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wlb - Wasser, Luft und Boden 3/2015

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WASSER-/ABWASSERTECHNIK

WASSER-/ABWASSERTECHNIK I TITEL Selbst in der Hand Biologieoptimierung ist für Maßnahmen zur Energieeffizienz unverzichtbar Christoph Wolter Energieoptimierung ist Pflichtprogramm für jede Kläranlage. Mit einem neuen Messumformer können Anwender jetzt die sofortige Umsetzung von Optimierungsmaßnahmen selbst in die Hand nehmen. Das Werkzeug ermöglicht eine schnelle Anknüpfung ohne Änderung bestehender Systeme und eine flexible Optimierung einzelner Becken und Straßen. Wie dies praktisch aussieht, zeigt die Anwendung am Beispiel der Kläranlage Stadtlohn. Spätestens mit dem DWA Arbeitsblatt A216 werden Maßnahmen zur Energieeffizienz auf Kläranlagen gefordert. Die Vorgehensweise ist detailliert beschrieben. Energiecheck und Studien zu möglichen Einsparpotenzialen sind mehr oder weniger schnell erstellt – die Umsetzung und Ergebnisbewertung zieht sich jedoch über lange Zeiträume mit vielen Beteiligten. Eine Maßnahme zieht einen Rattenschwanz an weiteren notwendigen Maßnahmen hinterher. Für den Betreiber entziehen sich damit die Maßnahmen der eigenen Handhabung und Einflussnahme und führen zu Ergebnissen, die nach den inzwischen vergangenen Zeitspannen kaum noch nachvollziehbar sind. Die Zeit wird zum alles entscheidenden Faktor bei der schrittweisen Umsetzung von Optimierungsmaßnahmen. Denn nur vor Ort im täglichen Betrieb und überschaubaren Zeiträumen sind effektive Maßnahmen schrittweise und nachkontrollierbar umsetzbar. Nur so können verschiedene Einstellungen bis zum optimalen Weg im laufenden Betrieb nachgefahren und überprüft werden. Sofort einsatzbereit Mit Liquiline Control CDC81 steht jetzt ein Werkzeug zur Verfügung, mit dem sofort Maßnahmen zur Biologieoptimierung gestartet werden können. Der Messumformer muss lediglich angeschlossen werden und ist in der Regel innerhalb eines Tages einsatzbereit. Waren früher an Maßnahmen zur Biologieoptimierung viele verschiedene Partner mit unterschiedlicher Sprache und Verständnis beteiligt mit der Folge von langwierigen Planungs- und Umsetzungsphasen, so kommt jetzt alles aus einer Hand – es gibt für den Kunden einen Ansprechpart- ner für Verfahrenstechnik, Messtechnik, Regelung und Automatisierung, der die Anlage versteht. Die Automatisierungslösung Liquiline Control CDC81 ist ein Werkzeug, das dem Anwender ermöglicht, in kürzester Zeit mit verlässlicher Sicherheit und einfacher, selbsterklärender und übersichtlicher Bedienung am Touch-Panel Stufen der Biologieoptimierung umzusetzen. Höchste Sicherheit wird durch Einsatz bekannter, zuverlässiger Hardware gewährt. Die Siemens SPS und das Touch-Panel erfordern keinen Eingriff in die Programmierung des bestehenden Systems. Der Software-Support des separaten Systems und Updates erfolgen durch Endress+Hauser. Das System ist im täglichen Betrieb einfach in der Handhabung. Die Anbindung ist dank Busverbindung mit dem bestehenden System unkompliziert, die Bedienung per Touch-Panel selbsterklärend. Das gesamte System lässt sich schnell auf zukünftige Anforderungen und Erweiterungen anpassen. Durch Updates partizipiert der Anwender permanent an Weiterentwicklungen. Software-Ergänzungen sind auf die Module erweiterbar. Unmittelbar nach der System-Installation kann mit der Optimierung begonnen werden. Sicherheitsrelevante Regelungen wie die Nährstoffelimination werden zuverlässig übernommen. Kernstück für die Biologieoptimierung sind der Ammoniumsowie der Sauerstoffregler. Autor: Dr. Christoph Wolter, Produktmanager Analysemesstechnik, Endress+Hauser Messtechnik GmbH+Co. KG, Weil am Rhein 12 wlb 3/2015

Regelung ist Kernstück Ammonium wird in einem frei einstellbaren Regelband gehalten. Die Belüftung läuft unter Berücksichtigung von Sicherheitszeiten für die maximale Belüftungszeit und die maximale Pausenzeit nur so lange bis der Ammoniumwert die untere Grenze erreicht hat. Der Ammoniumregler minimiert in den vorgegebenen Grenzen die energieintensiven Belüftungszeiten in Abhängigkeit der Prozessanforderungen. Der integrierte Sauerstoffregler steuert in den vom Ammoniumregler vorgegebenen Belüftungszeiten die Gebläse und gibt einen Sollwert für die Sauerstoffkonzentration vor. Der Regler verändert dynamisch je nach Ammoniumbelastung der biologischen Stufe den Sollwert. Wird nun eine Niedriglastphase im Belebungsbecken festgestellt, wird der Sauerstoffsollwert auf ein Minimum reduziert. Gleichermaßen wird in einer Hochlastphase der Wert wieder angehoben. Dies ermöglicht die perfekte Abstimmung der Anlage auf unterschiedliche Belastungssituationen mit dem Ziel, in gering belasteten Zeiten möglichst energieminimiert zu fahren und in Zeiten mit hohen Belastungen zusätzliche Leistungsreserven zur Verfügung zu haben. Für die Biologieoptimierung ist eine vollständige Ausstattung der Becken mit Online-Messtechnik Voraussetzung. Hierüber ist bereits an andere Steller ausführlich berichtet worden. Memosens-Technologie und Liquiline-Plattform ermöglichen eine einfache und flexible Handhabung der Messtechnik – ein Wechsel des Aufstellungsorts oder die Erweiterung der Messstelle stellen kein Hindernis dar. Unkomplizierte Installation Ein typisches Anwendungsbeispiel zeigt der Einsatz in der Kläranlage Stadtlohn. Die 01 Liquiline bildet die wichtigsten Biologie-Parameter ab kommunale Kläranlage ist ausgelegt für 30 500 EW und wird betrieben mit Vorklärung, zwei parallelen, intermittierend betriebenen Belebungsbecken mit feinblasiger Belüftung, Nachklärung und Faulung. Die vorhandene PC-basierte NH 4 /Redox- Regelung auf Windows-XP lieferte gute Ergebnisse. Ein Ersatz des alten Systems war aufgrund der veralteten Hardware dringend erforderlich. Auch die Erweiterung des Systems auf Kaskadendenitrifikation wäre nicht möglich gewesen. Mithilfe der örtlichen Elektrofirma war die Anknüpfung und Inbetriebnahme des neuen Systems schnell erledigt. Nach Anschluss des Profibuskabels wurden die erforderlichen Daten aus dem PLS und ins PLS zur Verfügung gestellt und erste Anpassungen der Regelparameter vorgenommen. Bereits nach ca. einer Stunde lief die Steuerung. Auch die weiteren Regelparameter waren schnell auf die Anlage abgestimmt, sodass seit diesem Zeitpunkt die Anlage stabil mit der neuen Regelung läuft. In der ersten Phase wurde ein Testsystem für die Regelung einer Beckenstraße im Vergleich zur alten Regelung eingesetzt. Die neue Regelung brachte umgehend stabile, gegenüber der alten Regelung verbesserte Ergebnisse, sodass nach kurzer Zeit die Umsetzung in eine feste Installation auf beide Straßen möglich war. Ausblick auf möglichen Umbau In einem nächsten Schritt wird die Kläranlage auf Kaskadendenitrifikation umgebaut und in diesem Zuge auch mit leistungsstärkeren Gebläsen ausgestattet. Hierfür muss die vorhandene Regelung nicht umgebaut werden. Die vorhandenen, am Touch-Panel einstellbaren Parameter reichen aus, um die optimierten Einstellungen der Kaskadendenitrifikation abzubilden. Ziel wird es sein, die beiden Stufen hinsichtlich Stickstoffabbau so zu steuern, dass in der ersten Stufe eine möglichst energieeffiziente Reduktion erreicht wird, während die zweite Stufe den Restabbau mit maximaler Sicherheit erreichen soll. Eine weitere Stufe, die noch in diesem Jahr angegangen wird, ist der Ausbau der Regelung auf die Phosphor elimination. Das Touch-Panel der Liquiline Control CDC81 wurde so installiert, dass es in die kontinuierlich Überwachung der Anlage mit einbezogen wird. Ewald Rathmer, Betriebsleiter der Kläranlage sagt hierzu: „Es ist eine Regelung, die auffordert, den eigenen Kopf einzusetzen. Man muss selber überlegen, was passiert gerade. Das erste, was ich mache: ich schaue mir beide Zonen an.“ Die Regelung lebt im laufenden Betrieb. Fotos: Fotolia, Endress+Hauser www.de.endress.com 02 Aufstellung Liquiline Control CDC81 in der Leitzentrale der Kläranlage Stadtlohn: hier wird das Automatisierungswerkzeug im täglichen Betrieb zur Anlagenkontrolle eingesetzt 03 Bedienbildschirm mit Übersicht der ablaufenden Regelung; Eingabe und Änderung der Parameter erfolgt über ein Touch-Panel wlb 3/2015 13