Maschinentechnik in der Abwasserreinigung : Verfahren und Ausrüstung

In diesem Werk wird schwerpunktmäßig auf die maschinellen Aspekte der Abwasserbehandlung eingegangen. Die eingesetzte Technik und die jeweiligen mechanischen Aggregate müssen auf Verfahren und Leistung der Anlage abgestimmt sein und wirtschaftlich betrieben werden können. Darüber hinaus müssen Sicherheitsbestimmungen und andere Normen beachtet werden. Das Buch liefert einen detaillierten Überblick über die große Vielfalt an Maschinentechnik, die in modernen Klär- und Abwasserbehandlungsanlagen zum Einsatz kommt, abgerundet mit einem Verzeichnis weiterführender Literatur. Das Buch zeigt die bei der Anlagenplanung zu beachtenden Aspekte auf und fungiert daher als wichtiges Nachschlagewerk für Maschinenbauer, Ingenieure und Betreiber im Abwasserwesen. Maschinentechnik in der Abwasserreinigung......Page 2 Inhaltsverzeichnis......Page 8 Vorwort......Page 16 1.1 Einführung......Page 18 1.2.1 Allgemeines......Page 19 1.2.3 Abwasserförderschnecken......Page 21 1.3.1.1 Rechenanlagen......Page 22 1.3.1.2 Sand- und Fettfang......Page 23 1.3.2 Biologische und weitergehende Abwasserbehandlung......Page 24 1.3.2.1 Belebungsverfahren......Page 25 1.3.2.2 Weitergehende Reinigungsmaßnahmen......Page 29 1.4 Schlammbehandlung......Page 30 1.4.1 Schlammeindickung vor der Stabilisierung (Voreindickung)......Page 32 1.4.2.1 Schlammfaulung......Page 33 1.4.2.2 Aerobe Stabilisation......Page 34 1.4.3.1 „Nacheindickung" und/oder Schlammvorlage......Page 35 1.4.3.3 Entwässerungsverfahren......Page 36 1.4.4 Schlammtrocknung......Page 37 1.5 Schlammabtransport......Page 38 2.1 Einleitung......Page 40 2.3 Verfahrenstechnische Anforderungen und Bemessung von Rechenanlagen......Page 41 2.4 Betriebliche Anforderungen......Page 42 2.5.1 Allgemeine Grundsätze......Page 43 2.5.2 Kletterrechen......Page 44 2.5.4 Doppellenkerrechen......Page 46 2.5.6 Siebrechen......Page 47 2.5.7 Filterstufenrechen......Page 49 2.5.8 Spiralsiebrechen......Page 50 2.6.1 Rechengutpressen......Page 52 2.6.2 Rechengutwäscher......Page 53 2.6.3 Rechengutwaschpressen......Page 54 2.7.2 Gurtförderer......Page 55 2.7.3 Spiralförderer......Page 56 2.7.4 Containeranlagen......Page 57 2.8.1 Hygienische Situation......Page 58 2.8.3 Explosionsschutz......Page 59 2.9 Ausschreibung von Rechenanlagen......Page 60 3.1 Einleitung......Page 64 3.2.1 Anlagenkennlinie......Page 66 3.2.2.1 Kavitation......Page 75 3.2.2.2 Ungelöste (freie) Gase......Page 79 3.2.3 Arbeitspunkt......Page 82 3.3.1 Kennlinien von Kreiselpumpen......Page 83 3.3.2 Feststoffgehalt/Viskosität (s. a. Abschnitte 3.2.1 und 3.4.2)......Page 95 3.3.3 Ungelöste (freie) Gase (s. a. Abschnitte 3.2.2.2 und 3.4.4)......Page 98 3.3.4 Kavitation (s. a. Abschnitte 3.2.1 und 3.4.3)......Page 99 3.3.5 Pumpenaufstellungen/Pumpenantriebe......Page 103 3.3.6 Wellenabdichtungen (s. a. Abschnitt 3.4.5 und Kapitel 4)......Page 104 3.3.7 Schwingungen (s. a. Abschnitt 3.4.6)......Page 105 3.3.8 Regelung (s. a. Abschnitt 3.4.7)......Page 107 3.3.9 Rührwerke......Page 114 3.4.1 Kennlinien von Verdrängerpumpen......Page 118 3.4.2 Feststoffgehalt/Viskosität (s. a. Abschnitte 3.2.1 und 3.3.2)......Page 125 3.4.3 Kavitation (s. a. Abschnitte 3.2.2.1 und 3.3.4)......Page 126 3.4.4 Ungelöste (freie) Gase (s. a. Abschnitte 3.2.2.2 und 3.3.3)......Page 129 3.4.5 Wellenabdichtungen (s.a. Abschnitt 3.3.6 und Kapitel 4)......Page 130 3.4.6 Schwingungen (s. a. Abschnitt 3.3.7)......Page 131 3.4.7 Regelung (s. a. Abschnitt 3.3.8)......Page 132 3.4.8 Schneckenpumpen......Page 135 4.1 Einleitung......Page 140 4.2 Wellendichtungen in der Abwassertechnik......Page 141 4.3 Berührungsfreie Dichtsysteme im Bereich Abwasser......Page 143 4.4.1 Stopfbuchspackungen......Page 144 4.4.2.1 Grundlagen zur Funktionsweise......Page 145 4.4.2.2 Werkstoffe von Gleitringdichtungen......Page 148 4.4.2.3 Dichtungsräume......Page 150 4.4.2.4 Bauarten von Dichtungen für feststoffbeladene Medien......Page 151 4.4.2.5 Fahrweisen von Gleitringdichtungen......Page 154 4.4.3 Gasgeschmierte Gleitringdichtungen für chemische Abwässer......Page 157 5.1 Einleitung......Page 160 5.2.1 Material und Form......Page 161 5.2.3 Feinblasige Belüftungssysteme mit getrennter Umwalzung......Page 163 5.2.4 Probleme mit feinblasigen Belüftungselementen......Page 165 5.2.5 Belüftungssystem – Rohrleitungssystem – Drucklufterzeuger......Page 166 5.3.2 Kreisel in Mischbecken......Page 168 5.4 a-Werte von Druckluft- und Oberflächenbelüftungssystemen......Page 169 5.5 Modifizierte Richtwerttabelle......Page 173 5.6 Bemessung von Belüftungssystemen......Page 175 5.7 Tendenzen und Perspektiven bei der Belüftungstechnik......Page 177 5.8 Zusammenfassung......Page 179 6.2 Funktionsprinzip......Page 182 6.3 Normen......Page 188 6.4 Auslegung......Page 189 6.5 Drehkolbengebläseaggregate......Page 192 6.6 Regelung......Page 196 6.7 Gesamtstation......Page 199 6.8 Fazit......Page 200 7.1 Verdichter in Kläranlagen......Page 202 7.1.2 Schraubenverdichter......Page 203 7.1.3 Turboverdichter......Page 204 7.2 Strömungstechnisches Verhalten......Page 205 7.3.1 Regelung von Turboverdichtern......Page 206 7.3.2 Regelung mehrerer Verdichter......Page 209 7.4 Wirtschaftlichkeitsvergleich verschiedener Verdichterbauarten......Page 215 7.5 Zusammenfassung......Page 216 8.1 Einleitung......Page 218 8.2.2.1 Energieanalysen mithilfe von Kennzahlen......Page 219 8.2.2.2 Beispiel für die Anwendung stoffumsatzbezogener Kennzahlen......Page 220 8.2.3 Maßnahmen zur Senkung des Energieverbrauchs......Page 223 8.3.2.1 Festwertregelung......Page 224 8.3.2.2 Sollwertführung nach Zeitplan......Page 227 8.3.2.3 02-Sollwertführung mit Störgroßenaufschaltung......Page 229 8.3.3.2 Regelung der Sauerstoffzufuhr in Abhängigkeit vom Redoxpotenzial......Page 230 8.3.3.3 Steuerung / Regelung der Sauerstoffzufuhr mithilfe von Fuzzy-Algorithmen......Page 232 8.4 Zusammenfassung......Page 235 9 Dosieren in der kommunalen Abwasserreinigung......Page 238 10 Anforderungen an die Maschinentechnik......Page 246 10.1 Allgemeine Arten der Beanspruchung......Page 247 10.2.1 Fluide Fördermedien......Page 248 10.2.3 Sonstige Fördermedien......Page 249 10.3.1.1 Mechanische Kennwerte......Page 250 10.3.1.2 Thermische Kennwerte......Page 251 10.3.2 Einsatzbereiche......Page 252 10.3.3 Hinweise zu Auslegung und Trassenführung......Page 253 10.4 Werkstoffkundliche Betrachtungen......Page 255 10.4.1.1 Edelstahl und seine Eigenschaften......Page 256 10.4.2.2 Duroplaste......Page 260 10.5.1 Allgemeines zu Rohrverbindungen......Page 261 10.5.3 Qualitätssicherung an Schweißnähten......Page 263 10.5.4 Nachbehandlung von Schweißnähten......Page 264 10.5.5 Forderungen an die Ausführung von Schweißarbeiten......Page 265 11.2 Bauarten......Page 268 11.3 Verwendungszweck......Page 269 11.4 Konstruktive Merkmale......Page 270 11.4.1 Räumerbrücke......Page 271 11.4.2.1 Sandschildräumer......Page 272 11.4.2.5 Rundschildräumer......Page 273 11.4.2.6 Rundsaugräumer......Page 274 11.4.3.2 Längsschildräumer/Längssaugräumer......Page 276 11.4.3.3 Rundschildräumer/Rundsaugräumer......Page 277 11.5 Zusammenfassung......Page 278 12.1 Einleitung......Page 280 12.2.2 Emissions- und immissionsorientierte Anforderungen......Page 282 12.2.3 Betriebsorientierte Anforderungen......Page 284 12.2.4 Kostenorientierte Anforderungen......Page 285 12.3.1.2 Primärschlammabzug und -eindickung......Page 287 12.3.1.3 Abzug von Überschussschlamm und maschinelle Überschussschlammvoreindickung......Page 289 12.3.1.4 Anforderungen an Pumpen, Armaturen und Rohrleitungen......Page 290 12.3.2 Aerobe Schlammstabilisierung......Page 292 12.3.3.1 Allgemeines......Page 293 12.3.3.3 Faulbehälter-Heizung......Page 294 12.3.3.4 Durchmischung (Umwälzung) des Faulbehälters......Page 295 12.3.3.5 Sonstige Betriebssysteme bzw. Ausrüstungen für die Faulung......Page 296 12.3.4 Faulgasbehandlung und Faulgasverwertung......Page 297 12.3.6 Schlammentwässerung......Page 298 12.4 Zusammenfassung......Page 301 13.2.1.1 Grenzflächenreaktionen......Page 304 13.2.1.3 Elektrochemische Elemente......Page 306 13.2.1.4 Säure- und Sauerstoffkorrosion......Page 308 13.2.2.1 Korrosionsformen ohne mechanische Beanspruchung......Page 309 13.2.2.2 Korrosionsformen mit mechanischer Beanspruchung......Page 315 13.3.1 Mediumseitige Maßnahmen......Page 318 13.3.3.2 Metallische Beschichtungen......Page 319 13.3.4 Korrosionsbeständige Werkstoffe......Page 320 13.3.5 kathodischer Schutz......Page 321 13.4 Verschleiß......Page 322 13.4.2.1 Abhängigkeit von den einwirkenden Größen......Page 323 13.4.2.2 Abhangigkeit vom Werkstoff......Page 325 14.1 Explosion......Page 326 14.1.1.1 Vorliegen einer gefahrdrohenden Menge......Page 327 14.1.1.2 Vermeiden von Zündquellen......Page 328 14.1.1.3 Zündtemperatur......Page 330 14.3 Pflicht zur Beurteilung von Explosionsgefahren und zur Anwendung von Explosionsschutz-Maßnahmen......Page 331 14.4 Neue Verordnung zum Explosionsschutz......Page 333 14.4.1 Nationale Umsetzung der Richtlinie in Deutschland......Page 335 14.5 Begriffsbestimmungen......Page 336 14.7 Beurteilung der Explosionsgefahren in abwassertechnischen Anlagen......Page 337 14.8 Organisation des betrieblichen Arbeitsschutzes......Page 338 14.9 Beispiel für den Aufbau eines Explosionsschutzdokuments......Page 339 15.2 Kanalisation und Regenwasserbehandlung......Page 342 15.2.1 Pumpwerke......Page 343 15.2.2 Regenentlastungsbauwerke......Page 344 15.2.3 Datenauslesen und Datenfernübertragung......Page 346 15.3 Kläranlagenzulauf und mechanische Vorreinigung......Page 347 15.4.1 Vorklärbecken......Page 350 15.4.2.1 Biologische Stickstoffelimination......Page 351 15.4.2.2 Phosphorelimination......Page 352 15.4.3 Verfahren......Page 353 15.4.4.2 Denitrifikation......Page 354 15.4.4.4 Intermittierende sowie alternierende NitrifikationlDenitrifikation......Page 355 15.4.4.6 Überschussschlammabzug......Page 356 15.5.1 Eindicker, Stapelbehälter......Page 358 15.5.3 Gasbehälter......Page 359 15.5.4.1 Prozessoptimierung bei der Schlammentwässerung und deren Einsparpotentiale......Page 360 15.5.4.2 Messmethoden zur Bestimmung des TS-Gehaltes von Schlämmen......Page 361 15.6 Chemikalienstation......Page 362 16.1 Einleitung......Page 364 16.2 Übersicht der Varianten an Regelantrieben......Page 365 16.2.1 Mechanische Regelantriebe......Page 366 16.2.2.2 Gleichstrommotoren mit Stromrichter......Page 367 16.2.2.3 Drehstrom-Asynchronmotoren mit Frequenzumrichter......Page 368 16.3 Drehstrom-Asynchronmotoren......Page 369 16.4 Geregelter Drehstrom-Asynchronmotor mit Frequenzumrichter......Page 373 16.5 Ausblick......Page 377 16.6 Projektierung/Anwendungsbeispiel......Page 378 Register ......Page 382