Die Beschäftigung mit Abwässern und Kläranlagen war bis vor wenigen Jahren noch ein Geschäft mit einem gewissen „Igitt“-Charakter. Welch ein Wandel: Heute arbeiten Hochschulen und die Industrie daran, das Abwasser als wertvolle Ressource zu nutzen - als Stichworte mögen Wärmegewinnung aus Abwasser, Biogas-Verwertung und Phosphor-Recycling genügen. Ein attraktiver Markt entwickelt sich hier. Das beflügelt auch Hersteller von Pumpen, Rührwerken und zugeordneten Systemen wie etwa Grundfos. Das Unternehmen offeriert komplette Water-Utility-Systemlösungen zur Wasserver- und Abwasserentsorgung.

Stand bislang bei der Wasser- und Abwassertechnik das robuste Design mit der primären Zielsetzung einer hohen Verfügbarkeit im Mittelpunkt, sind heute verstärkt intelligent vernetzte Systeme gefragt. Und wie in allen Branchen wächst das Interesse an energieeffizienten Lösungen. Denn abwassertechnische Anlagen zählen zu den elektrischen Großverbrauchern. Die knapp 10.000 kommunalen Kläranlagen in Deutschland verbrauchen jährlich etwa 4.400 GWh Strom. Energieeffizienz hat deshalb einen hohen Stellenwert. Entsprechende Sparpotentiale sind beispielsweise durch eine effizientere Belüftung, den Einsatz von Motoren, Pumpen und Rührwerken der höchsten Energieeffizienzklasse und den intelligenten Betrieb der Aggregate zu realisieren.

Water Utilities: Wassermanagement 4.0

Mit diesen Fragen und deren Beantwortung beschäftigt sich Grundfos im Geschäftsfeld „Water Utilities“. Neben der energieeffizienten Wassergewinnung (mit Unterwasserpumpen), der Wasseraufbereitung (u.a. mit Dosierpumpen und Desinfektionslösungen) und der Wasserverteilung (u.a. mit Druckerhöhungsanlagen und Netzpumpen, inklusive der sicheren Steuerung und Überwachung der Infrastruktur) beschäftigen sich die Mitarbeiter hier mit dem Abwassertransport und der Abwasseraufbereitung in Klärwerken mit Hilfe robuster Pumpen, Rührwerken und Strömungsbeschleunigern. „Water Utilities“ befasst sich mit allen Facetten rund um Wasser und Abwasser - Wassermanagement 4.0.

So unterschiedlich die Lösungen im Detail auch sind, als roter Faden verbindet das von Grundfos entwickelte Isolutions-Konzept die Produkte zu Systemen. Isolutions sind integrierte Lösungen und flexible modulare Systeme, bestehend aus Pumpen und deren Antriebstechnik, Steuerungs- und Sicherungsmodulen sowie Mess- und Datenübertragungseinheiten. Zusammen mit in Mikroprozessoren des Antriebs hinterlegten spezifischen Algorithmen bieten Isolutions dem Anwender die gewünschte Funktionalität. Wichtig ist, dass der Fokus nicht allein auf der einzelnen Pumpe und deren Antrieb liegt, sondern auf dem kompletten System unter Einbeziehung der gesamten Peripherie. Nur so ist eine hohe Verfügbarkeit zu optimierten Kosten erreichbar. Teil der Isolutions sind auch Dienstleistungen wie ein Pump Audit. Wassermanagement 4.0 ist die Kombination aus Wasser- und Energieeffizienz auf Basis einer intelligenten Verknüpfung von Betriebsdaten mit vorhandenem Praxis-Know-how.

Entwicklungsbeispiel für Unterwasserpumpen

Effiziente 4“-SP-Unterwasserpumpen: Der hydraulische Wirkungsgrad der Medium SP-Baugrößen (vier 4“-Unterwasserpumpen in vier Materialvarianten, Fördervolumen max. 17 m³/h, Förderhöhe max. 500 m) konnte auf über 70% angehoben werden - das ist in dieser Leistungsklasse einer der höchsten Wirkungsgrade am Markt. Somit übertreffen die Medium SP klar den EU-weit aktuell gültigen Grenzwert MEI ≥ 0,4. Die Pumpen besitzen standardmäßig LSR-Lager für Sandgehalte bis 150 g/m³.

Entwicklungsbeispiel für Abwasserpumpen

Zur Reduzierung der Betriebskosten eines Abwassernetzes empfiehlt Grundfos den Einsatz von SE/SL-Abwasserpumpen (verfügbar mit Leistungen zwischen 9 und 30 kW). Beide Pumpen bieten dank der IE3-Motorenkomponenten und der speziellen Hydraulikausführung einen guten Gesamtwirkungsgrad. Dank des S-tube-Einkanal-Laufrads muss kein Kompromiss zwischen großem freiem Kugeldurchgang und hohem Wirkungsgrad mehr eingegangen werden. Das Ergebnis: geringe Verzopfungsneigung und geringe Wartungskosten bei gleichzeitig niedrigen Stromkosten. Ist das Eindringen von explosionsgefährlichen Medien oder das Entstehen von Faulgasen nicht auszuschließen, muss eine Ex-geschützte Pumpe zum Einsatz kommen. Abwasserpumpen der Baureihen SE und SL stehen deshalb in einer Atex-Ausführung bereit.

Bleibt die Frage: Wann die SL-Baureihe wählen, wann die SE-Baureihe? Bei einem eingetauchten Dauerbetrieb oder Aussetzbetrieb ist die SL-Baureihe die richtige Wahl. Muss eine Dauerlauffähigkeit auch bei Trockenaufstellung gegeben sein, ist die SE-Baureihe zu empfehlen. Hintergrund: Bei SE-Abwasserpumpen wird die Motorwärme über ein geschlossenes Kühlsystem abgeführt (Glykol-Füllung); somit ist ein ausgetauchter Dauerbetrieb möglich.

Entwicklungsbeispiel für Steuerungen

Dedicated Controls & Remote Management: Dedicated Controls ist eine intelligente Steuerung für die Regelung und Überwachung von bis zu sechs Abwasserpumpen in einer Pumpstation. Die Steuerung kann in das Grundfos Remote Management-System (GRM) oder in jedes andere SCADA-System eingebunden werden, mit dem Pumpeninstallationen fernüberwacht und verwaltet werden können. Dank des Remote Management-Systems können die Kosten für Vor-Ort-Einsätze erheblich reduziert werden. Bei einer Störung werden die entsprechenden Personen direkt informiert.

Mischen, Rühren, Umwälzen

In der biologischen Reinigungsstufe von Klärwerken spielen Misch-, Rühr- und Umwälzprozesse eine wichtige Rolle. Grundfos hat dazu SMG-Rührwerke (0,9 bis 18,0 kW), SFG-Strömungsbeschleuniger (0,7 bis 8,0 kW) und SRG-Rezirkulationspumpen im Programm, die sich durch einen niedrigen Energieverbrauch und Flexibilität auch unter beengten Raumverhältnissen auszeichnen. Die langsam drehenden Rührwerke sorgen für eine Homogenisierung der Schlämme, bevor diese abgepumpt und entwässert/getrocknet werden. Die schneller drehenden Strömungsbeschleuniger helfen, Ablagerungen zu vermeiden und verbessern den Stoffaustausch (Nitrifikation). Rezirkulationspumpen basieren auf einem modularen Aufbau und den Funktionsprinzipien der Rührwerke und Strömungsbeschleuniger; sie fördern Belebtschlamm und Rücklaufschlamm mit großem Volumenstrom bei kleiner Förderhöhe (in Nitrifikations- und Denitrifikationszonen). Vollständig untergetaucht ist Dauerbetrieb möglich; der Aussetzbetrieb ist auf maximal 20 Einschaltungen je Stunde begrenzt.

Entwicklungsbeispiel für Klärtechnik

Optimale Beckengestaltung für eine höhere Effizienz: Für die optimale Anordnung von Tauchmotorpumpen, Tauchrührwerken, Strömungsbeschleunigern, Strahlreinigern und Belüftern setzt Grundfos computergestützte Strömungssimulationsprogramme (CFD) ein, welche die Strömungsverhältnisse im gesamten Becken abbilden. Auf diese Weise können alle Engpässe und Verwirbelungszonen sowie Bereiche mit besonders niedrigen und hohen Strömungsgeschwindigkeiten im Becken aufgezeigt und entsprechende Gegenmaßnahmen getroffen werden. Werden die im Rahmen eines von Grundfos durchgeführten Energieaudits vorgeschlagenen Empfehlungen umgesetzt, sind Stromkosteneinsparungen von bis zu 50% möglich. Anthropogene Stoffe können auf herkömmliche Art und Weise in Kläranlagen nicht abgebaut werden. Um dieses Problem in den Griff zu bekommen, ist in Kläranlagen eine 4. Reinigungsstufe auf der Basis von Membrantechnologie, Ozonbehandlung und/oder Aktivkohleverfahren erforderlich. Als Systemanbieter, der auch Dosiersysteme und Desinfektions-Technologien im Programm hat, ist Grundfos auf die Anforderungen zukünftiger Hightech-Kläranlagen vorbereitet.

„Cost of Ownership“: Regelmäßig überprüfen

Betreiber von leistungsstarken, häufig arbeitenden Abwasserpumpen sollten von Zeit zu Zeit überprüfen, ob die vor Jahren installierten Aggregate noch wirtschaftlich arbeiten. Denn dank Fortschritten u.a. in der Motortechnik bieten moderne Pumpensysteme regelmäßig höhere Wirkungsgrade und versprechen somit eine geringere Energieaufnahme. Oft „rechnet“ sich deshalb auch der Austausch einer an sich noch funktionstüchtigen Technik. Als Entscheidungsgrundlage offeriert der Hersteller die Dienstleistung „Analyse der Lebenszykluskosten“ inklusive einem Energie-Verbrauchs-Check (Pump Audit). Aufgrund der Messergebnisse können dann Aussagen über die Wirtschaftlichkeit der Abwasserpumpe getroffen werden. Insbesondere ist der Vergleich mit einem neuen Pumpensystem möglich – und entsprechend der individuellen Systemanforderungen kann das für den Betreiber effizienteste System ausgewählt werden.

Wer sich vor einem Beratungsgespräch bereits informieren möchte, sollte die Online-Plattform „Grundfos für Ingenieure“ aufsuchen. Unter anderem findet man dort das „Product Center“ für die Suche und Auslegung von Pumpen. Hilfreich sind auch Funktionen wie eine Schnellauslegung, die Suche nach ähnlichen Produkten, eine erweiterte Personalisierung sowie die Möglichkeit, Produkte und Dokumente für die schnelle Wiederverwendung zu archivieren.

Der Grundfos Messestand auf der IFAT vom 30. Mai bis 03. Juni liegt in Halle A6, Stand 239/338.