Was der Mensch gut kann, kann er mit Maschine besser: Die (R)Evolution der Beckenreinigung

Die kommunale Abwasserreinigung konnte sich jahrzehntelang auf nahezu konstante Betriebsbedingungen und ausreichende Erfahrung in den abwassertechnischen Betrieben verlassen. Seit einigen Jahren verändern sich die Rahmenbedingungen in immer größere Extreme. Die lang anhaltenden Trockenperioden in den letzten Jahren zeigen, was fehlende Wassermengen und dadurch zu geringer Trockenwetterabfluss für die Beseitigung von Ablagerungen in Kanalsystemen und für den Betrieb in Kanalsystemen und zugehörigen Sonderbauwerken bedeuten können. Auf der anderen Seite erfordern extremere Starkregenereignisse größere Speicherkapazitäten und in der Folge neue Reinigungsstrategien. Noch vor weniger als zwei Jahrzehnten erfolgte die Reinigung von Becken und Stauräumen manuell durch das Betriebspersonal. Dies war nicht nur eine körperliche Belastung, sondern bedeutete auch einen hohen Zeit- und somit Kostenaufwand. Zudem war es je nach Geometrie und Lage des Beckens oder Stauraums mitunter schwierig, alle Stellen zu erreichen und somit ausreichend zu säubern. Konfrontiert mit diesen Herausforderungen und den immer extremeren Bedingungen begann die Entwicklung der mechanischen und automatisierten Beckenreinigung… .
„Becken- und Stauraumreinigung“

 Warum verschmutzen Regenbecken und Stauräume überhaupt? Gerade nach Starkregen und dem damit einhergehenden Einstau von Becken und anderen Speicher-Volumina verbleibt der Schmutz und Schlamm aus den Abwasserkanälen und den Straßen im Becken. Dabei lagert er sich auf der Beckensohle, an den Wänden und bei unterirdischen Speicherräumen sogar bis unter die Decke an.

Manuelle Reinigung eines Regenbeckens mit Frischwasser

1-DIMENSIONAL

(für z. B. Stauraumkanäle, kleine Becken)
Die technisch simpelste, im Reinigungsergebnis gleichzeitig aber auch schwächste Variante zur Reinigung mittels Strömungserzeugern und Belüftern sind starre, eindimensionale Strahlreiniger. Eine Pumpe fördert das eingestaute Wasser in die Injektorgarnitur, über die zugleich Luft angesaugt wird. Das entstehende Luft-Wasser-Gemisch tritt als gebündelter Reinigungsstrahl in einer fest eingestellten Richtung aus und hat dabei eine vergleichsweise geringe Strahlbreite. Diese Art der Reinigung eignet sich daher am besten zur Reinigung von schlauchförmigen/ schmalen Becken sowie von Stauraumkanälen.
AWS-Strahljet (starr) im Stauraumkanal

2-DIMENSIONAL

für z. B. Regenbecken, Sedimentationsbecken)
Möchte man ein Becken reinigen, welches eine größere Fläche aufweist, so müssten mehrere starre eindimensionale Strahlreiniger nebeneinander aufgestellt werden, um möglichst die ganze Beckensohle mit dem Reinigungsstrahl erreichen zu können. Dies würde hohe Anschaffungs- und Betriebskosten verursachen. Aus diesem Grund wurden zweidimensionale, sogenannte Schwenk-Strahlreiniger als Strömungserzeuger und Belüfter entwickelt. Sie verfügen über einen Schwenkantrieb, der dafür sorgt, dass sich der Reinigungsstrahl horizontal um eine Achse dreht und somit eine große Fläche abdeckt.
AWS-Schwenk-Strahljet im offenen RRB

3-DIMENSIONAL

(für z. B. große Pumpstationen, zentrale Regenbecken)
Zweidimensionale Beckenreinigung bringen im Vergleich mit manuellen und eindimensionalen Strahlreinigern einen erheblichen technischen Vorteil. Große Teile der Sohlfläche und die untere Wandfläche reinigen 2D-Strahljets. 3D-Strahljets können darüber hinaus die gesamte Wandfläche und die Bauwerksdecke reinigen. Durch dreidimensionale Strahlreiniger wird der Reinigungsbereich stark erweitert. Der mehrdimensionale Bewegungsraum ermöglicht es, nahezu 100 % aller Flächen im Bauwerk zu reinigen. Aufgrund der Flexibilität werden auch Flächen in größeren Entfernungen erreicht.
Der Reinigungsstrahl des AWS-3D-Strahljets reinigt drei Regenrückhaltebecken auf der Kläranlage Herten

PRODUKTBESCHREIBUNG

Die AWS-Strahljets sind automatisch wirkende Strömungserzeuger und Belüfter zur energieoptimierten Reinigung von Regenbecken und Kanalstauräumen. Eine leistungsstarke Pumpe mit Injektorgarnitur erzeugt ein Wasser-Luftgemisch als Treib- und Reinigungsstrahl. Durch den Luftanteil dienen die Reinigungsaggregate zugleich als Belüfter und reduzieren die Geruchsbelästigung. Für die energieeffiziente Steuerung des Reinigungsvorgangs wird die HST-Software HydroMatic eingesetzt. Der AWS-Schwenk-Strahljet ist mit schwenkbarer Injektorgarnitur ausgestattet und ermöglicht dadurch einen großen Reinigungsradius. Eine energieeffiziente Reinigung mit einem guten Reinigungsergebnis ist auch bei verschiedensten Beckengeometrien selbstverständlich. Gekühlte Pumpen ermöglichen eine Intensivreinigung auch bei nicht eingestauter Beckensohle. Durch die Automatisierungserweiterung IntelliGrid können Verschmutzungen lokalisiert und zielgerichtet entfernt werden. IntelliGrid verbessert das Reinigungsergebnis, senkt den Energieverbrauch und erhöht die Lebensdauer des Strahljets und des Beckens.

IHRE VORTEILE

• Konfigurierbares Betriebsregime
• Optische Verschmutzungserkennung
• Geeignet für die Nachrüstung
• Optional mit IntelliGrid-Automation: Prozess- und
energieoptimierte intelligente Reinigung
• Condition Monitoring

ANWENDUNGEN

• Regenbecken
• Kanalstauräume
• Kläranlagen
• Teiche
• Prozesswasserbehandlung

AWS-Schwenk-Strahljet mit extern aufgestellter Pumpe
Edelstahl-Außenschaltschrank

PRODUKTBESCHREIBUNG

Der AWS-3D-Strahljet ist einmalig auf dem Markt und wurde von HST für spezielle Anforderungen in großen Bauwerken und für hohe Schmutzlasten entwickelt. Wie bei dem 1D- und 2D-Strahlreiniger erzeugt eine leistungsstarke Pumpe mit Injektorgarnitur ein Wasser-Luftgemisch als Treib- und Reinigungsstrahl. Mit dem AWS-3D-Strahljet wird erstmals eine Lösung für nahezu jede Beckengeometrie mit hervorragenden Reinigungsergebnissen angeboten. Die an die Robotik angelehnte Arbeitsweise kann den Reinigungsstrahl nun auch vertikal in jeder beliebigen Richtung positionieren. Die Maschine kann neben dem Bauwerksboden nun auch die Wände, die Decke und sich selbst reinigen. Für jedes Becken ist eine spezielle Reinigungsstrategie erforderlich. Der Maschine werden mittels Teach-in-Verfahren mehrere Reinigungsmuster beigebracht. Je nach Einstauhöhe werden die Bewegungsabläufe exakt ausgeführt. Durch die Automatisierungserweiterung IntelliGrid-3D können Verschmutzungen lokalisiert und zielgerichtet entfernt werden. IntelliGrid-3D verbessert das Reinigungsergebnis, senkt den Energieverbrauch und erhöht die Lebensdauer des Strahljets.

IHRE VORTEILE

• Energieeffiziente Betriebsweise
• Konfigurierbares Betriebsregime
• Geeignet für die Nachrüstung
• Optional mit IntelliGrid-3D-Automation: Prozess- und
energieoptimierte intelligente Reinigung
• Condition Monitoring
• Plug & Play Produkt
• Aufbrechen von Schmutzschichten
• Wand-, Boden- und Deckenmontage

ANWENDUNGEN

• Regenbecken
• Kläranlagen
• Teiche
• Prozesswasserbehandlung
• Abwasser-, Hochwasserpumpstationen

AWS-3D-Strahljet im Praxistest beim Kunden
Reinigungsstrahl unter Wasser

AWS-Strahljets – Prozess- und Maschinensteuerung IntelliGrid

Ausbaustufen der Automation

Basis: HydroMatic
In der HST-Standardautomatisierung arbeiten Strahljets mit füllstandabhängigen Schaltpunkten. Während des gesamten Betriebs arbeiten Pumpe und Schwenkantrieb, je nach Füllstand, intermittierend oder im Dauerbetrieb. Zusätzlich können Routinebewegungen (z. B. täglich, wöchentlich, etc.) zur Sicherstellung der Betriebsfähigkeit durchgeführt werden.
Stufe I: IntelliGrid
Durch die Eingabe von Verschmutzungsgraden am Display durch den Betreiber oder per Kameraerfassung arbeitet der Strahljet im autarken Modus abhängig vom Verschmutzungsgrad. Die automatische Anpassung der Reinigungsintensität je nach Schwenkstellung ermöglicht eine Energieeinsparung bzw. eine optimale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Reinigungsdauer beim Entleeren des Beckens.
Stufe II: IntelliGrid.IoT

Durch die Erweiterung der IntelliGrid-Automation mit Niederschlagsdaten aus Datenportalen wie z. B. NiRA.web® sowie Informationen aus dem Kanalnetz und dem vorgeschalteten Anlagen-Verbund (IntelliNet) lernt die Software aus den Daten und kann vorausschauend entscheiden, ob und in welchem Umfang ein Betrieb notwendig ist.

Nicht-Intelli-System

Ohne IntelliGrid werden die Strahljets über feste Parameter gesteuert. Jedes Becken hat individuelle Strömungsverhältnisse. Dadurch entstehen Schmutzzonen, welche sich immer weiter aufbauen können. Wird nicht rechtzeitig gehandelt, ist ein Ausfall des gesamten Beckens möglich.

Intelli-Systeme

Mit IntelliGrid lernt das System durch den Betrieb. Die Erfahrungen und Schmutzzonen werden gespeichert und bei dem nachfolgenden Reinigungsereignis wird immer effizienter gereinigt. Saubere Stellen werden nur kurzzeitig gereinigt. Die Bildung von Schmutzanhäufungen werden mit jedem Einstau verringert.

AWS-Strahljets – Erweiterungen Mechanik

Verstopfungserkennung/Pumpenfabrikat

Durch den Einsatz intelligenter Pumpen wird eine Verstopfung frühzeitig erkannt und bereits während des Betriebes behoben. Abhängig von den Leistungsparametern können Pumpen verschiedener Hersteller verbaut werden.

Extern aufgestellte Pumpe

Zur Verlängerung der Reinigungsdauer kann die Pumpe auch an einem tiefer gelegenen Punkt positioniert werden. Dazu wird die Pumpe mit einem Fußkrümmer montiert. Je nach Bauwerk sind auch optional Führungsrohre möglich. Somit kann die Pumpe auch bei eingestautem Becken gezogen werden.

Schnellverschlusskupplung

Die Problematik mit Feuchttüchern und Zopfbildung ist allgegenwärtig. Nicht nur die Pumpenhersteller nehmen sich dieser Herausforderung an. Die HST-Lösung: Eine Schnellverschlusskupplung an der Engstelle der Düse ermöglicht die Beseitigung der Verstopfung durch einen einfachen Handgriff ohne Werkzeug.

Schwenkantrieb über Wasserspiegel

Ausführungen mit einem über dem Wasserspiegel angeordneten Schwenkantrieb sind als Erweiterung möglich. Dazu wird das Gestell nah an der Wand montiert und mittels verlängerter Antriebswelle zum Schwenkantrieb verbunden. Somit ist auch die manuelle Bedienung bei eingestautem Becken möglich. Eine Revisionsschutzhaube wird bei dieser Erweiterung nicht ausgeführt.

Systemtechnik

Manche Bauwerke erfordern spezielle Maßnahmen. Dazu gehören u. a. Ausrüstungsgegenstände gegen Betonerosion und Umlenkbleche. Sind Becken z. B. sehr länglich, wird die Pumpenleistung bei geringen Abständen durch einen Frequenzumformer reduziert. Bei großen Abständen wird die Leistung dann wieder erhöht, um ein perfektes Reinigungsergebnis zu erzielen.

Synchrone Arbeitsweise

Für den Einsatz von mehreren Strahljets in einem Becken kann die Reinigungsleistung durch Synchronisierung verstärkt werden. Somit werden auch große Becken effizient gereinigt. Totzonen-Gebiete können durch die gegenseitige Reinigung vermieden werden. Auch Becken mit Pfeilern sind dadurch problemlos zu reinigen.-

AWS-Schwenk-Strahljet – Projekte

Fortschrittliche Technik

Direkt neben der Lackierstraße von Porsche in Stuttgart ist ein Zweikammer-Regenbecken gebaut worden. Neben den Edelkarossen wird hier auch das Regenbecken auf Hochglanz gebracht, welches das Oberflächenwasser des Werksgeländes sammelt. Die PKW-Edelmarke setzt, wie auch in der eigenen Produktion, auf Made in Germany. Mit insgesamt sechs AWS-Schwenk-Strahljets wird der geglättete Betonboden von allen Unreinheiten nach einem Regenereignis gereinigt. Die gesamte Becken-Ausrüstung – mit u. a. SECURA-Bodentoren und Edelstahl-Treppen – wurde von HST geliefert und montiert.

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Modernisierung und Upgrade

Während der Umbaumaßnahmen der oberirdisch gelegenen Kanäle der Emscher Genossenschaft in Dortmund- Scharnhorst wurden nicht nur die Neubauten mit Technik von HST ausgerüstet. Zur Ertüchtigung der Regenbecken auf dem Kläranlagengelände wurden 8 AWS-Schwenk- Strahljets mit Überflur-Schwenk-Antrieben eingebaut. Da die ursprüngliche Reinigungsleistung der alten Aggregate aufgrund der höheren Schmutzlast nicht mehr ausreichte, wurde die Pumpenleistung erhöht. Um möglichst viel Energie zu sparen, sind anstelle von Freistrom-Laufrädern energieeffiziente Einkanal-Laufräder für den Mischwasserbereich installiert.

Zukunftssichere Entscheidung

Jahrelang gehörte die Abreinigung der Ablagerungen in den Speicherbecken des Kläranlagenzulaufs Aschaffenburg zur täglichen Arbeit. „Normale“ Strahlaggregate konnten diese Verschmutzungen nicht bewältigen. Gerade in dieser Region ist der Zuwachs an Feuchttüchern signifikant. Pumpen sind verstopft und Feuchttücher haben sich im Laufrad schichtweise aufgebaut, bis die Maschine ausgefallen ist. Durch passende Pumpentechnik und optimiert angeordnete Strömungserzeuger werden die Becken nun ohne nachträgliche Reinigung bis zur Entleerung vollständig gereinigt.

Choreografie in drei Dimensionen

Neuzugang im HST Portfolio

Ein neuer Spieler steht auf dem Platz: Der AWS-3D-Strahljet! Seine hohe Beweglichkeit erlaubt eine vollständige Drehbarkeit des Aggregates um 360° in der Horizontalen. Das Schwenken und Knicken über 3-Achsen ermöglicht auch den Einsatz in der Vertikalen und über Kopf. Betriebssicher wird das System durch die Überflutbarkeit aller eingesetzten Komponenten. Die hohe Flexibilität lässt den Einbau an Wand, Boden oder Decke zu. Die Aufstellung der Aggregate erfolgt freistehend mit einem definierten Abstand zum Boden. So können auch große Schmutzschichten durch einen steilen Anstrahlwinkel aufgebrochen und weggeräumt werden. Der gerichtete Strahlwinkel erhöht die Schubspannung des Reinigungsstrahls, wodurch bisherige Problemzonen und bodennahe Bereiche wesentlich besser gereinigt werden können. Auch der üblicherweise problematische Bereich direkt um das Aggregat kann von einer Reinigung nahezu vollständig erfasst werden. Besonders wirkungsvoll ist eine Beckenreinigung, wenn der glockenförmige Wirkungsraum eines 3D-Strahlreinigers, der in seiner Größe von der ausgewählten Pumpenleistung und Düsenbestückung bestimmt wird, vollständig abgearbeitet werden kann. Dies gelingt mit dem neuen System durch Veränderung der Wurfparabel bei unterschiedlichen Knickarmstellungen und Strahlwinkeln. Daraus ergibt sich die Vergrößerung des möglichen Reinigungsareals.

System reinigt nun auch vertikal

Gerade nach Starkregen und dem damit einhergehenden Einstau von Beckenanlagen verbleiben die Schmutzstoffe aus dem Abwasser nicht nur auf der Beckensohle, sondern finden sich auch an den Wänden und sogar an der Decke von unterirdischen Speicherräumen wieder. Deren Beseitigung ist durch den neuen 3D-Strahljet und seinen variablen Strahlwinkel mühelos möglich. Erwünschter Nebeneffekt: Durch den Wasserstrahl wird gleichzeitig Luft in das Speicherbecken eingebracht. Das Becken wird belüftet, die Geruchsbildung minimiert. In der 22 kW Variante Pumpenleistung und mit einer Reinigungsleistung von über 250.000 l/h erzeugt der AWS-3D-Strahljet Wasserfontänen mit 20 Metern Höhe und Wurfweiten von 50 Metern.

Vorführung vom AWS-3D-Strahljet am HST-Praxistag „Regenbecken 4.0“ in Rheinfelden (Baden)

Folgende Daten benötigen wir für die exakte Auslegung Ihres AWS-Strahljets

  • AWS-Strahljet Ausführung (1D, 2D, 3D)
  • Beckengröße (Länge, Breite, Höhe, Einstauhöhe)
  • Gefälle in Längs- und Querrichtung
  • Zu- und Ablauf des Beckens
  • (Position, Volumenstrom und Größe)
  • Besonderheiten
  • (z. B. Verschmutzungsgrad, Feststoffe, etc.)
  • Gewünschte Position der Pumpe
  • Sanierung oder Neubau?
  • Einbauten (z. B. Stützen, Maschinen)
Regenbecken mit AWS-Schwenk-Strahljet (2D) in der Draufsicht mit Angabe des Schwenkbereiches 280° (±140°)