Warum ist eine Dekanterzentrifuge für die Abwasserbehandlung unerlässlich?

Von allen Behandlungstechnologien in der Abwasserbranche ist die Dekanterzentrifuge aufgrund ihrer Vielseitigkeit bei der Handhabung verschiedener Schlammsorten einer der führenden Akteure auf dem Markt. Zudem macht ihre Fähigkeit zum kontinuierlichen Betrieb sie zu einer bevorzugten Wahl moderner Aufbereitungsanlagen. Was macht diese Anlage so wertvoll? Lassen Sie uns darüber sprechen.

So funktioniert eine LWZ-Sieb-Dekanterzentrifuge

Die Schleuderfilterzentrifuge der LWZ-Serie ist für den Dauerbetrieb konzipiert und ermöglicht eine kontinuierliche Schlammzufuhr sowie kontinuierliche Austragung. Als innovative Kombination aus Zentrifugal-Sedimentation und Zentrifugal-Filtration vereint diese Anlage die Vorteile beider Technologien in einem sich gegenseitig ergänzenden Design – um den Trenneffekt zu verbessern, die Trennleistung zu steigern und den Anwendungsbereich zu erweitern, wodurch letztendlich eine optimale Leistung erreicht wird. Sie ist in der Lage, Suspensionen aus mehreren Branchen zu verarbeiten, darunter kommunale Abwasserbehandlung, verschiedene industrielle Abwässer, Lebensmittelverarbeitung sowie Bergbau, Metallurgie und Salzproduktion. Ausgestattet mit einem integrierten Siebabschnitt eignet sie sich hervorragend für Hochdurchsatz-Szenarien mit kontinuierlicher Entwässerung und ermöglicht eine intensive Fest-Flüssig-Trennung mit außergewöhnlich hoher Trockenmasse der Feststoffe.

Der Trennprozess erfolgt in zwei synergistischen Stufen. Zunächst wird die Suspension über die Zulaufleitung in die Zentrifuge geleitet und gelangt in die Sedimentationszone der Trommel. Im Inneren der hochschnell rotierenden Trommel bilden Materialien mit unterschiedlichen Dichten separate Schichten aus. Unter Einwirkung der starken Zentrifugalkraft werden die schwereren Feststoffpartikel an die Trommelwand gedrückt und lagern sich dort ab, während der größte Teil der geklärten Flüssigkeit über den Überlaufauslass am großen Ende der Trommel abgeführt wird. In der zweiten Stufe werden die abgesetzten Feststoffe durch den Förderwendel (der mit einer leicht abweichenden Drehzahl zur Trommel läuft) in den zylindrischen Siebbereich transportiert. Hier wird unter Zentrifugalkraft die restliche Feuchtigkeit aus dem konzentrierten Feststoff durch das Sieb weiter abgetrennt, und die filtrierte Flüssigkeit wird separat abgeleitet. Dieser zweistufige Prozess ermöglicht nicht nur eine vollständige Fest-Flüssig-Trennung, sondern unterstützt bei Bedarf auch eine Dreiphasentrennung und weist im Vergleich zu herkömmlichen Dekanterzentrifugen einen deutlich niedrigeren Feststofffeuchtegehalt auf.

Der Schlüssel zu seiner überlegenen Leistung liegt in der präzisen Drehzahl-Differenz zwischen Trommel und Schneckenförderer. Die meisten Systeme verwenden zwei Motoren oder hydraulische Differentiale, um diese Drehzahldifferenz mit hoher Genauigkeit fein abzustimmen und an die Eigenschaften verschiedener Schlämme sowie Materialanforderungen anzupassen. Diese präzise Steuerung ermöglicht es dem LWZ-Siebdekanter-Zentrifugen, eine breite Palette von Materialien zu verarbeiten – von klebrigen biologischen Schlämmen und abrasiven industriellen Abfällen bis hin zu kristallinen, körnigen oder faserigen Suspensionen mit einem Feststoffgehalt von 5 % bis 60 Gew.-%. Er zeichnet sich als eines der effizientesten Separationsgeräte auf dem Markt aus und liefert auch unter komplexen Betriebsbedingungen konsistente und zuverlässige Ergebnisse.

Zentrifugen verfügen über Vorteile, die sie an der Spitze der Industrie halten

Zentrifugen zeichnen sich durch ihre nahezu unbegrenzte Fähigkeit zur unterbrechungsfreien, kontinuierlichen Betriebsweise bei hohem Durchsatz aus. Es ist kein Reinigungs-Entleerungszyklus erforderlich, keine umständlichen Prozesspausen und keine Unterbrechungen für Standzeiten. Konsistente und genaue Ergebnisse. Dies ist sowohl für kommunale als auch für großtechnische Anlagen unerlässlich.

Zentrifugen zeichnen sich außerdem durch ihre Einfachheit und Wartungsfreundlichkeit aus. Robuster gebaut und mit nicht mehr Teilen versehen, erfordern sie kaum mehr Eingriffe als die routinemäßige Überprüfung. Erstklassige Modelle verfügen über vollständige Betriebssicherheit, Schwingungserkennung, Lagertemperaturüberwachung und Motorschutz gegen Überlastung. Es sind diese Sicherheits- und Wartungsmerkmale, die das Modell hinsichtlich Funktionalität und Zuverlässigkeit besonders auszeichnen.

Wenn es um Vielfalt geht, sind diese Dekanterzentrifugen unschlagbar. Sie können dünne, ölige Schlämme, faserige Materialien und abrasive Partikel problemlos verarbeiten. Sie ermöglichen sogar eine feine Abstimmung der gewünschten Effizienz durch Drehzahlregelung, anstatt viel Zeit mit aufwändigen Anpassungen der Drehzahlsteuerung für die gewünschte Trennung zu verbringen. Sie können mit einer Vielzahl von Materialien eingesetzt werden: Stärketrocknung, Fischabtrennung und sogar die Abwasserbehandlung. All dies macht sie zu vielseitigen Ergänzungen in jeder Lebensmittelverarbeitungsfabrik.

Dekanterzentrifugen sind außerdem äußerst kompakt. Alle Komponenten, die für den Abscheideprozess benötigt werden, sind integriert, wodurch deutlich Platz auf der Produktionsfläche eingespart wird. Die Installation erfolgt einfacher, da aufwendige Fundamentbolzen entfallen können. Modelle mit Gummischwingungsdämpfern ermöglichen den Betrieb ohne Fundamentbolzen und senken so Installations- und Montagekosten.

Vielfältige Anwendungen in der Abwasserbehandlung

Kommunale Kläranlagen (WWTPs) setzen Decanterzentrifugen ein, um die großen Mengen an Klärschlamm zu bewältigen, die täglich anfallen. Kommunale Kläranlagen verwenden Decanterzentrifugen zur Verdickung und Entwässerung von Schlamm, wodurch das Gesamtvolumen des Schlammes reduziert wird. Dadurch können Decanterzentrifugen die Abfallkosten und das Abfallvolumen vor Ort verringern. Angesichts dieser Faktoren wird die Bedeutung dieser Anwendung bei der Minderung des urbanen Abfalldrucks weiter zunehmen. Darüber hinaus tragen auch die Verschärfung der Umweltvorschriften und das schnelle Wachstum der städtischen Bevölkerung zu dieser steigenden Nachfrage bei.

Jede Industrie bringt eine einzigartige Herausforderung mit sich, was auch für die Behandlung von industriellen Abfällen gilt. Zum Glück sind Dekanterzentrifugen dieser Aufgabe gewachsen, und die Trennung wertvoller Nebenprodukte aus Prozessströmen ist erreichbar, ohne die Abwasserbehandlung und die erforderlichen Einleitungsstandards zu beeinträchtigen. Beispielsweise ist die Rückgewinnung von Mycel aus Fermentationsbrühe bei der Antibiotikaproduktion eine effektive Methode, um zu verhindern, dass Abfall auf Deponien gelangt. Die ökologischen und ökonomischen Vorteile sind ebenfalls erheblich bei der Entwässerung von Alkoholhefen und der Rückgewinnung von Proteinen aus Abfällen in der Lebensmittelverarbeitung.

Die Entwässerung von Kohleschlamm, die Aufbereitung von Tailings und die Klassifizierung von Erzschlamm basieren in der Bergbau- und Mineralaufbereitungsindustrie alle auf DekanterzentriFugen. Man kann leicht die ingenieurtechnische Kompetenz erkennen, die bei der Konstruktion und Herstellung dieser Maschinen gezeigt wird – mit dem langlebigen, verschleißfesten Schneckenförderer und der schützenden Verschleißauskleidung, da diese Branchen zu den anspruchsvollsten im Maschinenbau gehören. Ihre Langlebigkeit garantiert nachhaltige Leistungsfähigkeit auch in den härtesten Industriezweigen bei einem unbarmherzigen wirtschaftlichen Umfeld.

Decanter-Zentrifugen ermöglichen auch die Behandlung spezialisierter, stark charakterisierter Abfälle, die bei Bohrungen entstehen, insbesondere in der Öl- und Gasindustrie. Die abgetragenen Bohrschlämme und kontaminiertes Wasser unterliegen ebenfalls Vorschriften, und Decanter-Zentrifugen gewährleisten die erforderliche Behandlung kontinuierlich, um mit den Bohraktivitäten Schritt zu halten, Umweltschäden zu vermeiden und die gesetzlichen Anforderungen für die Einleitung oder Wiederverwendung von Wasser einzuhalten.

Vergleichstechnologien zu Decanter-Zentrifugen

Im Vergleich zu Filterpressen bieten Dekanterzentrifugen Vorteile bei kontinuierlichen Betriebsabläufen und geringerem Personalaufwand. Während Filterpressen chargenweise arbeiten und umfangreiche manuelle Eingriffe erfordern, einschließlich Betriebspausen zur Ausbringung des Kuchens und zur Reinigung des Tuchs, werden Dekanterzentrifugen kontinuierlich betrieben und benötigen nur minimale Bedienereingriffe. Die gesamte Durchsatzleistung wird dadurch verbessert, und Stillstandszeiten zum Wechseln der Filtermedien entfallen. Dieser Unterschied ist entscheidend in einer Anlage, in der der Betreiber auf hohen Durchsatz und Automatisierung ausgerichtet ist. Das war's – die Filtration ist erledigt!

Scheibenstapel-Zentrifugen unterscheiden sich von anderen Technologien, da sie eine völlig andere Anwendung haben. Sie entfernen feine Partikel und trennen flüssig-flüssig-Gemische. Allerdings arbeiten sie in der Regel mit sehr geringen Feststoffkonzentrationen (normalerweise unter 2 %). Dagegen können Dekanterzentrifugen höhere Feststoffanteile mit einer Konzentration von mehr als 2 % entfernen und verarbeiten, und sie entladen kontinuierlich verdickte Feststoffe, ohne den Zulauf zu unterbrechen.

Durch optimierte Konstruktionen haben Dekanterzentrifugen beeindruckende Fortschritte hinsichtlich einer verbesserten Energieeffizienz erzielt. Die Entwicklung neuer Steuerungsstrategien zielte darauf ab, die Energieeffizienz zu verbessern und gleichzeitig die benötigte aktive Leistung zur Trennung der Komponenten zu verringern.

Es gibt mittlerweile portablere Zentrifugal-Lösungen, die mehr Anwendungen als zuvor ermöglichen. Bei Untersuchungen kommunaler Abwassernetze sind auch tragbare Wasserreinigungs-Zentrifugen verfügbar geworden. Absetzzentrifugen haben sich zwar nicht vollständig anstelle der Wasserreinigungs-Zentrifugen durchgesetzt, sind jedoch ebenfalls portabel geworden. Wasserreinigungs-Zentrifugen sind vollständig mobil, batteriebetrieben und wiegen weniger als 5 kg, um den Einsatz vor Ort zu gewährleisten und eine sofortige Wasserqualitätsanalyse vor Ort zu ermöglichen, wodurch eine zeitnahe Analyse der Wasserqualität im Feld möglich wird.

Wie Innovationen die Leistung von Dekanterzentrifugen beeinflussen

Neuere Fortschritte in der Werkstoffwissenschaft haben modernen Dekanterzentrifugen zugutegekommen. Beispielsweise werden Trommeln und Schneckenförderer zunehmend aus Duplex-Edelstahl hergestellt, der korrosionsbeständig ist. Diese Materialien sind besser geeignet, um mit den Chemikalien umzugehen, die in der Abwasserbehandlung vorhanden sind, insbesondere bei industriellen Strömen oder chemischer Zugabe. Um mit stark abrasiven Materialien umzugehen, setzen Hersteller bestimmte verschleißfeste Legierungen ein, die auf Druckflächen aufgebracht werden, um die Nutzungsdauer zu verlängern und die Trenneffizienz beizubehalten.

Aktuelle Entwicklungen auf dem Gebiet der Antriebstechnik haben ein bisher nicht da gewesenes Maß an Kontrolle ermöglicht. Heutige Geräte nutzen unabhängige Antriebe für Trommel und Förderer, wodurch die Bediener die Geschwindigkeit von Förderer und Trommel unabhängig voneinander steuern können. Dadurch kann der Anwender die Steuerung der Differenzgeschwindigkeit präzise regeln, was sich auf die Trockenheit der Feststoffe, die Klarheit der Flüssigkeit sowie die Gesamtflexibilität des Prozesses auswirkt. Diese Flexibilität ist entscheidend, wenn saisonale Schwankungen bei Schlamm oder unterschiedliche industrielle Einleitungen vorliegen.

Die Fortschritte bei Instrumentierungs- und Steuerungssystemen waren bemerkenswert. Heutige Dekanterzentrifugen verfügen über Mehrparameter-Überwachungssysteme, die Drehzahl, Drehzahl-Differenz, Schwingungspegel, Motortemperatur und Drehmoment des Schneckenförderers erfassen und archivieren. Diese Systeme können im Falle von Parameterüberschreitungen automatisch Schutzventile schließen und den Dekanter abschalten, um kostspielige Reparaturvorfälle zu vermeiden. Zudem hat die Einbindung von programmierbaren Steuerungen (SPS) eine vollautomatische Betriebsführung – einschließlich Starten, Stoppen und Echtzeit-Anpassung der gewünschten Betriebsparameter – zur Norm gemacht.

Die unerbittliche Suche nach Wissen trägt weiterhin dazu bei, das Betriebspotenzial von Dekanterzentrifugen zu optimieren. Hochentwickelte computergestützte Modellierungsverfahren sind mittlerweile vollständig in die ingenieurtechnischen Entwicklungsprozesse integriert. Dazu gehören die numerische Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics) und die Diskrete-Elemente-Methode (Discrete Element Method), die eine Visualisierung äußerst komplexer Mehrphasenströmungen im rotierenden Trommelteil des Systems ermöglichen. Diese äußerst wertvollen Erkenntnisse aus fortschrittlichen Simulationen sind oft mit experimentellen Verfahren nicht erzielbar und tragen zur Verbesserung der Trommelkonstruktion sowie der Strömungsmuster bei, um höhere Trennleistungen bei verschiedenen Schlammarten zu erreichen.

Ausblick: Die Zukunft der Dekanterzentrifugen im Abwassermanagement

Ressourcenrückgewinnung und Kreislaufwirtschaft

Die Ressourcennutzung bringt Dekanterzentrifugen an die Spitze der Liste in der Kreislaufwirtschaft. Moderne Anlagen betrachten Schlamm als Ressource statt als Abfallprodukt. Dekanterzentrifugen helfen dabei, die organische Substanz aus Schlamm zu konzentrieren, um durch anaerobe Vergärung Biogas oder organischen Kompost herzustellen. In einigen Fällen tragen sie zur Rückgewinnung und Kompostierung wichtiger xenobiotischer Bestandteile bei, wie Seltene Erden aus phosphorhaltigem Schlamm, sowie handelsüblicher Schadstoffe.

Einhaltung strengerer Umweltvorschriften

Weltweit wurden und werden die umweltrechtlichen Vorschriften bezüglich der Entsorgung von Schlamm sowie der erforderlichen Behandlungsstufen und Schadstoffentfernung strenger. Der vielseitige Einsatz von Dekanterzentrifugen passt gut zu den neuen Regelungen. Untersuchungen haben gezeigt, dass bei der Behandlung von Klärschlamm organische Schadstoffe in erheblichem Maße entfernt werden können, und die Literatur belegt eine deutliche Reduktion bedenklicher Kontaminanten nach der zentrifugalen Entwässerung. Angesichts der zunehmenden Aufmerksamkeit für Mikroschadstoffe und organische Schadstoffe in Bioabfällen wird diese Verarbeitungsfähigkeit an Bedeutung gewinnen.

Integration mit anderen Behandlungsverfahren

Der kollaborative Schlammbehandlungsprozess wird die nächste große Herausforderung sein! Prozesse werden nicht mehr unabhängig voneinander ablaufen, und eine mehrstufige Behandlung mit Dekanterzentrifugen wird üblich werden! Ein Beispiel hierfür ist die Verstopfungsgefahr durch Schlamm aus der anaeroben Vergärung, der vor dem Eintritt in die thermische Trocknungsstufe entwässert werden muss. Dies ist ein Beispiel für die integrierte Verarbeitungsfähigkeit der Dekanterzentrifuge. Die Rückstandsbildung des Schlammes auf diese Weise ist außerdem wirtschaftlich vorteilhaft!

Fazit

Die Fähigkeit der Dekanterzentrifuge, ständig und unabhängig flexibel betrieben zu werden, hat es der Technologie ermöglicht, weiterhin an der Spitze bei der Optimierung der Deponievermeidung zu stehen. Da die Ressourcenrückgewinnung zu einer immer wichtigeren Herausforderung wird, bleibt das Dekanterzentrifugensystem unverzichtbar.