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Mehrphasenpumpen im Einsatz: Druckentspannungsflotation

Im Bereich der Abwasseraufbereitung stellt die Druckentspannungsflotation ein anerkanntes Verfahren dar: Flüssigkeiten werden von darin schwebenden oder emulgierten Stoffen getrennt. Hierzu wird Wasser zunächst durch den Einsatz einer speziellen Kreiselpumpe unter hohem Druck mit Luft gesättigt und anschließend auf Normaldruck entspannt in den Abwasserbehälter geleitet. Bei Entspannung werden Mikroblasen erzeugt und lagern sich an den Schwebstoffen im Abwasser an und tragen diese an die Wasseroberfläche. Mit Hilfe von Räumern können die Schwebstoffe dann abgeskimmt werden.

Durch die Sättigung mit Luft muss die Kreiselpumpe in der Lage sein, eine zweite Phase mitzufördern, die das Förderverhalten der Pumpe durch unterschiedliche Strömungsformen gravierend beeinflussen kann. In Laufrädern herkömmlicher Kreiselpumpen bilden sich die Gasblasen aufgrund der wirkenden Zentrifugalkräfte häufig zu größeren Schichten und Pfropfen aus. Instabilitäten im Förderverhalten sind hier die Folge, da diese Versperrungen im Strömungsquerschnitt darstellen. Daher werden herkömmliche Laufräder nur zur Förderung von Gasanteilen bis zu 6% eingesetzt.
Mehrphasenpumpen sind dagegen durch die Verwendung von offenen Laufrädern anders konstruiert und erlauben den Einsatz in Anwendungen mit einem Gasanteil von bis zu 30%. Damit besitzen sie die notwendigen Eigenschaften für die Nutzung in Anlagen zur Druckentspannungsflotation. Bei den eingesetzten offenen Laufrädern fehlen Trag- und Deckscheiben. Durch Relativbewegungen zwischen den rotierenden Laufradschaufeln und dem Fluid ober- und unterhalb der Schaufeln entstehen starke Scherkräfte. Größere Gasansammlungen werden so bildlich gesprochen zerschnitten und der Einschnürung des Strömungskanals entgegengewirkt.

 

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In Anlagen mit konventionellen Pumpen sind zur Gasanreicherung von Flüssigkeiten meistens weitere Anlagenkomponenten wie Kompressoren, Druckkessel, Steuerungen und Ventile notwendig. Diese lassen sich bei Mehrphasenpumpen mit offenen Laufrädern durch direkte Zugabe des Gases in die Saugleitung einsparen, da keine zusätzlicher Einsatz von Druckluft, Drucktanks und aufwendige Steuerungstechnik erforderlich ist. Typische Einsatzmöglichkeiten von Mehrphasenpumpen bei der Druckentspannungsflotation liegen in der Behandlung von Öl-Wasser-Emulsionen, Nachklärung in biologischen Kläranlagen, Schwermetallfällung, Denitrifikation von Abwässern  sowie der Aufbereitung und dem Ozonisieren von Trink-, Prozess-, Sicker- und Abwasser.

 

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