WTOS – Optimierungslösungen zur Abwasserbehandlung Water Treatment Optimization Solutions

Fragen, die sich Anlagenbetreiber täglich stellen Was ist der optimale O2-Sollwert in der Belebung? Wie hoch ist das optimale Belüftungsvolumen / die Belüftungszeit? Was ist die optimale Rezirkulation? Wie hoch ist die optimale Dosierung von Fällmitteln und Polymeren? Wie hoch ist das optimale Schlammalter? Wie halte ich Ablaufwerte ein?

WTOS – Optimierungslösungen zur Abwasserbehandlung Echtzeit-Regelung Berechnung optimaler Sollwerte in Echtzeit PROGNOSYS Messwertanalyse als Grundlage moderner Automatisierung Vom Messwert zum Sollwert 1. Key message 2. Additional information (voice over) 3. Abbreviations Prozess-Messtechnik Basisdaten für Regelungsprozesse

HACH LANGE WTOS: Die Antwort auf diese Fragen P-RTC Optimiert Phosphat-elimination Reduzierter Fällschlamm und Chemikalien- kosten SRT-RTC Regelt Schlammalter Minimale Energiekosten für Belüftung SD-RTC Optimiert Schlamm-entwässerung Reduziert Polymerverbrauch DS-RTC Optimiert Primärschlamm-abzug Reduzierte Kosten für Schlammbehandlung N/DN-RTC Optimiert intermittierende (De)nitrifikation Reduzierte Kosten für Belüftung und garantierte Einhaltung von Ablaufwerten

HACH LANGE WTOS P-RTC Echtzeitregelung und -steuerung der Phosphatelimination Optimiert Phosphat-elimination Reduzierter Fällschlammanfall und Chemikalien- kosten

Fragen, die sich Anlagenbetreiber täglich stellen Wie hoch ist die optimale Fällmitteldosierung? Wie kann der Fällschlamm minimiert werden? Wie hoch ist die minimale Dosiermenge? Wie halte ich Pges Ablaufwerte ein?

HACH LANGE WTOS P-RTC Modul für Phosphatelimination (P-RTC) Minimaler Fällmittelverbrauch Reduzierter Anfall von Fällschlamm Zuverlässige Regelung / Steuerung basierend auf validierten Messwerten Einfache Integration in vorhandene Anlagenstrukturen P-RTC Optimiert Phosphat-elimination Reduzierter Fällschlamm und Chemikalien- kosten

WTOS Stand Alone Lösungen sind einfach zu installieren Bsp: P-RTC Komponenten SC 1000 Eingabe der RTC Parameter Signalvalidierung Alle SC1000 Kommunikations-möglichkeiten RTC Berechnung der Sollwerte in Echtzeit Schnittstelle zur Dosierpumpe Dosierpumpe PHOSPHAX sc

…und nutzen alle SC 1000 Kommunikationsmöglichkeiten Bsp: P-RTC Komponenten SC1000 Eingabe der RTC Parameter Signalvalidierung Alle SC1000 Kommunikations-möglichkeiten RTC Berechnung der Sollwerte in Echtzeit Schnittstelle zur Dosierpumpe Dosierpumpe PHOSPHAX sc Nutzen aller SC 1000 Kommunikationsmöglichkeiten Profibus/Modbus zur SPS und SCADA für Parametrierung und Datenaustausch GSM / GPRS Fernverbindung unterstützt Installation, Optimierung und Service

P-RTC Steuerungs- und Regelungsoptionen Belebungs- becken Belebungs- becken Dosierstelle Dosierstelle PO4-P Messung PO4-P Messung Dosierstelle Dosierstelle Belebungs- becken Belebungs- becken Pges Messung PO4-P Messung

P-RTC Steuerungs- und Regelungsoptionen Belebungs- becken Belebungs- becken Dosierstelle Dosierstelle PO4-P Messung PO4-P Messung Dosierstelle Dosierstelle Belebungs- becken Belebungs- becken Pges Messung PO4-P Messung

P-RTC-Steuerungsmodul Fällmittel QFällmittel Dosier- pumpe X PO4-PFracht Q PO4-P QFällmittel Fällungsprozess Abwasser Voraussetzung Online PO4-P- und Mengenmessung [Q] Vorteile Schnelle Reaktion auf Lastschwankungen Einfach einzustellen Berechnung der Fällmittelmenge QPr = SF· 55,8/30,9 ·1/· 1/GFE·PO4-P ·Q · ß

ß- Wert bei der chemischen Phosphatelimination Definition des ß-Werts (ATV) ß = mol Me / mol Pges  Pges im Zulauf des Fällungsreaktors ß = 1,5  Empfohlen für Limit von Pges=2 mg/l ß > 1,5  Notwendig für Werte Pges< 1 ... 2 mg/l ß < 1  Fällung in der biologischen Stufe Umsetzung im P-RTC ß‘ = mol Me / mol PO4-P  PO4-P Dosierstelle  Daraus ergeben sich höhere ß-Werte

ß- Wert in Abhängigkeit vom PO4-P - Eliminationsgrad 1,05 1,50 ß [mol Me/mol PO4-P]

ß- Wert in Abhängigkeit vom PO4-P – Eliminationsgrad – Bsp ß- Wert in Abhängigkeit vom PO4-P – Eliminationsgrad – Bsp. Fällung im Zulauf NKB Beta Wert

Applikationsbeispiel Steuerung Technische Daten Kläranlage Ausbaugröße: 220.000 EW Zulauf: 30.000 m3/Tag, 55.000 m3/Tag (max) Pges Zulauf (min/mittel/max): 3,43 / 8,46 / 16,74 mg/l Pges Ablauf: 0,8 mg/l Dosierstelle: Ablauf Belebung Fällmittel: FeCl3 Max. Dosierrate: Max. 120l/h Ø Dosierrate: 45l/h Dosierstrategie: konstante Dosierung

Steuerung der PO4-P Konzentration Deutlich geringere Dosiermenge Einhaltung der Grenzwerte

Manuelle Dosierung [l/h] Steuerung der PO4-P Konzentration Manuelle Dosierung [l/h] Einsparung Fällmittel: 3,700 EUR/Monat Investition P-RTC+PHOSPHAXsc: 21,000 EUR Verbrauchskosten: 700 EUR/Jahr Rückzahlungsdauer: 7 Monate 50% Einsparung

P-RTC Steuerungs- und Regelungsoptionen Steuerungen Regelungen Belebungs- becken Belebungs- becken Dosierstelle Dosierstelle PO4-P Messung PO4-P Messung Dosierstelle Dosierstelle Belebungs- becken Belebungs- becken Pges Messung PO4-P Messung

P-RTC Regelung nach der PO4-P - Konzentration Fällmittel Dosier- pumpe Sollwert QFällmittel PO4-P Fällungsprozess Abwasser Voraussetzung Online PO4-P-Messung Vorteil Hohe Prozesskontrolle Sollwert w = Limit - cTS · cP,TS - Sicherheit

P-RTC Regelung der PO4-P Konzentration inkl. Mengenmessung QFällmittel PO4-PFracht Fällmittel Dosier pumpe Sollwert X Q QFällmittel PO4-P Fällungsprozess Abwasser Voraussetzung Online PO4-P- und Mengenmessung [Q] Vorteil Hohe Prozesskontrolle Sollwert w = Limit - cTS · cP,TS - Sicherheit

€ Typische Zulaufganglinie einer Kläranlage Phosphat-Ablaufwerte (+ P-RTC) PO4-P mg/l m3/h 140 400 4,0 Zufluss 300 Großer Sicherheitsabstand mit hohem Fällmittelverbrauch 3,0 Fällmittel-Einsparpotenzial mit WTOS Grenzwert Pges 200 2,0 WTOS-Sollwert € 100 1,0 0,0 Ortho-PO4-P Ablaufwerte mit WTOS Zeit Ortho-PO4-P Ablaufwerte Weiter mit Klick Stopp

Applikationsbeispiel Regelung Technische Daten Kläranlage Ausbaugröße: 37.500 EW Zulauf: 12.000 m3/Tag,TW 29.000 m3/Tag RW Pges Zulauf (mittel im August): 5.1 mg/l Pges Ablauf: 1 mg/l Dosierstelle: Ablauf Belebung Fällmittel: FeAL Max. Dosierrate: Max. 18.5l/h Ø Dosierrate 2009: 5,5 - 6 l/h Dosierstrategie: Messung PO4-P Zweipunktregelung

Regelung der PO4-P Konzentration, schnelle Reaktion auf Belastungsspitzen

Regelung der PO4-P Konzentration, schnelle Reaktion auf Belastungsspitzen

Regelung der PO4-P Konzentration Ø Dosierung [l/h] Einsparung Problemloses Einhalten der Ablaufwerte Signifikante Reduzierung der Fällmittel- und Schlammentsorgungskosten

Ergebnis Einfache Installation Sichere Einhaltung des Sollwerts Geringer Fällmittelverbrauch 5l/h  Einsparung ca. 10-15% im Vergleich zur Zweipunktregelung bei stabiler Einhaltung des vorgegebenen Sollwerts

PROGNOSYS Messwertanalyse und Rückfallebenen für hohe Prozessstabilität

Measurement Indicator Nutrients Prozessstabilität mit PROGNOSYS Indikatoren Messwert-Indikator: Bewertet Qualität des Messsignals Service-Indikator: Information wann und welcher Service erforderlich ist Letzte Kalibrierung Referenzsignal Steilheit der Sonde Reagenzienvorrat Letzter Service ... ... 100%............75%..........50% Verlässlich Zweifelhaft Nicht nutzbar Measurement Indicator Prognosys Software-Anwendung Service-Indikator Reagenzienwechsel in 6 Tagen

Measurement Indicator Rückfallebenen und Ganglinien (P-RTC) PO4-P Durchfluss Online Messwerte 100%............75%..........50% Verlässlich Zweifelhaft Nicht nutzbar Measurement Indicator PO4-P Durchfluss Rückfallebenen: Gespeicherte historische Ganglinien

Parameter Einstellbare Parameter

Technische Daten Steuer- und Regelungsparameter Prozentuale Gewichtung der Wochentage Wochentag [%] 2-h-Werte der Zulaufkonzentration PO4-P Zulauf [mg/l] 2-h-Werte der Zulaufmenge (Gesamt) Qzu [m³/h] Profile Programm Vorauswahl Prog Mindestdosiermenge Dos min [l/h] Faktor für Zulauf - Störgrößenaufschaltung fQ Vorhaltezeit des PD-Reglers Td [min] Verstärkungsfaktor des PD Reglers fP Phosphat-Sollwert im Ablauf des Reaktors PO4-P Sollwert [mg/l] Regelungsparameter Minimale Dosierung P-Anteil der biologisch entfernt wird Bio-P [%] Korrektur der Steuerung Corr [%] Steuerungsparameter Steuer- und Regelungsparameter

Technische Daten Parameter für angeschlossene Geräte Pumpenbereich [l/h] Förderbereich der angeschlossenen Pumpe PO4-Stromeingang Stromschleife 4..20 oder 0..20 mA Stufen Anzahl der Pumpen einer Dosierstelle Qzu [m³/h] Übertragungsbereich der Zulaufmessung Qzu-Stromeingang Parameter für Fällmittel- und Dosierpumpensteuerung Me [g/l] Gehalt des Fällmittels an Metall AMU [Da] Atomgewicht des Metalls (Dalton) Zz [s] Stellzykluszeit mEZ [s] Minimale Einschaltdauer der Pumpe

WTOS – Optimierungslösungen zur Abwasserbehandlung Echtzeit-Regelung Berechnung optimaler Sollwerte in Echtzeit Sichere Ablaufwerte Nachhaltige Kosten- senkung Einfache Installation PROGNOSYS Messwertanalyse als Grundlage moderner Automatisierung 1. Key message 2. Additional information (voice over) 3. Abbreviations Prozess-Messtechnik Basisdaten für Regelungsprozesse

Fragen?