Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Allein in Nordrhein-Westfalen fallen j\u00e4hrlich ca. 500.000 t fl\u00fcssige Abf\u00e4lle an, die zur Beseitigung bzw. Verwertung chemisch-physikalischen Behandlungsanlagen zugef\u00fchrt werden. Die Abf\u00e4lle bestehen zumeist aus mehreren Phasen (z. B. Wasser, Schlamm und Organik). Um eine gezielte Trennung der einzelnen Phasen vornehmen zu k\u00f6nnen, ist es notwendig, die Grenzschichten der Phasen m\u00f6glichst genau zu erkennen. Die f\u00fcr diese Aufgabenstellung erforderliche Sensorik bzw. geeignete Messsysteme sind derzeit nicht verf\u00fcgbar. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines f\u00fcr den rauhen Betrieb tauglichen und wirtschaftlich einsetzbaren Sensor- bzw. Messsystems, das die Erfassung von Phasen\u00fcberg\u00e4ngen erlaubt. Die Technik muss m\u00f6glichst mobil einsetzbar sein.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenInnerhalb des Projektes waren folgende Arbeitsschritte vorgesehen:
\n\u00b7\tAuswahl m\u00f6glicher Messprinzipien;
\n\u00b7\tAuswahl und Bewertung geeigneter Sensorik;
\n\u00b7\tEignungstests f\u00fcr die Sensorik im Rahmen von Labor- und Betriebsversuchen;
\n\u00b7\tKonzeption, Bau und Test einer Prototypeinrichtung;
\n\u00b7\tErstellung eines Pflichtenheftes f\u00fcr Konstruktion und Bau des Sensor- und Messsystems.
\nZiel dieser Arbeitsschritte war es, neben der Definition des Messprinzips einen geeigneten Hersteller\/Entwickler f\u00fcr das Messsystem zu finden. Die Arbeitsschritte 1 – 4 wurden in Zusammenarbeit mit dem Institut f\u00fcr Allgemeine Physik der Technischen Universit\u00e4t Wien u. a. im Rahmen einer Diplomarbeit durchgef\u00fchrt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Ergebnisse der Laborversuche an typischen Abf\u00e4llen favorisierten die Messung der Ultraschallgeschwindigkeit als das geeigneteste Messverfahren. F\u00fcr eine automatische Bestimmung der Eintauchtiefe wurde ein am Markt verf\u00fcgbarer Radarsensor ausgew\u00e4hlt. F\u00fcr Erprobungen im Technikumma\u00dfstab wurde ein Prototyp erstellt bestehend aus Ultraschallsensor, Radarsensor sowie einer Auswerteeinheit. Die Technikumsversuche wurden an realen Abfallproben im Originalma\u00dfstab mit Erfolg durchgef\u00fchrt. Messgenauigkeit: Die Genauigkeit der Erkennung der Phasengrenze wird durch die Eintauchgeschwindigkeit und die Abtastrate der Messwerte durch die Auswerteeinheit bestimmt. Auf Grund der gew\u00e4hlten Eintauchgeschwindigkeit von 2 cm\/s und der Abtastrate der Messwerte von 1\/s ergibt sich f\u00fcr die Ein-tauchtiefe eine Aufl\u00f6sung von 2 cm. Insgesamt kann davon ausgegangen werden, dass die mit der gew\u00e4hlten Messmethode erzielten Ergebnisse f\u00fcr die Praxis hinreichend genaue Aussagen \u00fcber Lage der Phasengrenzen erlauben.
\nEinfl\u00fcsse durch Verschmutzungen\/Sedimente: Eine Verschlechterung der Messergebnisse f\u00fcr die Bereiche \u00d6l und Emulsion war auch bei wiederholten Messungen ohne zwischenzeitlicher Reinigung nicht zu erkennen. Bei L\u00f6semitteln und \u00e4hnlichen Stoffen treten praktisch keine Verschmutzungen auf. Erh\u00f6hte Verschmutzungen mit Einfluss auf die Messgenauigkeit werden sich bei Vorhandensein von Sedimenten einstellen. Allgemeing\u00fcltige Aussagen k\u00f6nnen wegen der gro\u00dfen Vielfalt an m\u00f6glichen Abfallstoffen hier nicht gemacht werden.
\nTemperatureinfluss: Die Schallgeschwindigkeit ist stoff- und temperatur-abh\u00e4ngig. Die Temperaturkoeffizienten zweier aneinandergrenzender Stoffe k\u00f6nnen unterschiedlich gro\u00df sein und unterschiedliche Vorzeichen besitzen. Dies kann dazu f\u00fchren, dass bei einer bestimmten Temperatur die Schallgeschwindigkeiten gleich sind und somit die Phasengrenze nicht erkannt wird. Obwohl dieser Effekt bei den durchgef\u00fchrten Versuchen im Falle einer \u00d6l\/Emulsion-Phasengrenze beobachtet wurde, d\u00fcrfte die Bedeutung dieser Zusammenh\u00e4nge f\u00fcr die Praxis gering sein.
\nMessung der Eintauchtiefe: Die Technikumversuche haben f\u00fcr die Messung der Eintauchtiefe mit der Radarsmessung in allen F\u00e4llen genaue Werte geliefert. Bei \u00d6len zeigte sich, dass mit abnehmender \u00d6lschichth\u00f6he die Messung der Eintauchtiefe ungenauer wird. Nach Angaben des Herstellers liegt dies an Interferenzen der Radarwellen, die jedoch bei der Messung geringerer \u00d6lschichth\u00f6hen mit dem Einsatz eines h\u00f6herfrequenteren Radarger\u00e4tes vermieden werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Kurzfristig ist die Vorstellung des vorhandenen Prototypen des Phasendetektors f\u00fcr einen gr\u00f6\u00dferen Interessentenkreis geplant mit dem Ziel, betriebliche Eins\u00e4tze zu definieren und zu realisieren. In den VDI-Nachrichten vom 20.04.2001 wurde in der Rubrik Umwelt ein Artikel Neuer Detektor erkennt mittels Ultraschall Phasengrenzen zwischen w\u00e4ssrigen und nicht-w\u00e4ssrigen Abf\u00e4llen ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Bei einer Projektpr\u00e4sentation am 24.04.2001 in Iserlohn und der offenen Diskussion mit Entsorgungsbetrieben (RWE Umwelt, Bramsche, Lobbe) und Ger\u00e4teherstellern ( Fa. Senso Tech aus Magdeburg) wurden die vorgestellten Ergebnisse positiv bewertet.
\nDas Messverfahren Vus = f(r) ist durch Kombination mit der Radarentfernungsmessung hinreichend genau f\u00fcr die zuverl\u00e4ssige in situ Bestimmung und Lokalisierung von Phasengrenzen. \u00dcber den Ultraschallsensor l\u00e4sst sich die Dichte und damit die Stoffverteilung in Beh\u00e4ltern einfach ermitteln. Mit den Entsor-gungsbetrieben wurden weitere Praxisversuche au\u00dferhalb des F\u00f6rderprojektes vereinbart. Umweltentlastungspotenzial ergibt sich f\u00fcr die Entsorgungswirtschaft aus der m\u00f6glichen zielgerichteten und energetisch optimalen Stoffstrombewirtschaftung beginnend mit der Logistik (ASF-Beh\u00e4lter\/Phasentrennung beim Ablassen von Beh\u00e4ltern). Beim Abfallerzeuger (chemische Industrie u. \u00e4.) bietet das Verfahren zur Phasendetektion prozessintegrierte M\u00f6glichkeiten zur Qualit\u00e4tsverbesserung und Kreislaufschlie\u00dfung bzw. Abfallvermeidung.
\nVoraussetzung f\u00fcr eine breite Markteinf\u00fchrung ist die Umsetzung der verfahrenstechnischen und organisatorischen M\u00f6glichkeiten in der Entsorgungsbranche. Erst wenn hier die wirtschaftlichen Vorteile erkannt und genutzt werden, bietet sich f\u00fcr Ger\u00e4tehersteller ein interessanter Markt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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