Das bringt ein Retrofit von Flockungsrührwerken

Flockungsrührwerke spielen eine zentrale Rolle in der Wasseraufbereitung. Angesichts steigender regulatorischer und finanzieller Herausforderungen setzen dabei immer mehr Betreiber auf die Umrüstung bestehender Anlagen, um die Aufbereitungseffizienz bei geringeren Kosten zu verbessern.

Flocken bilden sich durch die Neutralisierung negativ geladener Partikel durch Koagulation, gefolgt von einer Flockungsstufe mit scherkraftarmer Durchmischung zur Förderung von Partikelkollision. Der Erfolg der Flockenbildung hängt von der Mischintensität ab, die anhand des Geschwindigkeitsgradienten (G) gemessen wird, sowie von der Minimierung der Scherkräfte, die Flocken auseinanderbrechen lassen können. Über den G-Wert hinaus ist es für die Leistungsoptimierung unerlässlich, den Energieeintrag und die Strömungsdynamik innerhalb der Becken zu verstehen. Die numerische Strömungsmechanik (CFD) hat sich hier zu einem wertvollen Werkzeug entwickelt, um die Beckenhydraulik zu bewerten, Kurzschlüsse zu identifizieren und die Leistung verschiedener Flockungstechnologien zu beurteilen.

Übliche Flockulatoren sind hydraulische Leitbleche, Schaufelrad- oder Schreitbalken-Flockulatoren, Schaufelrührer und Hyperboloid-Rührwerke. Bewertet werden diese unter anderem anhand von Kriterien wie Wartungsaufwand, Flexibilität, Anpassungsfähigkeit, Energieeffizienz, Redundanz, Energieübertragung, Scherkräfte und Flockungsqualität.

Vorteile von Hyperboloid-Flockungsrührwerken

Hyperboloid-Flockungsrührwerke nutzen strömungsmechanische Prinzipien, um eine gleichmäßige Durchmischung mit minimaler Scherbelastung zu gewährleisten. Durch die hyperboloide Form des Rührkörpers beschleunigen sie die Flocken sanft entlang ihrer Transportrippen. Sie werden bodennah installiert und erzeugen eine radial nach außen gerichtete Sohlströmung, die den Beckenboden reinigt, Sedimentablagerungen verhindert und Flocken in der Schwebe hält.

Durch Betrieb am Frequenzumrichter können Betreiber die Mischintensität einfach anpassen und auf Veränderungen in der Wasserqualität reagieren. Der Einsatz eines Hyperboloid-Flockungsrührwerks sichert demnach geringeren Wartungsaufwand, optimierten Chemikalieneinsatz, ablagerungsfreien Betrieb und eine verbesserte Flockenbildung.

Fallstudien zur Umrüstung

• Annapolis, Maryland (2015): Austausch von Schaufelrad-Flockulator
  Ergebnis: 30 Prozent weniger Alaunverbrauch, geringerer Kalkbedarf, verbesserte Eisenentfernung (1 → 0,5 ppm). Höhere Behandlungskapazität bei geringerem Platzbedarf, minimaler Wartungsaufwand, weniger Sedimentablagerungen. CFD bestätigt eine gleichmäßige Durchmischung bei allen Durchflussmengen.

• Bellevue, Ohio (2019): Austausch von Schaufelrad-Flockulator
  Ergebnis: verbesserte Wasserqualität (geringere Trübung), leiserer Betrieb, Möglichkeit zur Zuführung von pulverförmiger Aktivkohle in der Flockungsphase

• Hickory, North Carolina (2013): Austauch von Schaufelrührer in einer Straße
  Ergebnis: weniger Sedimentablagerungen, leicht reduzierte Trübung (0,22 NTU gegenüber 0,31 NTU). Die Betreiber stellten eine verbesserte Feststoffverteilung fest.

• Chattahoochee, Atlanta, Georgia (2021): Umrüstung von Schaufelrädern auf Hyperboloid-Flockungsrührwerke
  Zunächst keine Verbesserung; CFD-Simulationen ergaben eine Kurzschlussbildung im Becken; es wurden daraufhin Leitbleche hinzugefügt.
  Ergebnis: signifikante Verbesserung der Trübung (0,15 bis 0,50 NTU gegenüber 0,55 bis 0,90 NTU in anderen Straßen)

• Houston, Texas (2020): Umrüstung von Schaufelrädern
  Ergebnis: drastische Verringerung von Schlammablagerungen im Becken (1 Zoll gegenüber 10 Fuß). Die Wasserqualität verbesserte sich, allerdings verhinderten chemische Veränderungen einen direkten Kostenvergleich.

• Bzenek, Tschechische Republik (2007 bis 2009): Umrüstung von Schaufelrädern in einer Straße; nach Testphase vollständige Nachrüstung
  Ergebnis: optimale Leistung bei 10 U/min bei allen Rührwerken. Verbesserte Entfernung von Eisen und Mangan. Trübung und Farbe reduziert. Energieverbrauch um 82 Prozent verringert.

Fazit

Ein ganzheitliches Verständnis von Hydraulik, Flockungseigenschaften und Energieverteilung schafft Chancen zur erfolgreichen Erneuerung von Flockungsstufen. Erfahrungen aus mehreren Installationen zeigen, dass Hyperboloid-Flockungsrührwerke durchweg eine bessere Wasserqualität, geringeren Chemikalienverbrauch, Energieeinsparungen bei gleichzeitig niedrigerem Wartungsaufwand ermöglichen. Angesichts verschärfter gesetzlicher Vorgaben und knapper werdender Budgets stellen sie eine bewährte und kostengünstige Lösung zur Umrüstung für die moderne Wasseraufbereitung dar.