Wasseraufbereitungsanlage in Ohio verbessert den Wirkungsgrad und spart Betriebskosten

Ein gleichbleibend fester Feststoffkuchen ist nur einer der Vorteile, die sich aus der Umstellung der Separation Technology für eine Anlage zur Abwasserreinigung ergeben, die fast 50.000 Menschen im Nordwesten von Ohio versorgt. Ein weiterer Pluspunkt sind erhebliche Kosteneinsparungen, da während des Prozesses, der eine Umstellung von einer Bandpresse auf einen Zentrifugendekanter umfasste, weniger Chemikalien benötigt werden.

Bereits in den ersten zwei Betriebsjahren installierte die Wasseraufbereitungsanlage der Stadt Middletown in Ohio einen hocheffizienten Dekanter, der die Produktionszeit um zwei Tage pro Woche reduzierte, den Wirkungsgrad steigerte und jährlich Tausende Gallonen Chemikalien einspart – was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt.

Hintergrund

Die Abteilung für Abwasserreinigung der Stadt Middletown, Ohio, betreibt und wartet die Anlage der Stadt mit einer Kapazität von 26 Millionen Gallonen pro Tag (MGD). Die Abteilung schützt die Gesundheit der Bevölkerung und die Umwelt, indem sie täglich durchschnittlich 14,5 Millionen Gallonen Abwasser aus allen privaten, gewerblichen und industriellen Quellen zurückgewinnt.

Aus diesem Prozess gehen zwei recycelte Produkte hervor: sauberes Wasser, das in den Great Miami River geleitet wird, und etwa 1.500 Trockentonnen pro Jahr an aufbereiteten Biofeststoffen, die aufgrund ihres Nährstoffgehalts und ihrer bodenverbessernden Wirkung auf landwirtschaftlichen Flächen ausgebracht werden. Die Auslegungskapazität der Wasseraufbereitungsanlage beträgt 26 MGD. Das kombinierte System bedeutet, dass die Durchflussmengen Spitzenwerte von 50 Millionen Gallonen pro Tag erreichen können.

Die Stadt Middletown setzt seit 2018 die Flottweg Xelletor®-Zentrifuge ein und hat dadurch erhebliche Kosteneinsparungen erzielt.

Die Herausforderung und die Lösung

Die Wasseraufbereitungsanlage verwendete zuvor eine Bandpresse und eine Zentrifuge, die nicht über eine ausreichende Leistungsfähigkeit verfügten. Im Jahr 2018 wurde die Bandpresse entfernt, da sie für die Techniker schwierig zu bedienen war und nur 15 bis 18 % Feststoffe produzierte. Nur zwei Jahre später produzierte die Zentrifuge etwa 30 % Feststoffe, und der Wirkungsgrad hält weiterhin an.

„Wir wollten eine gleichmäßigere Ausbeute an Feststoffen, um die Transportkosten zu senken“, sagte Manager Gerry Burris. „Wir wollten eine Maschine, die mit unserer bisherigen vergleichbar ist, aber weniger mechanische Probleme hat und einen besseren Service von der Herstellung bietet.“

Im Jahr 2018 installierte die Anlage eine Flottweg Xelletor®-Zentrifuge und konnte die Produktionszeit von fünf Tagen pro Woche auf drei Tage pro Woche (8 bis 10 Stunden pro Tag) reduzieren. Die ältere Zentrifuge wurde als Reserve beibehalten, und die Bandpresse wurde abgeschafft.

„Mit der Reduzierung des Zeitplans konnten wir weiterhin Produkte transportieren, ohne die Betriebskosten und Chemikalienkosten für den Betrieb an fünf Tagen pro Woche zu haben“, erklärte Burris. „Wir arbeiten jetzt mit einem besseren Verbrauch und einem höheren Wirkungsgrad als früher, als wir noch an fünf Tagen pro Woche betrieben haben.“

Burris sagte, dass sie durch die Installation der Maschine, die reibungslos verlief, eine beträchtliche Summe Geld gespart hätten. „Wir hatten ein paar Anlaufschwierigkeiten, da die Bediener versuchten, die andere Maschine nachzuahmen“, sagte er. „Sie waren an die Steuerung der anderen Maschine gewöhnt, aber Flottweg hat bei der Integration der Siebe großartige Arbeit geleistet und sie denen ähnlich gestaltet, mit denen die Bediener vertraut waren. Das machte den Übergang einfach.“

Darüber hinaus bot der effizientere Dekanter der Anlage die Möglichkeit, mehrere Anpassungen im Gesamtbetrieb und im Chemikalieneinsatz vorzunehmen. „Es war wie Tag und Nacht“, sagte Burris. „Nach der Installation des Flottweg-Dekanters konnten wir erhebliche Einsparungen beim Chemikalieneinsatz erzielen.Wir verbrauchen nicht annähernd so viel Polymer oder Eisenchlorid.“

Die vollautomatische Anpassung der Trommeldrehzahl und der Differenzgeschwindigkeiten sorgt jederzeit für einen optimalen Trockensubstanzgehalt in den entwässerten Feststoffen, selbst bei schwankenden Bedingungen im Zulauf.

Die Wasseraufbereitungsanlage verwendete zuvor eine Bandpresse und eine Zentrifuge, die nicht über eine ausreichende Leistungsfähigkeit verfügten. Im Jahr 2018 wurde die Bandpresse entfernt, da sie für die Techniker schwierig zu bedienen war und nur 15 bis 18 % Feststoffe produzierte. Nur zwei Jahre später produzierte die Zentrifuge etwa 30 % Feststoffe, und der Wirkungsgrad hält weiterhin an.

„Wir wollten eine gleichmäßigere Feststoffausbeute, um die Transportkosten zu senken“, sagte Manager Gerry Burris. „Wir wollten eine Maschine, die mit unserer bisherigen vergleichbar ist, aber weniger mechanische Probleme hat und einen besseren Service von der Herstellung bietet.“

Im Jahr 2018 installierte die Anlage eine Flottweg Xelletor®-Zentrifuge und konnte die Produktionszeit von fünf Tagen pro Woche auf drei Tage pro Woche (8 bis 10 Stunden pro Tag) reduzieren. Die ältere Zentrifuge wurde als Reserve beibehalten, und die Bandpresse wurde abgeschafft.

„Mit der Reduzierung des Zeitplans konnten wir weiterhin Produkte transportieren, ohne die Betriebskosten und Chemikalienkosten für den Betrieb an fünf Tagen pro Woche zu haben“, erklärte Burris. „Wir arbeiten jetzt mit einem besseren Verbrauch und einem höheren Wirkungsgrad als früher, als wir noch an fünf Tagen pro Woche betrieben haben.“

Burris sagte, dass sie durch die Installation der Maschine, die reibungslos verlief, eine beträchtliche Summe Geld gespart hätten. „Wir hatten ein paar Anlaufschwierigkeiten, da die Bediener versuchten, die andere Maschine nachzuahmen“, sagte er. „Sie waren an die Steuerung der anderen Maschine gewöhnt, aber Flottweg hat bei der Integration der Siebe großartige Arbeit geleistet und sie denen ähnlich gestaltet, mit denen die Bediener vertraut waren. Das machte den Übergang einfach.“

Darüber hinaus bot der effizientere Dekanter der Anlage die Möglichkeit, mehrere Anpassungen im Gesamtbetrieb und im Chemikalieneinsatz vorzunehmen. „Es war wie Tag und Nacht“, sagte Burris. „Nach der Installation des Flottweg-Dekanters konnten wir erhebliche Einsparungen beim Chemikalieneinsatz erzielen.Wir verbrauchen nicht annähernd so viel Polymer oder Eisenchlorid.“

Wie die Technologie funktioniert

Die Klärschlammentwässerung bietet den Betreibern von Kläranlagen ein enormes Einsparpotenzial. Die Kosten für den Transport und die Entsorgung des entwässerten Klärschlamms machen häufig 80 % der Betriebskosten aus. Je nach Kapazität der Anlage kann 1 % Trockensubstanz im entwässerten Klärschlamm zu Kosteneinsparungen im fünf- bis sechsstelligen Bereich führen. 

Bei einer herkömmlichen Zentrifuge wird das zu trennende Gemisch über eine stationäre Leitung in die Maschine geleitet. Das Gemisch gelangt durch Öffnungen im Schneckenkörper in den zylindrischen Teil der Trommel und wird dort beschleunigt. Durch die Zentrifugalkraft bildet sich im Inneren der Maschine ein Flüssigkeitsring. Die Dicke dieses Rings wird als Teichtiefe bezeichnet. Die Feststoffe oder die schwere Phase bilden eine konzentrische Schicht an der Trommelwand. Die Feststoffe werden durch die Schnecke über den konischen Teil aus der Maschine abgeleitet. Die abgetrennten Flüssigkeiten werden durch ein Wehr am gegenüberliegenden Ende abgeleitet.

Der Konuswinkel, das Wehr und der Schneckenkörper begrenzen die Tiefe des „Flüssigkeitsbeckens”. Ein flacher Teich ist optimal für die Entwässerung von Gemischen, die körnige Feststoffe enthalten, während ein steilerer Konus besser für neutral schwimmfähige Werkstoffe geeignet ist, die eine längere Einwirkzeit zur Trennung benötigen. Die meisten Abwasseranwendungen eignen sich gut für tiefe Teiche.

Die Löcher im Schneckenkörper, durch die die Flüssigkeitsmischung in die Zentrifuge abgeleitet wird, sind mit einer harten Beschichtung versehen, um die Verschleißbeständigkeit zu erhöhen. Die Geometrie der Löcher ist so angepasst, dass ein sanfter Eintritt der Flüssigkeit gewährleistet ist, aber dennoch eine Scherkraft auf das Gemisch ausgeübt wird, die die Wirksamkeit des Polymers und damit auch den Wirkungsgrad der Trennung verringert.

Bei herkömmlichen Dekanterzentrifugen begrenzt der Körper der Schnecke die Teichtiefe. Dank der Xelletor-Konstruktion gibt es diese Begrenzungen nicht mehr. Zum ersten Mal ist ein supertiefer Teich möglich, was sich positiv auf die Kompression, die Klärzone und damit auf den Wirkungsgrad der Trennung auswirkt.

Speziell für die hochgradige Klärschlammentwässerung wurde ein einzigartiges Zentrifugenkonzept entwickelt. Das Herzstück der neuen Konstruktion, der Rotor und die Dekanterschnecke, wurden von Grund auf neu gestaltet. Das Ergebnis ist eine Spirale ohne Schneckenkörper. Bei diesem System wird die Flüssigkeit direkt in den Teich in der Zentrifuge abgeleitet. Die Flüssigkeit wird mit weitaus geringerer Scherung beschleunigt, was zu einem geringeren Verbrauch an Ausflockungsmitteln führt. Die vollautomatische Anpassung der Trommeldrehzahl und der Differenzgeschwindigkeiten sorgt jederzeit für einen optimalen Trockensubstanzgehalt in den entwässerten Feststoffen, selbst bei schwankenden Bedingungen im Zulauf.

Je nach Kapazität der Anlage kann 1 % Trockensubstanz im entwässerten Klärschlamm zu Kosteneinsparungen im fünf- bis sechsstelligen Bereich führen.

Ergebnisse

Die Stadt Middletown nutzt seit 2018 die Flottweg Xelletor®-Zentrifuge und hat damit erhebliche Kosteneinsparungen sowie einen günstigen Feststoffkuchen mit einem Gehalt von 28 bis 30 % erzielt.

„Wir hatten zwar einige Probleme, aber das Flottweg-Team hat sehr schnell reagiert“, sagte Burris und bezog sich dabei auf einen Fall, in dem ein spezielles Ersatzteil benötigt wurde. „Wir haben Flottweg an diesem Morgen angerufen und innerhalb einer Stunde war ein Techniker vor Ort. Er hat das neue Teil eingebaut und die Maschine lief noch vor Tagesende wieder. Das hat uns sehr beeindruckt.“

Die andere Maschine lieferte zwar einen etwas besseren Feststoff, benötigte jedoch deutlich mehr Chemikalien, um eine Verbesserung des Feststoffgehalts um etwa 1,5 % zu erreichen. 

„Wir mussten uns fragen, ob wir wirklich Feststoffe im Bereich von 30 % bis 31 % benötigten“, sagte Burris. „Mit Flottweg erreichen wir jetzt durchweg einen durchschnittlichen Feststoffgehalt von 28 bis 30 % und verbrauchen dabei deutlich weniger Chemikalien. Der Wechsel zu Flottweg war eine gute Entscheidung. Das Unternehmen geht sehr auf unsere Bedürfnisse ein. Es schickt einen Techniker, wann immer wir einen brauchen, und dieser bleibt so lange, bis er das Problem behoben hat. Das war und ist für uns ein großes Verkaufsargument.“

Was die Instandhaltung angeht, ist der Xelletor sehr pflegeleicht. „Nach jedem Durchlauf sprühen die Bediener zwei Spritzer Schmierfett auf das Lagerende. Das ist alles“, sagte er. „Wir sind sehr zufrieden. Wir haben gute Feststoffe, verbrauchen weniger Chemikalien und haben weniger Betriebstage. Was will man mehr?“

Über den Autor

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