Projekt 07622/01

Anlage zur Aufbereitung eisenhaltiger Quellwässer ohne Elektroenergiebedarf – Automatisierung der Filterrückspülung in Quellwasseraufbereitungsanlagen vorzugsweise durch Nutzung von alternativen Energien

Projektdurchführung

Umwelttechnik und Wasserbau GmbHNiederlassung Halle
Dieselstr. 19
06012 Halle

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Anlaß: Zur Trinkwasserversorgung kleiner Gemeinden in den ostdeutschen Mittelgebirgen wird vielfach Quellwasser ohne Wasseraufbereitung genutzt. Durch saure Niederschläge und geogen bedingt treten Grenzwertüberschreitungen beim pH-Wert sowie bei Eisen und Mangan auf. Zur Beseitigung der Qualitätsprobleme erfolgte der Bau traditioneller Wasserwerke mit E-Anschluß oder von Überleitungen.
Nachteile: hoher Investitionsaufwand, hohe spezifische Kosten für die Trinkwasserbereitstellung,
Eingriffe in die Umwelt durch Trassenfreimachung. Zielsetzung: Entwicklung einer preisgünstigen Kleinanlage für die Enteisenung mit interner Elektroenergiegewinnung zur Automatisierung der Filterrückspülung.Vorteile: Minimierung der Kosten für die Trinkwasserbereitstellung, Vermeidung von Eingriffen in die Umwelt, Weiternutzung vorhandener Dargebote.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenTechnische Problemstellung:

- Gewährleistung der Enteisenung (Oxydation und Filtration) ohne Einsatz von Elektroenergie
- Bereitstellung von Elektroenergie für die Automatisierung der Filterrückspülung durch Gewinnung aus alternativen Energiequellen Vorort

Technisches Konzept:

- Oxydation durch Einsatz von Technischem Sauerstoff und eines speziellen dynamischen
Sauerstoffzumischers mit bedarfsgerechter Regelung ohne Elektroenergieverbrauch, außer für die
Sauerstoffeintragsregelung

- Druckfiltration mit Wasserstarkstromspülung unter Ausnutzung der hydromechanischen Energie des
Wassers bei Mengenbegrenzung für Filtration und Spülbetrieb
- Gewinnung von elektrischer Energie aus der hydromechanischen Energie des Rohwassers mittels Rohrturbine und Generator
- Automatisierung der Filterrückspülung, gesteuert durch SPS


Ergebnisse und Diskussion

Durch die Versuche wurde nachgewiesen, daß mit dem projektierten Anlagensystem eine energieautarke, vollautomatische Trinkwasseraufbereitung zur Enteisenung und Entmanganung entsprechend der technischen Zielstellung gewährleistet werden kann. Die erreichten energetischen Ergebnisse schränken jedoch eine praktische Anwendung der Lösung erheblich ein. Durch Messungen wurde ermittelt, daß zur Erzeugung der für einen automatischen Anlagenbetrieb erforderlichen Elektroenergie die Turbine mit einer Wassermenge von mehr als 20m³/h beaufschlagt wer-den muß. Solche Wassermengen sind bei den Quellwasserdargeboten meist nicht verfügbar bzw. durch fehlende langjährige Messungen nicht gesichert nachweisbar. Trotz Verzicht auf energieintensive Technologien, sparsamen Einsatz von Stellgliedern, Verwendung energiearmer Antriebe und umfangreichen Recherchen zu geeigneten Energieerzeugungsanlagen konnten keine günstigeren energetischen Anlagenparameter erreicht werden. Eine Verbesserung dieser Parameter erfordert kosten- und zeitaufwendige technische Untersuchungen zur Optimierung der Turbinenkonstruktion und Änderung des Automatisierungssystems unter Einbeziehung weiterer Kooperationspartner, wobei nicht gesichert ist, ob durch diese Arbeiten die energetische Aufgabenstellung voll gelöst werden kann.
Ausgehend von den Versuchsergebnissen, war die geplante Entwicklung eines Kleinwasserwerkes mit interner Energiegewinnung nicht mehr vertretbar. In Abstimmung mit der DBU wurde deshalb die Erzeugnisentwicklung unter Nutzung von Projektergebnissen zu Quellwasseraufbereitungsanlagen auf ein preisgünstiges Kleinwasserwerk im Erdeinbau für Standorte mit Elektroenergieanschluß ausgerichtet. Im Rahmen des Projektes wurden folgende Arbeiten durchgeführt:
Erstellung der Erzeugniskonzeption, Konstruktion von Grundvarianten des Kleinwasserwerkes,
Erarbeitung von technischen Unterlagen.
Das Kleinwasserwerk wird in kompakter Bauweise als Ein- oder Zweifilteranlage in Stahl verzinkt oder Edelstahl mit zusätzlichem Korrosionsschutz ausgeführt. In einer Maschinenkammer sind alle für den Betrieb des Wasserwerkes erforderlichen Aggregate, Armaturen und Rohrleitungen unter-gebracht. Die Schalt- und Steueranlage befindet sich in einem Freiluftschrank, von welchem aus die Betätigung der Armaturen und Aggregate erfolgt. Die automatisierten Kleinwasserwerke sind mit einer SPS ausgestattet. Zur Herstellung der Erzeugnisreife sind noch folgende Arbeiten durchzuführen:
Erarbeitung der Fertigungsunterlagen, technische Vorbereitung, Betreuung und Auswertung eines Erst-Anwendungsobjektes, Optimierung und Komplettierung von Grundvarianten.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Markteinführung nach Herstellung der Erzeugnisreife, beginnend ab 1998


Fazit

Mit den Entwicklungsarbeiten zu Quellwasseraufbereitungsanlagen sind die technischen und technologischen Voraussetzungen geschaffen worden, um ab dem Jahre 1998 die Markteinführung von Anschlußfertigen Kleinwasserwerken im Erdeinbau zur Aufbereitung von Grund- und Quellwässern betreiben zu können, als preisgünstige und umweltfreundliche Alternative zu traditionellen Bauweisen und Überleitungen.