Wasseranalytik Kläranlagen Prozesssteuerung und Qualitätskontrolle

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Paula Krüger
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1 Wasseranalytik Kläranlagen Prozesssteuerung und Qualitätskontrolle Martina Hofer Geschäftsleiterin V201705_#1

2 Ablauf 1. Messtechnik Labor / Online 2. Voraussetzung für den erfolgreichen Betrieb von Online Messsystemen auf Kläranlagen 3. Einsatzgebiete Online Messsysteme 4. Qualitätssicherung 5. Fazit V201705_#2

3 1. Messtechnik Labormesstechnik: - Methoden sind überprüfbar (Reproduzierbarkeit, Genauigkeit) - Viele Qualitätsparameter bestimmbar - Analyse sehr geringer Mengen Analyse im Bereich ng/l (vgl. Mikroverunreinigungen) Online Messtechnik: - Überprüfung der Messwerte schwierig (nur punktuell) - Nur bestimmte Parameter können analysiert werden (in der Regel Summenparameter) - Analyse im Bereich mg/l V201705_#3

4 1. Messtechnik Online Messsysteme sind unzuverlässig, aufwendig und teuer....oder doch nicht? V201705_#4

5 1. Messtechnik Online Messungen Messstellen Online Messsysteme (nur Qualitätsmesssysteme dargestellt) (X = Messstellen 24 h Sammelproben - Labor) x x x V201705_#5

6 2. Voraussetzungen WAS soll mit einem Online Messsystem erreicht werden? Damit die Systeme den gewünschten Nutzen bringen: Wartungsintervall? Einbau in Messstelle Definitionen, Entscheidungen, Aussage / Nutzen, Design Messstelle etc. VOR definitivem Einbau der Systeme!! V201705_#6

7 2. Voraussetzungen Messstellendesign Korrekter Einbau der Messgeräte Zugänglichkeit (Ein- und Ausbau) Einfache und möglichst saubere Arbeitsbedingungen V201705_#7

8 2. Voraussetzungen V201705_#8

9 2. Voraussetzungen V201705_#9

10 2. Voraussetzungen Online Messsysteme sind ungenau....wie genau ist denn genau genug? V201705_#10

11 2. Voraussetzungen Genauigkeit steht in Abhängigkeit zum Einsatzgebiet - Prozesssteuerung (z.b. Belüftung Belebungsbecken) - Fracht basierte Prozessregelung (z.b. Fällmitteldosierung) - Qualitätsüberwachung (z.b. als Teilersatz zu 24 h Sammelproben)...und wie genau ist die Überprüfungsmethode? Beispiel: CSB Online 24 h Sammelprobe Zulauf ARA: 350 mg/l CSB Labor 24 h Sammelprobe Zulauf ARA: 300 mg/l Was ist der korrekte Wert? V201705_#11

12 2. Voraussetzungen Anforderungen für genaue online Daten es gibt keine wartungsfreie Sonde / Analyser - täglich Interpretation Verlauf der Ganglinien (Erkennen Drift, Defekte etc.) - regelmässig manuelle Reinigung (auch Mengenmessung) - periodisch Überprüfung Messgenauigkeit (24 h Sammelprobe, Stichprobe) - Kalibration nach Bedarf, Abweichungen definieren V201705_#12

13 3. Einsatzgebiete Online Messparameter - ph - Wert: Havariedetektion, Kontrollparameter Ablauf ARA - Ammonium: Steuer- / Regelgrösse Nitrifikation; Anammox; Qualitätsüberwachung Ablauf - Nitrat: Steuer- /Regelgrösse Denitrifikation; Qualitätsüberwachung Ablauf - CSB / TOC: Havariedetektion, Kontrollparameter Zulauf und Ablauf Biologie, Qualitätsüberwachung Ablauf - O 2 : Steuer- / Regelgrösse C- Abbau - TS: Qualitätsüberwachung Ablauf, Steuer- und Regelgrösse Belebung - PO 4 -P: Qualitätsüberwachung Ablauf, mögliche Fällungssteuerung - Leitfähigkeit: Havariedetektion, Anammox - Mengen: Bilanzierung, Steuer- und Regelgrösse V201705_#13

14 3. Einsatzgebiete Steuerung und Regelung von Prozessen Messen von Frachten im Zu- und Ablauf eines Prozesses Erkennung von Industrieeinleiter / Frachtmanagement / Havariedetektion Ersatz von Analytik 24 h Sammelproben / Qualitätsüberwachung V201705_#14

15 3. Einsatzgebiete Steuerung und Regelung von Prozessen (I) Vergleichsmessung in Biologiebecken mit 2 NH 4 -N Sensoren V201705_#15

16 3. Einsatzgebiete Steuerung und Regelung von Prozessen (II) Belastungsgrad ( Fracht ) wird automatisch mit Q * Konzentration TS Sonde berechnet und dementsprechend die Belüftung Hoch / Runter gefahren. V201705_#16

17 3. Einsatzgebiete Messen von Frachten im Zu- und Ablauf Beispiel: CSB- Momentanfracht Rohzulauf einer ARA mit hohem Industrieanteil V201705_#17

$3. Einsatzgebiete Erkennung von Industrieeinleiter Ammoniumfracht der Spitzenbelastung im$ Problem: Überlastung der Anlage mit Spitzen im Auslauf Lösung: Dynamisches

Problem: Überlastung der Anlage mit Spitzen im Auslauf Lösung: Dynamisches

18 3. Einsatzgebiete Erkennung von Industrieeinleiter Ammoniumfracht der Spitzenbelastung im Rohzulauf betrug rund 30 % der Tagesfracht! Problem: Überlastung der Anlage mit Spitzen im Auslauf Lösung: Dynamisches Frachtenmanagement Ganglinien Leitfähigkeit Kanal (blau und Rohzulauf ARA (rot) Ganglinien Leitfähigkeit, Ammonium und NO x -N während Belastungsstoss V201705_#18

19 3. Einsatzgebiete Havariedetektion Detektion von durch Industrien bedingte CSB - Belastungsstösse im Zulauf und zugehörige. UV/VIS Absorptionsspektren V201705_#19

3. Einsatzgebiete (Teil-)Ersatz 24 h Sammelproben 24 h Sammelprobe 10.04.13 = 0.

20 3. Einsatzgebiete (Teil-)Ersatz 24 h Sammelproben 24 h Sammelprobe = 0.7 mg/l 24 h Mittelwert = 0.85 mg/l Spitzenkonzentrationen erkennbar Ursache kann ermittelt werden Die Anlagenfunktion wird sichtbar... NH 4 -N Konzentration Ablauf Filter ARA Kloten / Opfikon V201705_#20

21 3. Einsatzgebiete (Teil-)Ersatz 24 h Sammelproben CSB im Rohzulauf ARA V201705_#21

22 4. Qualitätskontrolle Voraussetzungen...Anforderungen an das Messsystem wurden VORGÄNGIG definiert...der Einbau ist korrekt...das Messsystem ist zugänglich...die Wartungsintervalle werden eingehalten...die Vergleichsanalytik wird kritisch hinterfragt (Probenahme, Methode,...)...die Dokumentation der Arbeiten (Reinigung, Kalibration, Austausch)...Schulung des Personals... DANACH Vergleichsmessungen durchführen V201705_#22

23 4. Qualitätskontrolle Abweichungen definieren z. B. in Kontrollkarten V201705_#23

24 4. Qualitätskontrolle Qualität der Messdaten visualisieren Abweichung 24 h Mittelwert Sonde zu 24 h Wert Labor / Sammelprobe systematischer Fehler Sonde verunreinigt? Laborresultate korrekt? CSB- Konzentration Ablauf Filter ARA Kloten / Opfikon (rot) und Q (schwarz) V201705_#24

25 5. Fazit Die Online Daten werden 7 Tage / 24 h generiert Ganglinie Die Prozesse werden sichtbar Mögliche Probleme im ARA Betrieb können durch die Interpretation der Daten erkannt werden Der Einsatz von Online Messsystemen ist Stand der Technik Für zuverlässige Messergebnisse müssen Unterhalt / Wartung / Service gewährleistet werden Der Einbau der Systeme ist bedeutend für die Qualität der Messresultate Der Betrieb muss entsprechende Arbeitsanweisungen erstellen, - wie werden Online Messungen überprüft? - wie werden diese dokumentiert? Die Betriebsmitarbeiter müssen entsprechende auf Ihre Systeme geschult und sensibilisiert werden V201705_#25

26 5. Fazit Online Messsysteme sind bei sachgemässem Einsatz zuverlässig und eine Unterstützung im Betrieb und in der Überwachung der Abwasserreinigungsanlage. Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! V201705_#26

27 Kontakt unimon GmbH Vorbühlstrasse 21 CH-8962 Bergdietikon Zentrale +41 (0) Fax +41 (0) Mobile +41 (0) Contracting Messtechnik Mobile Messstationen Auftragsanalytik Erstellen von SOP für online Messsysteme V201705_#27

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