Die MSR-Technik (Mess-, Steuer- und Regeltechnik) ist eine unverzichtbare Disziplin in der industriellen Wasser- und Abwassertechnik. Sie umfasst die Messung physikalischer und chemischer Parameter, die Steuerung von Prozessen sowie die Regelung von Anlagen, um die Effizienz, Sicherheit und Zuverlässigkeit moderner Wasseraufbereitungssysteme zu gewährleisten. Mit zunehmender Automatisierung und Digitalisierung spielt die MSR-Technik eine immer wichtigere Rolle, um die Anforderungen an Prozesskontrolle, Energieeffizienz und Einhaltung gesetzlicher Vorgaben zu erfüllen.

Dieser Beitrag bietet eine umfassende Erklärung der MSR-Technik, ihrer technischen Grundlagen und Anwendungsbereiche in der Wassertechnik.

Definition der MSR-Technik

Mess-, Steuer- und Regeltechnik bezeichnet ein technisches System, das aus drei eng miteinander verbundenen Funktionen besteht:

  1. Messung (M): Erfassung physikalischer oder chemischer Größen wie pH-Wert, Temperatur, Druck, Durchfluss oder Konzentrationen.
  2. Steuerung (S): Beeinflussung eines Systems durch festgelegte Abläufe oder Programme, ohne Rückkopplung (z. B. Einschalten einer Pumpe bei bestimmten Bedingungen).
  3. Regelung (R): Kontinuierliche Anpassung eines Systems basierend auf Messwerten, um Sollwerte einzuhalten (z. B. pH-Regelung durch Dosierung von Säuren oder Basen).

Ziel:
Die MSR-Technik sorgt dafür, dass die Wasseraufbereitungs- oder Abwasserbehandlungsprozesse unter definierten Bedingungen ablaufen, um optimale Ergebnisse bei minimalem Ressourcenverbrauch zu erzielen.

Technische Grundlagen der MSR-Technik

1. Messung: Grundlagen und Sensorik

Die Messung ist der erste Schritt im MSR-Kreislauf und liefert die notwendigen Daten, um Prozesse zu steuern und zu regeln.

Typische Messgrößen:

  • Physikalisch: Temperatur, Druck, Durchfluss, Füllstände.
  • Chemisch: pH-Wert, Leitfähigkeit, CSB (chemischer Sauerstoffbedarf), TOC (total organic carbon), Chlor-, Nitrat- oder Phosphatkonzentrationen.

Sensortypen und Funktionsprinzipien:

  • pH-Sensoren: Glaselektroden messen die Wasserstoffionenkonzentration.
  • Leitfähigkeitssensoren: Induktive oder kontaktierende Sensoren bestimmen die Ionenkonzentration im Wasser.
  • Durchflusssensoren: Magnetisch-induktive Durchflussmesser (MID) messen den Volumenstrom.
  • Trübungssensoren: Optische Sensoren erfassen die Partikeldichte im Wasser.
  • Drucksensoren: Piezoresistive oder kapazitive Sensoren überwachen den Systemdruck.

2. Steuerung: Ablaufprogrammierung und Automatisierung

Die Steuerung erfolgt durch programmierbare Logiksteuerungen (PLS oder SPS), die basierend auf den gemessenen Parametern vordefinierte Aktionen auslösen.

Beispiele für Steuerungsaufgaben:

  • Starten und Stoppen von Pumpen oder Rührwerken.
  • Umschalten zwischen verschiedenen Betriebsmodi (z. B. Belüftungsphasen in Kläranlagen).
  • Aktivierung von Alarmen bei Grenzwertüberschreitungen.

Technologien:

  • SPS (Speicherprogrammierbare Steuerungen): Industrielle Steuergeräte, die flexibel programmiert werden können.
  • IoT-basierte Steuerungen: Integration von Cloud-Systemen zur Fernüberwachung und -steuerung.
Schaltschrank von Almawatech für die Abwasserbehandlungsanlage von Remondis

Foto: Einer unserer Schaltanlagen zur Steuerung und Regelung unserer Abwasserbehandlungs- und Wasseraufbereitungsanlagen

3. Regelung: Präzision und Dynamik

Die Regelung passt die Prozessparameter kontinuierlich an, um vorgegebene Sollwerte einzuhalten. Dies geschieht durch den Einsatz von Regelkreisen.

Typische Regelkreise in der Wassertechnik:

  • pH-Regelung: Automatische Dosierung von Säuren oder Laugen zur Neutralisation.
  • Durchflussregelung: Einstellung der Fördermenge von Pumpen basierend auf dem Bedarf.
  • Temperaturregelung: Steuerung von Heiz- oder Kühlsystemen.

Regelungsstrategien:

  • PID-Regler: Kombination aus proportionaler, integraler und differenzieller Regelung für präzise Anpassungen.
  • Adaptive Regelung: Dynamische Anpassung der Reglerparameter an wechselnde Bedingungen.

Anwendungen der MSR-Technik in der Wasser- und Abwasserbehandlung

1. Wasseraufbereitung

2. Abwasserbehandlung

  • Kläranlagen: Regelung der Belüftung in Belebtschlammbecken basierend auf Sauerstoffmessungen.
  • Biogasanlagen: Überwachung der Methanproduktion und Regelung der Temperatur in Faultürmen.
  • Nährstoffentfernung: Steuerung anoxischer und aerober Zonen zur Stickstoff- und Phosphorentfernung.

3. Kühlsysteme

  • Korrosions- und Foulingkontrolle: Regelung der Dosierung von Inhibitoren und Bioziden basierend auf Leitfähigkeits- und Trübungsmessungen.
  • Absalzung: Überwachung und Steuerung der Kühlwasserqualität durch Leitfähigkeitsmessungen.

4. Wasserrecycling

  • Filtrationssysteme: Regelung der Rückspülzyklen in Sand- oder Aktivkohlefiltern.
  • Konzentrationsüberwachung: Steuerung der Wasserqualität in geschlossenen Kreislaufsystemen.

Foto: Unserer konzentratgestufte Umkehrosmose als Forschungsanlage mit einer Vielzahl an Messpunkten und Regeltechnik

Herausforderungen und Lösungen in der MSR-Technik

1. Kalibrierung und Wartung:
Messgeräte müssen regelmäßig kalibriert werden, um präzise Daten zu liefern.

  • Lösung: Automatische Kalibriersysteme und Fernwartung.

2. Störanfälligkeit:
Sensoren können durch Verschmutzung oder aggressive Medien beeinträchtigt werden.

  • Lösung: Einsatz chemikalienbeständiger Materialien und Selbstreinigungssysteme.

3. Datenintegration:
In heterogenen Systemen ist die Integration verschiedener Geräte oft eine Herausforderung.

  • Lösung: Nutzung standardisierter Kommunikationsprotokolle wie Modbus oder Profibus.

Zukunft der MSR-Technik: Trends und Innovationen

1. Digitalisierung und IoT:
IoT-fähige MSR-Systeme ermöglichen die Echtzeitüberwachung und Steuerung von Wasseraufbereitungsanlagen über Cloud-Plattformen.

2. Künstliche Intelligenz (KI):
KI-gestützte Algorithmen analysieren Prozessdaten und optimieren Steuerungs- und Regelungsstrategien automatisch.

3. Nachhaltigkeit:
MSR-Technik trägt dazu bei, den Energie- und Chemikalienverbrauch in der Wassertechnik zu minimieren, wodurch die Umweltbelastung reduziert wird.

Fazit

Die MSR-Technik ist das Rückgrat moderner Wasser- und Abwasseraufbereitungsanlagen. Sie ermöglicht präzise Prozesskontrolle, steigert die Effizienz und sorgt für die Einhaltung strenger Umweltauflagen. Durch den gezielten Einsatz von Mess-, Steuer- und Regelungssystemen können Anlagenbetreiber nicht nur Kosten senken, sondern auch eine nachhaltige Wasserwirtschaft fördern. Mit der zunehmenden Digitalisierung und Automatisierung wird die Bedeutung der MSR-Technik in den kommenden Jahren weiter zunehmen.

Für weiter Informationen zu unseren Produkten können Sie uns gerne jederzeit kontaktieren!

info@almawatech.com

06073 687470