Verfahrenstechnik: Feinrechen
Stauverlust von Feinrechenanlagen - Experimentelle und numerische Untersuchung von Feinrechen
Im Zulauf von kommunalen Kläranlagen bilden Grob- und Feinrechen die erste Reinigungsstufe und dienen zur Rechengutelemination. Im täglichen Betrieb bzw. bei der Neukonzeption der Vorreinigungsanlagen zeigen sich jedoch eine Vielzahl von Problemen. Beispielsweise weisen die aktuell bekannten Berechnungsmethoden für Feinrechen bezüglich deren Stauverluste erhebliche Differenzen von oftmals mehreren 100 Prozent zur Praxis auf. Dieser Sachverhalt war Motivation, die hydrodynamischen Eigenschaften von Feinrechen im Detail zu charakterisieren. Am Institut für Physikalische Prozesstechnik der HTW Saar (IPP-HTW) wurden verschiedene Feinrechenkonfigurationen unter reproduzierbaren Bedingungen im Laborgerinne (Skizze siehe Abbildung 1) untersucht.
Abbildung 1: Schematische Darstellung des Laborgerinnes der htw saar>
Dabei wurden über 1000 Experimente durchgeführt und die Änderung des Stauverlustes infolge der Variation von strömungs- und auslegungsrelevanter Parametern wie Volumenstrom, Stababstand, Installationswinkel des Rechens, Stabform und Unterwasserspiegel experimentell ermittelt. Um bei der Planung von Rechenanlagen unterstützen zu können, wurde die Vorhersagbarkeit des Stauverlusts mittels numerischer Strömungssimulation geprüft. Hierzu wurde sowohl das quelloffene Softwarepaket OpenFOAM sowie Ansys Fluent verwendet und die Simulationsergebnisse (siehe Abbildung 2) den Experimenten gegenübergestellt.
Abbildung 2: Vergleich der Strömung beim Rechenaustritt als Detailansicht aus dem Experiment (links) mit den aufbereiteten Simulationsergebnissen (rechts)
Der Stauverlust konnte dabei mit einer maximalen Abweichung von ca. 10% berechnet werden. Mit der beschriebenen Methode können, neben der Bestimmung des Stauverlusts, die lokalen Geschwindigkeiten vor und zwischen den Rechenstäben berechnet werden. Gemäß den einschlägigen Normen sind diese von großer Relevanz für einen störungsarmen Betrieb der Anlage.
Kontaktpersonen zum Thema Feinrechen am Institut für physikalische Prozesstechnik (ipp-htw):
Kontakt
Institut für Physikalische Prozesstechnik (IPP-HTW), Raum 9205
Institutssprecher: Prof. Dr.-Ing. Matthias Faust, Raum 9005
Goebenstr. 40
66117 Saarbrücken
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Telefon: 0681 5867 - 432