Durchmischung von Chemieabwässern

In dem 420 ha großen Indus­triepark, den die Bay­er-Tochter Cove­stro AG in Bruns­büt­tel betreibt, fall­en kon­tinuier­lich biol­o­gisch abbaubare, jedoch sehr aggres­sive und schw­er­met­all­haltige Chemieab­wäss­er an. Bevor diese gemäß Wasser­haushalts­ge­setz in der werk­seige­nen Kläran­lage auf­bere­it­et wer­den,  wird das unbe­han­delte, bis zu 40 °C warme Medi­um zunächst in zwei Puffer­tanks mit einem Fas­sungsver­mö­gen von je 1.500 m³ zwis­chenge­spe­ichert. Dort muss für eine kon­tinuier­liche Durch­mis­chung gesorgt wer­den, da sich die mit­ge­führten Schweb­stoffe son­st am Tank­bo­den abset­zen und eine aufwändi­ge, teure Reini­gung erforder­lich machen wür­den.  Um dies zu ver­mei­den, set­zt Cove­stro seit 2015 zwei bau­gle­iche, trock­en aufgestellte Rührw­erke der Lan­dia GmbH aus Super Duplex 1.4547 ein. Die Mod­elle vom Typ POPTR‑I ver­hin­dern zuver­läs­sig, dass sich im Tank Ablagerun­gen bilden und sor­gen gle­ichzeit­ig dafür, dass das Abwass­er der Kläran­lage in einem gle­ich­mäßi­gen Mis­chungsver­hält­nis zuge­führt wer­den kann.

Der Schw­er­punkt der Pro­duk­tion in Bruns­büt­tel liegt auf der Her­stel­lung der Chemikalie Diphenyl­methandi­iso­cyanat (MDI), die für harten Schaum­stoff, etwa zur Däm­mung von Gebäu­den oder Kühlgeräten, benötigt wird. Der pH-Wert der dabei entste­hen­den Abwäss­er schwankt zwis­chen 1 bis 12 ‒ je nach­dem, wieviel Natri­umhy­drox­id, Chlor­wasser­stoff oder Ammo­ni­um enthal­ten sind. Das Medi­um ist ein­phasig und nicht brennbar, enthält jedoch im Rah­men der jew­eili­gen Wasser­lös­lichkeit Anteile von Anilin, Nitroben­zol oder o‑Dichlorbenzol. Hinzu kom­men gelöste Schw­er­met­alle, beispiel­sweise Zink, Kupfer und Nick­el, sowie ein Salzge­halt von bis zu 6 g/l.

Aggressives Medium erfordert Spezial-Werkstoff

Die bei­den 1.500 m³ fassenden Puffer­tanks mit einem Durchmess­er von jew­eils 15 m und ein­er Höhe von 8,5 m, in denen das anfal­l­ende Abwass­er zwis­chenge­spe­ichert wird, dienen abwech­sel­nd als Befüll- und Entleer-Behäl­ter. Bei einem Füll­stand von 95 Prozent wer­den die Zulaufven­tile des einen Tanks geschlossen und die des anderen geöffnet. Ab ein­er Überdeck­ung des Tank­bo­dens von ca. zwei Metern wird automa­tisch ein Rührw­erk zu- beziehungsweise ana­log beim Entleeren wieder aus­geschal­tet. Erst nach­dem das Abwass­er beprobt und gemäß §7a WHG für gut befun­den wurde, darf es men­gen­geregelt der biol­o­gis­chen Kläran­lage zuge­führt wer­den. „Ohne kon­tinuier­liche Durch­mis­chung wür­den sich die mit­ge­führten Schweb­stoffe am Boden abset­zen. Um dieses Sed­i­ment in regelmäßi­gen Abstän­den zu entsor­gen, müsste der Behäl­ter aufwändig entleert, befahren und gere­inigt wer­den“, berichtet Cord Cassens, Experte für Abwasser­auf­bere­itung und Ver­trieb­sleit­er bei der Lan­dia GmbH.

Auf­grund der schwank­enden Abwasserqual­ität ist ein beson­ders zuver­läs­siges Rührw­erk erforder­lich, dessen medi­ums­berührende Teile ‒ Flan­sch, Getriebege­häuse und Pro­peller ‒ in dem Spezial­w­erk­stoff Super-Duplex 1.4547 aus­ge­führt sind. „Die hohe chemis­che Beständigkeit beziehungsweise Halt­barkeit dieses Mate­ri­als ist angesichts des aggres­siv­en Medi­ums entschei­dend für eine lange Lebens­dauer der gesamten Anlage“, betont Cassens. Da es bei den bish­er instal­lierten Rührw­erken Prob­leme mit man­gel­nder Energieef­fizienz sowie ein­er zu gerin­gen Schubkraft gab und der Ursprungsliefer­ant keine Nach­fol­ge­mod­elle in der geforderten Werk­stof­fqual­ität liefern kon­nte, führte Cove­stro 2015 eine Mark­t­analyse durch, um diese zu erset­zen. Lan­dia war als einziger Her­steller in der Lage, dem Mate­ri­al­wun­sch des Chemiekonz­erns zu entsprechen.

Speziell angepasstes Rührwerk für effiziente Durchmischung

Je nach Bedarf ist das flex­i­bel ein­set­zbare POPTR‑I mit ein­er Motor­leis­tung zwis­chen 5,5 bis 18,5 kW erhältlich, auf Wun­sch auch in Ex-Aus­führung. Auf­grund der niedri­gen Drehzahl von max­i­mal 300 U/min eignet es sich beson­ders für viskose Flüs­sigkeit­en mit hohem Fest­stof­fan­teil und einem Gesamtvol­u­men von bis zu 6.000 m³/h. Da das Rührw­erk seitlich durch die Tankwand instal­liert wird ‒ unab­hängig davon, aus welchem Mate­r­i­al diese beste­ht ‒ und sich die Antrieb­sein­heit außer­halb des Medi­ums befind­et, bleibt der Motor selb­st bei heißen Flu­iden kühl. Gle­ichzeit­ig hat diese Kon­struk­tion den Vorteil, dass Wartung und Instand­hal­tung bequem bei gefüll­tem Tank erfol­gen kön­nen, ohne das Rührw­erk her­ausheben zu müssen. Die Ausle­gung des POPTR‑I für die spezielle Anwen­dung in Bruns­büt­tel erfol­gte im engen Aus­tausch zwis­chen Lan­dia und dem Auftraggeber.

„Unsere Rührw­erke wer­den gezielt an die jew­eilige Auf­gabe angepasst“, erläutert Cassens die Philoso­phie von Lan­dia. Da für die Auf­nahme des Rührw­erks ein bere­its vorhan­denes Mannloch vorge­se­hen war, mussten etwa spezielle Flan­sche gefer­tigt wer­den. So kon­nten die Rührw­erke einge­baut wer­den, ohne bauliche Verän­derun­gen an dem bere­its genehmigten Lager­tank vornehmen zu müssen. Die Instal­la­tion erfol­gte unter einem speziellen Winkel, der eine opti­male Durch­mis­chung gewährleis­tet. Indem ein an die Motor­leis­tung von 11 kW angepasster Drei-Blatt-Pro­peller mit einem Durchmess­er von 770 mm ver­baut wurde, kon­nten Energieef­fizienz und Schubkraft verbessert wer­den. Die Lack­ierung erfol­gte in Licht­grau (RAL7035), der Stan­dard­farbe für tech­nis­ches Equip­ment in Brunsbüttel.

Seit der Inbe­trieb­nahme laufen die Rührw­erke ein­wand­frei. „Durch die solide Kon­struk­tion und die hohe Qual­ität der ver­wen­de­ten Dich­tun­gen sind eine lange Lebens­dauer sowie eine sichere Bedi­enung gewährleis­tet“, so Cassens. Die Steuerung und Überwachung der Para­me­ter ist bei Cove­stro vol­lau­toma­tisch über ein Prozess-Leit-Sys­tem inklu­sive Motor­lauf- und Leck­agemel­dung geregelt. Abwe­ichun­gen von den Soll­w­erten wer­den der Mess­warte am Dis­play gemeldet. Darüber hin­aus detek­tieren von Lan­dia instal­lierte PTC-Ther­mi­s­toren kri­tis­che Tem­per­aturschwankun­gen. Ein spezielles Schmier­sys­tem mit Ölbe­häl­ter inklu­sive Füh­ler dient zum manuellen Fet­ten der Pro­peller-Nabe. „Diese Lösung erschien den Ver­ant­wortlichen als aus­re­ichend, da ein Man­gel bei den regelmäßi­gen Rund- und Kon­troll­gän­gen auf­fall­en würde. Außer­dem erken­nt die Leit­fähigkeitsmes­sung, wenn sich Wass­er im Öl befind­et und schal­tet das Rührw­erk gegebe­nen­falls ab“, erk­lärt Cassens. Als Back-up ist ein weit­eres, bau­gle­ich­es Rührw­erk im tech­nis­chen Lager von Cove­stro, Bruns­büt­tel vorhan­den. So ist die Betrieb­ssicher­heit zu jedem Zeit­punkt gegeben.