FlocSens - Online-Analyse des Flockungsprozesses

04.04.2008

Die mechanische Entwässerung spielt eine wichtige Rolle in der kommunalen Klärschlammbehandlung, da dieser Prozess großen Einfluss auf die Kosten der nachfolgenden Behandlungsschritte ausübt, insbesondere auf die thermische Verwertung der Schlämme.

Die Effektivität der Entwässerung wird von verschiedenen, sich stetig ändernden Faktoren, wie z. B. Schlamminhaltsstoffe, Struktur, Partikelladung, beeinflusst. Zur Konditionierung der Schlämme, d. h. zur Vorbereitung der Entwässerung, werden unterschiedlichste anorganische Flockungsmittel und organische Flockungshilfsmittel eingesetzt.

Eine effektive Konditionierung erfordert primär die Auswahl eines geeigneten Polymers und einer bestimmten Dosiermenge. Derzeit werden Polymertyp und Dosierung im Labor experimentell ermittelt. Dies repräsentiert jedoch selten den technischen Prozess, da die Flockungskinetik in der experimentellen Untersuchung nicht berücksichtigt wird. Ein optimaler Betriebspunkt der Konditionierung wird im Regelfall nicht erreicht.

Ziel
Die Konditionierung von Klärschlämmen soll messtechnisch erfasst werden. Die Messdaten sollen folgende Teilfunktionen erfüllen:
  • Gütekontrolle der Konditionierung,
  • Vorhersehbarkeit des voraussichtlichen Entwässerungsergebnisses,
  • Nutzung der Daten für eine Regelung des Flockungsprozesses.

Lösungsansatz

Aufgrund der großen Anzahl veränderlicher Faktoren und Parameter der zu behandelnden Schlämme wird das Endprodukt des Konditionierungsprozesses, die entstehenden Flocken, analysiert. Es wurde ein neuartiges photooptisches Messverfahren auf Basis einer CCD-Zeilenkamera entwickelt. Dieses optische Messsystem nimmt den Schlamm automatisch auf und bewertet ihn on-line. Das Messverfahren ist partikelorientiert und erfasst bestimmte Kennwerte der Flockengrößenverteilung. Das Messsystem kann sowohl stationär in Rohrleitungen eingebaut werden als auch in Laborapplikationen betrieben werden.

Prozessspezifische Kennwerte des Sensors geben Aufschluss z. B. über:

  • Flockengrößenverteilung und Änderung,
  • Scherstabilität der Flocken,
  • Effektivität von Flockungshilfsmitteln,
  • Voraussichtliche Entwässerbarkeit der konditionierten Schlämme.

Die Software ist frei parametrierbar und somit für unterschiedlichste Flockungsprozesse zu nutzen. Die ermittelten Messdaten sind prozessspezifisch.

Ergebnisse:
Je nach Einsatzbereich des Flockungssensors lassen sich dem Prozess angepasste Sensor-Kennwerte aktivieren. In diesem Anwendungsfall regelt der Sensor das Konditionierungssystem für die Entwässerung einer Kammerfilterpresse. Es wird deutlich, dass der Grad der Aufkonzentration von der Flockungsstruktur abhängig ist. Die Abbildung zeigt den Flockungssensor als Laboranwendung. Hier können z.B. die Flockengrößenverteilungen in Abhängigkeit von den eingesetzten Flockungshilfsmitteln analysiert oder die Scherstabilität der gebildeten Flocken geprüft werden. Die Anpassungsmöglichkeiten des Flockungssensors machen ihn zu einem universellen Werkzeug der Flockungscharakterisierung.

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