Hellingshoektest met hydraulisch model: De juiste aanrazering voor een zuiveringsinstallatie

Ophopingen van vaste stoffen kunnen de pompwerking aanzienlijk belemmeren

Het transport van afvalwater in zuiveringsinstallaties moet bovenal soepel verlopen. In afvalwater of oppervlaktewater worden echter gewoonlijk vaste stoffen aangetroffen die het transport hinderen. Het probleem: Als het afvalwater de toevoerleiding verlaat, neemt de stroomsnelheid af. Afhankelijk van de snelheidsverdeling in de installatie hopen deeltjes zich onder invloed van de zwaartekracht op. De afvalwaterpompen in de zuiveringsinstallatie kunnen de bezonken vaste deeltjes dan niet meer aanzuigen en met het water wegvoeren. Als deze bezinksels zich blijven ophopen, dreigen er risico's voor het transport van het afvalwater: De stroming door de installatie kan veranderen en pompen kunnen verstopt raken.

Om dit probleem de baas te blijven, installeren veel operators van systemen waarin vloeistoffen met een hoog gehalte aan vaste stoffen moeten worden vervoerd schuin aflopende bodemelementen, zogenoemde "aanrazering", in hun leidingsystemen. Deze aanrazering zorgt voor een soepele afvoer, omdat vaste deeltjes beter door de pijpleidingen kunnen worden getransporteerd.

Welke hellingshoek is de juiste om afzettingen te voorkomen?

In aanbevelingsblad 134 van de DWA (Duitse vereniging voor waterbeheer, afvalwater en afval) wordt een hellingshoek van 60 graden aanbevolen. Dit leidt bij hetzelfde pompbakvolume echter tot dure constructies, omdat deze zeer diep moeten zijn. Kan het dus ook vlakker? En zo ja, hoeveel vlakker? KSB is in een experiment met hydraulische modellen op zoek gegaan naar antwoorden.

Voor de modeltest simuleerden de specialisten van KSB het gedrag van verschillende vaste stoffen bij verschillende hellingsgraden van het bodemoppervlak en bij verschillende oppervlaktematerialen in het inlaatgedeelte van een pompstation. Hiertoe veranderden ze continu de hellingshoek van de aanrazering met behulp van een stelmotor. De onderzochte materialen waren stenen van verschillende afmetingen, gebroken glas en metaaldeeltjes. Daarnaast zijn de glijeigenschappen van deze vaste stoffen op verschillende oppervlakken onderzocht: Op een paneel van polyethyleen (PE), op een keramisch paneel en op een betonnen oppervlak.

De resultaten van de hellingshoektest leverden waardevolle inzichten op voor installatiebouwers. Niet alleen om toekomstige verstoppingen te voorkomen, maar ook om veel ruimte en kosten te besparen bij het ontwerpen van het gebouw. Uit het modelexperiment bleek namelijk dat de vereiste hellingshoek grotendeels afhankelijk is van de coating van het hellingsoppervlak.

Conclusie van het experiment "hellingshoek"

Hellingsoppervlakken van polyethyleen (PE) bleken bijzonder effectief: Op de gladde kunststof oppervlakken glijden de ruwe vaste deeltjes zelfs onder een hoek van minder dan 40 graden van de helling. Op hellingen met een oppervlak van beton of keramiek bleven de geteste materialen echter aanzienlijk langer zitten: In het modelexperiment was een hoek van meer dan 45 graden nodig om afzettingen te voorkomen.

Als de oppervlakken van de hellingen worden gecoat, kan de hoek veel vlakker worden gemaakt en kan de diepte van de constructie aanzienlijk worden gereduceerd.

En nog een tip van KSB-experts voor installatiebouwers: Als de bodem van de pompbak in een zuiveringsinstallatie zeer vlak is ontworpen, kan het zinvol zijn om een gerichte stroming te gebruiken waarmee deeltjes worden weggespoeld. Stroomsnelheden kunnen bijvoorbeeld worden verhoogd door de diameter op bepaalde plekken aan te passen.

Modelexperimenten bij KSB: Waar kleine ideeën grote veranderingen teweeg kunnen brengen!

In principe voert KSB onderzoeken met modellen van een object of proces dan uit als het om technische of economische redenen niet mogelijk is om metingen in de oorspronkelijke omstandigheden uit te voeren. Dankzij de experimentele onderzoeken kan KSB nieuwe mogelijkheden ontdekken voor een hogere efficiëntie in pompsystemen.

De hellingshoektest met hydraulisch model is slechts een van de vele modeltests waarmee KSB waardevolle inzichten heeft verkregen, die we graag aan onze klanten doorgeven. Vergroot uw expertise met de resultaten van onze verdere tests met hydraulische modellen op het gebied van bijvoorbeeld "luchtinsluitingen", "transport van vaste deeltjes" of "luchtinlaten".

Goed om te weten: Bij het plannen, uitvoeren en evalueren van alle modeltests en bij het omzetten van de resultaten naar de oorspronkelijke machine en/of de oorspronkelijke bedrijfsomstandigheden moeten de wetten van gelijkheid in acht worden genomen en toegepast. Naast het aanhouden van geometrische gelijkheid moet hierbij ook rekening worden gehouden met lengtewijzigingen als gevolg van elastische en thermische vervormingen, de conversie van testresultaten op basis van modelwetten, de naleving van vloeistofeigenschappen en nog veel meer.

Dit alles is van belang zodat een modeltest uiteindelijk kan worden omgezet in een concrete optimalisatie in de dagelijkse werking van de installatie.
Heeft u vragen? Dan kijken we ernaar uit dat u contact met ons opneemt.