WTOS – Optimierungslösungen zur Abwasserbehandlung

Präsentation zum Thema: "WTOS – Optimierungslösungen zur Abwasserbehandlung"—  Präsentation transkript:

1 WTOS – Optimierungslösungen zur Abwasserbehandlung
Water Treatment Optimization Solutions

2 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?

3 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

4 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

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

6 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?

7 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

8 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

9 …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

10 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

11 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

12 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

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

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

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

16 Applikationsbeispiel Steuerung
Technische Daten Kläranlage Ausbaugröße: EW Zulauf: m3/Tag, 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

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

18 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

19 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

20 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

21 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

22 € 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

23 Applikationsbeispiel Regelung
Technische Daten Kläranlage Ausbaugröße: EW Zulauf: m3/Tag,TW m3/Tag RW Pges Zulauf (mittel im August): 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

24 Regelung der PO4-P Konzentration,
schnelle Reaktion auf Belastungsspitzen

25 Regelung der PO4-P Konzentration,
schnelle Reaktion auf Belastungsspitzen

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

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

28 PROGNOSYS Messwertanalyse und Rückfallebenen für hohe Prozessstabilität

29 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% % % Verlässlich Zweifelhaft Nicht nutzbar Measurement Indicator Prognosys Software-Anwendung Service-Indikator Reagenzienwechsel in 6 Tagen

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

31 Parameter Einstellbare Parameter

32 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

33 Technische Daten Parameter für angeschlossene Geräte
Pumpenbereich [l/h] Förderbereich der angeschlossenen Pumpe PO4-Stromeingang Stromschleife oder 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

34 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

35 Fragen?