Untersuchung von Prüfverfahren für Sandfänge hinsichtlich Durchführbarkeit und Reproduzierbarkeit

Abstract

Diese Arbeit wurde bei HAMBURG WASSER auf der Kläranlage Köhlbrandhöft durchgeführt. Der Hintergrund der Abschlussarbeit ist ein fehlendes, standardisiertes Prüfverfahren für den Abscheidegrad von Sandfängen. Der DWA-Fachausschuss KA-5 für „Absetzverfahren“ gab die Anregung, dass die vorgeschlagenen Prüfverfahren praktisch durchgeführt werden müssten, um Beurteilungen zu ermöglichen (DWA Fachauschuss KA-5 „Absetzverfahren“, 2008). Die zwei folgenden Varianten standen zur Diskussion: die Prüfung des Abscheidegrads von Sandfängen ist entweder durch die Zugabe eines definierten Prüfsands in den Zulauf des Sandfangs und Entnahme des Sandfangguts nach dem Patentvorschlag von Herrn Dr.-Ing. Botsch oder und durch Probenahme aus dem Zu- und dem Ablauf des Sandfangs ohne die Zugabe von Prüfsand nach der Dissertation von Frau Dr.-Ing. Hirschbeck durchzuführen. Ziel der Arbeit ist es die Varianten an die großtechnische Kläranlage Köhlbrandhöft anzupassen, in der Praxis durchzuführen und auf der Grundlage der Ergebnisse hinsichtlich der Durchführbarkeit und Reproduzierbarkeit zu bewerten. Zur Bewertung der Reproduzierbarkeit wird in beiden Fällen eine vollständige Massenbilanz von allen zu- und abfließenden Sandmassen aufgestellt. Die Versuche mit der Zugabe von Prüfsand wurden fünfmal bei maximalem Sandfangdurchfluss von 2 m³/s durchgeführt. Zur Vorbereitung der Versuche, musste gewährleistet sein, dass das Sandfanggut aus dem Versuchssandfang komplett entfernt wurde. In den Zulauf des Sandfangs wurde eine definierte Prüfsandmasse zugegeben und aus dem Ablauf und dem Sandfangguts wurden Teilströme mit Tauchpumpen entnommen. Diese wurden in Absetzcontainer geleitet. Die Entnahmedauer des Sandfangguts war verhältnismäßig hoch, da gewährleistet werden musste, dass der abgesetzte Sand aus dem Sandfang von den Räumerpumpen erfasst wurde. Für die Probenahme aus dem Sandfanggut wurden durchflutete Absetzcontainer verwendet. Es wurden einige Änderungen der Durchführung während der Versuchsreihe vorgenommen, um die Durchführbarkeit zu verbessern. Bei den Versuchen ohne Prüfsandzugabe wurden aus dem Zu- und Ablauf und dem Sandfanggut Teilströme mit Tauchpumpen entnommen. In allen Fällen wurde mit durchfluteten Absetzcontainern gearbeitet. Bilanziert wurden die absoluten Massen der Fraktionen des zugegebenen Sands (Versuche mit Prüfsand) bzw. der Fraktionen des Sands aus dem Zulauf (Versuche ohne Prüfsand) und demgegenüber der Fraktionen der Sandmassen aus den abfließenden Volumenströmen. Die Ergebnisse der Versuche mit Prüfsand weisen in vier der fünf Versuche hohe Sandmassenverluste auf. Ein Zusammenhang der durchgeführten Änderungen und der resultierenden Ergebnisse ist nicht zu erkennen. Es kam zu häufigen Ausfällen der Entnahmepumpe des Sandfangguts. Die Durchmischung der Probensuspensionen in den Absetzcontainern war schwierig umzusetzen. Die Mischproben an dieser Stelle waren wahrscheinlich nicht repräsentativ. Die Ergebnisse der Versuche ohne Prüfsand zeigen ebenfalls starke Schwankungen und Unstimmigkeiten der Massenbilanzen. Die Schwankungen sind unter anderem auf eine nicht repräsentativ kleine Sandmasse in den Mischproben zurückzuführen. Die Überläufe der Container stellen durch nicht repräsentative Mischproben und zu viel ausgetragenen Sand eine weitere Fehlerquelle dar. Die Sandmassen aus den Proben der Container sind an den Entnahmestellen über die Versuche ähnlich ausgefallen. Die Verluste bzw. Unstimmigkeiten der Massenbilanzen sind in beiden Fällen durch nicht repräsentative Teilstromentnahmen aus den gesamten Volumenströmen und nicht repräsentative Mischproben aus den Containern und Überläufen der Container zu erklären. Hinzu kommt, dass der Versuch mit Prüfsand durch die Sandzugabe und die Vor- und Nachbereitung (Entleerung des Sandfangguts aus dem Sandfang) schwierig umzusetzen ist. Die hohe Sandkonzentration im Abwasser bei diesen Versuchen entspricht nicht den realen Bedingungen und führt zu Einflüssen auf den Abscheidegrad. Bei den Versuchen ohne Prüfsandzugabe, wie sie hier durchgeführt wurden, ist der Organikanteil der Proben zu hoch und der Sandanteil zu gering. So wurde geschlussfolgert, dass entweder die Versuche in der Durchführung, beispielsweise der Probenahme der Mischproben, modifiziert werden müssen, um Reproduzierbarkeit zu erlangen oder, dass ein neuer Ansatz untersucht werden muss.