ACO Haustechnik

2. Funktion und Wirkung


Wie funktionieren Pumpstationen?

Abwasser fällt in Form von Grauwasser (fäkalienfreies Abwasser aus beispielsweise Duschen, Waschbecken oder Waschmaschinen), Schwarzwasser (fäkalienhaltiges Abwasser aus Toiletten) oder Regenwasser (beispielsweise aus der Dach- und Freiflächentwässerung) an.

Über die Zulaufleitungen wird das Abwasser dem Sammelbehälter (B) der Pumpstation zugeführt. Nach dem automatischen Einschalten der Pumptechnik wird das Abwasser durch die Druckleitung über die Rückstauebene (D) gehoben. Anschließend wird das Abwasser in einer Abwasserleitung mit Gefälle drucklos dem öffentlichen Kanalsystem zugeführt. Die Pumpstation wird mit einer Abdeckung (A) verschlossen. Das zugehörige Steuergerät (C) muss in einem frost- und witterungsgeschütztem Raum montiert werden. Eine Zuführung von Regenwasser/Abwasser über den Deckel der Pumpstation von ACO Haustechnik ist nicht vorgesehen.


Welche Abwässer können mit Pumpstationen von ACO Haustechnik gefördert werden?

Die Pumpstationen von ACO Haustechnik können für das Heben von fäkalienfreiem Abwasser (Grauwasser) oder fäkalienhaltigem Abwasser (Schwarzwasser) eingesetzt werden. Pumpstationen für Schwarzwasser können auch für Grauwasser verwendet werden, jedoch nicht umgekehrt. Ist der Einsatz für fäkalienhaltiges Abwasser vorgesehen, so müssen gewisse technische Regeln (z.B. ATEX- Vorschriften eingehalten werden. Zudem muss eine Schneidwerkpumpe ausgewählt werden, wenn der Druckabgang der Pumpe kleiner als DN 80 ist.

Für industrielle und gewerbliche Prozesse kommen die Standardprodukte aus dem Lieferportfolio nur teilweise zum Einsatz, da bestimmte Pumpenteile und der Behälter keine ausreichende Beständigkeit gegen aggressive Fördermedien aufweisen.

Auf Kundenwunsch kann geprüft werden, ob in diesen Fällen eine Sonderanlage geplant werden kann. Dazu sind die folgenden Informationen nötig:

  • Zusammensetzung des Abwassers
  • Temperatur des Abwassers
  • Beschreibung des Prozesses (Wie oft wird aggressives Abwasser anfallen? Wird zwischen Prozessschritten auch unbelastetes Abwasser anfallen? Wenn ja, wie viel?)
  • anfallende Abwassermenge
  • Förderhöhe

Wie erfolgt die Aktivierung der Pumptechnik?

Zur Niveaumessung im Behälter können standardmäßig drei verschiedene Methoden verwendet werden:

  • Niveaumessung durch Schwimmerschalter
  • Pneumatische Niveaumessung durch Staudruckglocke mit zugehöriger Steuerung
  • Niveaumessung per Druckaufnehmer (mit zugehöriger Ex- Barriere für fäkalienhaltige Medien)

Ist ein bestimmtes Niveau erreicht, startet die Steuerung die Pumpen und pumpt bis zum Abschaltpunkt ab.

Je nach Produkt und Anwendungsfall können die Pumpstationen von ACO Haustechnik mit einer der oben genannten Messmethoden ausgerüstet werden.


Niveaumessung mit Schwimmer

Bei der Niveaumessung mit einem Schwimmerschalter wird die Höhe des Abwassers im Sammelbehälter der Hebeanlage über einen Schwimmkörper festgestellt. Der Schwimmer ist leichter als Wasser und schwimmt daher auf der Wasseroberfläche. Bei steigendem Wasserspiegel erhöht sich also auch die Position des Schwimmers.


Über die Zulaufleitung wird dem Sammelbehälter Abwasser zugeführt. Die Pumptechnik fördert noch kein Abwasser, da sich im Staurohr noch kein Druck aufgebaut hat.


Der Abwasserspiegel in der Pumpstation steigt an, die Position des Schwimmers erhöht sich.

Eine Aktivierung der Pumpe erfolgt noch nicht.


Erreicht der Wasserspiegel eine bestimmte Höhe (Einschaltpunkt) und somit einen bestimmten Druck in der Steuerleitung, so wird die Pumptechnik durch die Steuerung aktiviert. Abwasser wird so lange gefördert, bis der Wasserspiegel so weit sinkt, dass die Pumptechnik aufgrund des niedrigen Drucks (Ausschaltpunkt) wieder deaktiviert wird.

Die Schwimmerschalter sind über ein Kabel mit der Pumptechnik verbunden. Im inneren des Schwimmkörpers befindet sich eine Schaltmechanik, die bei Erreichung eines bestimmten Wasserniveaus die Aktivierung der Pumpe bewirkt.


Niveaumessung durch Staurohr (pneumatische Messung)

Bei der Niveaumessung mit einer Staudruckglocke wird die Füllhöhe im Sammelbehälter der Pumpstation über eine pneumatische Messung festgestellt.


Über die Zulaufleitung wird dem Sammelbehälter Abwasser zugeführt.

Die Pumptechnik fördert noch kein Abwasser, da sich im Staurohr noch kein Druck aufgebaut hat.


Der Abwasserspiegel in der Pumpstation steigt an, durch das ansteigende Abwasser kommt es im Staudruckglocke und der angeschlossenen Steuerleitung durch Luftverdrängung zu einer Druckerhöhung. Diese wird durch den Sensor im Schaltkasten realisiert.

Eine Aktivierung der Pumpe erfolgt noch nicht.


Erreicht der Wasserspiegel eine bestimmte Höhe (Einschaltpunkt) und somit einen bestimmten Druck in der Steuerleitung, so wird die Pumptechnik durch die Steuerung aktiviert.

Abwasser wird so lange gefördert, bis der Wasserspiegel so weit sinkt, dass die Pumptechnik aufgrund des niedrigen Drucks (Ausschaltpunkt) wieder deaktiviert wird.

Der Druckaufnehmer stellt eines der genausten Niveaumessverfahren dar. Im Kopf des Druckaufnehmers befindet sich ein Sensor, welcher physikalischen Druck (Pegel) in ein Elektrisches Signal (4 - 20 mA) umwandelt.

Der Vorteil dieses Messverfahrens liegt darin, dass das Kabel, welches den Druckaufnehmer mit der Steuerung verbindet, in verschiedenen Längen geliefert werden kann. Auch Längen bis 100 Meter Kabel sind denkbar. Zudem muss nicht auf das steigende Verlegen des Kabels (wie bei z.B. der Staurdruckglocke) geachtet werden.

Der Druckaufnehmer entspricht IP 68 und ist somit komplett eintauchbar. Zudem sind die Druckaufnehmer ATEX- zerftifziert und können auch in fäkalienhaltigen Medien verwendet werden. Für diesen Fall muss eine sogenannte Ex- Barriere (auch Trennbarriere genannt) verbaut werden. Diese haben die Aufgabe die eingespeiste elektrische Leistung (Spannung, Strom) so zu begrenzen, dass weder durch Funken noch durch thermische Energie eine Zündung im Ex- Bereich stattfinden kann. Die Ex- Barriere muss außerhalb des Ex- Bereichs montiert werden.

Die Schaltpunkte in der Steuerung können flexibel eingestellt und somit an die jeweiligen baulichen Gegebenheiten angepasst werden.

Die Druckmessung in der Staudruckglocke erfolgt stets über die Steuerleitung, welche an das Schaltgerät angeschlossen wird.


Wie funktioniert die Lufteinperlung bei pneumatischer Niveaumessung?

Einige Pumpstationen von ACO Haustechnik werden serienmäßig bzw. können wahlweise mit einer Lufteinperlung für die pneumatische Niveaumessung ausgestattet werden.

Pumpstation nach einem Fettabscheider: über einen Kleinst-Kompressor wird fortwährend Luft durch das pneumatische Messrohr geleitet, dadurch können sich keine Ablagerungen in der Staudruckglocke bilden. Eine dauerhafte Funktion der Niveaumessung ist dadurch gewährleistet.

Durch die Lufteinperlung wird über einen Mini-Kompressor permanent Luft in die Staudruckglocke der Pumpstation eingeleitet. Dadurch können sich keine Ablagerungen in der Staudruckglocke bilden, was höchste Prozesssicherheit gewährleistet. ACO Haustechnik empfiehlt daher, alle Pumpstationen, die nach Fettabscheidern montiert werden, mit einer Lufteinperlung auszustatten.


Wie arbeiten Pumpstationen mit zwei Pumpen? (Doppelanlagen bzw. Duo-Anlagen)

Pumpstationen mit zwei Pumpen arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie Einzelanlagen und können sowohl durch Schwimmer-, Druckaufnehmer oder Staurohrtechnik gesteuert werden. Das Vorhandensein einer zweiten Pumpe bedeutet jedoch nicht, dass die Pumpstation bei jedem Pumpvorgang beide Pumpen aktiviert. Die zweite Pumpe ist als redundante Sicherung gedacht und erhöht somit die Betriebssicherheit der Gesamtanlage.

Würde jedoch während des regulären Betriebs immer die gleiche Pumpe für das Heben des Abwassers verwendet werden, so könnte nicht gewährleistet werden, dass die ruhende Pumpe nach einer gewissen Zeit überhaupt noch funktionsfähig ist (Blockade durch z.B. Korrosion oder Verstopfung).

Daher erfolgt die Aktivierung der Pumpen bei Duo-Anlagen (egal ob als Pumpstation oder als Hebeanlage) stets in wechselseitigem Betrieb.


Abwasserniveau erreicht Einschaltpunkt: Erste Pumpe wird aktiviert und senkt das Abwasserniveau bis zum Ausschaltpunkt ab.


Abwasserniveau erreicht erneut Einschaltpunkt: Zweite Pumpe wird aktiviert und senkt das Abwasserniveau bis zum Ausschaltpunkt ab.


Abwasserniveau erreicht erneut Einschaltpunkt: Erste Pumpe wird aktiviert und senkt das Abwasserniveau bis zum Ausschaltpunkt ab.

Die Aktivierung beider Pumpen erfolgt nur dann, wenn außergewöhnlich viel Abwasser der Pumpstation zugeführt wird (Betrieb bei Spitzenlast). Sollten beide Pumpen im Normalbetrieb ständig aktiviert sein, so ist von einer falschen Auslegung der Pumpstation mit Blick auf Zulaufstrom und Größe des Sammelbehälters auszugehen.


Was passiert, wenn ein Pumpvorgang beendet wurde?

Unabhängig von der Art der Steuertechnik wird der Pumpvorgang stets beendet, wenn das Abwasserniveau im Sammelbehälter auf das Niveau des Ausschaltpunkts gesunken ist.

Wird eine Steuerung verwendet, kann der Wasserstand über die Nachlaufzeit weiter abgesenkt werden, um möglichst wenig Restvolumen im Behälter zurückzuhalten.

Generell sollte ein dauerhaftes Trockenlaufen der Pumpe vermieden werden, um eine Beschädigung der Pumpentechnik auszuschließen.

Nach dem Ausschaltpunkt der Pumptechnik befindet sich noch Abwasser in der Druckleitung, welches nicht über die Rückstauschleife gefördert wurde und somit nicht zum Kanal ablaufen kann.

Dieses Abwasser würde zurück in den Sammelbehälter laufen, und dies könnte unter Umständen dazu führen, dass im Sammelbehälter erneut genügend Abwasser angestaut wird, um den Pumpvorgang zum wiederholten Male zu starten. Somit würde eine Dauerbelastung der gesamten Pumptechnik erfolgen, die aufgrund der kurzen Schaltzyklen zu Schäden an der gesamten Pumptechnik führen könnte.

Aus diesem Grund werden alle Pumpstationen gemäß DIN EN 12050 mit Rückstausicherungen versehen. Dadurch wird gewährleistet, dass bereits verpumptes Abwasser nicht wieder in den Sammelbehälter der Pumpstation gelangt. Es ist jedoch wichtig darauf hinzuweisen, dass diese Rückstausicherungen gemäß DIN EN 12050 keine vollständige Dichtheit sicherstellen. Eine gewisse Leckagemenge ist laut Norm erlaubt.

Die Rückstausicherungen in den integrierten Druckleitungsanschlüssen der Pumpstationen erfolgt in der Regel entweder mit Rückschlagkugeln (siehe obiges Beispiel) oder durch integrierte Rückstauklappen.


Zusammenfassung

  • Pumpstationen fördern Abwasser durch Druckleitungen über die Rückstauebene. Anschließend kann das Abwasser mit natürlichem Gefälle drucklos der öffentlichen Kanalisation zugeführt werden.
  • Der Abwasserzufluss erfolgt bei Pumpstationen von ACO Haustechnik ausschließlich über Zulaufverrohrungen. Ein Abwasserzufluss über den Deckel der Pumpstation ist nicht vorgesehen.
  • Pumpstationen können für die Förderung von Grauwasser (fäkalienfreies Abwasser) oder Schwarzwasser (fäkalienfreies und fäkalienhaltiges Abwasser) geeignet sein.
  • Aggressive Bestandteile und hohe Temperaturen des Abwassers können die Verwendung von Standardpumpen unmöglich machen. Eventuell können in solchen Fällen Sonderlösungen mit geeigneter Pumptechnik verwendet werden.
  • Die Aktivierung der Pumpen erfolgt je nach Produkt entweder mit einer Staudruckglocke, einem Druckaufnehmer oder mehreren. Es erfolgt jeweils die Messung der Niveaus in den Sammelbehältern.
  • Bei Doppelanlagen erfolgt der Betrieb der beiden Pumpen wechselseitig, um eine Korrosion an der Ersatzpumpe zu verhindern. Nur bei Spitzenlast erfolgt eine gleichzeitige Aktivierung beider Pumpen.
  • Nach dem Ausschalten der Pumpen wird zurückfließendes Abwasser aus der Druckleitung durch Rückstausicherungen am Rücklaufen in den Sammelbehälter der Pumpstation gehindert.

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