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Vergleichende Untersuchungen von Steuerungs- konzepten für nachgeschaltete Ozonanlagen Michael Stapf 1, Ulf Miehe 1, Boris Lesjean 1, Britta Wiedemann.

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1 Vergleichende Untersuchungen von Steuerungs- konzepten für nachgeschaltete Ozonanlagen Michael Stapf 1, Ulf Miehe 1, Boris Lesjean 1, Britta Wiedemann 1, Martin Jekel 2 Tagung Mess- und Regelungstechnik in abwassertechnischen Anlagen Fulda Kompetenzzentrum Wasser Berlin 2 Technische Universität Berlin; FG Wasserreinhaltung

2 Stand der Diskussion zur Spurenstoff- entfernung mittels Ozonung Transformation/Entfernung von Spurenstoffen: -von der Reaktivität der Stoffe abhängig -(ehemals) diskutierte Kandidaten für Gewässerschutzverordnung/ EU-Monitoringliste sehr gut entfernbar (z.B. Carbamazepin, Diclofenac, Sulfamethoxalzol, Ethinylestradiol) -Nebeneffekt: Desinfektion Offene Fragen: -Mögliche ökotoxikologische Effekte nach Ozonung -Abbauprozesse in Raumfiltern nach der Ozonung -Steuerung der Ozonung: Vermeidung von Über-/Unterdosierung Erprobung von Steuerungskonzepten

3 Anpassung des Ozoneintrags

4 Aufbau Versuchsanlage (KW Ruhleben) Ablauf Nachklärung Zweischichtfilter Sauerstoff- aufkonzentrierung Luft Ozongenerator Ablauf OzonungFlockungFiltration Biol. Aktivkohlefilter Fe(III)Cl 3 Langsamsandfilter Zulauf Ozonanlage Ablauf Ozonanlage Ablauf Zweischichtfilter Ablauf Biol. Aktivkohlefilter Ablauf Langsamsandfilter Probenahmestellen

5 Verwendete Online-Messtechnik Zweischichtfilter Spektralphotometer: SAK 254 DOC eq Steuerungsparameter Gelöstes Ozon SAK 254

6 Volumenproportionale vs. frachtproportionale Ozondosierung

7 Trockenwetterperiode Bezugs-DOC für konstante Dosis 12,9 mg/L Warum also andere Steuerungs- konzepte?

8 Regenereignis Bezugs-DOC für konstante Dosis 12,9 mg/L Gemessener DOC nur noch 1/3 des Bezugs-DOCs Starke Überdosierung

9 Vergleich mit Mischproben Konstanter vs. SAK-proportionaler Ozoneintrag Vergleichszeitraum: 8. April – 31. Juli Überdosierung durch z.B. Mischwasserzulauf Unterdosierung seltener und geringere Abweichungen

10 Störparameter: Nitrit Ozon transformiert Nitrit zu Nitrat und zehrt dabei 3,43 mg Ozon pro mg-N Nitrit Für die Auswertung wird der spez. Ozoneintrag E DOC um die zusätzliche Ozonzehrung durch evtl. vorliegendes Nitrit korrigiert:

11 Einfluss von Nitrit auf Desinfektionswirkung Versuche mit Dosierung von Nitrit Große Variation bei gleichem spez. Ozoneintrag! Kein Zusammenhang?

12 Einfluss von Nitrit auf Desinfektionswirkung Versuche mit Dosierung von Nitrit

13 Spurenstoffreduzierung vs. korrigierter spez. Ozoneintrag E DOC,korr Gibt es noch andere Zielgrößen als den spez. Ozoneintrag E DOC,korr ?

14 Spurenstoffreduzierung vs. Δ-SAK 254 SAK 254 – Reduzierung (Δ – SAK 254 ) bietet eine Alternative! Ziel: konstantes Δ – SAK 254

15 Δ – SAK-Steuerung: Wo messen? Zweischichtfilter (1) SAK 254 (2) SAK 254 (3) SAK 254 Δ-SAK zwischen (1) und (2): Pro: Schnelle Rückkopplung möglich Contra: gelöstes Ozon kann SAK 254 – Messung im Ablauf der Ozonung (2) stören Δ-SAK zwischen (1) und (3): Pro: keine Probleme mit gelöstem Ozon Contra: Auswirkungen der Filtration (z.B. Einsatz von Flockungsmittel) muss mit Berücksichtigt werden. Trägeres System durch zusätzliche Retentionszeit im Filter

16 Δ – SAK-Steuerung: Nach Filter möglich?

17 Δ – SAK-Steuerung: Welchen Einfluss hat Nitrit? Durch Einhalten einer konst. SAK – Abnahme wird Nitrit automatisch mit berücksichtigt!

18 Pilotanlage auf dem Klärwerk Münchehofe Test der Δ - SAK-Steuerung im Rahmen des IST4R – Projektes. Start der Versuchsanlage: 23. September 2013 Ozonanlage ausgelegt auf die Behandlung von 15 m³/h.

19 Erste Daten der Δ - SAK-Steuerung der Pilot- anlage (KW Münchehofe) Δ-SAK im Ziel- bereich: kein Änderung der Ozondosis Δ-SAK unterhalb des Zielbereichs: Ozondosis wird erhöht manuelle Verringerung der Ozondosis Δ-SAK oberhalb des Zielbereichs: Ozondosis wird verringert

20 Fazit SteuerungProContra VolumenproportionalSimpel, kein besonderer Messaufwand nötig. V.a. bei Mischwasserzulauf sind Überdosierungen zu erwarten. Zusätzliche Nitritkorrektur nötig. FrachtproportionalAnpassung der Ozondosis an aktuelle Wasserqualität möglich. Erhöhter Messaufwand. Zusätzliche Nitritkorrektur nötig. SAK – Reduktion (Δ – SAK) Anpassung der Ozondosis an aktuelle Wasserqualität möglich. Automatische Nitritkorrektur. Ergebniskontrolle Erhöhter Messaufwand. Abhängig von Messpunkten: Berücksichtigung von gel. Ozon bzw. Filterbetrieb

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Gefördert von Partner


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