversuch mit einem tragbaren Handgerät vor Ort gezeigt, dass damit selbst extrem zähflüssige, schlammige Medien durchmischt werden können. Da der Aschaffenburger Papierhersteller auf der Suche nach einer Alternative zu klassischen Rührwerken war, wurde MPT als Systempartner für die Durchmischung des Puffertankes ausgewählt.

Die Verantwortlichen der Papierfabrik richteten an die hausinterne Planungsabteilung den Wunsch, einen Tank zu konzipieren, um das Abwasser der Produktion vor dem Eintritt in die Reaktoren zu puffern, zu homogenisieren und mit einem konstant einstellbaren Volumenstrom der Abwasserbehandlung zuzuleiten. Der Tank sollte weiterhin als Versäuerungsbehälter zum Einsatz des Mediums in Anaerobreaktoren dienen.

Recherchen zur Verfahrenstechnik derartiger Projekte ergaben kein zufriedenstellendes Konzept eines Komplettanbieters. Deshalb entschied das Projektteam des Werkes unter Leitung von Ralf Enzfelder und Dr. Alexander Fried, ein eigenes Konzept zu entwickeln und zu realisieren. Einige der wichtigsten Aspekte waren Homogenisierung und Sedimentierung.

Sechs Druckluftstöße pro Minute durchmischen den Tank

Der Behälter mit einem Durchmesser von 12,4 m und einer Füllhöhe von 25 m wurde mit 13 Edelstahl-Doppelakkumulatorplatten und fünf Impfventilen ausgerüstet. Nach der Installation der Platten wurden die Rohrleitungen spannungsfrei montiert. Wie allgemein üblich und empfohlen, wurden auch hier die Druckluft-Versorgungsleitungen zu den Akkumulatorplatten über das Behälterdach geführt und nicht mittels Rückschlagventilen durch seitliche Einlässe. In Bild 3 ist deutlich erkennbar, wie die Leitungen vom Behälterdach entlang der Innenwand zur Oberseite der Platten führen.

Das System durchmischt den Tankinhalt rund um die Uhr mit sechs Druckluftstößen pro Minute bei einem Betriebsdruck von 4 bar. Der Pufferbehälter wurde gasdicht ausgeführt. Das zu verdrängende Luftvolumen inklusive möglicher explosiver Gase wird mit einem neuentwickelten Abluftkonzept abgesaugt. Die Druckluft wird in das Belebungsbecken der Abwasserbehandlung in ein Meter Tiefe eingeblasen. Dadurch wird einer Geruchsbelästigung vorgebeugt. Beim Leeren des Tanks ohne Wasserzufuhr öffnen sich kombinierte Überdruck-/Unterdruck-Sicherheitsventile auf dem Dach des Pufferbehälters.

Das Innere des Behälters sowie die Abluftanlage sind als Ex-Zone 1 eingestuft. Der bei diesem Projekt elektrische und nicht pneumatische Controller des Mischsystems befindet sich im Pumpenhaus neben dem Puffertank. Der Controller kommuniziert mit dem Prozessleitsystem des Werkes.

Pufferbehälter mit Homogenisierung sorgt für gleichmäßige Belastung

Durch den Bau des Pufferbehälters haben sich viele Vorteile ergeben. Die der Abwasserbehandlung zugeführte Wassermenge pro Stunde kann gleichmäßiger erfolgen und die Wasserbehandlung dadurch optimiert werden. Die Homogenisierung der Inhaltsstoffe des Abwassers führt zu einer gleichmäßigeren Belastung der Anlage. Die Wirksamkeit der biologischen Prozesse wird verbessert.

Die im Abwasser enthaltenen Sedimente setzen sich teilweise im Puffertank ab und können dort abgesaugt werden. Dadurch reduziert sich die Verschmutzung der nachfolgenden Wärmeübertrager. Deren Wartungsintervalle werden deutlich verlängert. Der Puffertank ist redundant zur vorhandenen Vorversäuerung. Dadurch ist deren Wartung im laufenden Betrieb möglich. Die Höhe des Puffertanks ermöglicht es, einen großen Teil des Inhalts zeitweise ohne Pumpe in Richtung Abwasserbehandlung ablaufen zu lassen. Die Höhe des Pufferbehälters und die installierte Löschwasserleitung ermöglichen es der Werksfeuerwehr sogar, das Dach als Plattform für Löscharbeiten zu verwenden.

Fazit: Für Montage und Inbetriebnahme stand MPT mit einer kostenlosen telefonischen Unterstützung zur Verfügung. Das pneumatische Mischsystem funktioniert seit der Inbetriebnahme problemlos. Da das werkseitig vorhandene Druckluftnetz mitbenutzt wird und der Druckluftverbrauch vergleichsweise gering ist, sind die Betriebskosten niedrig.

Heftausgabe: Mai/2018

Über den Autor

Andres Fislage, MPT
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