GFaI Forschungsgruppe AMSPR

Prognose basierte Ozon-Dosierung zur Einhaltung von CSB-Grenzwerten bei minimalen Betriebskosten

Problemstellung

Wenn die Kapazitäten bestehender Abwasserreinigungsanlagen in Papierfabriken nicht mehr ausreicht, um geforderte Grenzwerte sicher einzuhalten, werden innovative Reinigungsverfahren benötigt. Hier ist die Ozonbehandlung in der Kombination "Biologie - Ozon - Biologie" zu einem bedeutenden Verfahren geworden. Die produzierte Ozonmenge wird aber nicht kontinuierlich an die Abwasserbeschaffenheit angepasst. Unnötig hohe Betriebsmittelkosten oder überschrittene Grenzwerte können die Folge sein.

Oft müssen Papierfabriken Frachtgrenzwerte einhalten. Damit auch solche Grenzwerte wirtschaftlich eingehalten werden können, ist ein Regelungskonzept anzustreben, das die tatsächlich eingeleitete CSB-Fracht den Einleitegrenzwerten bestmöglich annähert. Hauptbestandteil eines solchen Konzeptes ist die zuverlässige Prognose der im Zu- und Ablauf der ARA zu erwartenden CSB-Fracht. Es liegen bislang keine umfassenden Erfahrungen dazu vor, welche Betriebsereignisse Auswirkungen auf die der ARA zufließende CSB-Fracht haben, wie hoch die resultierenden CSB-Frachten sind und in welchem Maße sich dies im Ablauf der ARA widerspiegelt.

Forschungsziel / Forschungsergebnis

Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist es, ein Regelungskonzept zu erstellen, mit dem in Papierfabriken Fracht basierte Einleitegrenzwerte sicher eingehalten werden können und das gleichzeitig die Betriebsmittelkosten von Ozonstufen minimiert. Zusätzlich soll erstmals die CSB-Fracht basierend auf Ereignissen im Werk prognostiziert werden.

Es soll ein Regelungskonzept erstellt werden, das die benötigte Ozonmenge so steuern kann, dass ein Grenzwert für die 24-h-CSB-Fracht im Ablauf der nachgeschalteten biologischen Schwachlaststufe in Papierfabriken möglichst genau eingehalten wird. Des Weiteren soll die Regelung folgende Bedingungen erfülen:

Sowohl Grenzwertüberschreitungen als auch überschüssige Ozonproduktionen sind zu vermeiden.
Die Ozonerzeugung soll kostenoptimiert erfolgen, d. h. die benötigte Ozonmenge soll bezüglich der Ozonkonzentration im Feedgas und somit des Sauerstoff- und Energieverbrauchs wirtschaftlich optimiert erzeugt werden.
Die Ozonstufe soll automatisch bei Bedarf an- und abfahren.
Sicheres Handling von Ausreißern (z. B. falsches Messsignal, kurzfristiger Anstieg des Volumenstroms oder der CSB-Konzentration).
Prüfung einer lernfähigen Regelung (im Idealfall).

Ein wesentlicher Bestandteil einer Fracht basierten Regelung ist eine zuverlässige Prognose der zu erwartenden CSB-Fracht. Eine solche Prognose war bisher nicht möglich.