Weniger und effizienter Dosieren

In der Wasser- und Abwasserbehandlung sind Dosierapplikationen mit konzentrierten beziehungsweise viskosen Chemikalien Stand der Technik. Anlagenbauer und Betreiber suchen nach ebenso präzisen wie einfach handhabbaren Systemen. An drei Praxisbeispielen mit Geräten der Grundfos GmbH, Erkrath, werden die Anwendungsmöglichkeiten erläutert. Während auf Tagungen und Fachmessen über Industrie 4.0, Digitalisierung und Energieeffizienz diskutiert wird, konkretisiert sich im Hintergrund ein weiteres Thema: Die Frage der Ressourceneffizienz gewinnt für Anlagenbauer und Komponentenhersteller an Relevanz.


Es geht darum, mit weniger Ressourcen auszukommen und mit wirksameren Stoffen zu arbeiten, um die gesetzten Ziele zu erreichen. Das gilt auch bei der Wasser- und Abwasserbehandlung.
Müssen einem Prozess Hilfsstoffe zugeführt werden, etwa zur Korrektur des pH-Wertes, als Flockungsmittel, als Reagenzien oder Inhibitoren, bevorzugen Betreiber Substanzen, die höher konzentriert vorliegen und somit in der Regel eine höhere Viskosität aufweisen. Der Vorteil ist, dass Konzentrate zum einen wirksamer sind, zum anderen sinken die Transport- und Lagerkosten. Diese Entwicklung stellt die Dosiertechnik vor neue Herausforderungen.

Blick auf eine der insgesamt zehn digitalen Dosierpumpen im Wasseraufbereitungs-Container von CWT in Gela, Sizilien / Italien.

Blick auf eine der insgesamt zehn digitalen Dosierpumpen im Wasseraufbereitungs-Container von CWT in Gela, Sizilien / Italien.

Intelligent dosieren

Bei konzentrierten Chemikalien werden genaue Dosierpumpen benötigt, um ein optimales Prozessergebnis zu erzielen. Grundfos hat dazu Pumpen mit einem speziellen Konzept entwickelt: den integrierten drehzahlvariablen Antrieb mit Schritt- oder Servomotoren. Neben der kontinuierlichen und pulsationsarmen Dosierung kann damit permanent das gesamte verfügbare Hubvolumen genutzt werden; daraus folgt eine Genauigkeit von +/- 1 % über den gesamten Einstellbereich.
Der Betreiber muss die Förderleistung in Liter oder Milliliter je Stunde eingeben und die Pumpe erledigt die restliche Arbeit. Einstellungen über Hubfrequenz und -länge, unter Zuhilfenahme von Gegendruck-Korrekturtabellen, gehören damit der Vergangenheit an. Mit dem Standard-Dosierkopf und der integrierten Entgasungsfunktion können sowohl ausgasende Chemikalien, beispielsweise Chlorbleichlauge oder Wasserstoffperoxid, als auch – in Kombination mit federbelasteten Ventilen – hochviskose Flüssigkeiten bis zu einer Viskosität von 3 000 mPas dosiert werden. Die Slow-Mode-Funktion verringert bei Bedarf zudem die Ansauggeschwindigkeit zu 50 und 25 %, bei ausgasenden und viskosen Medien wirkt sich das positiv auf das Dosierergebnis aus.
Die integrierte FlowControl-Dosierüberwachung lässt Diagnosen der häufigsten Ursachen von Dosierfehlern zu, dazu zählen defekte Ventile, Luftblasen, Kavitation und Überdruck. Diese Fehler werden als Klartext im Alarmmenü angezeigt oder können via Feldbus weitergeleitet werden. Dadurch reduziert sich im Falle eines Problems der Aufwand zur Fehlerdiagnose und die Pumpe ist schneller wieder betriebsbereit. Darüber hinaus sorgt die AutoFlowAdapt-Funktion dafür, dass der Dosierprozess bei festgelegtem Soll-Volumenstrom weiterläuft, auch wenn externe Einflüsse diesen beeinträchtigen sollten. Weicht der Ist- vom Soll-Dosiervolumenstrom ab, regelt die Steuerung die Drehzahl des Antriebs so, dass der gewünschte Dosiervolumenstrom wieder erreicht wird, das erspart ein Kalibrieren der Pumpe.

Vierte Reinigungsstufe in Kläranlagen

Um die schwer abbaubaren und gut wasserlöslichen anthropogenen Stoffe im Abwasser zu reduzieren, stehen mit der vierten Reinigungsstufe grundsätzlich mehrere Verfahren zur Auswahl: Ozonierung, Filtration oder Umkehrosmose und Aktivkohle-Verfahren.
Aufgrund der örtlichen Gegebenheiten und Rahmenbedingungen entschied sich der Abwasserverband Stockacher Aach bei der von ihm betriebenen Anlage für ein Verfahren auf Basis von Pulveraktivkohle. In zwei Kontaktreaktoren erfolgt die Zugabe von rund 10 g/m³ Abwasser. Nach einem Aufenthalt von etwa einer Stunde wird das Abwasser unter Zugabe von Eisen III sowie Flockungs- und Flockungshilfsmitteln auf Polymerbasis in die beiden nachgeschalteten Sedimentationsbecken eingeleitet. Diese sind mit Lamellen ausgestattet, die den Absetzvorgang optimieren und beschleunigen. Nach diesem Verfahrensschritt wird das aufbereitete Abwasser über einen Sandfilter geleitet und in den Vorfluter abgegeben. Für das Dosieren der Fällmittel werden Digital-Dosing-Pumpen der Baureihe DME von Grundfos eingesetzt.

Meerwasserentsalzung

Die Meerwasserentsalzungsanlage in Minjur im Distrikt Chennai / Indien entnimmt jeden Tag über 230 Mio. l Meerwasser, um daraus 100 000 m3 Trinkwasser zu erzeugen. Bei einer geplanten Lebensdauer von 25 Jahren suchte die Stadtverwaltung nach einer schlüsselfertigen Lösung inklusive Wartungsvertrag und umfassender Beratung.
DME-Dosierpumpen bewähren sich für den Betrieb von Umkehrosmoseanlagen. Dies gilt sowohl für die Vorbehandlung, bei der das Meerwasser gefiltert und chemisch aufbereitet wird, als auch für die Nachbehandlung mit schwankenden Volumenströmen, bei der aus dem voraufbereiteten Wasser schließlich Trinkwasser-Qualität erzeugt wird. Grundfos lieferte für dieses Projekt 28 Dosierpumpen, die in Dreier- oder Vierergruppen auf einem Gestell montiert sind. Zu jeder Gruppe gehören ein Pulsationsdämpfer, ein Durchflussmesser und ein Druckhalteventil.

Behandlung von Deponie-Sickerwasser

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Dosierstation für die Zugabe von Fällmitteln in einer Kläranlage der Stadt Pforzheim.

Das Aufreinigen von radioaktiv kontaminiertem Sickerwasser aus einer aufgegebenen Deponie ist keine alltägliche Aufgabe. Das Unternehmen Clear Water Technologies hat für ein Projekt in Sizilien dazu eine Aufbereitungstechnik entwickelt. Als erste Stufe wurde eine chemische Vorbehandlung realisiert. Damit wird der Großteil an Salzen, Schwermetallen, Phosphor und Fluoriden entfernt, während die zweite Stufe den Rest der gelösten Salze und andere lösliche Stoffe rein physikalisch per Membranfilter und Umkehrosmose aussondert. Die Technik ist rund um die Uhr in Betrieb. Das Fouling- und Scaling-Potenzial des zu behandelnden Abwassers beherrscht die installierte Anlagentechnik unter Zuhilfenahme verschiedenster Dosierchemikalien und automatisierter CIP-Reinigung.
Im Aufbereitungsprozess kommen unterschiedliche Pumpen und auch Dosiersysteme zum Einsatz – das Erkrather Unternehmen lieferte Blockpumpen der Baureihe NB/NBE, Hochdruckpumpen der Baureihen CRN/CRNE sowie DDI-Dosiersysteme für die zehn Chemikalien-Injektionsstellen.

Präzision, gepaart mit Handling-Vorteilen

Weil die in der Wasser- und Abwasserbehandlung eingesetzten Chemikalien unter Umständen metallische Werkstoffe angreifen, müssen die Dosieranlagen entsprechend auf die aktiven Wirkstoffe abgestimmt werden. Für die chemische Desinfektion werden in der Regel Chlorverbindungen, beispielsweise Chlorgas (Cl2), Natriumhypochlorit (NaOCl) und Chlordioxid (ClO2) eingesetzt. Grundfos liefert nicht nur die passenden Dosieranlagen zusammen mit den für die Desinfektion erforderlichen Chemikalien, sondern bietet auch eine Beratung über den sicheren Umgang und die Lagerung von Substanzen an. Kommen Trockenstoffe zum Einsatz, hat das Unternehmen vollautomatische SPS-gesteuerte Ein- bis Dreikammeranlagen zum Aufbereiten und Dosieren von Flockungshilfsmitteln und Polyelektrolyten im Programm.
Smart Digital-Dosierpumpen sind die Lösung für komplexe Applikationen in der Wasser- und Abwasserbehandlung sowie generell in der Prozesstechnik. Die umfassenden Anbindungsmöglichkeiten an die zentrale Leittechnik per Feldbus eröffnen dem Betreiber vielfältige Überwachungs- und Steuerungsmöglichkeiten. Die Daten stehen auch für vorbeugende Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen zur Verfügung.