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Rohr dicht, nichts läuft mehr: Wenn Abwassersysteme an Verstopfung leiden.

Wohin nach Gebrauch mit dem Feucht- oder Küchentuch oder dem ollen Lappen? Ab in die Toilette, Spülung drücken und mit einem Schwall Wasser ist das Problem verschwunden. Wirklich? Kläranlagen-Betreiber sehen das völlig anders!

Müllablagerungen im Becken einer Kläranlage

Jeder kann es sich gut vorstellen: Wenn ein Abwassersystem verstopft, kann das in einer bösen Sauerei enden. Im schlimmsten Fall können Abwässer nicht vernünftig abfließen und die braune Brühe drückt zurück in die Anschlussstellen oder quillt aus Bodenöffnungen, die eigentlich als Abfluss gedacht sind. Tatsache ist: Kommunale Kläranlagen und andere Betreiber von Abwassersystemen berichten immer häufiger über drohende Verstopfungen. Aber woran liegt das – und noch viel wichtiger: Wie lässt sich dieses Problem lösen?

Unsere Abwässer haben es dicke: Wassersparen wird zum Problem.

Wasserhahn schließen beim Zähneputzen, lieber duschen statt baden, etc. – jahrelang wurde uns (zurecht) beigebracht, möglichst sparsam mit dem wertvollen Nass umzugehen. Mit Erfolg: In den letzten 30 Jahren sank der tägliche Wasserverbrauch von knapp 150 Liter pro Person auf teilweise unter 120 Liter pro Person und Tag – ein Rückgang um 20 Prozent! Gut für die Umwelt, schwierig für Abwassersysteme, denn dieser Rückgang hat zur Folge, dass unsere Abwässer immer „dicker“ werden.

Denn gleichzeitig stieg der Anteil der Feststoffe im Wasser. Wo früher hauptsächlich Toilettenpapier ins Abwasser gelang, schwimmen heute Feucht- und Putztücher, Textilreste, Windeln und Hygiene-Artikel. Selbst einzelne Schuhe, Plastikflaschen, Metall- und Plastikspäne aus industrieller Produktion und andere Arten von Müll finden sich im vermehrt im Abwasser.

All diese Hinterlassenschaften gehören natürlich nicht in die Toilette oder den Abfluss, sondern in den Haus- bzw. Gewerbe-Müll. Denn anders als Toilettenpapier können sich diese Stoffe nicht ohne Weiteres zersetzen. Die Fasern bilden Verzopfungen und setzen sich an den Laufrädern der Pumpen oder den Rechen der Kläranlagen fest. Die Folgen können gravierend sein: von deutlichen Effizienzeinbußen bis hin zur Verstopfung mit ungeplanten Ausfällen, aufwändigen Reinigungsarbeiten und möglicherweise kostenintensiven Reparaturen. Gerade das können sich Betreiber aber nicht leisten: Eine Störung gefährdet nicht nur die Wirtschaftlichkeit, sondern auch die Sicherheit des Betriebs. Hier sind ausfallsichere Abwasserpumpen und Armaturen gefragt, die zuverlässig, energieeffizient und mit niedrigen Betriebskosten arbeiten. Denn hohe Betriebskosten haben natürlich auch Einfluss auf den Preis für den Endverbraucher.


Verstopfung und Zopfbildung durch faserhaltige Abwasserbestandteile in einer Abwasserpumpe

Verstopfung und Zopfbildung durch faserhaltige Abwasserbestandteile

Das beste Rezept gegen Verstopfungen? Immer das Gesamt-System im Auge behalten.

Bei einer Abwasser-Anlage handelt es sich häufig um ein hochkomplexes System, in dem jede Komponente seine besondere Rolle spielt. Um Verstopfungen und Ausfälle wirkungsvoll zu verhindern, existiert also nicht die eine Patent-Lösung. Vielmehr liegt der Schlüssel zum erfolgreichen Betrieb einer solchen Anlage in der Betrachtung aller systemrelevanten Komponenten. All diese Bereiche bauen aufeinander auf und bedingen sich unmittelbar. Daher sind sie immer in ihrer Gesamtheit zu betrachten, um eine optimale Lösung zu finden. Dazu gehören:

  • Das zu transportierende Abwasser selbst
  • Die Zu- und Ablauf-Verhältnisse
  • Die Auswahl und Auslegung der Pumpe
  • Die Fahrweise der Pumpe
  • Und sonstige beeinflussende Faktoren


Zwei montierte Abwasserpumpen vom Typ Amarex mit D-Rad-Gehäuse

Abwasserpumpe KSB Amarex mit D-Rad-Gehäuse

1. Das zu transportierende Abwasser selbst

Um die richtige Entscheidung für die Auslegung der Pumpe treffen zu können, sollten zunächst einmal die Beschaffenheit und natürlich das anfallende Volumen des zu transportierenden Abwassers betrachtet werden. Handelt es sich um häusliches, gewerbliches oder industrielles Schmutzwasser? Wie setzt es sich zusammen? Wie hoch ist seine Viskosität? Wie hoch sind der Feststoffanteil sowie der Sand- und Gas-Gehalt? Wieviel Wasser fällt überhaupt an und: Wie stark kann das Volumen schwanken abhängig von Tageszeit und Witterung. All diese Größen haben einen direkten Einfluss auf die Dimensionierung der Anlage, die Wahl der richtigen Laufradform, den Werkstoff und natürlich die Fahrweise der Pumpe(n).

2. Die Zu- und Ablauf-Verhältnisse

Hier geht es vor allem darum, wie die Saug- und die Druckleitung gestaltet sind – also Dimensionierung, etwaige Einbauten, mögliche Lufteinträge und Wirbelbildungen, Bögen, Befestigungen, Kompensatoren, Rückschlagklappen, Einlaufrechen, Geröllfang, die Pumpensumpfgestaltung, Bermen, Überdeckung, Schaltknoten etc. All diese Punkte können einen direkten (negativen) Einfluss auf das Strömungsverhalten des Abwassers haben. Um einen möglichst effizienten Fluss zu gewährleisten, sollte darauf geachtet werden, dass die Leitungen möglichst strömungsgünstig gestaltet werden. Das heißt: 

  • Reduzierungen und Erweiterungen nicht mehr als über ein Nennmaß hinaus.
  • Und Rohrleitungen sollten möglichst strömungsgünstig ausgelegt werden, (z. B. ohne enge Knicke, in denen Verwirbelungen entstehen können), die Strömungsgeschwindigkeit zum Weitertransport von Feststoffen sowie die Lufteinschlüsse sollten stets beachtet werden.

3. Die Auswahl und Auslegung der Pumpe

Der Kern für ein effizient funktionierendes Abwassersystem liegt in der richtigen Auswahl und Auslegung der Pumpe. Die Abwasserpumpen und Armaturen von KSB sind perfekt auf das jeweilige Medium und den Einsatzzweck ausgelegt. Hochwertige Komponenten sorgen dabei zu jeder Zeit für einen einwandfreien Betrieb – selbst bei stärkster Beanspruchung wie sie beispielsweise bei Industrieabwasser vorkommt. 

Sind Pumpentyp und -größe definiert, folgt danach die Auswahl des Pumpenlaufrads. KSB bietet für alle Anforderungen die passenden Laufradformen. Entscheidend für die Auswahl ist die Beschaffenheit des Abwassers. Um welche Art handelt es sich? Grauwasser? Schwarzwasser? Wie hoch sind Gasgehalt, Sandgehalt und Anteil an Trockensubstanz? Auf der technischen Seite sind darüber hinaus die Größe des freien Kugeldurchgangs und der Wirkungsgrad entscheidende Faktoren bei der Auswahl des Laufrades. Aber welche Laufradformen stehen überhaupt zur Auswahl – und welche Vor- und Nachteile haben sie?

Außerdem sollte beachtet werden, ob sich besondere Einleiter wie z. B. Krankhäuser oder Altenheime im Einzugsgebiet befinden.

Verschiedenen Laufradformen und ihre jeweiligen Besonderheiten.

Das Laufrad ist die eigentliche Fördereinrichtung für das Abwasser und damit das „Herz“ der Pumpe. Seine Ausprägung trägt somit ganz entscheidend zum Erfolg der Hydraulik bei.


Freistrom- oder Vortex-Rad (F-Rad)

Freistromrad

Mehrkanalrad (K-Rad)

Vorteile:

  • guter Wirkungsgrad

  • Verstopfungsarm durch große freie Durchgänge

  • akzeptables Verschleißverhalten

Nachteile:

  • Höhere Schwingungen außerhalb des bevorzugten Arbeitsbereiches

  • Festbrennungen vor und hinter dem Laufrad möglich

Mehrkanalrad

Diagonales Einschaufelrad (D-Rad)

Vorteile:

  • Noch guter Wirkungsgrad
  • Große freie Durchgänge
  • Für höhere Gasanteile

  • Höheres Aufkommen an Fasern und Lappen führt nicht gleich zu Verstopfungen

Nachteile:

  • Aufwendiges Wuchten

  • Verschleiß an der Schaufelkante

  • Anlagerung von Feststoffen führen zum Leistungsanstieg
Einschaufelrad

Das neu entwickelte diagonale Einschaufelrad D-max

Beim Dmax Laufrad handelt es sich um eine neue Entwicklung – es verbindet die Vorteile des konventionellen D-Rads mit der Effizienz eines K-Rads. Es erreicht einen Wirkungsgrad von 83 % und kann dort eingesetzt werden, wo ein K-Rad Probleme mit langen faserigen Bestandteilen bekommt.

Neben speziell abgestimmten Laufrädern und energieeffizienten Motoren bietet KSB bei seinen Abwasserpumpen eine breite Vielfalt an Aufstellungsvarianten – sowie eine große Materialauswahl. Für jede Anwendung kann KSB so die optimale Lösung in der Abwassertechnik zur Verfügung stellen, für höchste Effizienz und Betriebssicherheit. Erfahren Sie mehr über die verschiedenen Laufradformen.

Diagonales Einschaufelrad

4. Fahrweise der Pumpe

Ein weiterer ganz entscheidender Faktor für ein effizient arbeitendes Abwassersystem ist die Fahrweise der Pumpen. Vor allem ist auf eine ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeit zu achten, um Ablagerungen zu vermeiden. Zusätzlich sollten bei redundant ausgelegten Systemen auch die Reservepumpen regelmäßig in Betrieb gesetzt werden, um lange Stillstandzeiten und möglicherweise auftretende Ungleichmäßigkeiten im Pumpensumpf zu vermeiden.

Ermittlung des optimalen Betriebsbereichs

Wenn man die Förderhöhe H (in Meter) ins Verhältnis zum gewünschten Abwasserfluss Q (in m3/h) stellt befindet sich der optimaler Betriebspunkt im Schnittpunkt der Anlagenkennlinie und der Pumpenkennlinie. Diesen Punkt gilt es präzise zu berechnen, um einen optimalen Arbeitsbereich definieren zu können, in dem die Pumpe möglichst effizient arbeitet. Die Betriebsgrenzen werden durch die Größen Qmin und Qmax gekennzeichnet.

Checkliste: die wichtigsten 10 Punkte, auf die es bei Abwassersystemen ankommt.

  1. Immer das gesamte System im Auge behalten.
  2. Die Abwasser-Zusammensetzung prüfen. Wer sind die Einleiter?
  3. Welche Strömungsgeschwindigkeit soll erreicht werden, damit sich keine Ablagerungen bilden?
  4. Vor der Pumpe: Die Zulaufverhältnisse prüfen, insb. die Gestaltung der Saugleitung.
  5. Die richtige Pumpe in richtiger Dimension mit passendem Laufrad aus geeignetem Werkstoff auswählen.
  6. Hinter der Pumpe: Die Druckrohrleitung auf optimale Strömungsverhältnisse prüfen.
  7. Den optimalen Betriebspunkt berechnen.
  8. Die effizienteste Betriebsweise definieren (Regelung via Frequenzumrichter? Softstarter? Standzeiten? etc.)
  9. Leistungsreserve einplanen.
  10. Bei Bedarf: Durchmischung des Pumpensumpfes, Rückspülung in kritische Bereiche des Pumpensumpfes


Grafik zur Bestimmung des optimalen Arbeitsbereichs