Projekt DC Water: Bau einer ENRF-Anlage

Stickstoffeliminaton mit einer ENRF-Anlage

Die Anlage „Blue Plains Advanced Wastewater Treatment Plant“ mit einer Fläche von mehr als 60 Hektar und einem Einzugsgebiet von ca. 1875 km² befindet sich in Washington DC. Mit der jüngsten Maßnahme zur Prozesserweiterung der Stickstoffeliminationsanlage von Blue Plains wird die Grenze des technisch Machbaren erreicht. Der Stickstoffgehalt wird so weit reduziert, dass das gereinigte Abwasser in den Potomac River und die Chesapeake-Bucht eingeleitet werden kann. Ziel des Projekts war es, die neue Vorgabe der EPA (U.S. Environmental Protection Agency/Umweltbundesbehörde in den USA) zu erfüllen bzw. zu übertreffen. Danach soll der Stickstoffgehalt im Abwasser auf zirka 1,8 Millionen kg pro Jahr reduziert werden.

Die Stickstoffelimination in Blue Plains verläuft in einem zweistufigen Prozess, bei dem das Abwasser aus der zweiten Abwasserreinigungsstufe in den bestehenden 12 Nitrifikations-/Denitrifikationsreaktoren zunächst nitrifiziert und in den neu gebauten Becken der Stickstoffeliminationsanlage vollständig denitrifiziert wird.

Eine neue leistungsstarke Pumpstation war das Kernstück der Erweiterungsmaßnahme für die Stickstoffeliminationsanlage. Die Spezifikation für die Pumpstation sah einen Rund-um-die-Uhr-Betrieb (24/7) mit einer geplanten Lebensdauer von mindestens 20 Jahren vor. Die ausgewählten Pumpen mussten robust und äußerst zuverlässig sein. 

DC Water

Die Anlage „Blue Plains Advanced Wastewater Treatment Plant (AWTP)“ in Washington DC ist die größte und modernste Kläranlage der Welt. Die Kläranlage Blue Plains ist für ein Volumen von bis zu 370 Millionen Gallonen (etwa 1400 Millionen Liter) Abwasser pro Tag ausgelegt und hat damit ausreichend Kapazität für die Behandlung der gesammelten Abwässer der Metropolregion Washington DC. Da das gereinigte Abwasser in den Potomac River eingeleitet wird, muss die Anlage die strengsten „Stickstoff-Normen“ der Welt erfüllen.

Lieferung von Pumpen, welche die strengen Anforderungen der EPA erfüllen

KSB-Projektingenieur Azir Khan schildert die Vorgeschichte des Projekts. „Wir mussten DC Water zunächst nachweisen, dass es sich bei unseren Pumpen um Produkte mit einer langen Erfolgsgeschichte handelt. Dazu konnten wir auf ähnliche Anlagen in anderen Teilen der Welt verweisen, in denen die empfohlenen Pumpen seit vielen Jahren einen störungsfreien Betrieb gewährleisten. Die von uns empfohlenen Pumpen sind Rohrschachtpumpen der Baureihe Amacan P sowie Pumpen des Typs Amarex KRT. Es handelt sich um die größten Rohrschachtpumpen, die jemals von einem Pumpenhersteller gebaut wurden.“

KSB konnte nicht nur zeigen, wie leistungsfähig diese Pumpen sind, sondern war auch das einzige Unternehmen, das Pumpen im Werk unter Betriebsbedingungen testen konnte. Eine Reihe sehr strenger Kriterien galt es zu erfüllen, bevor KSB als Anbieter von DC Water akzeptiert wurde.

Nach der Spezifikation der Hochleistungspumpen sind für DC Water die Vorteile einer Zusammenarbeit mit KSB deutlich geworden; hierzu gehörte auch, dass KSB Vorschläge für alternative Anlagenkonzepte gemacht hat. Die Optimierung der Anlagenkonfiguration führte zu erheblichen Energieeinsparungen; bis zu 200.000 US-Dollar jährlich bei den Betriebskosten. KSB verfügte auch über die notwendigen Engineering-Ressourcen, um die Ingenieure bei der Optimierung der Pumpstation zu unterstützen.

Durch die Reduzierung der Anzahl der Pumpen konnte auch die Gesamtfläche der Pumpstation reduziert werden. Darüber hinaus wurden umfangreiche hydraulische Berechnungen durchgeführt, um eine für verschiedene Drehzahlen erforderliche Pumpenkennlinie zu ermitteln.

Betriebsanforderungen und gelieferte Produkte:

• 7 Pumpen der Baureihe Amacan P. Maximale Förderleistung von bis zu 179 mgd (Millionen Gallonen pro Tag ~ 805 Millionen Liter pro Tag); maximale Förderhöhe von 12 Metern.
• Für die Anforderungen dieses Projekts wurden der Einstellwinkel der Laufradschaufeln verändert und die Motoren speziell gewickelt.
• 4 fest installierte Tauchmotorpumpen Amarex KRT.
• Mehrere transportable Amarex KRT.

Optimierte Pumpen des Typs Amacan P und Amarex KRT

KSB hat große Anstrengungen unternommen, um die Leistungsfähigkeit seiner Pumpentechnik und seines Projekt-Know-hows unter Beweis zu stellen.

„Die Pumpen wurden speziell für das Projekt optimiert. Dazu wurden die für den Einsatzzweck am geeignetsten Motoren ausgewählt und Hydrauliken verwendet, die genau den Anforderungen des Projekts entsprachen. Die Pumpen Amacan P und Amarex KRT laufen auch bei Spitzenlast im Punkt des besten Wirkungsgrads, was sowohl für das Projekt als auch für die Lebensdauer der Pumpen von großer Bedeutung ist“, so Azir Khan.

In der Abwasserbehandlung und Wasserversorgung gelten die KSB-Pumpen der Baureihen Amacan P und Amarex KRT als echte Arbeitspferde. Sie kommen in vielen Anwendungen weltweit zum Einsatz, wo sie anspruchsvollste Anforderungen in der Wasserwirtschaft erfüllen müssen. In der Kläranlage Blue Plains befinden sich sieben Pumpen des Typs Amacan P an verschiedenen Orten (Abb. 1) in den zur Denitrifikation bestimmten Rücklaufschlammbecken und werden zur Entwässerung, zur Spülwasserförderung sowie zum Schlamm- und Chemikalientransport im Falle eines Rohrbruchs eingesetzt. Vier Amarex-KRT-Tauchmotorpumpen sind in zwei Entwässerungspumpwerken für die zur Denitrifikation bestimmten Rücklaufschlammbecken installiert. Sie kommen für diverse Förderaufgaben zum Einsatz, wie z.B. zum Pumpen des Trübwassers und des Spülwassers zum Reinigen des Beckenbodens sowie zum Regenwassertransport.

Zwei weitere Tauchmotorpumpen der Baureihe Amarex KRT werden zur Förderung von Spülwasser eingesetzt, das auch mit Chemikalien belastet sein kann. Transportable Amarex-Tauchmotoraggregate wurden ebenfalls geliefert und können an verschiedenen Orten in den Denitrifikationsanlagen zur Förderung von Schlämmen und Trübwasser eingesetzt werden. Ihre Hauptfunktion ist die Entwässerung der Denitrifikationsanlagen und Nachbelüftungsbecken, wenn diese außer Betrieb genommen werden.

Die Tauchmotorpumpen der Baureihe Amacan P werden überall auf der Welt in der Industrie und in der Landwirtschaft eingesetzt, aber auch in Regenwasserüberlaufstationen, im Hochwasserschutz und in Klärwerken. Die Amacan P ist eine nass aufgestellte, einströmige Pumpe in Blockausführung mit Axiallaufrad, deren Laufrad sich in einem Rohrschacht befindet und im Wasser eingetaucht ist. Jede der Pumpen hat eine maximale Förderleistung von bis zu 179 mgd (Millionen Gallonen pro Tag ~ 678 Millionen Liter pro Tag) und eine maximale Förderhöhe von 12 Metern; zusammen fördern sie 895 mgd (Millionen Gallonen pro Tag ~ 3388 Millionen Liter pro Tag). Die Hydraulik ist schwingungsarm und die Einlaufrippen sowie die große Einlaufdüse sorgen für drallfreie Strömung. Somit ist die hydraulische Optimierung der Pumpe sichergestellt. Der schlanke Motor reduziert die Verluste am Rohrschacht und sorgt somit für Effizienz.

Die Amarex KRT st eine sichere, zuverlässige und energieeffiziente Lösung für eine Vielzahl von Förderaufgaben in industriellen und kommunalen Abwasserprozessen (Abb. 2). Um ein Höchstmaß an Vielseitigkeit und Flexibilität für die diversen Anwendungen gewährleisten zu können, bietet KSB diese Pumpe in einer Vielzahl von unterschiedlichen Werkstoffen an. Speziell angepasste Hydrauliken mit hoher Betriebssicherheit durch große freie Durchgänge sorgen für einen optimalen wirtschaftlichen Transport von Flüssigkeiten aller Art. Die Tauchmotorpumpen Amarex KRT werden zur Förderung von unbehandelten Abwässern und in Kläranlagen eingesetzt. Im Gegensatz zu Wasserversorgungspumpen müssen Pumpen zur Förderung von unbehandeltem und gereinigtem Abwasser rund um die Uhr arbeiten, was eine erhebliche Arbeitslast bedeutet.

„Nach einem wettbewerbsorientierten Vergabeverfahren kamen wir in die Vorauswahl für das Projekt“, berichtet Azir Kahn. „KSB konnte für Blue Plains nicht nur die am besten geeignete, zuverlässige Pumpentechnik mit langer Lebensdauer anbieten, sondern dem Kunden auch Einsparungen durch reduzierte Baukosten und niedrigere jährliche Betriebskosten ermöglichen.“

„Wir mussten DC Water zunächst beweisen, dass es sich bei unseren Pumpen um Produkte mit einer langen Erfolgsgeschichte handelt. [...][W]ir konnten auf ähnliche Anlagen in anderen Teilen der Welt verweisen, in denen [unsere] [...] Pumpen seit vielen Jahren einen störungsfreien Betrieb gewährleisten. [...] [W]ir empfahlen [...] unsere Pumpen Amacan P [...] und Amarex KRT.” 

- Azir Khan, Projektingenieur, KSB.

Location: Blue Plains, Washington DC, USA

Kunde: DC Water (Wasser- und Abwasserbehörde des US-Bundesdistrikts Columbia), Washington DC, USA

Eingesetzte Produkte:

7 x Amacan P. Maximale Förderleistung von bis zu 179 mgd (Millionen Gallonen pro Tag ~ 678 Millionen Liter pro Tag); maximale Förderhöhe von 12 Metern.

Für die Anforderungen dieses Projekts wurden der Einstellwinkel der Laufradschaufeln verändert und die Motoren speziell gewickelt.

4 fest installierte Tauchmotorpumpen Amarex KRT.

Mehrere transportable Amarex KRT.