Abfall in wertvolle Produkte verwandeln

AKW Apparate + Verfahren GmbH: Lösungen für die Be­hand­lung von Rückständen aus städtischen Abwasserkanälen

In den letzten Jahren sind die durch Hochwasser verursachten Unglücksfälle in Chinas Städten, insbesondere während der Regenzeiten, immer gravierender geworden. Das „Sponge City“-Konzept wurde von der chinesischen Regierung zunächst im Jahr 2012 auf den Weg gebracht, um die Funktion des städtischen Ökosystems zu verbessern und das Auftreten von Über­schwemmungskatastrophen in der Stadt zu verringern. Das führte insbeson­de­re dazu, dass der Pflege der städtischen Ab­wasserkanäle mehr Aufmerksamkeit zukam.

Traditionell landete der Großteil der Schlämme aus der Kanalisation auf der Deponie. Dabei verursachte er aufgrund der langen Transportwege und des hohen Verschüttungsrisikos während des Transports gravierende Umweltprobleme. Nun aber wird in China immer mehr Material der Aufbereitung zugeführt. Ziel ist die Gewinnung wiederverwendbarer Materialien und, daraus resultierend, die Reduzierung der Materialmenge für die Deponierung.

Obwohl von der Regierung vorerst keine speziellen, rechtlich verbindlichen Gesetze oder Regelungen eingeführt wurden, gibt es in China einen klaren Trend zur Verbesserung des allgemeinen Lebensraums durch eine bessere Nutzung von Ressourcen, was auf den Aufbau einer sparsameren Gesellschaft abzielt.

Angesichts dieser Marktchance in China und aufgrund der Tatsache, dass AKW Apparate + Verfahren GmbH Deutschland (AKW A+V), die bereits verschiedene ähnliche Projekte in Europa abgewickelt hat, mit solchen Herausforderungen sehr vertraut ist, wurde zusammen mit ihrer chinesischen Tochtergesellschaft Shanghai AKW Separation Process Equipment Co., Ltd. (SAKW) und einem lokalen Partner ein Anlagenkonzept entwickelt und konzipiert und mehreren Gemeinden vorgestellt.

Nach 12 Monaten intensiver technischer Vertriebsarbeit wurden die Verträge für die ersten beiden städtischen Kanalsandaufbereitungsanlagen in China, die auch umfassende Mineralaufbereitungsschritte umfassen, unterzeichnet.

Aufbauend auf der langjährigen bewährten Erfahrung von AKW A+V und ihrem Knowhow in der nassmechanischen Behandlung und den Umwelttechnologien konnten die Projekte mit den drei beteiligten Parteien abgewickelt werden. Zu diesem Zweck wurden jeder Partei auf Basis ihres jeweiligen Knowhows und ihrer Fähigkeiten vor Ort bestimmte Aufgaben zugewiesen.

Damit übernahm AKW A+V die Führung im Prozessdesign, im Gesamtanlagenbau, Projektmanagement und bei der Lieferung des Schlüsselequipments, während SAKW seinen Beitrag mit der Fertigung unterschiedlicher proprietärer High-End-Prozessanlagen vor Ort leistete. Unser Partner konzentrierte sich auf die Beschaffung und Bereitstellung des gesamten Zubehörs (Verkabelung, Rohrleitungen, Pumpen, Siebe) sowie auf die Ausführung vor Ort.

Das Ergebnis: die beiden bisher größten städtischen Kanalsandaufbereitungsanlage in China, ausgeführt in einer Rekordzeit von 7 und 9 Monaten. Im Folgenden ein Überblick über eine der beiden realisierten Kanalsandaufbereitungsanlagen.

Projektbeispiel:
Qingshan, Provinz Wuhan, PDRC

Ursprünglich gab es im Bezirk Wuhan Qingshan eine alte, einfache und unkonventionelle Aufbereitungsanlage. Allerdings erfüllte diese Lösung, die hauptsächlich aus einer Entwässerungsstufe, aber keiner echten Materialaufwertung bestand, weder die Erwartungen noch die neuen Umweltanforderungen und -ziele der Stadt. Darüber hinaus war diese alte Anlage nicht in der Lage, mit den spezifischen Gegebenheiten in China zurechtzukommen, die sich durch die geringe Reife des Entsorgungsmarktes erklären lässt. Das erforderliche System musste daher in der Lage sein, ein breites Spektrum an unterschiedlichstem Beschickungsmaterial zu bewältigen.

Aufbauend auf das Aufbereitungskonzept von AKW A+V wurde der Bau einer neuen Aufbereitungsanlage vorgeschlagen, die größtmögliche Vielfalt in Kombination mit optimaler Abscheidung und individueller Aufbereitung von Kies- und Sandfraktionen sowie von Überkorn und organischen Abfallströmen erlauben würde. Um darüber hinaus in der Lage zu sein, das Prozesswasser bei Bedarf jederzeit ablassen zu können, wurde vereinbart, eine komplette Prozesswasser- und Schlammaufbereitungsanlage zu integrieren.

Typischer Projektansatz der
AKW Apparate + Verfahren GmbH

Im Jahr 2014 wurde die erste Prozessevaluierung auf Basis der Kundenanforderung initiiert. Hierbei wurden die wichtigsten erforderlichen Anlagenfunktionen definiert, anhand derer eine moderne Prozessanlage entwickelt und errichtet werden sollte, die die meisten, wenn nicht alle, anspruchsvollen Leistungsmerkmale besitzt.

Die wichtigsten Punkte von der Evaluierungsphase bis zur Anlagenrealisierung können wie folgt zusammengefasst werden:

Definition der Prozessanforderungen auf Basis der Kundenanforderungen und der Art des Aufgabematerials

Pilottests im Technikum von AKW A+V in Hirschau/Deutschland

Erarbeitung eines detaillierten Prozessfließbild, Aufstellungs- und 3D-Zeichnungen (Bild 1)

Zeitplanung unter Berücksichtigung des Engineering-Aufwands, der Lieferzeit der Zukaufteile sowie der Zeit für Transport, Verpackung und Zollabwicklung

Erstellung einer detaillierten Einbauzeichnung unter Berücksichtigung der baulichen Bedingungen und erforderlichen Verarbeitungsschritte

Erstellung von Lastplänen für die statische Berechnung der Stützkonstruktionen und Fundamente

Durchführung der elektrischen und hydrodynamischen Berechnungen zur Dimensionierung der Verkabelung und Rohrleitungen

Technische Koordination mit den Subunternehmern und Evaluierung in Hinblick auf die Einhaltung von Prozessdaten, Qualität und Preisen

Fertigungssteuerung beim Subunternehmer

Erstellung der Dokumentation für den Umfang der Gesamtlieferung

Planung des Montageprozesses und Unterstützung durch den technischen Support vor Ort

Technischer Support während der Inbetriebnahmephase

Schulung der Mitarbeiter vor Ort

Projektabschluss und technische Bewertung

All diese einzelnen Abläufe wurden in enger Zusammenarbeit und Koordination mit dem Kunden und allen Projektbeteiligten erarbeitet, um die Entwicklung eines individuellen und kundenspezifischen Konzepts zu ermöglichen, das den sehr spezifischen Anforderungen gerecht wird.

Aufgabematerial

Wie zuvor erwähnt, müssen die Recycling-Anlagen aufgrund des noch immer schwach konsolidierten und nicht stark entwickelten Abfallsammel- & Entsorgungsmarktes in China ihre Fähigkeit unter Beweis stellen, mit den oft wechselnden Einsatzmaterialtypen sowie mit den variierenden Aufgabekapazitäten zurechtzukommen.

Zur Veranschaulichung: Die vom Kunden beauftragte und von AKW A+V konzipierte Aufbereitungsanlage musste in der Lage sein, die in Tabelle 1 aufgelisteten Kategorien an Einsatzmaterialien verarbeiten zu können.

Prozessablauf und Output-Material

Die Sammellaster leeren die Kanalrückstände auf ein Sicherheitssieb (10 x 10 cm), das alle besonders grobe Materialien zurückhält. Die feinere Fraktion fällt in ein Becken, das zur Beschickung der Aufbereitungsanlage genutzt wird. Mithilfe eines Greifers gelangt das Material zur Aufbereitung über eine Förderschnecke in die Waschtrommel AKA-DRUM, wo es aufgeschlämmt und deagglomeriert wird. Über den am Ende der Waschtrommel installierten Siebkorb wird das Material bei 30 mm abgeschieden. Die Partikel > 30 mm (Produkt 1) werden über einen Bandförderer zur Lagerung transportiert. Diese übergroßen Materialien sind kaum nutzbar und landen hauptsächlich auf der Deponie. Das der AKA-DRUM nachgeschaltete Klassiersieb wird mit dem Material < 30 mm beschickt und trennt bei 3 mm. Die Partikel > 3 mm werden zunächst in einem Kastenbeschicker (der als Pufferbehälter dient) gesammelt, bevor sie über Förderbänder zur Setzmaschine AKA-JIG transportiert werden, wo organische Stoffe vom Kies (3 – 30 mm) getrennt werden. Das nachfolgend installierte Doppeldeck-Entwässerungssieb sorgt für eine optimale Reduzierung des Feuchtigkeitsgehalts in den organischen Stoffen und den Kiesfraktionen. Der Kies (Produkt 2) ist beispielsweise in Betonwerken oder im Landschaftsbau einsetzbar. Die abgeschiedenen organischen Stoffe (Produkt 3) können z.B. für Kompostanlagen genutzt werden.

Die feinere Fraktion < 3 mm wird in die Hochleistungsattritionszellen AKA-TRIT geleitet, wo sie einer mechanischen Oberflächenbehandlung unterzogen werden. Später findet in einem AKA-VORTEX Hydrozyklon die Fest-Flüssig-Trennung statt, die einen entschlämmten Sand (< 3 mm) aus Abwasser gemischt mit Feinstoffen (hauptsächlich organischen Stoffen) freisetzt. Im Hydrozyklon ist die Suspension Zentrifugalkräften ausgesetzt, die zur Entstehung eines nach unten gerichteten Primärwirbels und eines nach oben gerichteten Sekundärwirbels führen.

Dies führt zu einer Entmischung der Partikel in der Suspension, sodass im Unterlauf vorwiegend die Feststoffe und im Überlauf die Flüssigfraktion ausgetragen werden. Anschließend wird der Unterlauf von oben auf  den AKA-SPIN Wendelscheider aufgegeben. Der Wendelschneider sorgt für eine Trennung der in der Suspension enthaltenen Partikel gemäß ihrer Dichte. Auf diese Weise reichern sich die Partikel mit einer niedrigeren spezifischen Dichte in den äußeren Bereichen der Strömung an, während die Partikel mit einer höheren spezifischen Dichte zur Mitte des Wendelscheiders transportiert werden. Der Wendelscheider sorgt für eine ordentliche Trennung des sauberen Sands (höhere spezifische Dichte) von den organischen Stoffen (niedrigere spezifische Dichte), die noch immer im Sand vorhanden sein könnten. Die von der Wendel kommenden organischen Stoffe werden auf einem Taumelsieb entwässert und dann mit dem anderen organischen Strom, der von der Kiesaufbereitungslinie kommt, kombiniert. Der von der Wendel kommende Sand < 3 mm (Produkt 4) wird im Entwässerungssieb entwässert und kann z.B. für Kabelsand, Verfüllung von Abwasserrohren, im Landschaftsbau, als Pflastersand oder in Betonwerken verwendet werden.

Wie zuvor erwähnt, ist zusätzlich zu den Verarbeitungsstufen für Kies, Sand und organische Stoffe ein Abwasser- und Schlammaufbereitungssystem in die Aufbereitungsanlage integriert. Der Hochleistungskläreindicker AKA-SET soll den feinen Partikelinhalt im Prozesswasser minimieren. Zu diesem Zweck werden Flockungsmittel in einen speziell entwickelten Tank gegeben, wo sie zur Agglomeration und Sedimentierung der feinen Partikel beitragen. Dadurch bilden sie einen Schlamm, während das saubere Wasser den AKA-SET im Überlauf verlässt. Der entstandene Schlamm wird dann vor der Entsorgung zur endgültigen Entwässerung durch eine spezielle Pumpe in eine Bandfilterpresse geleitet (Produkt 5).

Prozessdaten der Anlage

Die Prozessdaten der Anlage sind in den Tabellen 2, 3 und 4 zusammengefasst.

Anlagenrealisierung

2016 erhielt die AKW A+V Gruppe den Auftrag. Gemäß der vertraglich vereinbarten Zeitachse lief die Fertigung der gesamten proprietären Apparate, die technische Koordinierung mit den Subunternehmern, die Erstellung der Dokumentation, der Versand aller Aggregate sowie die Montageüberwachung planmäßig ab. Die Inbetriebnahme der Anlage erfolgte im 3. Quartal 2017.

Im Oktober 2017 fand die Eröffnungsfeier für Chinas größte Kanalsandaufbereitungsanlage im Stadtbezirk Qingshan statt. Neben den Vertretern der örtlichen Regierung nahmen auch der Endnutzer, der Projektauftragnehmer, AKW A+V und SAKW an dieser wichtigen Veranstaltung und dem großen Festakt teil. Alle Gäste konnten den Produktionsstart miterleben, und waren von der ausgezeichneten Leistung tief beeindruckt.

Die organischen Stoffe, Kies, Sand und Schlamm konnten im Verlauf der gesamten Prozesskette vollständig abgeschieden und individuell gespeichert werden und standen somit zur Wiederverwendung zur Verfügung.

„Nach diesem erfolgreichen Projektstart sind wir zuversichtlich, dass unsere Anlagen und Technologien in der chinesischen Umweltindustrie auf immer größeres Interesse stoßen werden. Tatsächlich sind wir bereits mit einem anderen Projekt beschäftigt. Generell arbeitet SAKW mit ausgewählten Partnern an Konzepten für mehrere kleinere Kläranlagen/Kanalsandaufbereitungsanlagen zusammen, die ebenfalls von diesem ersten erfolgreichen Projekt inspiriert wurden“, sagte Yu Jian, Geschäftsführer der Shanghai AKW Separation Process Equipment Co., Ltd. „Aufgrund der weitläufigen und unterschiedlichen Kanalsysteme, der größeren Vielfalt und höheren Komplexität der Rohklärschlämme, der unterschiedlichen Lebensstile und der dadurch unterschiedlichen Behandlungsanforderungen ist es eine Herausforderung, eine ideal passende Technologie zu liefern. Aber wir sehen darin für die AKW A+V Gruppe auch eine perfekte Chance, denn wir stehen mit unserer historischen Herangehensweise für eine hochgradige Individualisierung unserer modernen Konstruktions- und Verfahrenskonzepte. Dadurch unterscheiden wir uns ganz wesentlich von unseren Wettbewerbern; außerdem ist das einer der wichtigsten Gründe, warum wir schlussendlich erfolgreich sein können und volle Kundenzufriedenheit erreichen“, fügte Thibaut Richard, Geschäftsführer der AKW A+V GmbH, hinzu.

Ein solches Anlagenkonzept kann weltweit errichtet werden. Die AKW A+V Gruppe ist auch bei anderen umwelttechnischen Aufbereitungsanforderungen, wie Bodenwäsche, Straßenreinigung, Rauchgasentschwefelung, Prozesswasseraufbereitung usw., ein kompetenter Partner.

www.akwauv.com

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