Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Das Gesamtprojekt hat die Optimierung und Automatisierung der Kl\u00e4rschlammkonditionierung zum Ziel. In der 1. Projektphase wurde ein online-Kl\u00e4rschlammsenor entwickelt. In der 2. Projektphase sollte die Funktionsweise des Sensors durch weitere Versuche best\u00e4tigt und das Ger\u00e4t aufgrund von Ergebnissen aus Feldversuchen optimiert werden. Parallel dazu sollte ein regelbarer Flockungsreaktor entwickelt werden. In der 3. Projektphase sollten in Feldversuchen Flockungsreaktor und Sensor durch ein Prozessleitsystem verbunden die gesamte Konditionierung gesteuert werden.
\nDas System soll folgende Vorteile erbringen:
\n–\tverringertes Volumen der zu entsorgenden Kl\u00e4rschlammmenge;
\n–\tgeringerer Einsatz von kostenintensiven und \u00f6kotoxikologisch bedenklichen Flockungshilfsmitteln;
\n–\tverringerter Energiebedarf bei der Verdampfung der Feuchte bei der thermischen Verwertung.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie geplanten Arbeitspakete verteilten sich wie folgt auf die Kooperationspartner:
\nAufbauend auf den Ergebnissen der ersten Projektphase sollte die AUCOTEAM GmbH den online-Kl\u00e4rschlammsensor optimieren und weiterentwickeln. Ziel war der Nachweis der projektierten Funktionalit\u00e4t unter Praxisbedingungen. Die Optimierung sollte im Bereich der Konstruktion und Gestaltung, der Elektronik sowie der eingesetzten Software durchgef\u00fchrt werden. Die Optimierungspotenziale sollten in Feldversuchen auf kommunalen Kl\u00e4ranlagen offengelegt werden. Die CUTEC Institut GmbH sollte parallel hierzu durch weitere Versuche mit unterschiedlichen Kl\u00e4rschl\u00e4mmen die Entw\u00e4sserung optimieren und die Ergebnisse des Me\u00dfsystems mit anderen, \u00fcblichen Verfahren und Parametern vergleichen. Zeitgleich sollte ein regelbarer Flockungsreaktor mit bis zu drei Freiheitsgraden entwickelt werden.
\nDer Reaktor wurde bei variablen Volumen- und Stoffstr\u00f6men einen optimalen Eintrag des Flockungshilfsmittels in die Kl\u00e4rschl\u00e4mme gew\u00e4hrleisten. In einem letzten Schritt sollten die beiden Systeme Kl\u00e4rschlammsensor und Flockungsreaktor gekoppelt und in Feldversuchen getestet werden. Hierzu war eine Regelstrategie f\u00fcr beide Systeme zu implementieren.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Basierend auf den Ergebnissen aus der ersten Projektphase wurde ein Prototyp eines onlinef\u00e4higen Flockungssensors entwickelt. Dieser ist nun hinsichtlich Bildaufnahme und -verarbeitung deutlich verbessert und er liefert deshalb qualitativ bessere und reproduzierbare Ergebnisse. Mit Hilfe des entwickelten Flockungssensors wurden die konditionierten Schl\u00e4mme analysiert. Es konnte eine Korrelation der Entw\u00e4sserungsergebnisse zum Sensorsignal auch bei schwankenden Kl\u00e4rschlammcharakteristiken und -zusammensetzungen mit einem Regressionsgrad von R2=0,92 erarbeitet werden. Diese Korrelation bezieht sich auf den Konzentrationsfaktor, der aus dem Verh\u00e4ltnis der Trockenstoffkonzentration vor und nach der Konditionierung\/ Entw\u00e4sserung berechnet wird. Mit dem Sensor scheint nun erstmals die M\u00f6glichkeit gegeben, das voraussichtliche Entw\u00e4sserungsergebnis bei bekanntem Trockenstoffgehalt im unkonditionierten Schlamm vorauszubestimmen und eine Optimierung durch die online-Analyse und -Bewertung vorzunehmen.
\nDie online-Analyse des konditionierten Schlamms beinhaltet die Erfassung einer relativen Flockengr\u00f6\u00dfenverteilung in einem Gr\u00f6\u00dfenbereich von ca. 40 \u00b5m bis 2 cm und eine anschlie\u00dfende Bewertung der gemessenen Flockengr\u00f6\u00dfenverteilung. Es hat sich gezeigt, dass nur die Ber\u00fccksichtigung der gesamten Breite der Flockengr\u00f6\u00dfenverteilung zu einer reproduzierbaren Korrelation f\u00fchrt.
\nZur Realisierung eines ganzheitlichen Konditionierungsverfahrens wurde ein zweistufiger Flockungsreaktor mit drei Freiheitsgeraden bez\u00fcglich der Betriebsparameter neben der eigentlichen Polymerdosierung entwickelt. Hierzu geh\u00f6ren die Einstellung der Spaltweite sowie die R\u00fchrerdrehzahlen in der ersten und zweiten Flockungsstufe. Mit Hilfe des Flockungssensors konnten die unterschiedlichen Einfl\u00fcsse herausgearbeitet und der optimale Betriebsbereich des Reaktors ermittelt werden.
\nDurch die Ableitung von Regelungsans\u00e4tzen, die aus den Versuchsergebnissen resultieren, ist ein geschlossenes Regelsystem entwickelt worden. In ersten Tests im Feldversuch ist die Regelung erprobt worden. Es zeigte sich, dass die Trockenstoffkonzentration im entw\u00e4sserten Schlamm gleichm\u00e4\u00dfig auf \u00fcber 30 % eingeregelt werden kann.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
AutMoNet 2002, Wien, Vortrag + Publikation
\nIFAT 2002, M\u00fcnchen, CUTEC Messeauftritt
\nEnviTec 2001, D\u00fcsseldorf, CUTEC Messeauftritt
\nECCE3 2001, N\u00fcrnberg, Posterpr\u00e4sentation + Publikation
\nVortrag Fachbereichsleiter Nieders\u00e4chsisches Umweltministerium, 2002
\nAchema 2000, Frankfurt, CUTEC Messeauftritt, Vortrag und Publikation
\nEXPO 2000, Clausthal-Zellerfeld, G\u00f6ttingen, Posterpr\u00e4sentation CUTEC – Nachhaltige AbfallwirtschaftGVC-Jahrestagung 2000, Karslruhe, Posterpr\u00e4sentation und Publikation<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Ergebnis des Projektes ist die Entwicklung eines onlinef\u00e4higen Analyseger\u00e4tes zur Beurteilung von Flockungsprozessen anhand der Flockengr\u00f6\u00dfenverteilung sowie eines zweistufigen variabel regelbaren Flockungsreaktors im Pilotma\u00dfstab f\u00fcr eine Optimierung und Automatisierung der Kl\u00e4rschlammkonditio-nierung und Entw\u00e4sserung in einer Kammerfilterpresse.
\nDa die Analyse der Schlammflocken nach der Konditionierung\/ Flockung erfolgt, wird jede vorhergehende \u00c4nderung des Schlamms mit dem Flockungssensor erfasst. Die Analyse des Schlamms nach der Flo-ckung scheint demnach ein sinnvolles Verfahren zu sein, da es die Summe aller Einflussgr\u00f6\u00dfen widerspiegelt.
\nDurch den Einsatz des Kegelr\u00fchrers mit seiner spezifischen Str\u00f6mungsausbildung im Kegelspalt ist es m\u00f6glich, in einem kompakten Apparat hintereinander gezielt mehrere Teilschritte des Flockungsprozesses realisieren zu k\u00f6nnen, wobei der letzte Schritt – die so genannte Flockenpelletierung – wichtig zu sein scheint. Da die Ergebnisse im Pilotma\u00dfstab erfolgversprechend sind, w\u00e4re eine Erprobung im technischen Ma\u00dfstab f\u00fcr eine sp\u00e4tere Einf\u00fchrung in Praxis w\u00fcnschenswert.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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