american sigma bÜhler montec contronic hach lange polymetron radiometer analytical 1 wtos –...

AMERICAN SIGMA BÜHLER MONTEC CONTRONIC HACH LANGE POLYMETRON RADIOMETER ANALYTICAL1

WTOS – Optimierungslösungen zur Abwasserbehandlung

Water Treatment Optimization Solutions


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?

Fragen, die sich Anlagenbetreiber täglich stellen


Vom Messwert zum Sollwert


Prozess-Messtechnik• Basisdaten für

Regelungsprozesse

PROGNOSYS• Messwertanalyse als

Grundlage moderner Automatisierung

Echtzeit-Regelung• Berechnung optimaler

Sollwerte in Echtzeit


HACH LANGE WTOS: Die Antwort auf diese Fragen

DS-RTCOptimiert

Primärschlamm-abzug

Reduzierte Kosten für Schlammbehandlung

SRT-RTCRegelt

Schlammalter

Minimale Energiekosten für

Belüftung

SD-RTCOptimiert Schlamm-

entwässerung

Reduziert Polymerverbrauch

P-RTCOptimiert Phosphat-elimination

Reduzierter Fällschlamm und

Chemikalien-kosten

N/DN-RTCOptimiert

intermittierende

(De)nitrifikation

Reduzierte Kosten für Belüftung und

garantierte Einhaltung von Ablaufwerten


HACH LANGE WTOS P-RTCEchtzeitregelung und -steuerungder Phosphatelimination


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


Reduzierter Fällschlamm und

Chemikalien-kosten


WTOS Stand Alone Lösungen sind einfach zu installieren

PHOSPHAX sc

SC 1000• Eingabe der RTC

Parameter• Signalvalidierung• Alle SC1000

Kommunikations-möglichkeiten

RTC• Berechnung der


• Schnittstelle zur Dosierpumpe

Dosierpumpe

Bsp: P-RTC Komponenten


…und nutzen alle SC 1000 Kommunikationsmöglichkeiten

PHOSPHAX sc

SC1000• Eingabe der RTC

Parameter• Signalvalidierung• Alle SC1000

Kommunikations-möglichkeiten

RTC• Berechnung der


• Schnittstelle zur Dosierpumpe

Dosierpumpe

Bsp: P-RTC Komponenten

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

PO4-P Messung

Dosierstelle

Regelung

Belebungs-becken

Dosierstelle

PO4-P Messung

Belebungs-becken

Steuerung

Belebungs-becken

Pges Messung

Dosierstelle

Dosierstelle

PO4-P Messung



Belebungs-becken

PO4-P Messung

Dosierstelle

Regelung

Belebungs-becken

Dosierstelle

PO4-P Messung

Belebungs-becken

Steuerung

Belebungs-becken

Pges Messung

Dosierstelle

Dosierstelle

PO4-P Messung


P-RTC-Steuerungsmodul

Abwasser

Fällmittel

Dosier-pumpe

Fällungsprozess

QFällmittel

Voraussetzung Online PO4-P- und

Mengenmessung [Q]

Vorteile Schnelle Reaktion auf

Lastschwankungen Einfach einzustellen

PO4-P

X

QFällmittel

PO4-PFracht

Q

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


1,05 1,50

ß- Wert in Abhängigkeit vom PO4-P - Eliminationsgrad

ß [mol Me/mol PO4-P]


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

0

0,5

1

1,5

2

2,5

4.2.11 0:00 6.2.11 0:00 8.2.11 0:00 10.2.11 0:00 12.2.11 0:00 14.2.11 0:00 16.2.11 0:00 18.2.11 0:00

Q [

1000

m³/

h],

PO

4-P

[m

g/l]

, Bet

a [-

]

PO4-P BETA QZU

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

0

20

40

60

80

100

120

140

12. Jul. 09 13. Jul. 09 14. Jul. 09 15. Jul. 09 16. Jul. 09 17. Jul. 09 18. Jul. 09 19. Jul. 09

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

PO4-P Dosis [l/h]

Zufluss [1000m3/h]

[l/h] [mg/l][1000 m3/h]

Sollwert

• Deutlich geringere Dosiermenge

• Einhaltung der Grenzwerte


0

20

40

60

80

100

120

140

17.7.09 16:00 17.7.09 18:00 17.7.09 20:00 17.7.09 22:00

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

PO4-P

Dosis [l/h]

Zufluss [1000m3/h]

[l/h] [mg/l][1000 m3/h]

Sollwert

Steuerung der PO4-P Konzentration

Manuelle Dosierung [l/h]

Einsparung Fällmittel: 3,700 EUR/Monat

Investition P-RTC+PHOSPHAXsc: 21,000 EURVerbrauchskosten: 700 EUR/Jahr

Rückzahlungsdauer: 7 Monate

50% Einsparung



Belebungs-becken

PO4-P Messung

Dosierstelle

Regelungen

Belebungs-becken

Dosierstelle

PO4-P Messung

Belebungs-becken

Steuerungen

Belebungs-becken

Pges Messung

Dosierstelle

Dosierstelle

PO4-P Messung


Abwasser

Fällmittel

Dosier- pumpe

Fällungsprozess

QFällmittel PO4-P

Sollwert

P-RTCRegelung nach der PO4-P - Konzentration

Vorteil Hohe Prozesskontrolle

Voraussetzung Online PO4-P-Messung

Sollwert w = Limit - cTS · cP,TS - Sicherheit


Abwasser

Fällmittel

Dosier pumpe

Fällungsprozess

QFällmittel PO4-P

Sollwert

P-RTCRegelung der PO4-P Konzentration inkl. Mengenmessung

QFällmittel

PO4-PFracht

X

Q

Voraussetzung Online PO4-P- und

Mengenmessung [Q]

Sollwert w = Limit - cTS · cP,TS - Sicherheit

Vorteil Hohe Prozesskontrolle


0

100

200

300

400

140

Zeit0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

Ortho-PO4-P Ablaufwerte mit WTOS

Zufluss

m3/hPO4-Pmg/l

Grenzwert Pges

Ortho-PO4-P Ablaufwerte

Weiter mit Klick

Fällmittel-Einsparpotenzial mit WTOS

WTOS-Sollwert

€ €€ € € €€ € € € € € €

Typische Zulaufganglinie einer Kläranlage

Phosphat-Ablaufwerte (+ P-RTC)

Stopp

Großer Sicherheitsabstand mit hohem Fällmittelverbrauch


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

0

5

10

15

20

25

30

35

40

25. Aug. 09 26. Aug. 09 27. Aug. 09 28. Aug. 09 29. Aug. 09 30. Aug. 09 31. Aug. 09

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

1,75

2,00

PO4-P

Dosis [l/h]

Zufluss [1000m3/h]

[l/h] [mg/l]

[1000 m3/h]

Sollwert

Störung PO4-P Analyser


Regelung der PO4-P Konzentration, schnelle Reaktion auf Belastungsspitzen

0

5

10

15

20

25

30

35

40

29.8.09 0:00 29.8.09 8:00 29.8.09 16:00 30.8.09 0:00 30.8.09 8:00 30.8.09 16:00 31.8.09 0:00

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

1,75

2,00

PO4-P

Dosis [l/h]

Zufluss [1000m3/h]

[l/h] [mg/l][1000 m3/h]

Sollwert


Regelung der PO4-P Konzentration

0

5

10

15

20

25

30

35

40

31. Aug. 09 1. Sep. 09 2. Sep. 09 3. Sep. 09 4. Sep. 09 5. Sep. 09 6. Sep. 09 7. Sep. 09 8. Sep. 09

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

1,75

2,00

PO4-P

Dosis [l/h]

Zufluss [1000m3/h]

[l/h] [mg/l]

[1000 m3/h]

Sollwert

• Problemloses Einhalten der Ablaufwerte

• Signifikante Reduzierung der Fällmittel- und Schlammentsorgungskosten

Ø Dosierung [l/h]

Einsparung


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


Nutrients

Indikatoren

Messwert-Indikator: Bewertet Qualität des Messsignals

Service-Indikator: Information wann und welcher Service erforderlich ist

Prozessstabilität mit PROGNOSYS

PrognosysSoftware-Anwendung

Service-IndikatorReagenzienwechsel in 6 Tagen

Letzte Kalibrierung

Referenzsignal

Steilheit der Sonde

Reagenzienvorrat

Letzter Service

...

...

...

100%............75%..........50% Verlässlich Zweifelhaft Nicht nutzbar

Measurement Indicator


Rückfallebenen und Ganglinien (P-RTC)

100%............75%..........50% Verlässlich Zweifelhaft Nicht nutzbar

Measurement Indicator

PO4-P

OnlineMesswerte

Durchfluss

PO4-PRückfallebenen:Gespeicherte historische Ganglinien

Durchfluss


ParameterEinstellbare Parameter


Technische Daten

Steuer- und Regelungsparameter

Steuerungsparameter

PO4-P Sollwert [mg/l] Phosphat-Sollwert im Ablauf des Reaktors

Korrektur der Steuerung

Corr [%] P-Anteil der biologisch entfernt wird

Dos min [l/h] Minimale Dosierung

Prog Programm Vorauswahl

Regelungsparameter

PO4-P Sollwert [mg/l] Phosphat-Sollwert im Ablauf des Reaktors

fP Verstärkungsfaktor des PD Reglers

Td [min] Vorhaltezeit des PD-Reglers

fQ Faktor für Zulauf - Störgrößenaufschaltung

Dos min [l/h] Mindestdosiermenge

Prog Programm Vorauswahl

Profile

Qzu [m³/h] 2-h-Werte der Zulaufmenge (Gesamt)

PO4-P Zulauf [mg/l] 2-h-Werte der Zulaufkonzentration

Wochentag [%] Prozentuale Gewichtung der Wochentage


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 Stromschleife 4..20 oder 0..20 mA

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



Prozess-Messtechnik• Basisdaten für

Regelungsprozesse

PROGNOSYS• Messwertanalyse als

Grundlage moderner Automatisierung

Echtzeit-Regelung• Berechnung optimaler

Sollwerte in Echtzeit Sichere

Ablaufwerte

Nachhaltige Kosten-senkung

Einfache Installation


Fragen?

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