Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Zielsetzung des Projektes war der Test von neuartigen chalkogenen Glassensoren, die an der Universit\u00e4t St. Petersburg f\u00fcr die Schwermetalldetektion in der fl\u00fcssigen Phase entwickelt worden waren, bez\u00fcglich Ihrer Abwassertauglichkeit unter realen Kanalbedingungen (Alterung, Messwertdrift, Stantzeiten, Verbrauch und Messgenauigkeit). Im Falle der Eignung sollten diese Sensoren in ein zu miniaturisieren-des online-Messsystem integriert werden. Es waren folgende Parametersonden zu untersuchen: Cd2+, Cu2+, Pb2+, Zn2+, Fe3+. F\u00fcr die einzelnen Parameter (Blei, Cadmium, Kupfer, Eisen) sollen jeweils 5 Sensoren im Rahmen von umfangreichen Labortests und Feldtests eingesetzt werden. Im Vordergrund sollte die Kl\u00e4rung folgender Fragestellungen stehen: Reproduzierbarkeit der Messungen, Dirft-Erscheinungen, dynamisches Verhalten des Sensors, Bereiche einer sicheren Konzentrationsmessung, Erscheinungen\/ Auff\u00e4lligkeiten beim Feldtest.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Projekt gliederte sich in folgende Arbeitsschritte:
\n1.\tErarbeitung eines Testprogramms zur Untersuchung der M\u00f6glichkeit und der Grenzen der industriellen Nutzung neuartiger Glassensoren;
\n2.\tHardware- und Elektronikentwicklung zum Anschluss der Sensoren;
\n3.\tEntwicklung der ben\u00f6tigten Software (Schnittstelle Sensor\/ Erfassungssoftware);
\n4.\tDurchf\u00fchrung der Sensortests (Kalibrierung der Sensoren an den Datenlogger, Tests im Laborma\u00dfstab, Sensoreinstellung, Testergebnisse mit den Blei-, Cadmium-, Kupfer-, Eisen-Sensoren bzw. der Hintergrundl\u00f6sung, Tests im Feldma\u00dfstab, Grundtests, Kurz- und Langzeituntersuchungen bez\u00fcglich Drift, Selektivit\u00e4t, Sensorverschmutzung, Beurteilung des Wartungsaufwands, Auswertung der Testdaten und Beurteilung der neuartigen Glassensoren;
\n5.\tErarbeitung von konzeptionellen Vorschl\u00e4gen zur Integration der neuartigen Glassensoren in das Gesamtkonzept innovativer Messsysteme zur Bestimmung schwer messbarer Parameter;
\n6.\tZusammenfassung\/ Auswertung
\n7.\tLiteratur<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Insgesamt zeigten die Sensortests nach Einsch\u00e4tzung der GEOS Daten- und Umwelttechnik GmbH, dass die an der Universit\u00e4t St. Petersburger entwickelten neuartigen chalkogenen Sensoren eine gute M\u00f6glichkeit zur online-Detektion von ausgew\u00e4hlten Kationen boten. Die ersten, zeitlich etwas eingeschr\u00e4nkten, Feldtests best\u00e4tigten, dass diese Sensoren auch unter Realbedingungen gute Ergebnisse liefern (siehe Abschlussbericht). Auf Grund der Kanaleignung dieser Sensoren boten sich neue M\u00f6glichkeiten f\u00fcr die pragmatische Anwendung von Mustererkennungsverfahren an.
\nAuf Basis der Ergebnisse wurde folgendes Konzept entwickelt:
\n–\tin einem station\u00e4ren Prozesszustand besteht zwischen der Summe der Signale der Einzelparameter und dem Wert des Ausgangssignals (Summenparameter) ein definitiver Zustand;
\n–\tbei Abweichungen der Messsignale von dem genannten Zustand sind triviale Schwankungen auszuschlie\u00dfen (Schwellenwert);
\n–\ttritt trotzdem ein Aktionspotenzial (z. B. Leitf\u00e4higkeit) auf, so ist davon auszugehen, dass Ver\u00e4nderungen in der Summe der Einzelparameter vorliegen;
\n–\tUnter Nutzung der trainierten Eingangs- und Ausgangsschichten eines neuronalen Netzes ist eine Aussage dar\u00fcber zu liefern, ob der o.g. kausale Zusammenhang wirksam ist;
\n–\tDie am PC angezeigten Ver\u00e4nderungen, z. B. der Leitf\u00e4higkeit, ist so zu interpretieren, dass sich die Prim\u00e4rdaten der Einzelparameter ver\u00e4ndert haben m\u00fcssen;
\n–\tWeichen die berechneten und die gemessenen Parameter stark ab, so ist das neuronale Netz erneut zu trainieren. Dabei sind die mathematischen Zusammenh\u00e4nge zwischen Einzel- und Summenparameter sehr von Vorteil.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Es war vorgesehen, die Ergebnisse in Fachzeitschriften zu ver\u00f6ffentlichen. Das Messsystem sollte auf Messen vorgestellt werden.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
In der ersten Phase des geplanten Gesamtprojektes sollte zun\u00e4chst eine Aussage \u00fcber die Eignung der Sonden im Abwasser bez\u00fcglich Alterung, Messwertdrift, Standzeit, Verbrauch und Genauigkeit der Sonden unter realen Kanalbedingungen getroffen werden. Die Auswahl der Parameter entsprach den allgemeinen Anforderungen der Indirekteinleiter-Verordnung und korrelierte andererseits mit der Verf\u00fcgbarkeit der zu testenden Sonden. Diese Arbeiten wurden mit Erfolgen abgeschlossen.
\nDie neuartige Sensorik sollte keine chemische Analyse ersetzen. Es sollte vielmehr ein miniaturisiertes Messger\u00e4t gesteuert werden, welches eine gezielte Probenahme und eine Fr\u00fchwarnung vor hohen Schadstofffrachten im Zulauf zur Kl\u00e4ranlage erm\u00f6glichte und mit geringstem manuellen Aufwand sicher zu betreiben war.
\nDie Extrapolation von an Schwebstoffen gebundenen Schwermetallen auf den gesamten Schwermetallgehalt im Abwasser sowie die Langzeittests mit Untersuchungen des biologischen Bewuchses (Parameter AOX und TOC) h\u00e4tten Gegenstand der zweiten Phase sein sollen. Der Antrag AZ 14731\/02 der GE-OS Daten- und Umwelttechnik GmbH von August 2000 f\u00fcr die Weiterentwicklung des Messsystems wurde allerdings aufgrund der eingetretenen unternehmensspezifischen Situation im M\u00e4rz 2001 zur\u00fcckgezogen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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