Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Entwicklung und Erprobung eines kontinuierlichen Messverfahrens f\u00fcr die Sauerstoffeintragsleistung in Belebungsbecken auf Basis der Abluftmethode. Dieses Verfahren erm\u00f6glicht die kontinuierliche Erfas-sung der zeitlichen Ver\u00e4nderung der Effizienz von Bel\u00fcftungsystemen im Anlagenbetrieb als Entschei-dungsgrundlage f\u00fcr die Unterhaltung und Ersatzbeschaffung. Au\u00dferdem wird die M\u00f6glichkeit geschaffen, kurzzeitige \u00c4nderungen des alpha-Wertes im Betrieb von Belebungsanlagen mit dem Ziel einer Effizienzsteigerung zu ber\u00fccksichtigen. Es wird damit eine Messeinrichtung entwickelt, die auf Kl\u00e4ranlagen zu ei-ner deutlichen Energieeinsparung und damit zu einer Umweltentlastung f\u00fchren wird.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAuf dem Kl\u00e4rwerk Hamburg-Dradenau wurde ein Belebungsbecken mit acht verschiedenen Bel\u00fcfter-Fabrikaten bzw. -Typen ausger\u00fcstet. Die zeitliche Ver\u00e4nderung der Effizienz dieser verschiedenen Bel\u00fcfterfelder wurde 15 Monate lang mit dem zu entwickelnden Online-Messger\u00e4t gemessen. F\u00fcr die Entwicklung des Online-Messger\u00e4tes lagen geeignete Randbedingungen vor, da das Versuchsbecken mit einer flexiblen Regel- und Messtechnik f\u00fcr die Bel\u00fcfter ausger\u00fcstet ist. Das Versuchsbecken blieb in den Pro-zess der Kl\u00e4ranlage eingebunden, so dass der Zufluss zur Versuchsanlage den vorhandenen Schwan-kungen im Tagesablauf und Jahresgang unterlag.
\nEs wurden neue, wartungsarme Sensoren erprobt, die einen Dauerbetrieb des Online-Messger\u00e4tes erlauben. Um eine repr\u00e4sentative Erfassung des Sauerstoffeintrags auch bei ungleichm\u00e4\u00dfiger Luftverteilung sicherzustellen, wurde eine Mehrwege-Probenstromumschaltung sowie eine Analysator-Steuerung zur Bedienung dieser Probenstromumschaltung entwickelt, so dass mehrere Messorte untersucht wer-den k\u00f6nnen, ohne die Messstellen st\u00e4ndig zu versetzen.
\nMit R\u00fccksicht auf den unbeaufsichtigten Betrieb wurde das Messsystem mit einer Einrichtung zur Fernwartung bzw. Datenfern\u00fcbertragung \u00fcber das Telefonnetz ausger\u00fcstet. Um auch im Dauerbetrieb eine aussagef\u00e4hige Berechnung des Sauerstoffeintrags durchf\u00fchren zu k\u00f6nnen, wurde das Messsystem so erweitert, dass eine st\u00e4ndige Erfassung des Luftvolumenstroms m\u00f6glich ist.
\nUm verschiedene Messmethoden und die Zuverl\u00e4ssigkeit der eingesetzten Elemente ausgiebig zu untersuchen, wurden zwei unterschiedliche Online-Messger\u00e4te erstellt und erprobt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen der fast zweij\u00e4hrigen Entwicklungsarbeiten wurden diverse Modifikationen bzw. Optimierungen der Sauerstoffeintragsmessung nach der Abluftmethode realisiert, so dass nunmehr eine Messeinrichtung zur Verf\u00fcgung steht, die
\n\u00b7\teinen kompakten, standardisierten Aufbau hat und in Kleinserie herstellbar ist;
\n\u00b7\tf\u00fcr den Einsatz als quasi-kontinuierliche Messung geeignet ist;
\n\u00b7\tentweder fest auf einer Kl\u00e4ranlage installiert werden, aber auch mit relativ geringem Aufwand tempor\u00e4r auf Kl\u00e4ranlagen eingesetzt werden kann;
\n\u00b7\tdurch die automatisierte Auswertung der Messwerte im Prozessrechner schnell die f\u00fcr den Betrieb erforderlichen Ergebnisse liefert.
\nDamit ist es m\u00f6glich, auf jeder Belebungsanlage, die mit einer Druckbel\u00fcftung arbeitet, f\u00fcr den konkreten Einsatzfall jederzeit Aussagen \u00fcber die Effizienz des Bel\u00fcftungssystems machen zu k\u00f6nnen. So kann z. B. die Alterung der Bel\u00fcfterelemente auf Grund der erhobenen Messdaten l\u00fcckenlos verfolgt werden. Die Entscheidung, wann Reinigungsma\u00dfnahmen sinnvoll sind und wann Bel\u00fcfter aus betrieblichen oder wirtschaftlichen Gr\u00fcnden ersetzt werden sollten, kann auf Basis dieser Messdaten zuverl\u00e4ssig getroffen werden. So wird den Anlagenbetreibern ein Instrument an die Hand gegeben, die Systemauswahl und anschlie\u00dfend die Wartung des Bel\u00fcftungssystems auf eine sichere Basis zu stellen. Der gro\u00dfe Vorteil der entwickelten Messeinrichtung ist darin zu sehen, dass die Messung der Sauerstoffausnutzung unter allen denkbaren, sich zeitlich \u00e4ndernden Randbedingungen auf einer Kl\u00e4ranlage m\u00f6glich ist. Die Abluftmethode ist hervorragend geeignet, Ans\u00e4tze zu einer betrieblichen Optimierung im Hinblick auf den Sauerstoffeintrag und den Energieaufwand zu finden.
\nDie Betreuung durch qualifiziertes Personal beschr\u00e4nkt sich auf den Aufbau der Messeinrichtung und eine im Normalfall w\u00f6chentliche Wartung der Messeinrichtung. T\u00e4gliche Routinearbeiten wie eine Sichtkontrolle der Messhauben und der Probenleitungen sowie ein kurzer Funktionstest des Analysenger\u00e4tes k\u00f6nnen nach Einweisung vom Betriebspersonal der Kl\u00e4ranlage durchgef\u00fchrt werden.
\nEin weiterer Entwicklungsbedarf wird noch gesehen hinsichtlich des Winterbetriebs sowie bei starker Schaumbildung. W\u00e4hrend der Versuche wurde zeitweise eine extreme Schaumbildung auf dem Belebungsbecken beobachtet, die hin und wieder dazu f\u00fchrte, dass Schaum in die Messleitungen gelangte und dann die Gewinnung eines repr\u00e4sentativen Probenstroms verhinderte. Weiterhin wurde bei Temperaturen unter 0\u00b0 C auch ein Einfrieren von Kondenswasser in den Schl\u00e4uchen beobachtet; dieses Problem ist allerdings durch beheizte Messgasleitungen ohne weiteres beherrschbar.
\nDas entwickelte Messger\u00e4t lieferte f\u00fcr das Kl\u00e4rwerk Dradenau wichtige Erkenntnisse f\u00fcr die Auslegung inkl. der erzielbaren Energieeinsparung sowie hinsichtlich der Eignung verschiedener Bel\u00fcfterelemente f\u00fcr die gegebenen Einsatzbedingungen. In einem n\u00e4chsten Schritt sollte das Messger\u00e4t testweise auf un-terschiedlichen Kl\u00e4ranlagen zum Einsatz kommen, und zwar \u00fcber Zeitr\u00e4ume von einigen Tagen bis meh-reren Wochen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Projektergebnisse wurden im Rahmen eines zweit\u00e4gigen Seminars mit dem Titel Bel\u00fcftung von Be-lebungsbecken am 08. und 09.05.2006 in Osnabr\u00fcck einer breiten Fach\u00f6ffentlichkeit vorgestellt. Dieses Seminar wurde von mehr als 100 Personen besucht. Das Interesse an dem Messverfahren sowie an den Anwendungsm\u00f6glichkeiten war dabei sehr hoch.
\nPublikation:
\n–\tFr\u00f6se, G.; Mennerich, A.; Plumeyer, J. (2006): Entwicklung eines Verfahrens zur kontinuierlichen Messung des Sauerstoffeintrags unter Betriebsbedingungen. Zur Ver\u00f6ffentlichung in KA Abwasser Abfall eingereicht
\nWeitere Fachtagungen:
\n–\t17. Kolloquium und Fortbildungskurs zur Abwasserwirtschaft, TUHH\/ GFEU, Hamburg, September 2005. Tagungsband: ISBN 3-930400-75-8
\n–\tTreffen der Nachbarschaft Gro\u00dfkl\u00e4rwerke, 35. Treffen am 17. November 2005 in Hetlingen<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mit der entwickelte Messeinrichtung zur Sauerstoffeintragsmessung nach der Abluftmethode k\u00f6nnen in Belebungsanlagen mit Druckbel\u00fcftung quasikontinuierliche Messungen der Sauerstoffausnutzung durch-gef\u00fchrt werden. Das entwickelte Messger\u00e4t lieferte f\u00fcr das Kl\u00e4rwerk Dradenau wichtige Erkenntnisse und kann jetzt auf anderen Kl\u00e4ranlagen eingesetzt werden. Es wurde im Rahmen eines zweit\u00e4gigen Seminars Fachleuten vorgestellt und stie\u00df auf gro\u00dfes Interesse bei Kl\u00e4ranlagenbetreibern.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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