Kontinuierliche Ozonversuche unter Regelung der einzutragenden Ozondosis 10

Aller-dings wurde hier nicht eine bestimmte O3-Konzentration vorgegeben, sondern es wurde der Zielparameter – hier BSB₅/CSB-Verhältnis – vorgegeben. Gemessen wurde die Zeit, nach der mit der jeweiligen Regelungsstrategie dieser Zielwert erreicht wurde. Um die Flexibilität und Zuverlässigkeit des Programms zu testen, wurden nach erreichtem Zielwert folgende Bedin-gungen geändert:

• Höhe des Zielwertes

• Zulaufkonzentration

• Probenvolumenstrom

Bei Erreichen von konstanten Werten (SAK, O3-Konzentration, Signal an Generator) wurden Stichproben aus Zu- und Ablauf genommen, um so die nicht online gemessenen Parameter zu analysieren.

5 Ergebnisse und Diskussion 5.1 Laborversuche

5.1.1 Kontinuierliche Ozonversuche (Vorversuche) Zielwerte

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 SOE [g O3/g CSB0]

CSB [mg/l]

alle A alle B alle C alle D

Abb. 5: in Laborversuchen erzielte CSB-Werte

Abb. 5 zeigt die in den kontinuierlichen Laborversuchen durch verschiedene Ozoneinträge erzielten CSB-Werte. An den Unterschieden der Originalproben zeigen sich bereits die Schwankungen der Abwasserzusammensetzung innerhalb der Werke. Besonders stark schwanken die CSB-Werte der Proben aus Werk A mit Werten zwischen 250 und 410 mg/l.

Auch beim Vergleich der untersuchten Abwasserproben untereinander fallen große Unter-schiede der CSB-Niveaus auf. So beträgt der CSB in den Proben aus Werk B im Mittel 399 mg/l, in Werk C dagegen nur 140 mg/l. Erwartungsgemäß sinken die CSB-Konzentrationen durch zunehmende Ozoneinträge. Die aus den Werten der einzelnen Versuche ermittelten Trendlinien zeigen ähnliche Verläufe. Mit Ozoneinträgen von maximal 1,14 g O₃/g CSB₀ konn-ten die CSB-Werte um bis zu 60 % reduziert werden.

0 10 20 30 40 50 60 70

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 SOE [g O3/g CSB0]

α436nm [m-1 ]

alle A alle B alle C alle D

Abb. 6: in Laborversuchen erzielte Färbungswerte

Die Färbung der Proben wird durch Ozonisierung bekanntermaßen ebenfalls stark reduziert (Abb. 6). Die vollständige Entfärbung der sehr unterschiedlich stark gefärbten Originalproben verlangten unterschiedlich hohe Ozoneinträge. So reichten bei den Proben A, C und D bereits Ozoneinträge von 0,2 bis 0,25 g O₃/g CSB₀ zur Entfärbung auf unter 5 m^-1. Im Allgemeinen sind Papierfabriksabwässer bei diesen Färbungswerten nur noch schwach gelblich gefärbt bzw. farblos. Die sehr stark gefärbte Probe B benötigte hierzu 0,6 g O₃/CSB₀. Die stärkste Re-duzierung der Färbung findet bereits bei geringen Ozonmengen statt. Zunehmende Ozonein-tragsmengen führen zu einer weiteren aber allmählich schwächer werdenden Entfärbung.

Online messbare Parameter

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 SOE [g O3/g CSB0]

DOC [mg/l]

alle A alle B alle C alle D

Abb. 7: in Laborversuchen erzielte DOC-Werte

Abb. 7 zeigt die bei unterschiedlichen Ozoneinträgen erzielten DOC-Werte. Der DOC konnte um bis zu 53 % eliminiert werden. Wie bei den CSB-Werten schwanken die Werte der Original-proben innerhalb der Werke sowie zwischen den Werken relativ stark. In den starken Streuun-gen der Messwerte spiegeln sich die unterschiedlichen Originalwerte wider. Die DOC-Werte aus den Versuchen mit den Proben C und D schwanken weniger stark um die Trendlinie.

0 100 200 300 400 500 600

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 SOE [g O₃/g CSB₀]

SAK [m-1 ]

alle A alle B alle C alle D

Abb. 8: in Laborversuchen erzielte SAK-Werte

Aus den SAK-Werten (Abb. 8) lassen sich Trendlinien erstellen, die sehr gut mit den Messwer-ten korrelieren. Dieser direkte Zusammenhang zwischen Ozoneintrag und SAK-Wert ist für eine Verwendung zur Regelung sehr vorteilhaft. Auch hier weisen die Originalproben der ein-zelnen Werke unterschiedliche Werte auf. Durch zunehmende Ozonisierung werden die in den Abwässern enthaltenen Doppelbindungen gespalten, die Anzahl UV-aktiver Strukturelemente verringert sich und als Folge sinken die SAK-Werte. Nach spezifischen Ozoneinträgen von 1 g O3/g CSB0 liegen die SAK-Werte aller untersuchten Proben in einem engen Bereich zwi-schen 56 m^-1 und 81 m^-1.

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 SOE [g O₃/g CSB₀]

Redoxpotential [mV]

alle A alle B alle D

Abb. 9: in Laborversuchen erzielte Redoxpotenziale

Die Redoxpotenziale (Abb. 9) zeigen bei zunehmender Ozonisierung ein anderes Verhalten als die bisher betrachteten Parameter. Bei Ozonisierung der Proben A und D steigen die Re-doxpotenziale zunächst nicht an, sie schwanken um die Werte der Originalproben. Ab jeweils einem bestimmten Ozoneintrag (bei Probe A und D ab 0,8 g O₃/g CSB₀) steigen die Werte sprunghaft an. Hier wurden folglich nicht mehr ausschließlich Abwasserinhaltsstoffe aufge-knackt und oxidiert. Es wurde Ozon im Überschuss eingetragen, was zu einer Erhöhung des Redoxpotenzials führte. Die starken unregelmäßigen Schwankungen des Redoxpotenzials bei der Ozonisierung von Probe B können nicht erklärt werden. Der Bereich der höheren Ozonein-träge, bei denen das Redoxpotenzial sprunghaft ansteigt, kann als oberes Ende des sinnvollen Bereichs der Ozonisierung betrachtet werden. Für eine Regelung des Ozoneintrags ist es denkbar, das obere Ende des Regelbereichs durch erhöhte Redoxpotenziale festzulegen.

Die pH-Werte ändern sich durch die Ozonisierung nur sehr geringfügig. Die Abweichungen sind kleiner als 1 und sind damit relativ gering. Hierzu sind im Rahmen zukünftiger Projekte weitergehende Untersuchungen erforderlich, um die pH-Wert-Änderung – unter Berücksichti-gung einer eventuellen Verschiebung durch Stripeffekte - für eine Regelung des Ozoneintrags zu nutzen.

5.1.2 Ermittlung von Korrelationen

Abb. 10: Korrelationen zwischen SAK und CSB

Abb. 10 zeigt für jeden Versuch sowie für die Originalproben die ermittelten CSB- und SAK-Werte. Es lassen sich deutliche Unterschiede zwischen den Abwässern erkennen. So ergaben sich für Probe B und C mit Korrelationskoeffizienten von 0,95 bzw. 0,88 gute Korrelationen zwischen den Parametern CSB und SAK. Die zugehörigen Formeln wurden für die Erstellung der Regelungsstrategie verwendet. Dadurch kann folglich die Regelungsstrategie sehr genau aus dem zu erzielenden CSB-Wert den einzustellenden und online messbaren SAK ausrech-nen und umgekehrt. In den Proben A und D liegen hier weniger gute Korrelatioausrech-nen vor.

y = -0,02x² + 2,57x

Proben. So bestehen für die Proben A und D gute Korrelationen zwischen SAK- und CSB-Elimination. Für beide Proben wurden die hier ermittelten Korrelationen für die Regelung ver-wendet. Die Zusammenhänge für die Proben A und D erfordern zur Regelung die „gelegentli-che“ Bestimmung des CSBs. Existiert darüber hinaus ein Zusammenhang zwischen CSB und DOC, so könnte dies über eine DOC- sowie SAK-online-Messung im Zulauf gewährleistet wer-den. Während der Regelungsversuche mit Probe A im Labormaßstab wurden aus diesem Grund SAK und DOC im Zulauf gemessen.

5.1.3 Erstellen der Regelungsstrategien

Alle ermittelten Korrelationen sowie die zur Regelung verwendbaren Parameter sind Abwasser spezifisch. Aus diesen Funktionen wurde für jedes Abwasser eine eigene Strategie zur Rege-lung der einzutragenden Ozondosis erstellt. Jede Strategie besteht aus einem Steuerungs- und einem Regelungsteil. Im Steuerungsteil wird aus den einzugebenden, im Zulauf gemesse-nen Werten und dem einzugebenden Ziel-CSB-Wert der zu erreichende SAK-Wert berechnet.

Aus den Ergebnissen der kontinuierlichen Versuche wird die zu dessen Erreichen benötigte Ozonmenge berechnet. Entsprechend der Generatorkennlinie wird daraus das Signal zur An-steuerung des Generators berechnet. In Abhängigkeit von der bereits vergangenen Versuchs-dauer und den Istwerten des Zielparameters wird die Regelung zugeschaltet. Diese besteht aus einem Integral- und einem Differenzialregelteil. Hier wird in Abhängigkeit von der Abwei-chung des Sollwertes vom Ist-Wert die notwendige Änderung des Signals berechet.

5.1.4 Kontinuierliche Laborversuche unter Regelung der einzutragenden Ozondosis Die Erfolge der mit den Proben A bis D durchgeführten Laborversuche werden exemplarisch an je einem Versuch pro durchgeführtem Versuchstyp dargestellt. Dazu werden Versuche mit den Proben A und B verwendet, da diese die höchsten CSB-Werte aufwiesen und folglich die Auswirkungen der Regelung daran besonders deutlich zu sehen sind.

Erreichen und Halten des Zielwertes

0

CSB, O3-Dosis [mg/l]

0

CSBsoll CSBab CSBzu O3-Eintrag Signal

415 mg/l

300 mg/l 214 mg/l

Abb. 12: Regelungsversuch zum Erreichen und Halten des Zielwertes (Probe B, RV 1) Abb. 12 zeigt den Verlauf eines Regelungsversuches mit Probe B. Dieser Versuch sollte zei-gen, dass die Regelungsstrategie einen gesetzten Zielwert – hier der CSB von 300 mg/l –

ein-te CSB im Zulauf zur Ozonanlage (CSBzu) betrug 415 mg/l. Er wurde zusätzlich stichproben-artig gemessen und betrug dabei 438 mg/l. Im Ablauf wurde der SAK online gemessen und von der Regelungsstrategie mit der in den kontinuierlichen Versuchen ermittelten Korrelation auf den CSB-Wert (CSBab) umgerechnet. Nach 30 Minuten wurde der Zielwert mit einer Ab-weichung von 2 % erreicht und für die restliche Dauer des Versuchs (hier 25 Minuten) konstant gehalten. Hierzu war ein O3-Eintrag von 214 mg/l nötig. Bei Versuchsende wurde der CSB im Ablauf als Stichprobe gemessen. Es betrug 320 mg/l. Dies entspricht einer Abweichung des Messwertes vom errechneten Wert von 7 %.

Veränderter Zielwert

CSB, O3-Dosis [mg/l]

0

CSBsoll CSBab CSBzu O3-Eintrag Signal

415 mg/l

250 mg/l 250 mg/l 275 mg/l

343 mg/l 292 mg/l 336 mg/l

Abb. 13: Regelungsversuch zur Reaktion auf veränderte Zielwerte (Probe B, RV 2) In weiteren Regelungsversuchen wurde untersucht, wie die erstellte Strategie reagiert, wenn der Zielwert verändert wird, nachdem er erreicht wurde. Der Verlauf eines solchen Versuches mit Probe B ist in Abb. 13 dargestellt. Nachdem der Ziel-CSB von 250 mg/l erreicht war, wurde er auf 275 mg/l erhöht. Die für das Einstellen des Zielwertes mit einer Abweichung von 2 % benötigte Zeit war mit 50 Minuten relativ lang. Nach Erreichen dieses Zielwertes wurde er wie-der auf 250 mg/l gesenkt. Nach 45 Minuten war auch dieser Zielwert wiewie-der erreicht. Zum Er-reichen des höheren Zielwertes (CSB 275 mg/l) war mit 292 mg/l erwartungsgemäß etwas weniger Ozon nötig als zum Erreichen der niedrigeren Zielwerte (CSB 250 mg/l). Dies zeigt, dass die erstellte Regelungsstrategie in der Lage ist, auf veränderte Zielwerte zu reagieren und diese wieder einzustellen. Im Zulauf wurde als Stichprobe ein CSB von 460 mg/l gemessen.

Die jeweils im Ablauf gemessenen Werte von 287 mg/l, 315 mg/l und 294 mg/l wichen um 14 % bis 18 % von den errechneten Werten ab.

Veränderte Zulaufkonzentration

0 50 100 150 200 250

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Zeit [min]

CSB, O3-Dosis [mg/l]

0 5 10 15 20 25

Signal [mA]

CSBsoll CSBab CSBzu O3-Eintrag Signal

80 mg/l

135 mg/l 135 mg/l

223 mg/l

183 mg/l

223 mg/l

135 mg/l

Abb. 14: Regelungsversuch zur Reaktion auf veränderte Zulaufkonzentrationen (Probe A, RV 6)

Abb. 14 zeigt den Verlauf eines Regelungsversuches mit Probe A, bei dem untersucht wurde, wie die Regelungsstrategie auf veränderte Zulaufwerte reagiert. Bei diesem Versuch sollte im Ablauf der Ozonanlage ein CSB-Wert von 135 mg/l eingestellt werden. Der von der Rege-lungsstrategie berechnete CSB im Zulauf betrug zunächst 223 mg/l,. Zum Erreichen des Ziel-wertes waren hier 135 mg O3/l nötig. Nach Erreichen des Zielwertes wurde der CSB im Zulauf durch Verdünnung auf 183 mg/l verringert. Nach 20 Minuten hat die Regelungsstrategie den Zielwert mit einer Abweichung von weniger als 2 % wieder erreicht. Zum Einstellen dieses Ziel-wertes waren nur 80 mg O₃/l nötig. Der erreichte Wert wurde relativ konstant gehalten bis zur weiteren Änderung der Konzentration der zulaufenden Probe. Der Ozonanlage wurde wieder das unverdünnte Wasser zugeführt. Nach 30 Minuten wurde der Zielwert wieder erreicht. Da-mit wurde gezeigt, dass die Regelungsstrategie in der Lage ist, auf veränderte Zulaufkonzent-rationen zu reagieren und in angemessener Zeit den Zielwert wieder einzustellen. Diese Zu-laufschwankungen würden bei einer Ozonanlage mit ungeregeltem Ozoneintrag unbemerkt bleiben. Es würde trotz geringerer Zulaufkonzentration und folglich geringerem Ozonbedarf eine konstante und damit zu hohe Menge Ozon eingetragen werden.

Veränderter Probenvolumenstrom

CSB, O3-Dosis [mg/l]

0

Signal [mA], QProbe [l/h]

CSBsoll CSBab CSBzu

O3-Eintrag Signal QProbe

417 mg/l

250 mg/l

4 l/h 5,5 l/h

209 mg/l 197 mg/l

Abb. 15: Regelungsversuch zur Reaktion auf veränderte Probenvolumenströme (Probe B, RV 5)

Da im praktischen großtechnischen Betrieb von Ozonanlagen auch schwankende Volumen-ströme üblich sind, wurden hierzu ebenfalls Versuche durchgeführt. Abb. 15 zeigt den Verlauf eines solchen Regelungsversuches an Probe B. Zunächst betrug der Volumenstrom der Probe (Q_Probe) im O₃-Reaktor – wie bei den anderen Ozonversuchen – 4 l/h. Nachdem konstante Be-dingungen erreicht waren, wurde der Volumenstrom auf 6 l/h erhöht. Nach 15 Minuten konnte trotz der maximalen Generatorleistung (entsprechend eines maximalen Signals von 20 mA) der Zielwert nicht erreicht. werden. Der Probenvolumenstrom wurde auf 5,5 l/h reduziert. Nach 25 Minuten konnte der Zielwert wieder erreicht werden. Dazu war erwartungsgemäß ungefähr die gleiche Ozondosis bezogen auf den Probenvolumenstrom nötig. Damit ist die erstellte Re-gelungsstrategie in der Lage, auf veränderte Volumenströme zu reagieren und dabei gesetzte Zielwerte einzustellen.

Bezogen auf die durch die Regelungsstrategie berechneten CSB-Werte funktionieren die er-stellten Strategien sehr gut. Die Abweichungen der berechneten Ist-CSB-Werte vom Zielwert betragen durchschnittlich 1,2 bis 1,4 %, bezogen auf den Zielwert. Die Abweichungen der im Ablauf gemessenen CSB-Werte vom Zielwert liegen mit durchschnittlich 5,6 % (Probe C) bzw.

13,9 % (Probe B) etwas höher. Zur präzisen Einstellung des Zielwertes sind gute Korrelationen nötig, die einen weiten Bereich möglicher Abwasserzusammensetzungen abdecken.

5.2 Pilotversuche

5.2.1 Kontinuierliche Ozonversuche (Vorversuche)

0 50 100 150 200 250 300 350

09:30 10:30 11:30 12:30 13:30

Zeit [h]

TOC Online, CSB, O3 [mg/l], SAK [m-1 ]

0 5 10 15 20 25 30 35

BSB5 [mg/l]

TOC zu 1 O3 TOC ab SAK

CSB BSB5

TOC zu

Abb. 16: exemplarischer Versuchsablauf (Versuch 20_200)

Abb. 16 zeigt den Verlauf der einzelnen Parameter während eines Versuchsverlaufs exempla-risch anhand Versuch 20_200 (O3,zu 20 g/m³, QRohwasser: 200 l/h). Der Versuch startete um 9:56 Uhr und endete um 13:30 Uhr. Während der Versuchszeit sank der SAK signifikant von 294 m^-1 auf 96 m^-1 ab. Das entspricht einer Reduktion von 67 %. Der TOC im Ablauf wurde durch Ozonisierung von 114 mg/l auf 100 mg/l, d.h. um 12 %, reduziert. Während des Ver-suchs wurden Stichproben entnommen, aus denen dann die CSB- und BSB5–Werte bestimmt wurden. Der CSB sank von 338 mg/l zu Versuchsbeginn auf 228 mg/l zum Versuchsende ab und wurde damit um 32,5 % reduziert. Der BSB5 stieg deutlich an von 6 mg/l auf 28 mg/l. Da-mit stieg das BSB₅/CSB-Verhältnis von 0,018 auf 0,118 an. Nach 3 h 34 min war der Versuch beendet. Zu diesem Zeitpunkt waren bezüglich aller gemessenen Parameter konstante Bedin-gungen erreicht. Die Ursache für die sukzessive Veränderung der Parameter während der Versuchsdauer liegt in der Vermischung von ozonisiertem mit nicht ozonisiertem Wasser im Reaktionsbehälter. Bei einem Volumen von 300 l für Reaktor und Entgasungsbehälter und einem tatsächlichen Volumenstrom von 224 l/h entspricht dies einer Aufenthaltszeit von 1,3 h.

Damit waren konstante Bedingungen erreicht, nachdem das Volumen in Reaktor- und Entga-sungsbehälter 2,7 mal ausgetauscht war. In allen durchgeführten kontinuierlichen Pilotversu-chen konnten konstante Bedingungen nach durchschnittlich 3,1 Volumenwechseln erreicht werden.

y = 326,88e^-0,75x

Abb. 17: in Vorversuchen erzielte CSB-Werte, BSB₅–Werte und BSB₅/CSB-Verhältnisse Abb. 17 zeigt die in den Vorversuchen ermittelten CSB- und BSB₅-Werte sowie die BSB₅ /CSB-Verhältnisse in Abhängigkeit vom spezifischen Ozoneintrag. Wie zu erwarten, sinkt der CSB mit zunehmendem Ozoneintrag. Der BSB5 dagegen steigt an, stagniert aber bei spezifischen Ozoneinträgen von 1,5 g O₃/g CSB₀. Das BSB₅/CSB-Verhältnis steigt ebenfalls. TOC und SAK sinken erwartungsgemäß mit zunehmendem Ozoneintrag (Abb. 18). Alle Messwerte korrelie-ren gut mit dem spezifischen Ozoneintrag. Die BSB₅-Werte streuen etwas stärker, was aber der in Laborversuchen erlangten Erfahrung entspricht.

y = 191,15e^-1,46x

Abb. 18: in Vorversuchen erzielte TOC- und SAK-Werte

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

SOE [g O₃/g CSB₀] α436nm, α525nm, α620nm[m-1 ]

a436nm ab a525nm ab a620nm ab

Abb. 19: in Vorversuchen erzielte Färbungswerte

Abb. 19 zeigt die Färbungswerte nach verschiedenen spezifischen Ozoneinträgen, gemessen bei 436 nm, 525 nm, 620 nm. Erwartungsgemäß wird die Färbung bereits durch geringe Men-gen Ozon stark reduziert.

Der pH-Wert wurde durch die Ozonisierung geringfügig gesenkt. Die Unterschiede der im Ab-lauf gemessenen pH-Werte sind aber zu gering um einen Zusammenhang zur eingetragenen Ozondosis festzustellen.

5.2.2 Ermittlung von Korrelationen

Aus den in den Vorversuchen erzielten Ergebnissen wurden Korrelationen zwischen dem BSB5/CSB-Verhältnis als Zielparameter und den online messbaren Parametern ermittelt.

y = -102,08Ln(x) - 125,13 R² = 0,82

0 50 100 150 200 250 300

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 BSB₅/CSB

SAK [m-1 ]

SAK ab

Abb. 20 zeigt die ermittelte Korrelation zwischen dem BSB₅/CSB-Verhältnis und dem SAK. Die Korrelation ist mit einem Bestimmtheitsmaß von 0,82 sehr gut. Die Funktion der Trendlinie wurde zur Programmierung der Regelungssoftware genutzt.

Da auch die gemessenen TOC-Werte und BSB₅/CSB-Verhältnisse eine gute Korrelation lie-fern, ist auch die Verwendung der TOC-Messung zur Regelung denkbar. Allerdings haben die hier verwendeten TOC-Analysatoren längere Ansprechzeiten als die verwendete SAK-Sonde.

Während die SAK-Sonde praktisch ohne zeitliche Verzögerung Veränderungen im SAK liefert, ist bei den TOC-Analysatoren bedingt durch die Totvolumina der Probenleitungen, des Auf-schlusses etc. eine Verzögerung von bis zu 20 Minuten gegeben. Folglich ist mit einer trägeren Regelung zu rechnen, was zu verzögertem Erreichen der Zielwerte führt.

Das erstellte Regelungsprogramm besteht wie das Programm der Laborversuche aus einem Steuerungs- und einem Regelungsteil, wobei der Regelungsteil ebenfalls aus einem Integral- und einem Differenzialregelteil besteht.

5.2.3 Kontinuierliche Versuche unter Regelung der einzutragenden Ozondosis

Abb. 21 zeigt exemplarisch den Verlauf eines Regelungsversuches. Hier sollte zunächst ein BSB₅/CSB-Verhältnis von 0,07 erreicht werden. Nach den in den Vorversuchen ermittelten Korrelationen hat das Regelungsprogramm daraus den Ziel-SAK von 146,3 m^-1 errechnet.

0

9:30 11:30 13:30 15:30 17:30 19:30 21:30 Zeit [h]

Abb. 21: exemplarischer Versuchsablauf eines Pilot-Regelungsversuches (RV 6)

Eine Stunde nach Versuchsbeginn – um 11:26 Uhr – wurde der Ziel-SAK-Wert mit einer Ab-weichung von unter 2 % erreicht. Die sehr niedrigen, sprunghaft auftretenden, geringen Ozon-konzentrationen in Abb. 21 sind nicht durch die Regelung verursacht, sondern dadurch, dass hier die Ozonkonzentration im Offgas gemessen wurde. Im weiteren Versuchsverlauf wurde die Konzentration der zulaufenden Probe verändert. So wurden dem Zulauf um 12:17 Uhr bei gleich bleibendem Volumenstrom 200 l/h Frischwasser zugemischt. Nach 2 h war der Zielwert

wert wieder erreicht. So konnte mit diesem Versuch gezeigt werden, dass das erstellte Rege-lungsprogramm in der Lage ist, in akzeptabler Zeit einen gesetzten Zielwert zu erreichen und diesen bei Änderungen des zulaufenden Volumenstroms, der Zulaufkonzentration sowie des Zielwertes schnell wieder zu erreichen. Bei Ozonisierung der unverdünnten Probe wurden O-zoneinträge von 235 bzw. 259 g O₃/m³ Wasser benötigt, um den Zielwert einzustellen. Bei der Verdünnung mit 150 l Frischwasser/h wurden nur 136 g O3/m³ benötigt, bei Verdünnung mit 200 l Frischwasser/h sogar nur 96 g O₃/m³. Ohne eine Regelung des Ozoneintrages wären diese veränderten Abwasserkonzentrationen nicht bemerkt worden. Demzufolge wäre weiter über 200 g O₃/m³ eingetragen worden, obwohl nur 136 bzw. 96 g O₃/m³ benötigt wurden.

Durch den Einsatz einer Regelung können in diesem Fall für den Zeitraum der verringerten Zulaufkonzentration folglich 100 bzw. 140 g O₃/m³ eingespart werden.

0

16:00 16:30 17:00 17:30 18:00 18:30 19:00 19:30 20:00 20:30 21:00 21:30 Zeit [h]

Abb. 22: Pilot-Regelungsversuch RV 3

0

11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 Zeit [h]

0

10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30 17:30 18:30 Zeit [h]

ständige Änderung der Zulaufqualität

Abb. 24: Pilot-Regelungsversuch RV 7

Im Versuch RV 3 (Abb. 22) wurde gezeigt, dass die Regelungsstrategie den erreichten Ziel-wert über einen längeren Zeitraum (hier über 2,5 h) halten kann. Der Regelungsversuch RV 5 (Abb. 23) hat zum einen bestätigt, dass durch die Regelung nach veränderten Zulaufkonzent-rationen der ursprüngliche Zielwert wieder eingestellt werden konnte. Zum anderen konnte gezeigt werden, dass eine Veränderung des Volumenstroms ohne Auswirkung auf den SAK-Wert bleibt. Durch die kontinuierliche Volumenstrommessung wird das neue Steuersignal be-rechnet und damit die neue benötigte Ozonmenge produziert, bevor eine veränderte Wasser-qualität an der SAK-Sonde im Ablauf zu messen ist. Um 16:17 Uhr wurden für 30 – 60 sec 100 l/h Frischwasser zugemischt, um zu untersuchen, ob die Regelung durch eine kurzzeitige Veränderung gestört wird. Bereits nach 37 Minuten war der Ziel-SAK wieder erreicht. Im Ver-such RV 7 (Abb. 24) wurde, nachdem der Zielwert erreicht war, die Zulaufqualität ständig ge-ändert. Dies wurde durch die intervallweise Zumischung von Frischwasser realisiert. Nach Be-endigung dieser Störungen war der Zielwert nach 60 Minuten wieder erreicht.

Die Regelungsstrategie hat zwischen 37 min und 2 h benötigt, um auf Veränderungen zu rea-gieren und die Zielwerte einzustellen. Lediglich in einem Fall betrug die Zeitspanne zum Errei-chen des Zielwertes 5 h. Dies lag an einer Veränderung der Abwasserqualität zwisErrei-chen den Vorversuchen und den Regelungsversuchen (s. unten). Dadurch lagen die für die Regelung benötigten Werte außerhalb des Gültigkeitsbereichs der in den Vorversuchen ermittelten For-meln.

In den durchgeführten Regelungsversuchen im Pilotmaßstab konnte der berechnete Ziel-SAK mit einer Abweichung von maximal 0,7 % erreicht werden. Die gewählten Ziel-BSB₅ /CSB-Verhältnisse wurden bei Abweichungen von durchschnittlich 62 % nicht erreicht. Die Ursache dafür liegt in der veränderten Abwasserzusammensetzung während der Regelungsversuche im Vergleich zu den Vorversuchen. Nachdem die Vorversuche abgeschlossen waren, hat sich die Belastung des Abwassers stark erhöht. So stieg beispielsweise der CSB von durchschnitt-lich 331 mg/l während der Vorversuche auf durchschnittdurchschnitt-lich 498 mg/l während der Regelungs-versuche, der SAK-Wert von 269 m^-1 auf 373 m^-1.

fabriksabwässer geworden. Die Betriebsführung großtechnischer Anlagen basiert auf den Aus-legungsdaten von Pilotversuchen. Eine Regelung der Ozondosis erfolgt bisher nicht. Die pro-duzierte Ozonmenge erfolgt lediglich in Abhängigkeit vom zu behandelnden Volumenstrom.

Eine Wirkungskontrolle der gewählten Zielgröße (bisher vor allem der CSB) erfolgt meist nur stichprobenartig, d. h. zum Beispiel arbeitstäglich im Rahmen der Eigenüberwachung. Dadurch

Eine Wirkungskontrolle der gewählten Zielgröße (bisher vor allem der CSB) erfolgt meist nur stichprobenartig, d. h. zum Beispiel arbeitstäglich im Rahmen der Eigenüberwachung. Dadurch

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