Intelligente Abwasserreinigung auf Basis softsensorischer Echtzeitüberwachung des Feststoffgehalts

Laufzeit

Beschreibung

Eine zentrale Kenngröße für die energieeffiziente und ressourcenschonende Prozesssteuerung von Abwasserreinigungsprozessen ist der Trockensubstanz-Gehalt (TS-Gehalt). Bei Kenntnis des aktuellen TS-Gehaltes können (Teil-)Prozesse jederzeit im optimalen Betriebsbereich gefahren werden, was zu hohen Einsparungen (Energie, Ressourcen, Kosten) im Vergleich zu bestehenden, nicht an den TS-Gehalt angepassten Fahrweisen führt. Weil der TS-Gehalt leider nur im Labor verlässlich bestimmt werden kann, ist er nur unter großen zeitlichen Verzögerungen bekannt. Diese Verzögerungen machen optimale Fahrweisen häufig unmöglich. Sensoren zu einer direkten Messung des TS-Gehalts im Betrieb existieren zwar, sind aber teuer und erfahrungsgemäß wenig verlässlich.

Ziel des Vorhabens ist die verlässliche Bestimmung des TS-Gehalts in Echtzeit durch den Einsatz eines Softsensors, also eines Algorithmus, der mit Hilfe eines digitalen Zwillings des jeweiligen Teilprozesses den TS-Gehalt aus leicht verfügbaren Betriebsdaten von Pumpen (wie Leistungsaufnahme oder Druckdifferenz von Saug- und Druckseite) in Echtzeit ermittelt. Dabei wird ausgenutzt, dass Messgrößen wie Leistungsaufnahmen oder Drücke in Abhängigkeit von der Fluidviskosität schwanken und IT-basiert einen quantitativen Rückschluss auf den TS-Gehalt zulassen. Weil ein solcher Softsensor mit kostengünstigen IT-Komponenten und bereits bestehenden Sensoren umgesetzt werden kann, ist er der Schlüssel für einen breiten Einsatz. Die notwendigen echtzeitfähigen digitalen Zwillinge und die echtzeitfähige IT werden zunächst im Labor entwickelt und anschließend im Rahmen des Projektes prototypisch in die reale Anwendung auf einer Kläranlage überführt.