american sigma bÜhler montec contronic hach lange polymetron radiometer analytical 1 wtos –...
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AMERICAN SIGMA BÜHLER MONTEC CONTRONIC HACH LANGE POLYMETRON RADIOMETER ANALYTICAL1
WTOS – Optimierungslösungen zur Abwasserbehandlung
Water Treatment Optimization Solutions
AMERICAN SIGMA BÜHLER MONTEC CONTRONIC HACH LANGE POLYMETRON RADIOMETER ANALYTICAL2
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
AMERICAN SIGMA BÜHLER MONTEC CONTRONIC HACH LANGE POLYMETRON RADIOMETER ANALYTICAL3
Vom Messwert zum Sollwert
WTOS – Optimierungslösungen zur Abwasserbehandlung
Prozess-Messtechnik• Basisdaten für
Regelungsprozesse
PROGNOSYS• Messwertanalyse als
Grundlage moderner Automatisierung
Echtzeit-Regelung• Berechnung optimaler
Sollwerte in Echtzeit
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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
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HACH LANGE WTOS P-RTCEchtzeitregelung und -steuerungder Phosphatelimination
P-RTCOptimiert Phosphat-elimination
Reduzierter Fällschlammanfall und
Chemikalien-kosten
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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?
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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-RTCOptimiert Phosphat-elimination
Reduzierter Fällschlamm und
Chemikalien-kosten
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WTOS Stand Alone Lösungen sind einfach zu installieren
PHOSPHAX sc
SC 1000• Eingabe der RTC
Parameter• Signalvalidierung• Alle SC1000
Kommunikations-möglichkeiten
RTC• Berechnung der
Sollwerte in Echtzeit
• Schnittstelle zur Dosierpumpe
Dosierpumpe
Bsp: P-RTC Komponenten
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…und nutzen alle SC 1000 Kommunikationsmöglichkeiten
PHOSPHAX sc
SC1000• Eingabe der RTC
Parameter• Signalvalidierung• Alle SC1000
Kommunikations-möglichkeiten
RTC• Berechnung der
Sollwerte in Echtzeit
• 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
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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
AMERICAN SIGMA BÜHLER MONTEC CONTRONIC HACH LANGE POLYMETRON RADIOMETER ANALYTICAL11
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
AMERICAN SIGMA BÜHLER MONTEC CONTRONIC HACH LANGE POLYMETRON RADIOMETER ANALYTICAL12
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
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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
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1,05 1,50
ß- Wert in Abhängigkeit vom PO4-P - Eliminationsgrad
ß [mol Me/mol PO4-P]
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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
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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
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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
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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
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P-RTC Steuerungs- und Regelungsoptionen
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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
AMERICAN SIGMA BÜHLER MONTEC CONTRONIC HACH LANGE POLYMETRON RADIOMETER ANALYTICAL26
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
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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
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PROGNOSYS Messwertanalyse und Rückfallebenen für hohe Prozessstabilität
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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
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Rückfallebenen und Ganglinien (P-RTC)
100%............75%..........50% Verlässlich Zweifelhaft Nicht nutzbar
Measurement Indicator
PO4-P
OnlineMesswerte
Durchfluss
PO4-PRückfallebenen:Gespeicherte historische Ganglinien
Durchfluss
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ParameterEinstellbare Parameter
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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
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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
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WTOS – Optimierungslösungen zur Abwasserbehandlung
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
AMERICAN SIGMA BÜHLER MONTEC CONTRONIC HACH LANGE POLYMETRON RADIOMETER ANALYTICAL35
Fragen?