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Praxisberichte

Klärwerk Sonneberg: Mehr Planungssicherheit in der Siebbandpresse

GKD-Band mit integrierter Verschleißanzeige als voller Erfolg

Die Wasserwerke Sonneberg in Süd-Thüringen, nur wenige Kilometer von Bayern entfernt, betreiben vier Klärwerke für rund 50.000 Einwohner. Zur Entwässerung des anfallenden Klärschlamms setzt das Klärwerk Sonneberg-Heubisch seit Januar 2016 auf ein Siebband vom Typ 1003 mit integrierter Verschleißanzeige der GKD – GEBR. KUFFERATH AG (GKD). Für das Band spricht neben der effizienten Entwässerung und zuverlässigen PAD-Naht die erhöhte Sicherheit für einen planbaren Bandwechsel.

Neben vier zentralen Kläranlagen – Sonneberg-Heubisch, Steinach, Schalkau sowie Lauscha – betreiben die Wasserwerke Sonneberg acht kleine biologische Anlagen und decken damit ein etwa 400 Quadratkilometer großes Gebiet ab. Der Wasserversorgungs- und Abwasserzweckverband (WAZ) Sonneberg bündelt die Betriebe wirtschaftlich. Drei der vier Anlagen sind konzeptionell und verfahrenstechnisch weitgehend identisch ausgelegt. Der Grund für diese ungewöhnliche Konstellation liegt in der Neuregelung der Wasserversorgung und Abwasserentsorgung nach der Wiedervereinigung durch die EU-Verordnung 91/271. Sie besagte, dass Gemeindegebiete mit bis zu 10.000 Einwohnern bis 2006 an eine Kläranlage angeschlossen werden mussten. Während die Gemeinden Steinach, Schalkau und Lauscha nach dieser Verordnung erstmals eine Kläranlage brauchten, verfügte Sonneberg bereits über eine im Jahr 1988 fertiggestellte Kläranlage mit Sammler und mehreren Regenüberlaufbecken. Sie war eine Bedingung im Rahmen des von dem damaligen bayrischen Ministerpräsidenten Franz Josef Strauß 1983 ausgehandelten Milliardenkredits der Bundesrepublik an die DDR gewesen, um die Einleitung der Abwässer von der DDR nach Bayern zu stoppen. Allerdings entsprachen die Mindestablaufwerte des Klärwerks in Sonneberg bei Stickstoff und Phosphor nicht mehr der ab 1997 geltenden Kommunalabwasserverordnung, sodass ein Neubau erforderlich wurde. Durch den zeitgleichen Bau von drei Kläranlagen konnte deren Konzeption und Ausstattung sehr ähnlich gestaltet werden. Lauscha wurde wegen des schwierigen Standorts separat erschlossen und erst 2009 in den WAZ integriert. Die Anlage in Sonneberg wurde als erste gebaut und ist seit 2004 in Betrieb, die drei anderen folgten bis zum Jahr 2006.

Die Kläranlage Sonneberg ist auf eine Ausbaugröße von 48.375 EW und eine maximale Abwassermenge von 393 l/s ausgelegt. Der Schnitt liegt bei 220 l/s. Jeweils rund 20 Prozent der Abwässer stammen von landwirtschaftlichen Betrieben und gewerblichen Einleitern. Neben Unternehmen aus den Bereichen Anlagenbau, Kunststoff-, Glas-, Metall verarbeitender und Zuliefer-Industrie gehört eine Brauerei zur Industrielandschaft. Sonneberg hat zudem eine Mischwasserkanalisation, sodass bei der Konzeption der neuen Anlage das übliche Rückhaltevolumen durch den Umbau der alten mechanischen Vorreinigung zum Regenüberlaufbecken verdoppelt werden musste. Eine regionale Besonderheit mit Auswirkungen auf den Aufbereitungsprozess ist auch das mit 4-5 Grad deutsche Härte (dH) im Rohzustand sehr weiche Schiefergebirgswasser, das überdies einen sehr niedrigen pH-Wert hat. In der Kläranlage Sonneberg erfolgt außerdem auch die Klärschlammeindickung und -entwässerung der drei anderen zentralen Klärwerke des WAZ. So entstehen hier aus ca. 5,5 Millionen Kubikmeter Abwasser und 20.000 Kubikmeter Fäkalschlamm pro Jahr rund 3.500 Tonnen Klärschlamm mit einem Trockensubstanz (TS)-Gehalt von etwa 23 Prozent, die extern verwertet werden.

Identische Anlagenkonzeption
Die mechanische Reinigung erfolgt in den vier Anlagen zunächst über eine Rechenanlage mit Schneckenpresse zur Rechengutentwässerung. Im belüfteten Sandfang mit Sandwäsche wird der mitgeführte Sand freigespült, gewaschen und entwässert, sodass er als Verfüllmaterial auch im Kanalbau eingesetzt werden kann. Gleichzeitig werden hier Leichtstoffe wie Öle und Fette entfernt. Zur biologischen Reinigung ist den Belebungsbecken ein in zwei Kaskaden unterteiltes Selektorbecken vorgeschaltet. Seine Aufgabe ist es, das durch das hohe Fäkalschlammaufkommen begünstigte Wachstum fadenförmiger Bakterien und damit die Bildung von Blähschlamm zu minimieren. In zwei als Umlaufbecken gestalteten, 95 Meter langen Belebungsbecken mit je 13.540 Kubikmeter Nutzvolumen wird der im Abwasser enthaltene Stickstoff entfernt und der Schlamm aerob stabilisiert. Eine Gebläsestation mit fünf Drehkolbengebläsen gewährleistet die Druckbelüftung der Becken. Dabei versorgen jeweils zwei Gebläse ein Becken, das fünfte dient als Reserveeinheit und zur Spitzenlastabdeckung. Die Gebläse werden intermittierend betrieben. So wird in den Belüftungsphasen der organische Kohlenstoff abgebaut und der Stickstoff nitrifiziert. In den unbelüfteten Phasen erfolgt die Denitrifikation. Um sie zu stabilisieren, muss dem Abwasser auf Grund des sehr weichen Sonneberger Wassers Kalkhydrat in der zweiten Phase des Selektorbeckens hinzugefügt werden. Es wird aus einem 70 Kubikmeter großen, im Winter beheizten Kalksilo zudosiert. Zur chemischen Reinigung wird dem Abwasserstrom vor und nach dem Belebungsbecken Fällmittel zugegeben, um das im Abwasser enthaltene Phosphat zu entfernen. Über ein Verteilerbauwerk fließt das so behandelte Abwasser von den Belebungsbecken in zwei Nachklärbecken mit Rücklaufschlammpumpwerk. Dieses pumpt – gemessen an der Zulaufmenge der Kläranlage – 80 Prozent des Rücklaufschlamms über das Selektorbecken wieder zurück ins Belebungsbecken. Pro Tag werden 800 Kubikmeter als Überschussschlamm aus dem Rücklaufschlamm abgezogen und der maschinellen Eindickung zugeführt. Dort wird in zwei Bandeindickern der Feststoffgehalt des Überschussschlamms mit endlos umlaufenden GKD-Siebbändern vom Typ 5060 unter Zugabe von Flockungsmittel von 0,75 auf etwa 5 Prozent TS erhöht. Bei Bedarf kann er anschließend in zwei Schlammsilos zwischengespeichert werden, da die Schlammentwässerung im Klärwerk Sonneberg in Abhängigkeit vom Entsorgungsvolumen und -rhythmus des externen Entsorgers erfolgt. Deshalb wurde für den entwässerten Schlamm auch ein 400 Kubikmeter fassendes, überdachtes Lager geschaffen, wo er bis zur Abholung zwischengespeichert werden kann.

Belastbare Nahtverbindung
Im Regelfall wird die Siebbandpresse direkt vom Eindicker aus beschickt, sodass etwa 160 Kubikmeter Schlamm pro Betriebstag entwässert werden. Dabei richtet sich die Bandgeschwindigkeit nach der Schlammqualität. Bei gut entwässerbaren Schlämmen mit ca. zwölf Kubikmetern pro Stunde beschickt, so dass deren Verweilzeit in der Anlage dann etwa eine halbe Stunde beträgt. Bei schwer entwässerbaren Schlämmen wird die zugeführte Schlammenge reduziert. Die Bandgeschwindigkeit wird stets so angepasst, dass das Band in gesamter Breite für den Entwässerungsvorgang genutzt wird. Neben schwankenden Abwassertemperaturen beeinflusst beispielsweise auch ein etwas höherer Anteil an biologischem Schlamm die Schlammqualität. Nach der Aufgabe des eingedickten Schlamms auf den Einlaufbereich der Siebbandpresse verteilen ihn zwei Schaber gleichmäßig auf einem GKD-Siebband vom Typ 1003, das ihn zum Pressbereich transportiert. Hier durchläuft der Schlamm zwischen Ober- und Untergurt mit 8 bar Bandspannung elf Walzen des Walzenregisters. Entsprechend hoch ist die Belastung der Bänder durch die auf sie einwirkenden Kräfte. Lange Zeit waren deshalb in Sonneberg insbesondere die Nahtverbindungen eine gefürchtete Schwachstelle. Grund waren die zuvor im Klärwerk Sonneberg eingesetzten Bänder, deren Nähte den Belastungen regelmäßig nicht standhielten. Immer wieder rissen diese Bänder unkontrolliert und verursachten dadurch teure Ausfälle. Werksleiter Bernd Hubner erinnert sich: „Die wichtigste Stelle im Band ist die Naht. Bei den alten Bändern entstand durch das plötzliche Reißen der Nähte jedes Mal enormer Aufwand durch den Schlamm, der noch in der Presse war. Neben dem dadurch verursachten höheren Personalaufwand schlug vor allem die wesentlich längere Ausfallzeit als bei einem geplanten Bandwechsel negativ zu Buche.“ Toralf Thiemann, Klärmeister, ergänzt: „Wichtig für uns ist, dass wir den Verschleiß frühzeitig erkennen, um zu sehen, wann das Band am Ende ist. Dann kann man den Austausch rechtzeitig planen. Wenn man diesen Zeitpunkt verpasst, reißt das Band unvermutet.“ Auf der Suche nach einer Lösung stieß er auf GKD und den Siebbandtyp 1003 mit patentierter PAD-Naht. „Seitdem wir diesen Bandtyp benutzen, hatten wir keine Bandrisse und folglich auch keinen Ausfall mehr“, lobt er. „Bei im Schnitt 4.000 Laufstunden im Jahr ist das eine deutlich bessere Leistung als bei den vorherigen Bändern.“ Auch die Entwässerungsleistung und der Partikelrückhalt der GKD-Bänder erfüllen die hohen Erwartungen des Klärwerks Sonneberg. Doch für Bernd Hubner spricht vor allem die flache, zuverlässige PAD-Naht für diesen Bandtyp. „Die hält auch dann noch, wenn das Band verschlissen ist“, sagt er. „Mit dem GKD-Band ist die Betriebssicherheit bei uns deutlich gestiegen.“ Deshalb war man in Sonneberg auch gerne zum Test des neuen Bandtyps 1003 mit integrierter Verschleißanzeige bereit.

Eingebautes Frühwarnsystem
Der gelbe Innenkern des 15,25 Meter langen und 2,50 Meter breiten GKD-Polyesterbands zeigt – vergleichbar mit Verschleißindikatoren bei Autoreifen – den Grad des mechanischen Abriebs. So lassen sich frühzeitig Schäden durch fehlerhafte Anlagenteile oder prozessbedingte Abnutzung erkennen. Seit Januar 2016 setzt das Klärwerk Sonneberg auf den neuen Bandtyp und ergänzt damit die bestehende Prozesssteuerung. „Die Siebbandpresse ist an unser Leitsystem angeschlossen, wo alle Betriebsdaten erfasst werden,“ erklärt Toralf Thiemann. In dem System werden Laufzeit, Wartungshäufigkeit und Kontrollgänge registriert. Auf dieser Basis wird das Bedienpersonal anhand hinterlegter Grenzwerte bei einem drohenden Ausfall per SMS gewarnt. Von dem GKD-Band mit Verschleißanzeige erhoffte sich der Klärmeister für dieses Frühwarnsystem zusätzliche Informationen, aus denen sich Kennwerte für das Leitsystem ableiten lassen. Eine entscheidende Frage bei dem Test war deshalb für ihn, inwieweit man durch den Abrieb im Band auch Rückschlüsse auf den Nahtverschleiß ziehen kann. Wenn durch dieses Band erstmals durch visuelle Anhaltspunkte für den Fortschritt des Verschleißes auch Rückschlüsse auf die verbleibende Haltbarkeitsdauer der Naht gegeben würden, wäre das für ihn ein weiterer Sicherheitsgewinn. Volker Meuser, Senior Sales & Application Manager bei GKD, weist auf einen weiteren Vorteil der Verschleißanzeige hin: Steigender Abschliff wirkt sich bei Siebbändern generell auch auf deren Entwässerungsleistung aus. „Bei vielen Anlagen wird, wenn sich die Werte verschlechtern, aufwendige Ursachenforschung betrieben. An das Band denkt dabei jedoch keiner,“ berichtet er von seinen Erfahrungen. Durch die in dem GKD-Band integrierte Verschleißanzeige lassen sich diese Rückschlüsse auf die Entwässerungsleistung eindeutig ziehen.

Noch spiegeln sich die ersten in Sonneberg sichtbaren Verschleißspuren nicht in einer Beeinträchtigung der Entwässerung wider, aber auch dieser Zusammenhang wird von Toralf Thiemann und seinem Team aufmerksam beobachtet. Nach 22 Monaten hat für ihn das GKD-Band 1003 mit integrierter Verschleißanzeige den Test mit Bravour bestanden. Der Zusammenhang von Band- und Klammerabrieb an der Naht ist für ihn zu erkennen. Deshalb steht sein Fazit fest: „Wir wollen nur noch Bänder mit Verschleißanzeige!“ Werksleiter Bernd Hubner pflichtet ihm bei: „Dieser Bandtyp gibt uns im täglichen Betrieb wichtige Planungssicherheit.“ Auch die Zusammenarbeit mit GKD ist gut: „Wir hören wenig voneinander. Das ist ein gutes Zeichen. Kurzum: Wir sind rundum zufrieden!“

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