Intelligent Chemikalien dosieren ARU

Automatische, bedarfsgerechte Dosierung von Flockungs-, Fällungs­ und Spaltmitteln.

In vielen Bereichen der industriellen und kommuna­len Prozeß- und Abwassertechnik werden Aufbereitungschemikalien (z. B. Fällungsmittel, Flockungs­mittel, organische Spalter) zudosiert, um uner­wünschte Inhaltsstoffe mit mechanischen Vorrich­tungen aus dem Wasser abtrennen zu können (Sedimentation, Filtration, Flotation, Zentrifugen etc.).

Die optimale Dosiermenge ist hierbei nicht nur vom Volumenstrom, sondern auch stark von Art und Menge der zu entfernenden Inhaltsstoffe, d.h. von der Qualität des zu behandelnden Wassers abhängig. Weder eine Unter- noch eine Überdosierung führen zu den gewünschten Aufbereitungsergebnissen.

 

Mit einem neuartigen Steuerungskonzept gelingt es, eine dauerhaft bedarfsgerechte Dosiermenge automatisch zu dosieren. In den allermeisten Fällen ist damit eine deutliche Einsparung von Aufbereitungschemikalien ver­bunden und die personalintensive Überwachung der Prozesse Vorort kann weitgehend entfallen.

Funktionsweise

Eine Trübungssonde wird in einer Rohrleitung zwischen der Chemikaliendosierstelle und der mechanischen Abtrennvorrichtung (z.B. Klärbehälter) montiert. Die optischen Eigenschaften der Flüssigkeit zwischen Sender und Empfänger der Sonde ändern sich nicht nur durch die Chemikalienzugabe sondern auch durch schwankende Zulaufeigenschaften. Mit speziellen Auswertealgorithmen werden die optischen Eigenschaften im kontinuierlichen Strom ausgewertet und danach die Dosiermenge optimal eingestellt - auch dann - wenn sich die Qualität des zulaufenden Wassers ändert. Je nach Anwendungsfall und Aufbereitungschemikalie kommen verschiedene Algorithmen in Frage. Es sind Algorithmen für die Fällung, Flockung und deren Kombinationen sowie für die organische Spaltung im Einsatz.

Einfacher Einbau, einfache Nachrüstung

Bei kleineren Durchflußmengen und Rohrdurchmessern kann sowohl die Dosierstelle, als auch die Trübungssonde direkt in die Rohrleitung eingebaut werden.

Bei größeren Rohren sollten die Sonden in einem Bypass zum Hauptstrom montiert werden.



Die Sonden sind unempfindlich gegen Ablagerungen. sollte jedoch auf eine ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeit in der Meßleitung geachtet werden. 

Beispiel 1: Vollautomatische, kontinuierliche Reinigung von Spülwässern

Eine Anlage zur kontinuierlichen Reinigung von Spülwässern aus der Tankinnenreinigung ist mit der Steuerung ausgerüstet. Trotz deutlich schwankender Eigenschaften des zu behandelnden Wassers, wird jederzeit eine bedarfsgerechte Dosierung der Chemikalien erreicht. Die Anlage arbeitet selbst unter diesen schwierigen Bedingungen automatisch und sehr zuverlässig.

Ohne Dosierungssteuerung mußte die zugegebene Chemikalien­menge entweder konstant auf den notwendigen Spitzenverbrauch eingestellt werden, oder das Bedienpersonal mußte mehrmals täglich die Qualität des ablaufenden Wassers prüfen und ggf. die Dosier­menge nachstellen.

Im ersten Fall wurden nicht nur zu viele Chemikalien verbraucht, sondern damit auch die produzierte Schlammenge sowie die Ent­sorgungskosten unnötig erhöht.

Im zweiten Fall erforderte das System einen hohen Personaleinsatz durch ständige Sichtkontrolle des Abwassers und Verstellung der Dosiermenge.



Beispiel 2: Vollautomatische, kontinuierliche FeCl3 - Fällung

Die Abwässer aus der biologischen Kläranlage einer Mälzerei werden mittels bis zu 70% erreicht.
Um die UO mit den biologisch gereinigten Wässern betreiben zu können, müssen sie durch eine Fällung mit FeCl3 behandelt werden; damit verhindert man ein Verblocken der Membranen. Da es sich bei Eisenverbindungen um Membrangifte handelt, darf das FeCl3 nicht, oder nur in sehr geringem Maß überdosiert werden. Die Aufgabe bestand also darin, sowohl eine Über- als auch eine Unterdosierung zu vermeiden.

Das der Fällung zufließende Wasser hat typische CSB-Werte von 150 mg/l und Eisenwerte von 7 mg/l. Diese Parameter werden nach der Fällung im Zulauf zur Umkehrosmose mit der Steuerung auf typische Werte von CSB = 40 mg/l und Fe = 2,5 mg/l abgesenkt.
Da die Dosierungssteuerung nur so viel FeCl3 zu dosiert, wie tat-sächlich für die Ausfällung der fällbaren Inhaltsstoffe benötigt wird, konnte hier eine FeCl3 - Einsparung von ca. 20% erreicht werden.

Beispiel 3: Vollautomatische, kontinuierliche Flockung anorganischer Inhaltsstoffe.

Die Abwässer eines chemischen Werkes sind mit anorganischen Inhaltsstoffen belastet. Diese können sehr gut mit Flockungshilfsmitteln geflockt und in einem Schwerkraftabscheider abgeschieden werden. Der klare Überlauf wird direkt in einen Vorfluter eingeleitet. Da der anfallende Abwasservolumenstrom nicht konstant ist, wurde die FHM-Zugabe bisher von Hand eingestellt und volumenstromproportional nachgeregelt
Schwankende Qualitäten des Abwassers im Zulauf konnten nicht berücksichtigt werden. Es wurde deshalb immer so viel FHM zugegeben, daß ein klarer Ablauf auch bei den höchsten Zulaufkonzentration garantiert war. Das heißt, es wurde die meiste Zeit überdosiert.
Durch den Einsatz der Dosierungssteuerung im Bypass zur Haupt¬leitung kann nun auch die Änderung der Abwasserqualität berücksichtigt werden. Das Dosiersignal der Steuerung kann auf die Volumenstromregelung aufgeschaltet werden.
Durch die bedarfsgerechte Dosierung des Flockungsmittels konnte eine Chemikalieneinsparung von über 25% nachgewiesen werden.

Funktionsweise an Zentrifugen

Im Gegensatz zu allen anderen Anwendung wird bei der FHM-Dosierung an Dekantern / Zentrifugen die Trübung nach der Abtrennvorrichtung zur Steuerung der Dosier¬menge gemessen. Die Sonde wird im Bypass zur Zentratleitung montiert.

Der Einsatz an Entwässerungszentrifugen garantiert eine optimale Zugabe des Flockungsmittels, auch dann, wenn sich die Qualität des zulaufenden Schlamms ändert.
Die personalintensive, ständige Überwachung der Zentratqualität entfällt.
Dosiermenge und Zentratqualität lassen sich von einer zentralen Schaltwarte aus überwachen.

Beispiel 4: Automatische FHM-Zugabe in einer Schlammentwässerungszentrifuge

Die FHM-Zugabe an der Entwässerungszentrifuge der biologischen Kläranlage einer großen Molkerei/Käserei wurde bisher von Hand eingestellt. Bis zum Erreichen einer annähernd bedarfsgerechten Zugabemenge, musste das Betriebspersonal beim täglichen Anfahren der Zentrifuge sowohl den Schlammdurchsatz, als auch die FHM- Menge solange variieren, bis ein individuell zufriedenstellendes Ergebnis erreicht wurde.
Durch den Einsatz der ARU - Dosierungssteuerung erfolgt die Reduzierung des Flockungshilfsmittels auf die optimale Zugabe¬menge nun automatisch. Zusätzlich detektiert die Steuerung evtl. auftretende Durchbrüche aufgrund von Änderungen der Schlamm¬eigenschaften während des Betriebs und beseitigt sie.
Die betriebsrelevanten Daten können an die Prozesssteuerung über-geben werden und minimieren so den notwendigen Personaleinsatz an der Zentrifuge.

Die Realisierbarkeit des vollautomatischen Anfahrens der Zentrifuge, soll in einem zweiten Schritt untersucht werden.

Beispiel 5: Emulsionsspaltung

Zur Spaltung von Emulsionen mit organischen Demulgatoren werden meistens batchweise betriebene Anlagen eingesetzt.

Zur Automatisierung der Spaltung, können die Aufbereitungs- chemikalien bereits in der Zulaufleitung zum Batchreaktor zugegeben werden.
Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, daß der Spaltprozeß bereits mit der Befüllung des Behälters abgeschlossen ist und nur noch Nachreaktionen oder die Flotation der Ölphase abgewartet werden müssen.
Während des Anfahrvorgangs oder bei möglichen Störungen im Prozeß können unvollständig gespaltene Emulsionen zurück in die Vorlage geleitet werden. Somit wird sichergestellt, daß nur vollständig gespaltene Emulsion in den Spaltbehälter gelangt.

Die Automatisierung senkt die Betriebskosten durch:

  •     optimale Spaltmittel-Zugabe
  •     weniger Analysen im Labor
  •     die Erhöhung der Anlagenkapazität: Befüllt = Gespalten

 

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