Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGBEntwicklung und Demonstration des Regelsystems zur vollständig automatisierten Flockenbettkontrolle
Ein neues am Fraunhofer IGB etabliertes Verfahren zur Prozesswasseraufbereitung ist die elektrophysikalische Fällung (EpF), bei dem verunreinigtes Prozesswasser einen Reaktor passiert, in dem Opferelektroden von einem elektrischen Strom durchflossen werden. Durch die zwischen den Elektroden ablaufenden elektrochemischen Reaktionen lösen sich die Opferelektroden unter Freisetzung ihrer Metallionen auf. Dabei entstehen unter anderem Metallhydroxid-Flocken, die aufgrund ihres hohen Adsorptionsvermögen fein dispergierte und gelöste Stoffe an sich binden. Die Flocken mit den ausgefällten Stoffen setzen sich im nachfolgenden Flockungsrohr, in dem das Wasser sehr langsam aufwärts strömt, ab und werden periodisch abgesaugt.
Die Kontrolle des bei der EpF entstehenden Flockenbetts im Flockungsrohr erfolgt bisher vorwiegend visuell / manuell. Im Projekt SENSOFLOC sollen diese Limitierungen überwunden und ein sensorbasierter Steuer- und Regelungsalgorithmus zur vollständig automatisierten Flockenbettkontrolle entwickelt und demonstriert werden. Dies ermöglicht eine effiziente Abtrennung von gelösten oder fein dispergierten Stoffen ohne zusätzliche Zugabe von Chemikalien bei niedrigem Energiebedarf. Mit der automatisierten Kontrolle des Flockenbetts werden die Vorteile der EpF industriell nutzbar.
Aufgabe des Fraunhofer IGB ist es, die notwendige Entwicklungsarbeit auf dem Gebiet der Prozessregelung zu leisten, während der Partner BAMO IER einen seiner bereits kommerziell verfügbaren optischen Sensoren entsprechend der Anforderungen für die Überwachung des Flockenbettes modifiziert und fertigt. Hierzu werden die optischen Eigenschaften des dynamischen Flockenbettes in all seinen Phasen untersucht, um herauszufinden, welche Parameter die physikalischen Eigenschaften des Flockenbettes und somit die optischen Eigenschaften direkt beeinflussen. Mit diesen Kenntnissen wird ein Anforderungs- und Regelkatalog erstellt, der es ermöglicht, Betriebsalgorithmen zur Realisierung einer voll automatisierten industriellen Prozessführung des Flockenbetts zu entwickeln. Des Weiteren sind diese Informationen die Basis zur Sensormodifikation, -weiterentwicklung und -bau durch den Projektpartner BAMO IER.
Der neue Sensor wird anschließend in das Steuer- und Regelungssystem einer industrierelevanten elektrolytischen Fällungsanlage (EpF) integriert und die erfolgreiche Entwicklung in einer umfangreichen Demonstrationsphase validiert.
Die anionische Polymerisation soll im Rahmen des Projekts optimiert werden. Schließlich soll untersucht werden, wie die Ergebnisse auf die kommerziell wichtigere hydrolytische Polymerisation übertragen werden können.
