Der Verbrauch von Trinkwasser geht zurück. Umweltverbände jubeln, denn die Ressource ist kostbar. Wasserwerke dagegen stöhnen. Denn obwohl damit auch die Menge an Abwasser zurückgeht, bleibt der Anteil der enthaltenen Feststoffe gleich oder nimmt eher noch zu. Diese Beimengungen umfassen eine Vielzahl von verschiedenen Stoffen, die allesamt das Abwassersystem und damit vor allem die Pumpen durchlaufen müssen. Die Bandbreite reicht von Toilettenpapier, Einmalwischtüchern und Hygieneartikeln bis hin zu Kunststofffolien, Putzlappen und anderem Haushaltsmüll, der absichtlich oder versehentlich in der Kanalisation landet. Sie umfassen aber auch Stoffe, die mit dem Regenwasser eingeschwemmt werden können, zum Beispiel Blätter, Zweige oder sogar Steine, die vor allem in bergigen Regionen immer wieder eingespült werden. Für die Betreiber von Abwassernetzen und Pumpstationen bedeuten diese Feststoffe erhebliche Herausforderungen. Sie benötigen Pumpen, die mit einem hohen Feststoffanteil im Abwasser zurechtkommen, verschleißarm arbeiten, nur geringen Wartungsaufwand verursachen und auch noch möglichst wenig Strom verbrauchen. Um Feststoffe im Abwasser weitertransportieren zu können, gibt es grundsätzlich verschiedene Wege: Entweder wird der Kugeldurchgang der Pumpen so dimensioniert, dass sie von diesen Feststoffen möglichst nicht verstopfen. Alternativ werden die Feststoffe von der Pumpe ferngehalten oder entsprechend zerkleinert. Die erste Lösung führt jedoch zum Einsatz von Pumpen, die dank großem Kugeldurchgang zwar wenig verstopfungsanfällig sind, allerdings schneller verschleißen und massiv verschmutzen. Zudem gilt die Faustregel: Je größer die Feststoffpartikel in der zu bewältigenden Flüssigkeit, desto geringer Wirkungsgrad und Förderhöhe. Mit hohen Energiekosten sinkt die Rentabilität der Anlagen. Für den Abwassertranpsort zu zentrale Kläranlagen sind außerdem große Förderhöhen gefragt. Die zweite Strategie, diese Nachteile zu umgehen, basiert auf dem Prinzip, die Feststoffe im Abwasser vor der Pumpe auszufiltern, das gefilterte Wasser zu sammeln und es schubweise so wieder auszustoßen, dass die Feststoffe dabei ausgetragen werden, ohne dabei die Pumpe selbst zu durchlaufen. Damit ist die Verstopfungsgefahr weitgehend gebannt, Pumpenverschleiß und Wartungsaufwand gehen erheblich zurück, und es können auch Pumpen mit kleineren Kugeldurchgängen eingesetzt werden. Diese arbeiten energie- und kosteneffizienter. Die höheren Anschaffungskosten solcher Pumpstation werden langfristig durch niedrigere Betriebskosten ausgeglichen, sodass sich diese Systeme mehr und mehr durchsetzen. Das AmaDS3 (Dry Solids Separation System) des Pumpenherstellers KSB ist eine Pumpstation mit Feststofftrennsystem, das standardmäßig Zulaufmengen bis 120m³ pro Stunde bewältigt und dabei Förderhöhen bis 85m erreicht. Es zeichnet sich durch Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit sowie Wartungsfreundlichkeit aus. In der Anlage läuft das Abwasser zunächst in einen Trennbehälter, in dem die Feststoffe von einem Sieb aufgefangen werden. Das von den Feststoffen befreite Wasser sammelt sich in einem Tank und wird bei Erreichen eines bestimmten Niveaus von der Pumpe in die Druckleitung gefördert. Dabei werden die Feststoffe aus dem Trennbehälter mit in die Druckleitung gespült und so wieder aus der Pumpstation hinaustransportiert. Sobald das untere Niveau im Sammeltank erreicht ist, schaltet sich das Pumpenaggregat ab. Dabei öffnet sich automatisch wieder der Zulauf, und Rohabwasser kann erneut in das System einströmen. Da ausschließlich mechanisch vorgereinigtes Abwasser durch die Pumpenhydraulik fließt, ist der Einsatz von Pumpen mit kleinem Kugeldurchgang möglich. Das erlaubt die Verwendung von effizienteren Laufradhydrauliken, die für diesen Einsatz ansonsten ungeeignet wären. Damit kann man Rohabwasser selbst durch lange Druckleitungen und über große Höhenunterschiede hinweg mit sparsamer und langlebiger Pumpentechik fördern.
14.000Kilowatt Ersparnis im Jahr
Wie groß die Einsparmöglichkeiten beim Einsatz von Pumpen mit kleinem Kugeldurchgang sind, zeigt eine exemplarische Gegenüberstellung: Eine Pumpstation, die 12l/s bei einer Förderhöhe von 50m fördert, benötigt bei Nassaufstellung einen Kugeldurchgang von 100mm, der durch den Einsatz eines Freistromrads erreicht wird. Die Leistungsaufnahme des Motors beträgt 25,6kW, der Jahresverbrauch summiert sich bei rund 1.270Betriebsstunden auf etwa 32.000kWh, und der Energieverbrauch je m³ Abwasser liegt bei 0,58kWh. In Trockenaufstellung mit einem Feststofftrennsystem genügt bei unverändertem Förderstrom dagegen ein Kugeldurchgang von 33mm, und die Motorbemessungsleistung kann auf 14kW gesenkt werden. Der Jahresstromverbrauch geht damit auf etwa 17.800kWh zurück, der Energieverbrauch je m³ Abwasser sinkt auf 0,32kWh. In die Entwicklung des Systems flossen jahrzehntelange Erfahrungen im Betrieb von Abwassersystemen ein. Das zeigt sich in vielen Details wie dem leicht zu öffnenden Zulaufverteiler und den außen liegenden Trennern, in denen die Feststoffe aufgefangen werden. Diese sind wie der Sammeltank aus korrosionsbeständigem Edelstahl gefertigt, von außen sehr gut zugänglich und lassen sich so leicht schließen und öffnen. Bei anderen Systemen liegen die Trenner im Sammeltank. Bei einer Verstopfung muss das Wartungspersonal dann den Sammeltank öffnen und mit einem Saugwagen entleeren. Viele Abwassertransport-Systeme arbeiten mit einer Absperrkugel, um die Zulaufleitung zu verschließen, sobald die Pumpen das Abwasser aus dem Sammeltank in die Druckleitung fördern. Um die Schwimmkugeln nicht zu beschädigen, schalten diese Systeme grundsätzlich beim oberen Wasserstand ein, wenn die Kugel sich in ihrer Endposition befindet. Bei diesem Wasserstand bildet sich somit ein starrer Schmutzrand, der schnell zu erheblichen Dimensionen anwachsen und dann zu einer Blockade des Systems führen kann. Das AmaDS3 kommt ohne empfindliche Schwimmkugeln aus. Es arbeitet mit robusten Rückschlagklappen und ist nicht auf eine feste Einschalthöhe angewiesen. In der Programmierung der Steuerung kann man den Schaltpunkt gezielt variieren, um der Schmutzrandbildung vorzubeugen. Das ganze System ist unter Verwendung von vielen Standardbauteilen modular konzipiert. Bei Bedarf kann es in Einzelteile zerlegt und leicht transportiert werden. Diese Modulbauweise macht es möglich, das System am Einsatzort zusammenzusetzen und es direkt in einem Schacht oder Gebäude zu montieren.
Die richtige Lösung bis 50 kW
Feststofftrennsysteme eignen sich besonders für den Einsatz in Gebieten mit geringer Bebauungsdichte sowie langen Druckleitungen und generell dort, wo Freispiegelleitungen aufgrund der topografischen und geografischen Gegebenheiten nicht realisiert werden können. Interessant sind sie auch in Gebieten, in denen die elektrische Versorgung nicht ausreicht, um energieintensive Alternativen einzusetzen. Feststofftrennsysteme kommen vor allem für Pumpenleistungen bis etwa 50kW und Anlagenleistungen bis rund 200m³/h in Frage. Werden größere Leistungen benötigt, können meist auch klassische Pumpen eingesetzt werden, da sie in diesen Dimensionierungen einen so großen Kugeldurchgang aufweisen, dass sie das Rohabwasser meist auch ohne gesonderte Feststofftrennung fördern können.
