TITEL-THEMA
Kompetenz in Prozessschritten der
Abwasser- und Schlammbehandlung
Als ein führender Spezialist im Bereich der Pumpentechnologie unterstützt Seepex seine Kunden mit Exzenterschneckenpumpen, Pumpensystemen und digitalen Lösungen bei den täglichen Herausforderungen der Abwasser- und Schlammbehandlung.
Exzenterschneckenpumpen für die zuverlässige Förderung von fast jedem Medium
Exzenterschneckenpumpen gelten in der Umwelttechnik als echte Allrounder. Ihre Besonderheit liegt darin, dass sie viskose Medien pulsationsarm und kontinuierlich fördern. Das Bottroper Unternehmen Seepex entwickelt und baut Exzenterschneckenpumpen inzwischen schon seit über 50 Jahren.
Seepex-Exzenterschneckenpumpen gelten als besonders wirtschaftliche Förderlösungen für den Transport von hoch entwässerten Schlämmen – kaum ohne Einschränkungen bei Viskositäten oder abrasiven Stoffen. Schlämme mit Trockenstoffgehalten von bis zu 45 Prozent werden mühelos transportiert. Mit den robusten Seepex-Standardpumpen können Primärschlämme oder eingedickte Schlämme zuverlässig weitergepumpt werden. Zur Austragung aus Eindickern oder Silos eignen sich Trichterpumpen des Unternehmens wahlweise mit Schnecken und Rührflügeln, um die trockenen Massen ohne störende Brückenbildung weiter zu fördern.
Namhafte Umweltbetriebe setzen auf die Spezialerzeugnisse aus dem Ruhrgebiet. Seepex-Pumpen, mit smarten Überwachungslösungen und modernsten Wartungstechnologien, sind zwischen Afrika und Asien, Europa und Australien bis hin zu den USA im Einsatz. Sie sind wichtige Helfer in Kläranlagen, wo sie sogar schwerfällige Schlämme auf die Langstrecke bringen. Auf hoher See zerkleinern und fördern sie Abfälle der Luxusliner, sie fördern Grubenwässer in Australien - und sind in abgelegenen Pumpwerken zuverlässig im Dauerbetrieb.
Für jeden Einsatz das passgenaue Produkt
So vielfältig ihre Einsatzmöglichkeiten, so passgenau präsentieren sich die Exzenterschneckenpumpen. Sie werden auf die Bedürfnisse des Kunden zugeschnitten. Das gilt nicht nur für ihre Größen von circa 500 Millimeter und einem Gewicht von 10 Kilo bis zu über elf Metern Länge und einem Gewicht von 7 Tonnen. Die Spannbreite der Fördermenge ist ebenfalls groß. Exzenterschneckenpumpen können niedrig- bis hochviskose, aggressive oder abrasive Medien pulsationsarm von 0,06 Liter pro Stunde bis zu 500 Kubikmeter pro Stunde fördern. Pumpen in Normalausführung können mit einem Druck von bis zu 48 bar, eine Hochdruckexzenterschneckenpumpe sogar mit einem Druck von bis zu 96 bar arbeiten. Zum Portfolio des Unternehmens aus Nordrhein-Westfalen gehören diverse Baureihen. Es gibt etwa Trichter-, Dosier-, Eintauch- oder Wobbelpumpen. Dazu auch Pumpensysteme wie Smart Air Injection - eine maßgeschneiderte innovative Kombination aus Exzenterschneckenpumpe und Druckluftförderung.
Mit innovativer und effizienter Klärschlammförderung fit für die Megatrends der Zukunft
Die Neo-Ökologie, also die gesellschaftliche Ausrichtung hin zu einem ressourcen- und energieeffizienten, nachhaltigen Wirtschaften, ist ein Megatrend, der auch die Wasserwirtschaft betrifft. Durch die zunehmende Urbanisierung und die Frage nach einer effizienten Ver- und Entsorgung von Wasser, wird das Thema Abwasser immer zentraler und steht im Fokus des neo-ökologischen Wandels. Wie gehen Abwasserbetriebe in Deutschland vor Ort damit um?
Ressourcen schonen wichtiger als je zuvor
Im Bundesgebiet fallen jährlich bis zu zwei Millionen Tonnen Klärschlamm an und müssen auf einer der rund 10.000 Kläranlagen im Land verwertet werden. Dem Trend der Neo-Ökologie folgend, wurden die Klärschlamm- (AbfKlärV) und Düngemittelverordnung (DüMV) novelliert, was zu großen Umstrukturierungen der etablierten Prozesse bei kommunalen Abwasserbetrieben führte. Die lange Zeit übliche landwirtschaftliche Nutzung von Klärschlamm als Dünger ist in Deutschland nicht weiter zulässig, da sie zur steigenden Nitratbelastung der Böden und Grundwässer beiträgt. Stattdessen zeichnet sich die thermische Verwertung als neuer Standard ab. Hierbei werden Klärschlämme mit hohem Aufwand zunächst mechanisch entwässert und getrocknet. In einer Mono- oder Mischverbrennung, also Mitverbrennung in Kohlekraftwerken, dienen sie dann der Energiegewinnung. Als zusätzliche Herausforderung durch die DüMV, sind Abwasserbetriebe dazu verpflichtet, wichtige Roh- und Wertstoffe wie Phosphor aus den Klärschlämmen zu recyceln.
Betreiber suchen lokale Lösungen
Um sich diesen Anforderungen zu stellen, müssen die Verwertungsprozesse der Kläranlagen angepasst werden. Dies zeigt sich häufig als recht komplex: Die dichte Bebauung der Anlagen führt zu unflexiblen und langen Transportwegen zwischen den neuen Prozessschritten. Die Förderung von entwässerten Schlämmen ist jedoch aufgrund der schwierigen Transporteigenschaften wie Viskosität, Feststoffanteil, Faserung etc. über große Entfernungen auf konventionellem Weg sehr ineffizient und keineswegs ökologisch oder ökonomisch. In der Regel wird der Schlamm durch geschlossene Rohrleitungen gefördert, wobei die hohe Viskosität des Mediums zu deutlichen Reibungsverlusten in den Förderleitungen führt, die nur mit hohem Energieaufwand zu überwinden sind. Hierbei kommen üblicherweise Hochdruck-Verdrängerpumpen (Kolbenpumpen und große Exzenterschneckenpumpen) zum Einsatz, die sich für hochviskose Fördermedien eignen und die Druckverluste in den Rohrleitungen kompensieren können. Aufgrund des enormen Gegendrucks sind hierzu ein hoher Energieaufwand sowie hohe Investitionskosten für druckstabile Rohrleitungen erforderlich. Zudem sorgt die Druckbelastung für einen erhöhten Verschleiß, was insbesondere bei Kolbenpumpen hohen Wartungsaufwand und Kosten bei langen Ausfallzeiten zur Folge hat. Eine Alternative sind sequentielle Förderlösungen mit mehreren Antrieben, etwa Förderbänder, Ketten- oder Schneckenförderer. Diese weisen jedoch, aufgrund der Mehrzahl an Antrieben, ebenfalls einen hohen Energie- und Wartungsaufwand auf. Außerdem sind sie häufig offen zur Umgebung ausgeführt, mit Folgen wie Geruchsbelästigung, Verschmutzung und Wiederverwässerung durch Regen, und sind ineffizient bei vertikalem oder verwinkeltem Transport.
Smart Air Injection steuert sich selbst
Hierbei wird zunächst ein Schlammpfropfen über die Exzenterschneckenpumpe in der Druckleitung verdichtet (Abb. 1.a, 1.b) und zur Reduktion der Reibungsverluste mit einem Gleitmittel ummantelt. Anschließend wird dieser Pfropfen über gepulste Druckluftinjektionen pneumatisch weitergefördert (Abb. 1.c).
Smart Air Injection Förderprozess
Der Zeitpunkt für die Luftinjektionen erfolgt druckgesteuert über einen applikationsangepassten und parametrierten Algorithmus. Der maximale Druck korreliert direkt mit der erforderlichen Kraft zum initialen Bewegen des Schlammpfropfens. Sobald die Massenträgheit des Pfropfens und die Haftreibung überwunden sind, wird dieser durch die nachströmende und expandierende Druckluft beschleunigt, wodurch das Druckniveau in der Leitung wieder absinkt. Der geringe Druck in der Förderleitung von nur 1 bis 3 bar schont alle Förderkomponenten und bewirkt eine längere Lebensdauer. Die Reduktion der Druckverluste um bis zu 90 Prozent ermöglicht den Einsatz kostengünstiger Niederdruck-Exzenterschneckenpumpen mit effizienten Wartungstechnologien. Zudem werden Energie- und Ersatzteilkosten eingespart. Dünnwandige und kostengünstige Rohrleitungen (PN10) können verwendet werden, sodass sich die Investitionskosten weiter reduzieren. Die Parameter zur effizienten Steuerung des Förderprozesses wie die Fördergeschwindigkeit, Pfropfenlänge, Gleitmittelmenge, Luftmenge sowie der Injektionszeitpunkt, die Injektionsdauer etc. werden vom System genau kontrolliert. Dieser zunächst komplex erscheinende Ablauf wird durch das SAI-System selbst kontinuierlich gesteuert und wird über das integrierte Monitoring-System lokal am Tablet und dezentral in der Seepex-Cloud überwacht. Das System realisiert somit das Konzept einer sogenannten Package Unit, ein automatisiertes Teilsystem bestehend aus Maschinen, Sensorik, Aktorik, Peripherie sowie einer dazugehörigen applikationsangepassten Steuerungslogik.
Geringer Druck als Hauptmerkmal
Schlüsseleffekt dieses Förderkonzepts ist der, verglichen mit bisherigen Systemen, geringe Druck in der Förderleitung. Dieser Effekt lässt sich durch drei Phänomene erzielen: Durch die Gleitmittelschmierung, die zumeist mit einer 0,5-Prozentigen Polymerlösung erfolgt, die diskontinuierliche Förderung von Schlammsegmenten von ca. 10-15 Meter, wodurch die Reibungsverluste nur entlang dieser Segmente und nicht im gesamten Rohr wirken, sowie die scherverdünnende Rheologie des Fördermediums. Bei der konventionellen Förderung von entwässertem Klärschlamm mittels Verdrängerpumpen wird das Medium mit sehr geringen Geschwindigkeiten durch die Leitung gepresst. Die pneumatische Dichtstromförderung hingegen erfolgt bei sehr hohen Geschwindigkeiten (circa Faktor 100 schneller), wodurch hohe Scherraten an der Rohrwandung entstehen. Im Falle von scherverdünnenden Fluiden – wie entwässerter Schlamm und Gleitmittel – lässt sich so die effektive Viskosität an der Rohrwandung und demnach auch die Reibungsverluste um den Faktor 10 reduzieren. Durch dieses Konzept lassen sich die Drücke über die gesamte Förderstrecke auf wenige bar senken.
Die Erfolge des SAI-Systems traten in der Kläranlage Sehnde schnell zu Tage. Schon im ersten Jahr erzielten die Betreiber enorme Einsparungen im Vergleich zu der vorherigen Förderlösung, einer 45 Kilowatt-Kolbenpumpe plus Gleitmittelinjektion. Die Energiekosten sanken um mehr als 50 Prozent. Dabei wurde das SAI-System, bestehend aus Exzenterschneckenpumpe (7,5 Kilowatt), Gleitmittelinjektion und Druckluftzufuhr (22 Kilowatt) in die bestehende erdverlegte Stahl-Rohrleitung integriert. So ließ sich der Druck ausgehend von circa 60 - 80 bar auf lediglich rund 3 bar senken. Die Wartungs- beziehungsweise Ersatzteilkosten schrumpften durch den Einsatz der Niederdruck-Exzenterschneckenpumpe von 15.000 Euro pro Jahr um 88 Prozent. Auch die erforderliche Menge an Gleitmittel konnte halbiert werden. Aufgrund der erhöhten Reibung, in der zum Teil korrodierten Bestandsleitung, wird aktuell eine erhöhte Menge an Gleitmittel und Druckluft verwendet als in vergleichbaren Anlagen nötig wäre. Eine neue Leitung aus PE-Kunststoff könnte durch die besseren Reibeigenschaften zusätzlich Druckluft und Gleitmittel einsparen. Insgesamt reduzierte die Umrüstung die jährlichen Betriebskosten der KA Sehnde um bis zu 82 Prozent, was einer Ersparnis von 37.500 Euro pro Jahr entspricht. In den vier Jahren seit Markteinführung konnte Seepex bereits Anlagen in ganz Europa, Asien und den USA mit dem neuen System ausstatten und den neo-ökologischen Wandel mitbegleiten.
Smart Conveying Technology: Wartung mit Meisterleistung
Eine der größten technischen Entwicklungen im Bereich von Easy Maintenance firmiert bei Seepex unter dem Oberbegriff Smart Conveying Technology (SCT) und fußt auf dem großen Know-how des Unternehmens. Bereits seit 2008 optimiert der Pumpenspezialist diese Technologie. Das bewährte Konstruktionsprinzip: der Smart Stator besteht aus zwei Hälften, so dass die Wartung sehr einfach durchgeführt werden kann, weil Saug- oder Druckleitungen nicht mehr entfernt werden müssen. Mit einer integrierten Nachspannvorrichtung kann die Klemmung zwischen Rotor und Stator für eine optimale Förderung eingestellt werden, wenn sich die Durchflussmenge etwa aufgrund von Verschleiß verringert. Die Lebensdauer von Rotor und Stator lässt sich so mehr als verdoppeln, der Bedarf an Ersatzteilen sinkt, Ressourcen und CO² werden eingespart und diese Meisterleistung verkürzt die Instandhaltungszeiten an Rotor und Stator um bis zu 85 Prozent.
Smart Seal Housing
Smart Seal Housing (SSH) ist eine technische Ergänzung für die bewährte Smart Conveying Technology. Bislang war es bei Instandhaltungsarbeiten notwendig, in einem zeitaufwändigen Prozess, Sauggehäuse und Saugleitung zu entfernen, um Zugang zum antriebsseitigen Gelenk und zur Gleitringdichtung zu erhalten. Nun ermöglicht SSH den vollständigen Austausch der Dichtung ohne aufwendige Demontage und die Gefahr einer Beschädigung der Gleitringe. Das reduziert die Stillstandzeiten beim Wechsel der Gleitringdichtung und sorgt für niedrigere Wartungskosten. Das in Europa patentierte Verfahren eignet sich für einfachwirkende Standardgleitringdichtungen und bietet sich als Nachrüstsatz für eine bestehende SCT-Pumpe oder natürlich auch als Option einer neuen Pumpe an.
Rotor Joint Access
Mit dem Wartungskonzept Rotor Joint Access (RJA) ist ein schneller und einfacher Zugang zum rotorseitigen Gelenk bei Trichterpumpen und großen Standardpumpen möglich. Dank eines auf Rollen gelagerten verschiebbaren Gehäuseteils kann dabei das rotorseitige Gelenk schnell und einfach erreicht werden. Dadurch kann der Stator mühelos entnommen werden, ohne Druckstutzen oder Rohrleitungen zu demontieren. Dies vereinfacht die Servicearbeiten und verkürzt die Wartungsstillstände der Pumpe. Die geplante, einfache Inspektion und Wartung der rotorseitigen Teile sorgt für einen störungsfreien Betrieb, erhöht die Betriebszeiten und kann vor Ort mit Standard-Werkzeug durchgeführt werden. Die Wartungszeiten werden so um bis zu 80 % reduziert und Kosten gegenüber herkömmlichen Verfahren drastisch gesenkt.
Drive Joint Access
Drive Joint Access (DJA) ist ein effizientes Konzept zur Wartung der antriebsseitigen Komponenten. Bei Trichterpumpen ermöglicht ein auf Rollen gelagertes verschiebbares Gelenkgehäuse zwischen Einlauftrichter und Laterne den schnellen Zugriff zum antriebsseitigen Gelenk. Steckwelle und Antrieb können innerhalb weniger Minuten ein- oder ausgebaut werden, ohne dabei Rohrleitungen, den Einlauftrichter oder die Förderschnecke zu entfernen. Bei großen Standardpumpen wie der Seepex BNM kann die komplette Antriebs- und Kuppelstangeneinheit leicht von der Rückseite des Sauggehäuses entfernt werden, um die Gleitringdichtung oder Gelenke zu warten. Auch hier ist kein Entfernen der Rohrleitungen oder die Demontage von Rotor und Stator erforderlich. Die Wartung ist mit Standard-Werkzeugen vor Ort möglich. Der einfache Zugang zu Komponenten, ohne die gesamte Pumpe zu demontieren, sorgt für drastisch reduzierte Wartungszeiten und -kosten und somit für erhöhte Betriebszeiten.
Die intelligente Zukunft der Wartung findet schon statt
Digitalisierung, Künstliche Intelligenz und Vernetzung sind in der Industrie das Gebot der Stunde. In der Produktionstechnik erweist sich High-Tech der 4.0 Generation als wirksames Mittel gegen den Kostendruck. Die digitalen Lösungen von SEEPEX optimieren das umfassende Maintenance-Konzept des Unternehmens zeitgemäß mit solch ausgeklügelter Technologie. Zustandsüberwachung, Prozessoptimierung, Datenanalyse – all das und noch viel mehr erlauben die einzelnen Module der digitalen Lösungen von Seepex. Sie sorgen für einen reibungslosen und wartungsarmen Betrieb der Pumpen und helfen so verstärkt, Energie und Kosten zu sparen. Sie ermöglichen außerdem planbare und vorausschauende Wartungen. Für optimierte Prozesse, verbesserte Geräte- und Anlageneffizienz gemäß der Just-in-Time-Philosophie der Branche.
Der Pump Monitor merkt alles
Eine Sensorik für die Zustandsüberwachung – Seepex Pump Monitor - macht in Echtzeit Angaben über Druck, Drehzahl, Temperatur, aber auch zur Wartung ablesbar. Nicht nur aktiv in der App auf dem Tablet, sondern auf Wunsch jederzeit durch Push-Nachrichten aufs Smartphone. Mit dem Pump Monitor kann der Nutzer die Pumpe kontinuierlich überwachen und eine Live-Dateninspektion vornehmen. Auch können die Anwender Alarme und Trends setzen sowie alle Daten für eine spätere Leistungsanalyse protokollieren.
Das alles hilft dabei, ungeplante Stillstände zu vermeiden, weil man die Leistung der Pumpe einsehen und schneller auf Veränderungen reagieren kann. Und: die Pumpe meldet sich nur dann, wenn sie merkt, dass sie nicht richtig funktioniert. Die Echtzeitdaten aus dem Monitoring Service geben Rückschlüsse auf Verschleiß oder Hinweise auf eine bald fällige Nachbestellung von Ersatzteilen.
Neben dem komfortablen Service für kritische Prozesse steht auch eine verbesserte Ersatzteilnutzung auf der Seite der Vorteile. Zudem können Wartungszyklen durch Erkenntnisse aus der Pumpenüberwachung optimiert werden. Die Wartungskosten reduzieren sich schließlich auch, wenn der Servicedienst nicht immer auf Inspektionsrunden gehen muss.
