Verbundvorhaben: Fuzzy-Adaptiv - Energieoptimale Regelung der biologischen Reinigungsstufe von Kläranlagen mittels eines adaptiven Fuzzy-Reglers Teilvorhaben: Integration eines adaptiven Fuzzy-Regler in bestehende Anlagen.
Zeitraum
2020-11-01 – 2024-06-30
Bewilligte Summe
73.230,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EN2058B
Leistungsplansystematik
Energiesparende Industrieverfahren - Abwasser- und Brauchwassertechnik [EA3257]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN2)
Förderprogramm
Energie
Der Belebtschlammprozess in Kläranlagen besteht aus zwei Schritten. Im ersten Schritt (Nitrifikation) erzeugen die Mikroorganismen aus Ammonium Nitrit und Nitrat. Hierzu ist Sauerstoff nötig, der mit Hilfe von Kompressoren unter hohem Energieeinsatz in das Abwasser eingetragen wird. Für den zweiten Schritt (Denitrifikation), in dem die Reduktion des Nitrats zu Stickstoff erfolgt, darf kein Sauerstoff im Abwasser mehr vorhanden sein. Üblicherweise wird zur Nitrifikation mehr Sauerstoff eingebracht als nötig, da eine Unterversorgung mit Sauerstoff die Effektivität der Prozessstufe gefährdet. So wird mehr Energie als notwendig verbraucht, und die Effizienz der Denitrifikation wird beeinträchtigt, weil noch zu viel Sauerstoff übrig ist. Besser wäre es, für die Nitrifikation genau die notwendige Menge an Sauerstoff einzubringen. Das Problem besteht darin, diese exakt zu ermitteln, da sie von Umweltparametern abhängig ist. Dieses Problem soll mit Hilfe einer Fuzzy-Regelung mit neuartiger Adaption gelöst werden. Ausgangspunkt ist ein Fuzzy-Regler, der anhand von Umweltparametern die Sauerstoffmenge vorgibt. Der Regler wird so formuliert, dass die Sauerstoffmenge etwas zu hoch ist, d.h. der Regler ist nicht energieoptimal. Sein Übertragungsverhalten wird als Kennfeld beschrieben. Zu jedem Zeitpunkt gibt dieser Regler für bestimmte Eingangswerte den zugehörigen Kennfeldwert als Sauerstoff-Sollwert an die unterlagerte Regelung aus. Im nachfolgenden Zeitintervall wird gemessen, ob sich die Prozessvariablen wie gewünscht verändern oder ob der Sollwert zu hoch war. In dem Fall wird im Nachhinein der entsprechende Kennfeldwert verringert, um beim nächsten Auftreten der gleichen oder ähnlichen Eingangswerte einen besseren Sollwert auszugeben. So nähert sich das Kennfeld 'von oben' langsam den optimalen Werten an. Das Verfahren soll entwickelt, in der Simulation erprobt und dann in der Kläranlage Oldenburg getestet werden.