Oxidationseinheiten für die Belüftung in Rohwasserstrecken

Trinkwasser wird im Wasserwerk belüftet, damit die Eisenionen durch Oxidationsreaktionen als Eisenhydroxid (Fe(OH)3) ausfallen – also Partikel bilden, die sich ausfiltern lassen. Dafür wird dem Rohwasser Luft oder technischer Sauerstoff zugeführt. Die Menge ist in vielen Wasserwerken noch ein Erfahrungswert und wird vom Wassermeister mit hohem Zeitaufwand manuell je nach Druck und Durchfluss angepasst.

Ein Zuviel hat keine gesundheitlichen Folgen, das Wasser wird allerdings sprudelig weiß und es wird entweder zu viel technischer Sauerstoff verbraucht als notwendig oder Kompressoren laufen unnötig lange. Beides kostet. Unterdosierung führt zu Ablagerungen in Rohrleitungen sowie Behältern und die Folge sind hohe Kosten für die personalintensiven Reinigungsarbeiten. 

Regelsystem für optimale Enteisenung von Rohwasser

Abhilfe schaffen hier automatisierte Regelsysteme, die die Sauerstoff- oder Luftmenge an den Eisengehalt, den Rohwasserdurchsatz und den Druck anpassen, um für eine optimale Enteisung zu sorgen. Die Umrüstung auf eine kostensparende Lösung ist im laufenden Betrieb möglich.

Das Wasserwerk Brokstedt im Kreis Steinburg in Schleswig-Holstein ist als reines Grundwasserwerk mit vier 60 m tiefen Förderbrunnen konzipiert und seit 1978 in Betrieb. Es gehört zum Wasserbeschaffungsverband (WBV) Mittleres Störgebiet und versorgt zusammen mit einem weiteren Wasserwerk in Nordoe ca. 17.500 Einwohner in 33 Gemeinden mit jährlich ca. 1,1 Millionen Litern Trink- und Brauchwasser. Immer wieder stehen Modernisierungen der Wasserinfrastruktur und -aufbereitung auf der Agenda. Die Wasserwerker wandten sich deshalb 2019 im Rahmen einer Fachmesse mit ihrem Anliegen an Bürkert. 

Oxidationsboxen für eine druckunabhängige Belüftung

Das Bürkert-Systemhaus in Menden konzipierte auf die Applikation abgestimmte Oxidationseinheiten für die Eisenentfernung, die heute an jeder der drei Rohwasserstrecken installiert sind. Sie sorgen trotz des dynamischen Wasserverhaltens für eine immer exakt dosierte Belüftung, unabhängig vom Filterzustand und vor allem vom Vordruck des Rohwassers, der je nach Anzahl und Art der aktuell laufenden Brunnenpumpen deutlich variieren kann.

Da die Luft bedarfsgerecht zugeführt wird, senken sich Kompressorlaufzeiten und somit Energiekosten. Das maßgeschneiderte Regelungssystem verhindert teures Überdosieren und sorgt für eine gleichbleibende Wasserqualität, nichts muss mehr manuell eingestellt werden. Der reproduzierbare, dokumentierte Prozess verhindert Ablagerungen in Leitungen und Behältern, was die Reinigungsarbeiten deutlich reduziert. Die neuen Oxidationseinheiten wurden als anschlussfertige Komplettlösung geliefert. Sie können wahlweise in einem Edelstahlschrank oder auf einer Montageplatte, wie im Wasserwerk Brokstedt, untergebracht sein.

Massendurchflussregler, Proportionalventil und Waterprotection-System

Herzstücke der Oxidationseinheiten sind die Massendurchflussregler (MFC). Sie übernehmen die „intelligente“ Regelung und Dosierung der Luftmenge. Ihre thermischen MEMS-Sensoren sorgen dabei für sehr kurze Reaktionszeiten, ein direkt wirkendes Proportionalventil als Stellglied für eine hohe Ansprechempfindlichkeit und der integrierte PI-Regler für gute Regeleigenschaften. Die anwendungsspezifisch kalibrierten MFCs werden je nach Applikation mit weiteren Komponenten kombiniert.

Da herkömmliche Systeme bei einem Kompressorausfall häufig durch rückdrückendes Wasser beschädigt werden, sind Bürkert-MFCs sehr robust ausgelegt und zusätzlich mit einem Waterprotection-System geschützt. Ein Bypass für einen manuellen Betrieb ist ebenfalls integriert. Also lässt sich selbst bei einem Ausfall von MFC oder Steuerung das System manuell weiter betreiben und Anlagenstillstand wird verhindert. Die neuen Oxidationseinheiten wurden als anschlussfertige Komplettlösung auf einer Montageplatte geliefert. Die Abmessungen der Platte wurden so gewählt, dass sie in die bereits an den Rohwasserstrecken vorhandenen Schränke passten. Installation und Inbetriebnahme der Regel- und Dosiersysteme verliefen dadurch einfach und schnell.

Ventilinseln – kompakt, sicher & intelligent

Auch die Ventilinseln, die im Wasserwerk für die pneumatische Ansteuerung der Prozessventile und Klappen verantwortlich sind, galt es Ende 2019 zu erneuern. Sie waren über 20 Jahre im Einsatz; es kam immer wieder zu Störungen und die Ersatzteilbeschaffung wurde immer schwieriger. Ein Ausfall dieser wichtigen Automatisierungseinheiten hätte das Wasserwerk stillgelegt. Bürkert lieferte mit den sehr kompakten Ventilinseln Typ 8652 einen zukunftssicheren Ersatz. Sie wurden in robusten Schaltschränken verbaut, die sich dank ihrer geringen Abmessungen (B/T/H: 400x210x500 mm) gut an der Anlage unterbringen ließen. Insgesamt sind heute sechs dieser Schränke nahe an den Prozessventilen installiert.

Alt gegen neu – schnell getauscht

Durch die serienmäßige AirLINE-Quick-Adapterplatte war die Montage einfach und der Einsatz von Pneumatikschläuchen und Kabeln reduzierte sich, was Kosten sparte und gleichzeitig potenzielle Leckagestellen minimierte. Die automatische Überwachung von Druck, Drahtbruch und Schieberlaufzeiten erkennt Defekte bevor es zum Anlagenausfall kommt und erhöht somit die Sicherheit. Fehlermeldungen werden benutzerfreundlich in Klartext auf dem Display angezeigt. Zudem gibt es eine Hand-Not-Betätigung und die einzelnen Ventile lassen sich im laufenden Betrieb austauschen. Mit der übergeordneten Steuerung und dem Leitsystem des Wasserwerks kommunizieren die Ventilinseln über Profinet. 

Auch die Inbetriebnahme der neuen Ventilinseln verlief reibungslos. Der damit beauftragte Automatisierer freute sich ebenfalls über die gute Zusammenarbeit. Bürkert stimmte die Software und Protokolle im Vorfeld mit ihm ab. Die neuen Ventilinseln ließen sich als plug-and-playfähige Komplettlösungen innerhalb kurzer Zeit in die Anlage integrieren und in Betrieb nehmen, ohne die Trinkwasserproduktion zu stören. Während eine Wasserstrecke umgerüstet wurde, ging der Betrieb auf den anderen unterbrechungsfrei weiter.