Der Schwerkraft zum Trotz
Wie Wasser an Höhe gewinnt
Pumpstationen sind im Einsatz, wo sich Wässer gegen die Schwerkraft bewegen. Oft braucht es dabei ergänzende Komponenten, etwa um Rückstauhavarien auszuschließen, Leitungen intakt zu halten, Volumina zu messen oder zu drosseln.
Bei der Abwasserentsorgung im häuslichen, gewerblichen und kommunalen Bereich verhindert die örtliche Topografie bisweilen den Fluss im freien Gefälle. Dass Pumpen ran müssen, wenn es um die Entwässerung von Gebäuden unter Kanalniveau geht, ist offensichtlich. Aber auch ein hoher Grundwasserspiegel oder ungünstige Bodenbeschaffenheiten können einer herkömmlichen Abwasserführung im Weg stehen und die technische Entwässerungslösung mittels Pumpstation erzwingen. Weitere Einsatzbereiche von Pumpstationen ergeben sich bei der Niederschlagsentwässerung, im Fall einer Druckentwässerung und in Industrieanlagen.
Kompaktes für viele Fälle
Aus der Vielfalt von Einsatzbereichen und situativen Bedingungen resultiert die Vielfalt des Angebots, das Mall (Donaueschingen) als Systemanbieter von Pumpstationen ins Spiel bringt. Oft liegt eine Standardsituation vor, die rationellerweise nach einer Standardlösung verlangt. Dann sind die drei Kompaktsysteme LevaPur, LevaPol und LevaPact das Richtige. LevaPur fördert Grauwasser, Abwässer also ohne fäkale Verschmutzung, sowie auch die Wässer aus Drainagen, Niederschlagsentwässerungen und Abscheideranlagen. Bei LevaPol ist die Pumpe mit einem Schneidwerk ausgestattet, das mitgeführte Feststoffe zerkleinert. Damit ist LevaPol die Kompaktpumpstation für fäkalienhaltiges Abwasser, das so genannte Schwarzwasser. LevaPol ist für eine maximale Förderhöhe von 32 m ausgelegt; die Pumpleistung von LevaPur überwindet einen Niveauunterschied von bis zu 14 m. Beide sind als Einzel- und Doppelpumpwerke lieferbar.
LevaPact ist die Kleine unter den Kompakten. Mit einer Fördermenge von bis zu 7,5 l/s über maximal 11 m ist sie für die Entwässerung von Sicker-, Drainage-, Oberflächen- und Regenwasser überall dort ausgelegt, wo nur geringe Mengen anfallen. Und LevaPact ist ein intelligentes Pumpsystem, das ohne separate Steuerung auskommt. Vielmehr ist die Pumpe mit einer integrierten Steuerungsfunktion ausgestattet, die mittels Niveaumessung selbsttätig die Einstellungen für den automatischen Pumpbetrieb vornimmt, sobald das Aggregat an die Stromversorgung angeschlossen ist. Kontinuierlich passt sich die Pumpe dann an wechselnde Betriebsbedingungen an und optimiert auf diese Weise nicht zuletzt die Betriebskosten.
Alle drei Anlagen bestehen aus monolithisch gegossenen und damit fugenfreien Stahlbetonschächten, die bereits im Werk mit allen technischen Komponenten und Anschlüssen ausgerüstet werden. Am jeweiligen Einsatzort wird die komplette Pumpstation vom Ladekran des Lieferfahrzeugs direkt in die Baugrube gehoben. Nur die Anschlüsse sind jetzt noch auszuführen. Danach, meist schon am gleichen Tag, können das Verfüllen der Baugrube und die Einbindung der Schachtabdeckung in die Oberflächengestaltung beginnen.
Förderleistung für Hochschule
Ganz im Gegensatz zur Standardlösung war ein einzelfallorientiertes und komplexes Unikat im Fall der Hochschule für angewandte Wissenschaften im oberfränkischen Coburg gefordert. Die Uni expandiert. Im Rahmen eines zweistufigen Ausbauprogramms entstehen neue Studienplatzkapazitäten. Noch bis 2020 wird auf dem Campus gebaut. Bereits fertig ist ein neues Parkdeck. Seit September 2016 stellt es den Studierenden auf vier Etagen 535 Parkplätze zur Verfügung. Die Entwässerung des Parkdecks wird zunächst über einen Abscheider geführt, der die im Niederschlagsabfluss mitgeführten Leichtflüssigkeitsanteile abtrennt. Da aber die Basis des Entwässerungssystems unter dem Niveau der bestehenden Campus-Kanalisation liegt, musste hinter den Ablauf des Abscheiders eine Hebeanlage platziert werden. Sie hat die Aufgabe, den Abwasserstrom über den gegebenen Höhenunterschied von knapp vier Metern zu fördern.
Die von Mall gelieferte Doppelhebeanlage ist als rechteckiges Pumpbauwerk ausgelegt. Eine Trennwand unterteilt den Betonkubus in einen Saugraum und eine Trockenkammer. In der Trockenkammer sind zwei Mischwasserpumpen des Herstellers KSB in horizontaler Anordnung untergebracht. Jedes dieser beiden Aggregate hat eine Leistungsaufnahme von 12,5 kW und fördert bis zu 12 l/s. Durch die gewählte Trockenaufstellung vereinfachen sich spätere Wartungsarbeiten an den Pumpen und Armaturen, denn anders als bei Verwendung von Tauchmotorpumpen muss der Pumpenraum nicht vor jedem Monteureinsatz gereinigt werden. Um kleinere Abwassermengen aufzunehmen, die beispielsweise beim Wechsel von Armaturen anfallen können, befindet sich im Boden der Trockenkammer ein Pumpensumpf. Dessen Inhalt befördert eine Kellerentwässerungspumpe bedarfsweise zurück in die Saugkammer. Da Pumpentechnik und Verrohrungen werkseitig bereits vormontiert waren, hat der Einbau des Fertigteilbauwerks nur kurze Zeit in Anspruch genommen.
Für den reibungslosen Betrieb der Anlage sorgt eine Pumpensteuerung mit Stern/Dreieck-Anlauf, die in einem Edelstahlfreiluftschrank untergebracht ist. Sie reguliert über eine hydrostatische Drucksonde vollautomatisch die Laufzeiten der Pumpen und sie verfügt über ein autarkes Notsystem, das die Pumpen bei Ausfall der Drucksonde selbsttätig einschaltet. Ein zusätzlich integriertes GSM-Störmodul verständigt außerdem den Betreiber der Anlage via SMS über jeden Störfall. Schlussendlich wird die Pumpstation von einer vollelektronischen Klimatisierung überwacht. Sie stellt in der Pumpenkammer ein für die Maschinentechnik ideales Raumklima her, wodurch unter anderem Korrosion an Pumpen und Armaturen aufgrund zu hoher Luftfeuchtigkeit vermieden wird.
Druckluft für saubere Leitung
An das skizzierte Entwässerungssystem sind neben dem Parkdeck auch das neue IT- und Medienzentrum sowie ein Laborprüfstand des benachbarten Zentrums für Mobilität und Energie angeschlossen. Auf dem Prüfstand werden mit unterschiedlichen Additiven versetzte Kraftstoffe in Verbrennungsmotoren getestet. Abwässer aus diesem Forschungsbereich können Anteile der untersuchten Kraftstoffgemische enthalten und werden deshalb ebenfalls über den Abscheider und die nachgeordnete Pumpstation geleitet. Im IT- und Medienzentrum – es gilt als das neue Herzstück des Campus – sind neben Bibliothek und Rechenzentrum auch Lern- und Arbeitsbereiche für Studierende, IT-Arbeitsplätze und Seminarräume untergebracht. Abwässer, die hier vor allem aus Toiletten anfallen, gelangen direkt in die Hebeanlage, und sie sind es, die dort wegen ihres Fäkalanteils den Einsatz von Mischwasserpumpen erforderlich machen.
So weit, so gut. Doch damit nicht genug. Denn wenngleich der universitäre Abwasserstrom im laufenden Semester zwar reichlich fließt, kommt er während der Semesterferien doch oft zum Erliegen. Dann erhält das Entwässerungssystem kaum Nachschub und in seiner Druckleitung entsteht Stagnation. In der Folge bilden sich Ablagerungen, die bis zum Leitungsverschluss anwachsen können, sowie Fäulnisprozesse mit Leitungskorrosion und erhöhter Geruchsbelästigung als Auswirkungen. Damit es nicht zum Rohrinfarkt kommt, hat Mall das Pumpwerk um eine Kompressorstation ergänzt. Sie spült regelmäßig Luft durch die Druckleitung und stellt so deren Durchgängigkeit sicher. Dabei sind die Spülstöße nach Intervall und Dauer frei wählbar. Untergebracht ist die Anlage in einer Waschbetonbox.
Neues für die Pumpenperipherie
In Ergänzung zu dieser Kompressorstation LevaFlush bietet Mall den Druckentspannungsschacht LevaDrop an. Dieser nach ATV-Merkblatt A157 vorzusehende Übergabeschacht zwischen Ende der Druckleitung und Freispiegelkanal ist besonders sorgfältig gegen Korrosion zu schützen; Turbulenzen sollten wegen der hier auftretenden anaeroben Verhältnisse minimiert und eine gute Entlüftung des Gasraumes sichergestellt sein. Hierzu wird der LevaDrop-Zulauf unter Wasser eingeführt und er ist konstruktiv so ausgebildet, dass Verwirbelungen weitgehend vermieden werden. Eine spezielle Innenbeschichtung gegen biogene Schwefelsäurekorrosion gewährleistet die Langlebigkeit des Schachtbauwerks.
Betreiber von Entwässerungsanlagen sehen sich zunehmend damit konfrontiert, dass die wasserrechtliche Genehmigung zur Einleitung von Regenabläufen mit der Auflage einer Mengenbegrenzung oder Mengenerfassung verbunden ist. Bei der Neugestaltung eines Parkplatzes im Bundeswehr-Dienstleistungszentrum Wilhelmshaven war das beispielsweise der Fall. Dem zur Ermittlung eingeleiteter Volumina geforderten Mengenwasserzähler konnte Mall als Auftragnehmer mit dem Mengenmessschacht LevaCheck entsprechen. Eine Kompaktpumpstation LevaPact fördert den vom Parkplatz ablaufenden Niederschlag auf die Zulaufhöhe des Mengenmessschachts, wo ein Messumformer als Auswertegerät dient und kontinuierlich die aktuelle Durchflussmenge erfasst. Hier wurde das System an die Gebäudeüberwachung des Bundeswehrstandorts angeschlossen. In gleicher Weise ließe es sich mit dem Leitstand des Kanalbetreibers koppeln, der so die Einleitmengen und eventuelles Fehlverhalten im Blick behält.
Doch nicht nur zum Monitoring eingeleiteter Mengen, auch zu deren Drosselung eignet sich LecaCheck, wenn drohende Überlastung der Kanalisation eine entsprechende Auflage mit sich bringt. Im Normalfall schwankt die im Kanal ankommende Abwassermenge in Abhängigkeit von den hydraulischen Verhältnissen im Schacht, da sich die Pumpenleistung je nach Abwasserniveau im Schacht verändert. Zur Drosselung der abgegebenen Abwassermenge misst ein magnetisch-induktiver Messaufnehmer die Veränderungen im Volumenstrom, gibt diese Ergebnisse an einen Frequenzumrichter weiter und der wiederum regelt die Pumpenleistung über die Anpassung der Netzfrequenz. Die regulierte Abwasserabgabe über den Mengenmessschacht LevaCheck besticht mit drei Pluspunkten: Sie spart Stromkosten, weil die Pumpen zu jedem Zeitpunkt nur mit der gerade benötigten Leistung laufen. Sie kommt ohne den bei anderen Lösungen erforderlichen Bypass aus, da sich über eine Hochwasser-Alarmmeldung die volle Pumpenleistung freischalten lässt. Und ihr Anwendungsspektrum umfasst neben Regenwasser auch alle anderen Abwasserarten.
Weil aber die Forderung nach gedrosselter Volumenabgabe in den Kanal meistens doch Regenwasser betrifft, hat Mall die eigens hierfür konzipierte und rein mechanische Drosselarmatur LevaSet im Portfolio. Sie wird hinter einer Pumpstation oder Hebeanlage und bei Standardanwendung in eine Rückstauschleife eingebaut. Die Drosselleistung lässt sich per integrierter Skala schnell und einfach einstellen. Zwei Varianten stehen zur Verfügung: LevaSet 32 mit einer Drosselung auf 0,4 bis 1,1 l/s sowie LevaSet 50 mit 0,9 bis 3,3 l/s.
Schleife für Rückstauschutz
Aus wirtschaftlichen Gründen ist es nicht möglich, das hydraulische Leistungsvermögen von Kanalisationen so auszulegen, dass sie jeden außergewöhnlich starken Niederschlag aufnehmen können. Die fallweise Überlastung des Kanals ist also eingeplant und Rückstauereignisse damit ebenso. Ohne Rückstauschutz käme es dann zwangsläufig zur Überflutung von Räumen und Anlagen, die sich unterhalb der Rückstauebene befinden. Generell liegt es in der Verantwortung des Grundstückseigentümers, betroffene Bereiche gegen Rückstau zu schützen. Beim Einbau von Leichtflüssigkeitsabscheidern und Fettabscheidern unterhalb der Rückstauebene gibt es jedoch Anforderungen seitens der maßgeblichen DIN EN 1999-100 bzw. DIN EN 4040-100. Die Normen verlangen die Entwässerung durch eine Doppelhebeanlage mit nachgeschalteter Rückstauschleife.
Eine entsprechende Situation lag vor, als die Luka GmbH in Ludwigshafen auf ihrem Betriebsgelände einen öffentlichen SB-Waschplatz baute. Neben dem hierfür erforderlichen Ölabscheider waren aufgrund der örtlichen Gegebenheiten auch der Einbau einer nachgeschalteten Pumpstation sowie einer Rückstauschleife mit der Genehmigung verbunden. Den Zuschlag hatte die von Mall angebotene Komplettlösung mit den Hauptkomponenten NeutraPro-Abscheider, Kompaktpumpstation LevaPur und Rückstauschleife LevaStop erhalten. Letztere ist in einem separaten Freiluftschrank frostsicher untergebracht.
Wie in diesem Fall, beginnt der Weg zu einer betriebssicheren Einzelfalllösung bei der Beratung des Kunden mit seiner jeweiligen Aufgabenstellung. Bei Mall gehört das mit gleicher Selbstverständlichkeit zum Alles-aus-einer-Hand-Paket, wie umfassende Planungsleistungen, eine bedarfsweise individuelle Herstellung von Anlagenkomponenten, Lieferung, Montage, Inbetriebnahme, Einweisung des Auftraggeber-Personals sowie auch Wartung und Service. Der Erfahrungsschatz der Mall-Gruppe – in mehr als sechs Jahrzehnten gewachsen und heute an sieben Produktionsstandorten umgesetzt – resultiert in hoher Produktgüte sowie konsequenter Serviceorientierung. Europaweit gilt das Unternehmen als Marktführer in den Bereichen Pumpen- und Anlagentechnik, Abscheider, Regenwasserbewirtschaftung, Kläranlagen sowie Behälterbau.
