Die Wasserrückgewinnungsanlage in Ohio erhöht ihre Effizienz und spart Betriebskosten

Ein gleichmäßiger Feststoffkuchen ist nur einer der Vorteile, die sich aus der Umstellung der Trenntechnologie in einer Anlage zur Behandlung von Abwasser von fast 50.000 Menschen im Nordwesten Ohios ergibt. Ein zusätzliches Plus ist die erhebliche Kostenersparnis, da während des Prozesses, bei dem von einer Bandpresse auf einen Zentrifugendekanter umgerüstet wurde, weniger Chemikalien benötigt werden.

Innerhalb der ersten zwei Betriebsjahre nach dem letzten Systemwechsel installierte die Stadt Middletown (Ohio) in ihrer Wasseraufbereitungsanlage einen hoch effizienten Dekanter, der die Produktionszeit um zwei Tage pro Woche reduzierte, die Effizienz erhöhte und Tausende Gallonen Chemikalien pro Jahr einsparte, was erhebliche Kosteneinsparungen mit sich brachte.

Hintergrund

Die Abteilung Abwasserbehandlung der Stadt Middletown, Ohio, betreibt und wartet die Kläranlage der Stadt mit einer Durchflussmenge von 26 Millionen Gallonen pro Tag (MGD). Der Geschäftsbereich schützt die Gesundheit der Bürger und die Umwelt, indem täglich durchschnittlich 14,5 Millionen Gallonen Abwasser aus allen Wohn-, Gewerbe- und Industriequellen aufbereitet werden.

Bei diesem Prozess entstehen zwei Recyclingprodukte – sauberes Wasser, das in den Great Miami River eingeleitet wird, und pro Jahr ca. 1.500 t verarbeitete Biofeststoffe, die aufgrund ihres Nährstoffgehalts und zur Bodenverbesserung auf landwirtschaftlichen Flächen ausgebracht werden. Die Wasseraufbereitungsanlage ist für eine Durchflussmenge von 26 MGD ausgelegt.  Aufgrund des großen Einzugsgebiets sind in Spitzenzeiten Durchflussmengen von bis zu 50 MGD möglich.

Die Stadt Middletown setzt seit 2018 eine Flottweg Xelletor-Zentrifuge ein und darf sich über deutliche Kosteneinsparungen freuen.

Die Herausforderung und die Lösung

Die Wasseraufbereitungsanlage verwendete bislang eine Bandpresse und eine Zentrifuge. Dieses System funktionierte nicht zufriedenstellend. 2018 wurde die Bandpresse entfernt, da sie schwierig zu bedienen war und einen Feststoffgehalt von nur 15 bis 18 % erzielte. Nur zwei Jahre später erzielte die Zentrifuge einen Feststoffgehalt von rund 30 % bei gleichbleibend hoher Effizienz.

„Wir wollten konsistentere Feststoffkuchen erhalten, um die Transportkosten zu verringern“, sagte Manager Gerry Burris. „Wir suchten eine Maschine ähnlich der, die wir bereits hatten, allerdings mit weniger mechanischen Problemen und einem besseren Kundendienst seitens des Herstellers.“

2018 installierte die Anlage eine Flottweg Xelletor Zentrifuge und konnte die Produktionszeit von fünf Tagen in der Woche auf drei Tage in der Woche (8 bis 10 Stunden pro Tag) reduzieren. Die ältere Zentrifuge behielt die Kläranlage zur Sicherheit und die Bandpresse entfiel.

„Durch die reduzierten Laufzeiten blieben wir weiterhin produktiv, aber ohne die Kosten für die Chemikalien und den Betrieb an fünf Tagen in der Woche“, führte Burris aus. „Wir arbeiten heute effektiver und effizienter als früher in unserer Fünftagewoche.“

Burris sagte, dass man durch die Übernahme der übrigens reibungslos verlaufenden Installation viel Geld sparte. „Wir hatten einige Startschwierigkeiten, weil die Bediener versuchten, die neue Maschine wie die alte zu bedienen“, sagte er. „Das Bedienpersonal war an die Steuerungen der anderen Maschine gewöhnt, aber Flottweg hat fantastische Arbeit geleistet und die Bildschirme für die Bediener so integriert, dass sie den bereits bekannten Anzeigen möglichst ähnlich sahen. Das machte den Übergang einfach.“

Darüber hinaus bot der effizientere Dekanter der Anlage die Möglichkeit, mehrere Anpassungen im Gesamtbetrieb und im Chemikalienverbrauch vorzunehmen. „Es war ein Unterschied wie Tag und Nacht“, sagte Burris. „Nach der Installation des Flottweg Dekanters konnten erhebliche Einsparungen beim Chemikalienverbrauch erzielt werden. Wir verwenden bei weitem nicht mehr so viel Polymer oder Eisenchlorid.”

Die vollautomatische Anpassung der Trommelgeschwindigkeit und Differenzgeschwindigkeiten liefert jederzeit optimale Trockensubstanzanteile in den entwässerten Feststoffen, auch bei schwankenden Bedingungen im Zulauf.

Die Wasseraufbereitungsanlage verwendete bislang eine Bandpresse und eine Zentrifuge. Dieses System funktionierte nicht zufriedenstellend. 2018 wurde die Bandpresse entfernt, da sie schwierig zu bedienen war und einen Feststoffgehalt von nur 15 bis 18 % erzielte. Nur zwei Jahre später erzielte die Zentrifuge einen Feststoffgehalt von rund 30 % bei gleichbleibend hoher Effizienz.

„Wir wollten konsistentere Feststoffkuchen erhalten, um die Transportkosten zu verringern“, sagte Manager Gerry Burris. „Wir suchten eine Maschine ähnlich der, die wir bereits hatten, allerdings mit weniger mechanischen Problemen und einem besseren Kundendienst seitens des Herstellers.“

2018 installierte die Anlage eine Flottweg Xelletor Zentrifuge und konnte die Produktionszeit von fünf Tagen in der Woche auf drei Tage in der Woche (8 bis 10 Stunden pro Tag) reduzieren. Die ältere Zentrifuge behielt die Kläranlage zur Sicherheit und die Bandpresse entfiel.

„Durch die reduzierten Laufzeiten blieben wir weiterhin produktiv, aber ohne die Kosten für die Chemikalien und den Betrieb an fünf Tagen in der Woche“, führte Burris aus. „Wir arbeiten heute effektiver und effizienter als früher in unserer Fünftagewoche.“

Burris sagte, dass man durch die Übernahme der übrigens reibungslos verlaufenden Installation viel Geld sparte. „Wir hatten einige Startschwierigkeiten, weil die Bediener versuchten, die neue Maschine wie die alte zu bedienen“, sagte er. „Das Bedienpersonal war an die Steuerungen der anderen Maschine gewöhnt, aber Flottweg hat fantastische Arbeit geleistet und die Bildschirme für die Bediener so integriert, dass sie den bereits bekannten Anzeigen möglichst ähnlich sahen. Das machte den Übergang einfach.“

Darüber hinaus bot der effizientere Dekanter der Anlage die Möglichkeit, mehrere Anpassungen im Gesamtbetrieb und im Chemikalienverbrauch vorzunehmen. „Es war ein Unterschied wie Tag und Nacht“, sagte Burris. „Nach der Installation des Flottweg Dekanters konnten erhebliche Einsparungen beim Chemikalienverbrauch erzielt werden. Wir verwenden bei weitem nicht mehr so viel Polymer oder Eisenchlorid.”

Funktionsweise der Technologie

Die Klärschlammentwässerung bietet für den Kläranlagenbetreiber ein enormes Einsparpotential. Die Kosten für Transport und Entsorgung des entwässerten Klärschlamms machen häufig 80 % der Betriebskosten aus. Je nach Kapazität der Anlage kann 1 % mehr Trockensubstanz im entwässerten Klärschlamm Kosteneinsparungen im fünf- bis sechsstelligen Bereich pro Jahr erzielen. 

Bei einer herkömmlichen Zentrifuge fließt das zu trennende Flüssigkeitsgemisch zentral über ein Zulaufrohr in die Trommel. Durch den Schneckenkörper gelangt das Gemisch in den zylindrischen Teil der Trommel und wird beschleunigt. Durch die Zentrifugalkraft bildet sich im Inneren der Maschine ein Flüssigkeitsring. Die Tiefe der Flüssigkeitsschicht wird als Teichtiefe bezeichnet. Die Feststoffe – oder die schwere Phase – lagern sich an der Trommelinnenwand an. Die Feststoffe werden von der Schnecke am konischen Ende der Trommel ausgetragen. Die abgeschiedene Flüssigkeit fließt am entgegengesetzten Trommelende über ein Wehr ab.

Der Konuswinkel, das Wehr und der Schneckenkörper sind für die Tiefe des „Flüssigkeitsteichs“ maßgeblich. Eine geringe Teichtiefe eignet sich optimal für die Entwässerung von Gemischen mit körnigen Feststoffen, während ein steilerer Kegel besser für auftriebsneutrale Materialien geeignet ist, die für die Trennung eine längere Verweildauer benötigen. Die meisten Abwasseranwendungen sind für eine hohe Teichtiefe optimiert.

Die Öffnungen im Schneckenkörper, durch die das Flüssigkeitsgemisch in die Zentrifuge gelangt, verfügen über eine gehärtete Schutzbeschichtung, um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen. Die angepasste Bohrungsgeometrie gewährleistet einen möglichst schonenden Eintrag der Flüssigkeit, allerdings verringert die auf das Gemisch wirkende Scherkraft die Wirksamkeit des Polymers und damit auch die Trennleistung.

Bei konventionellen Dekanterzentrifugen limitiert der Schneckenkörper die Teichtiefe. Durch die Xelletor-Konstruktion gibt es diese Limits nicht mehr. Erstmals ist ein Supertiefteich möglich, der sich positiv auf Kompression, Klärzone und nicht zuletzt die Trenneffizienz auswirkt.

Speziell für die Hochentwässerung von Klärschlamm wurde ein bislang einzigartiges Zentrifugenkonzept entwickelt. Das Herzstück des neuen Designs, der Rotor und die Dekanterschnecke, wurden von Grund auf neu konzipiert. Das Ergebnis ist eine Schnecke ohne Schneckenkörper. In diesem System wird die Flüssigkeit direkt in den Teich in der Zentrifugentrommel eingeleitet. Die Flüssigkeit wird mit deutlich weniger Scherkräften beschleunigt, was zu einem geringeren Flockungsmittelverbrauch führt. Die vollautomatische Anpassung der Trommelgeschwindigkeit und Differenzgeschwindigkeiten liefert jederzeit optimale Trockensubstanzanteile in den entwässerten Feststoffen, auch bei schwankenden Bedingungen im Zulauf.

Je nach Kapazität der Anlage kann 1 % mehr Trockensubstanz im entwässerten Klärschlamm Kosteneinsparungen im fünf- bis sechsstelligen Bereich pro Jahr erzielen.

Ergebnisse

Die Stadt Middletown setzt seit 2018 eine Flottweg Xelletor-Zentrifuge ein und darf sich über Kosteneinsparungen freuen und einen Feststoffkuchen mit einem günstigen Trockensubstanzgehalt von 28 % bis 30 %.

„Wir hatten schon einige Schwierigkeiten, aber das Flottweg Team war sehr hilfsbereit“, sagte Burris und erinnert an eine Situation, in der das Unternehmen ein spezielles Teil benötigte. „Wir riefen am Morgen bei Flottweg an und hatten innerhalb einer Stunde einen Techniker hier. Dieser installierte das neue Teil und die Maschine lief noch am gleichen Tag wieder. Davon waren wir sehr beeindruckt.“

Während die andere Maschine einen etwas besseren Feststoffkuchen lieferte, benötigte sie deutlich mehr Chemikalien, um eine Feststoffverbesserung von ca. 1,5 % zu erzielen. 

„Wir mussten uns fragen, ob wir die 30 %–31 % Feststoffanteil wirklich brauchen“, sagte Burris. „Mit der Flottweg Zentrifuge erhalten wir nun einen konsistenten Feststoffanteil zwischen 28 und 30 % und verwenden dabei deutliche weniger Chemikalien. Es war ein guter Schritt, zu Flottweg zu wechseln. Flottweg reagiert sehr gut auf unsere Bedürfnisse. Wann immer wir Techniker brauchen, kommen sie, und sie gehen nicht eher, als bis es wieder läuft. Das war und ist ein wichtiges Verkaufsargument für uns.“

In Hinblick auf die Wartung ist der Xelletor sehr anspruchslos. „Nach jedem Durchlauf geben die Bediener zwei Spritzer Fett auf das Lagerende. Das ist schon alles“, sagte er. „Wir sind sehr zufrieden. Wir erhalten gute Feststoffe, verwenden weniger Chemikalien und haben weniger Einsatztage. Wer könnte mehr verlangen?“

Über den Autor

Robert Rhea ist Vertriebsleiter bei Flottweg Separation Technology, Inc. Er ist unter rrhea@flottweg.net erreichbar.