Sandwäscher, Sandfanganlagen

Im Regelwerk wird bei Sandfanganlagen zwischen dem eigentlichen Sandfang und der nachgeschalteten Vorrichtung unterschieden, welche ein Sandwäscher, Sandklassierer oder dergleichen sein kann. Nach den jüngsten Untersuchungen des Autors besteht bei der Wirksamkeit der Sandfanganlage ein großer Unterschied zwischen erwarteter und ausgetragener Sandmasse. Dies ist in dem Artikel Der Sandwäscher als limitierende Größe von Sandfanganlagen – Die vernachlässigte Wechselwirkung von Sandfang und Sandwäscher KA 60 (2013) Heft 4, Seiten 299 – 309 und in dem Artikel Sandanfall in kommunalen Kläranlagen, Literaturübersicht und Vergleich von veröffentlichten Zahlenwerten KA 63 (2016), Seite 53 – 54
beschrieben. Der grundsätzliche Zusammenhang der Einrichtungen ergibt sich nach DIN (2002):

Der Sandfang bildet mit der nachgeschalteten Sandbehandlung eine funktionale Einheit. Bei der Bemessung ist dies zu berücksichtigen. Die nachgeschalteten Vorrichtungen müssen mit einer größeren Trennleistung als der des Sandfangs ausgelegt sein.

Auf die Verkettung von Sandfang und Sandwäscher (nachgeschaltete Vorrichtung) wird im Normenwerk hingewiesen, jedoch werden die Konsequenzen daraus in der Praxis möglicherweise vernachlässigt. Bei überlasteter nachgeschalteter Vorrichtung gerät ein Teil oder ein Großteil des bereits abgeschiedenen Sandes zurück in den Sandfang. Grundsätzlich soll der feinere Trennschnitt in der nachgeschalteten Vorrichtung eine Aufkonzentrierung des Sandes im Sandfang verhindern (DIN 2002). Auf diese Tatsachen haben unter anderem Stein (1992), DIN (2002), DIN EN (2001), DWA (2008) und Botsch (2010) hingewiesen. Die Sandwäscher müssen nur die Anforderung eines verbleibenden Glühverlustes < 3 Gew. % gemäß Abfallablagerungsverordnung AbfAblV erfüllen.

Der jährliche Sandaustrag in 15 Kläranlagen beträgt im Schnitt nur 0,4 l / (E a) gegenüber 2-5 l / (E a) nach allgemeiner Erwartung. Aus den pauschalen Angaben im Internet beträgt der Sandanfall 2010 im Ruhrverband 0,72 l/E*a .Bei Sandwäschern in zehn Kläranlagen wurden im Sandaustrag hauptsächlich Sandanteile dT > 0,4 mm festgestellt. Dies widerspricht den Erwartungen eines hohen Sandanteils dT < 0,2 mm gemäß letztem DWA-Arbeitsbericht KA 55 (2008). Es kann mit der mangelnden Abscheidung von feinem Sand im Sandfang und im Sandwäscher sowie mit einer unberücksichtigten Wechselwirkung von Sandfang und Sandwäscher erklärt werden. Jeder Sandwäscher hat aber einen hydraulischen Wirkungsgrad, wonach die Kornverteilung des Sandrückhalts vom Durchfluß abhängig ist. Dieser Wirkungsgrad ist im allgemeinen unbekannt. Bei einer hohen Belastung des Sandwäschers wird feiner Sand mit dem Überlauf in den Sandfang zurückgeführt. Am Sandwäscher wird nur grober Sand abgeschieden und ausgetragen. Die Wechselwirkung zwischen Sandfang und Sandwäscher wird in dem Artikel beschrieben und Maßnahmen zur Ermittlung und Veränderung der Abscheidewirkung werden genannt.

Der Abscheide-Erfolg von Sandfanganlagen in Kläranlagen ist sowohl vom Sandfang, als auch von dem nachgeschalteten Sandwäscher abhängig. Daher gibt es bei Einsatz eines Sandwäschers mehrere mögliche Gründe für einen geringen Sandaustrag als solchen und für einen geringeren Feinsandanteil:

  • eine hydraulische Überlastung des Sandfangs
  • eine Überlastung des Wäschers
  • eine Überlastung beider Einrichtungen.
  • ein zu großer Lufteintrag im Sandfang (durch einen zu großen Lufteintrag entsteht im Sandfang eine Strömungswalze mit höhere Drehzahl, aus welcher Feinsand teilweise nicht entkommt und aus dem Sandfang ausgetragen wird (siehe auch BOTSCH 2010, Seite 265), Folge: geringer Feinsandrückhalt im Sandfang)
  • eine ungestufte Sandfang- Belüftung (durch eine ungestufte Belüftung entsteht eine gleichmäßige Walze über der ganzen Sandfanglänge und daraus folgend eine verringerte Sandabscheidung in der späteren Sandfanglänge (siehe auch BOTSCH 2010, Seite 258 und 270), Folge: geringer Feinsandanfall im Sandfang)
  • eine sehr geringe Spaltweite am Feinrechen oder Sieb (mit filterartiger Belegung und Sandanteil im Siebgut)
  • ein Fehlen von Feinsand im Abwasser (Dies ist aber nirgendwo nachgewiesen).

Die Wirkung einer Sandfanganlage mit nachgeschaltetem Wäscher kann schrittweise ermittelt werden. Aus Kostengründen und, weil es am einfachsten ist, ist es sinnvoll, zuerst die Wirkung des Wäschers, dann die des Sandfangs zu ermitteln.

Test 1: Am Wäscher oder dergleichen ist der Istzustand anhand einer Siebanalyse des derzeitigen Sandaustrags in einfachster Weise möglich.

Bei geringem Anteil von Feinsand im Sandaustrag, zum Beispiel 20 %, empfiehlt sich der Einbau einer Strömungsweiche. Der alternativ mögliche Einbau weiterer Sandwäscher ist dagegen aufwendiger. Die Verwendung einer Pumpe mit niedriger Förderleistung verbietet sich meist aus den in Kapitel 5 des Artikels genannten Bedingungen.

Test 2: Die Zusammensetzung des im Sandfang abgeschiedenen Sandes kann anhand einer Siebanalyse des „Containersandes“ (siehe Kapitel 3 des Artikels) bestimmt werden.

Am Sandfang kann durch eine befristete Ableitung des aus dem Sandfang gepumpten Sand- Wasser- Gemisches in einen Entwässerungscontainer die Abscheidewirkung des Sandfanges ermittelt werden.

Test 3: Die hydraulischen Verhältnisse und die Größe des Lufteintrags sind zu überprüfen.

Die Belüftungsleistung, welche im allgemeinen zu groß ist, ist zu überprüfen, ggf zu reduzieren und/oder zu stufen oder ggf. entfallen zu lassen. Die Überprüfung kann anhand von Zeichnungen und anhand der Kenngröße Flächenbeschickung qA (cm/s) geschehen.


Abb. 11: Sandfangräumer mit aufgesetztem Sandwäscher und vorgeschalteter Strömungsweiche

In 10 untersuchten Anlagen wurde anhand der Sieblinie des ausgetragenen Sandes festgestellt, daß nur etwa 10 % Sand <0,2 mm, aber etwa 80 % Sand > 0,5 mm enthalten sind. Die Sandwäscher sind hydraulisch überlastet.

Der Einsatz einer Strömungsweiche am Wäscher ist eine der Möglichkeiten, um die Belastung des Wäschers zu verringern und die Abscheidung zu erhöhen (siehe Abb. 11).