EP2379453A1 - Water processing plant and a method and computer program for operating a water processing plant - Google Patents

Water processing plant and a method and computer program for operating a water processing plant

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EP2379453A1
EP2379453A1 EP09737420A EP09737420A EP2379453A1 EP 2379453 A1 EP2379453 A1 EP 2379453A1 EP 09737420 A EP09737420 A EP 09737420A EP 09737420 A EP09737420 A EP 09737420A EP 2379453 A1 EP2379453 A1 EP 2379453A1
Authority
EP
European Patent Office
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water
water treatment
treatment plant
filter element
operating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09737420A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Mattern
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/444—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/005—Processes using a programmable logic controller [PLC]
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/11—Turbidity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/16—Regeneration of sorbents, filters

Definitions

  • the invention relates to a water treatment plant according to the preamble of claim 1, a method for operating a water treatment plant according to the preamble of claim 6 and a computer program according to claim 8.
  • Such a known water treatment plant serves both for drinking and for process water treatment.
  • conventional methods for treating the water by means of e.g. Sand or activated carbon filters, as well as plants using membrane filters known.
  • membrane-based treatment plants are e.g. for bacteria an absolute, i. impenetrable barrier as long as the membrane is intact.
  • This safety as well as some other aspects allow a strong automation of the system, so that no operator must be present.
  • This allows the economical use of smaller, decentralized water treatment plants.
  • These systems are increasingly being conceived as standardized solutions which, by means of a modular design, can be adapted to requirements such as e.g. the required flow rate can be adjusted.
  • Dirt particles in the water treatment plants are deposited continuously and must be removed regularly, eg by backwashing.
  • a chemically assisted cleaning is required, typically with acids, bases or with oxida- active / chlorine-based substances.
  • a disadvantage of the standardized water treatment plants is considered that they are not optimally adapted to fluctuations such as the raw water composition due to, for example, heavy rains. This is due to the fact that due to the required process reliability, for example with regard to the cleaning intervals, fixed, periodic intervals are predetermined or these are coupled to a specific differential pressure at the membrane. Therefore, the operating costs are not optimized in the known systems at the expense of reliability.
  • the invention has the object of developing the known water treatment plant such that it adjusts its operating parameters of the current composition of water and thus enables optimized operation. This optimized operation leads in particular to a reduction of operating costs. Furthermore, the object is to provide a method for operating a water treatment plant and a dedicated computer program.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a water treatment plant.
  • a water treatment plant 10 is shown.
  • the water treatment plant 10 has a filter element 11.
  • the filter element 11 is preferably designed as a membrane filter element, in particular as a hollow fiber membrane element with pores corresponding to ultrafiltration and microfiltration.
  • the filter element 1 1 is connected between a supply line 13 for the raw water and a discharge line 14 for the cleaned of the filter element 1 1 water.
  • a pump device 15 is arranged for the water, the power and thus flow rate can be regulated.
  • a controllable pumping device 15 it is also conceivable to regulate the volume flow via a throttle valve.
  • the pumping device 15 alternatively in the discharge line 14 and to suck the water through the filter element 11.
  • the filter element 1 1 is coupled to a cleaning or purging device 20.
  • a cleaning or purging device 20 can be connected to the filter element 11, which comprise, for example, separate containers or supply lines for cleaning or rinsing substances.
  • an outgoing from the filter element 11 discharge 21 is provided, can be removed via the residues or backwash.
  • the water treatment system 10 further comprises a control unit 25, which also serves in particular to control the cleaning or rinsing device 20.
  • the control unit 25 is coupled via a control line 26 to an operating unit 27, via which relevant data for operating data can be entered and / or operating parameters to be optimized, which are explained in greater detail later, can be selected.
  • the control unit 25 can furthermore be connected in a manner known per se via a data line or via the Internet to other relevant points.
  • control unit 25 and the one or more cleaning or purging devices 20 are connected to one another via a bidirectional data line 28. By means of a further control line 29, the control unit 25 controls the pumping device 15.
  • the water treatment plant 10 described so far is additionally equipped with a number of sensors.
  • the sensors comprise a differential pressure sensor 30, which is connected between the supply line 13 and the discharge line 14 of the filter element 11, and which is connected to the control unit 25 via a line 31.
  • a turbidity sensor 32 connected in the supply line 13 and a temperature sensor 33 are provided, which are connected to the control unit 25 via lines 34, 35.
  • a sensor 37 for detecting the power consumption of the pump device 15 is provided, which is coupled via a line 38 to the control unit 25.
  • the control of the water treatment plant 10 by means of the control device 25 is carried out in particular on the basis of the following operating parameters: the volume flow of the water, the interval between flushes by means of the cleaning or purging devices 20 and the purging duration and possibly the purging pressure. Furthermore, in the presence of chemical cleaning substances, the time interval between two cleanings, the cleaning time, the cleaning temperature, the cleaning time, medium concentration and the type of cleaning agent used. If additional auxiliaries, such as flocculants, are used, their added amount is coupled to the volume flow or the concentration of the impurity.
  • a computer program 40 is provided in the control unit 25, which adapts the operation of the water treatment system 10 adaptively, ie independently, to the composition or the quality of the raw water and automatically reacts to fluctuations in the water composition.
  • the control of the cleaning or rinsing device 20 (which, as already mentioned, works either with rinsing water or with additional chemical substances), and / or, for example, the flow rate at the pumping device 15 should be optimized such that in particular one Optimization of operating costs is achieved, ie they reach a minimum overall.
  • the operating costs represent an indirect operating parameter of the water treatment plant 10, which arise as a function of the individual (direct) operating parameters mentioned above.
  • the measured values of the operating parameters acquired via the various sensors are stored in the control unit 25 in a measured value memory 39 or used as input variables in an algorithm or a plurality of algorithms in the computer program 40.
  • the algorithm or the algorithms should independently develop their own operating strategies or vary the above-mentioned operating parameters in a window given as meaningful in order to achieve, depending on the water composition, in particular the minimum of operating costs.
  • These operating parameters and their relevant properties are predetermined by means of the operating unit 27 and may be varied or adapted so that the invention should not be limited to an optimization of the operating costs.
  • a minimum of operating costs for a certain amount of water for example, at a certain rinsing interval with a certain rinsing time in combination with a certain addition of chemical cleaning substances and a certain flow rate results. If the quality of the water changes, a new minimum of operating costs can result with a reduced flow rate, a longer cleaning interval, and at the same time a longer rinsing time and an increased addition of cleaning substances.
  • the operating parameters are then updated in accordance with the instantaneous composition of the water (taking into account the time profile of the water composition and the time profile of the operating parameters) in order to minimize overall operating costs.
  • the computer program 40 controls the cleaning or purging device 20 or the pumping device 15 as needed in the sense of minimizing the operating costs via the control device 25.

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Abstract

The invention relates to a water processing plant (10) having a filter element (11) arranged between a water inlet line (13) for raw water and a water outlet line (14) for purified water, further having a pumping device (15) for pumping through, in particular pressing and/or drawing the water through the filter element (11), at least one cleaning device (20) for the filter element (11), sensors (30, 32, 33) for detecting water properties, and a control device (25) connected to the sensors (30, 32, 33) for controlling the at least one cleaning device (20). According to the invention, the control device (25) comprises a computer program (40) for the adaptive control of the at least one cleaning device (20) and/or an adaptive change in the volume flow of the pumping device (15). Furthermore, the invention comprises a method for operating a water processing plant (10) and a computer program (40).

Description

Beschreibung description
Titel rWasseraufbereitunqsanlaqe sowie Verfahren und Computerproqramm zum Betreiben einer WasseraufbereitunqsanlaqelTitle: Water treatment plant and method and computer program for operating a water treatment plant
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Wasseraufbereitungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , ein Verfahren zum Betreiben einer Wasseraufbereitungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 sowie ein Computerprogramm gemäß Anspruch 8.The invention relates to a water treatment plant according to the preamble of claim 1, a method for operating a water treatment plant according to the preamble of claim 6 and a computer program according to claim 8.
Eine derartige bekannte Wasseraufbereitungsanlage dient sowohl zur Trink- als auch zur Prozesswasseraufbereitung. Dabei sind zum einen konventionelle Verfahren zum Aufbereiten des Wassers mittels z.B. Sand- oder Aktivkohlefilter, als auch Anlagen unter Verwendung von Membranfiltern bekannt. Der Hauptvorteil von membranbasierten Aufbereitungsanlagen ist darin zu sehen, dass diese z.B. für Bakterien eine absolute, d.h. undurchdringbare Barriere darstellen, solange die Membran intakt ist. Diese Sicherheit sowie einige weitere Aspekte ermöglichen eine starke Automatisierung der Anlage, so dass kein Bedienpersonal vorhanden sein muß. Dies ermöglicht den wirtschaftlichen Einsatz kleinerer, dezentraler Wasseraufbereitungsanlagen. Diese Anlagen werden zunehmend als standardisierte Lösungen konzipiert, die über modulare Bauweise an Anforderungen wie z.B. die erforderliche Durchflussmenge angepasst werden können.Such a known water treatment plant serves both for drinking and for process water treatment. On the one hand, conventional methods for treating the water by means of e.g. Sand or activated carbon filters, as well as plants using membrane filters known. The main advantage of membrane-based treatment plants is that these are e.g. for bacteria an absolute, i. impenetrable barrier as long as the membrane is intact. This safety as well as some other aspects allow a strong automation of the system, so that no operator must be present. This allows the economical use of smaller, decentralized water treatment plants. These systems are increasingly being conceived as standardized solutions which, by means of a modular design, can be adapted to requirements such as e.g. the required flow rate can be adjusted.
Schmutzpartikel in den Wasseraufbereitungsanlagen werden kontinuierlich abgelagert und müssen regelmäßig, z.B. durch Rückspülen entfernt werden. Je nach Wasserzu- sammensetzung kommt es in Abhängigkeit von Betriebsparametern wie beispielsweise Durchflussrate, pH-Wert, Flockungsadditiven sowie Wasserinhaltsstoffe auch zu starken Ablagerungen, so genanntem Fouling, die sich durch einfaches Rückspülen oder Überströmen nicht entfernen lassen. Zur Entfernung des Foulings wird eine chemisch unterstützte Reinigung benötigt, typischerweise mit Säuren, Basen oder mit oxida- tiv/chlor basierenden Substanzen.Dirt particles in the water treatment plants are deposited continuously and must be removed regularly, eg by backwashing. Depending on the water composition, depending on operating parameters such as flow rate, pH value, flocculation additives and water constituents, there are also heavy deposits, so-called fouling, which can not be removed by simply backwashing or overflowing. To remove the fouling, a chemically assisted cleaning is required, typically with acids, bases or with oxida- active / chlorine-based substances.
Als nachteilig bei den standardisierten Wasseraufbereitungsanlagen wird angesehen, dass diese nicht optimal an Schwankungen wie zum Beispiel der Rohwasser Zusammensetzung infolge beispielsweise starker Regenfälle angepasst sind. Dies rührt daher, dass aufgrund der benötigten Prozesssicherheit zum Beispiel bezüglich der Reinigungsintervalle feste, periodische Intervalle vorgegeben sind oder diese an einen bestimmten Differenzdruck an der Membran gekoppelt sind. Daher sind die Betriebskosten bei den bekannten Anlagen zulasten der Betriebssicherheit nicht optimiert.A disadvantage of the standardized water treatment plants is considered that they are not optimally adapted to fluctuations such as the raw water composition due to, for example, heavy rains. This is due to the fact that due to the required process reliability, for example with regard to the cleaning intervals, fixed, periodic intervals are predetermined or these are coupled to a specific differential pressure at the membrane. Therefore, the operating costs are not optimized in the known systems at the expense of reliability.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Wasseraufbereitungsanlage derart weiterzubilden, dass diese ihre Betriebsparameter der aktuellen Wasserzusam- mensetzung anpasst und somit einen optimierten Betrieb ermöglicht. Dieser optimierte Betrieb führt insbesondere zu einer Reduzierung der Betriebskosten. Ferner besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren zum Betreiben einer Wasseraufbereitungsanlage und ein dafür vorgesehenes Computerprogramm anzugeben.The invention has the object of developing the known water treatment plant such that it adjusts its operating parameters of the current composition of water and thus enables optimized operation. This optimized operation leads in particular to a reduction of operating costs. Furthermore, the object is to provide a method for operating a water treatment plant and a dedicated computer program.
Diese Aufgabe wird mit einer Wasseraufbereitungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und hinsichtlich des Computerprogramms mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sollen verfahrensgemäß offenbarte Merkmale als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.This object is achieved with a water treatment system having the features of claim 1, with regard to the method having the features of claim 6 and with regard to the computer program having the features of claim 8. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims. All combinations of at least two features disclosed in the description, the claims and / or the figures fall within the scope of the invention. In order to avoid repetition, features disclosed according to the device should be regarded as disclosed according to the method and be able to be claimed. Likewise, according to the method disclosed features should be considered as device disclosed and claimed claimable.
Als besonders vorteilhaft ist es anzusehen, die von den einzelnen Sensoren erfassten Messwerte der Betriebsparameter in einer Speichereinrichtung zu speichern. Diese können dann im Computerprogramm derart verarbeitet werden, dass der zeitliche Verlauf der Messwerte bei der Ansteuerung der Reinigungseinrichtung und/oder der Pumpeinrichtung berücksichtigt wird.It is to be regarded as particularly advantageous to store the measured values of the operating parameters detected by the individual sensors in a memory device. These can then be processed in the computer program such that the time profile of the measured values in the control of the cleaning device and / or the Pumping device is taken into account.
Weiterhin ist es vorteilhaft, eine Bedieneinheit vorzusehen, über die Daten einzelner Betriebsparameter eingegeben oder angewählt werden können. Dadurch ergibt sich eine besonders hohe Flexibilität hinsichtlich sich ändernder Randbedingungen bzw. die Möglichkeit, die Wasseraufbereitungsanlage bezüglich verschiedener Betriebsparameter zu optimieren.Furthermore, it is advantageous to provide an operating unit, via which data of individual operating parameters can be entered or selected. This results in a particularly high flexibility with regard to changing boundary conditions or the possibility of optimizing the water treatment plant with respect to various operating parameters.
Hierzu ist es in einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, sowohl Energie- als auch Stoffverbrauch von Komponenten der Wasseraufbereitungsanlage sensorisch zu erfassen, wodurch sich die Flexibilität der Wasseraufbereitungsanlage zur Optimierung einzelner Betriebsparameter weiter erhöht.For this purpose, it is provided in a particularly preferred embodiment to detect both energy and material consumption of components of the water treatment system sensor, which further increases the flexibility of the water treatment plant to optimize individual operating parameters.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach- folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in der einzigenFurther advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. This shows in the only one
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Wasseraufbereitungsanlage.Fig. 1 is a schematic representation of a water treatment plant.
In Fig. 1 ist eine Wasseraufbereitungsanlage 10 dargestellt. Die Wasseraufbereitungsanlage 10 weist ein Filterelement 11 auf. Das Filterelement 11 ist vorzugsweise als Membranfilterelement, insbesondere als ein Hohlfasermembranelement mit Poren entsprechend Ultra- und Mikrofiltration ausgebildet. Das Filterelement 1 1 ist zwischen einer Zuleitung 13 für das Rohwasser und einer Ableitung 14 für das vom Filterelement 1 1 gereinigte Wasser geschaltet. In der Zuleitung 13 ist eine Pumpeinrichtung 15 für das Wasser angeordnet, deren Leistung und somit Durchflussmenge regelbar ist. Anstelle einer regelbaren Pumpeinrichtung 15 ist es auch denkbar, den Volumenstrom über ein Drosselventil zu regeln. Auch ist es selbstverständlich möglich, die Pumpeinrichtung 15 alternativ in der Ableitung 14 anzuordnen und das Wasser durch das FiI- terelement 1 1 zu saugen. Alternativ ist es möglich eine gemeinsame Leitung als Zu- /Ableitung, bevorzugt mit entsprechendem Ventil, vorzusehen.In Fig. 1, a water treatment plant 10 is shown. The water treatment plant 10 has a filter element 11. The filter element 11 is preferably designed as a membrane filter element, in particular as a hollow fiber membrane element with pores corresponding to ultrafiltration and microfiltration. The filter element 1 1 is connected between a supply line 13 for the raw water and a discharge line 14 for the cleaned of the filter element 1 1 water. In the supply line 13, a pump device 15 is arranged for the water, the power and thus flow rate can be regulated. Instead of a controllable pumping device 15, it is also conceivable to regulate the volume flow via a throttle valve. It is of course also possible to arrange the pumping device 15 alternatively in the discharge line 14 and to suck the water through the filter element 11. Alternatively, it is possible to provide a common line as inlet / outlet, preferably with a corresponding valve.
Über eine Leitung 16 ist das Filterelement 1 1 mit einer Reinigungs- bzw. Spüleinrichtung 20 gekoppelt. Anstelle einer einzigen Reinigungs- bzw. Spüleinrichtung 20 können selbstverständlich je nach Anforderung/Technologie mehrere unterschiedliche Reini- gungs- bzw. Spüleinrichtungen mit dem Filterelement 1 1 verbunden sein, die beispielsweise separate Behälter oder Zuleitungen für Reinigungs- bzw. Spülsubstanzen umfassen. Zuletzt ist eine vom Filterelement 11 ausgehende Ableitung 21 vorgesehen, über die Rückstände bzw. Rückspülwasser abgeführt werden kann.Via a line 16, the filter element 1 1 is coupled to a cleaning or purging device 20. Instead of a single cleaning or rinsing device 20 can Of course, depending on the requirement / technology, several different cleaning or purging devices can be connected to the filter element 11, which comprise, for example, separate containers or supply lines for cleaning or rinsing substances. Finally, an outgoing from the filter element 11 discharge 21 is provided, can be removed via the residues or backwash.
Die Wasseraufbereitungsanlage 10 umfasst weiterhin eine Steuereinheit 25, die insbesondere auch der Ansteuerung der Reinigungs- bzw. Spüleinrichtung 20 dient. Die Steuereinheit 25 ist über eine Steuerleitung 26 mit einer Bedieneinheit 27 gekoppelt, über die relevante Daten für Betriebsdaten eingegeben und/oder zu optimierende, später noch näher erläuterte Betriebsparameter angewählt werden können. Die Steuereinheit 25 kann weiterhin auf an sich bekannte Art und Weise über eine Datenleitung oder über das Internet mit anderen relevanten Stellen verbunden sein.The water treatment system 10 further comprises a control unit 25, which also serves in particular to control the cleaning or rinsing device 20. The control unit 25 is coupled via a control line 26 to an operating unit 27, via which relevant data for operating data can be entered and / or operating parameters to be optimized, which are explained in greater detail later, can be selected. The control unit 25 can furthermore be connected in a manner known per se via a data line or via the Internet to other relevant points.
Die Steuereinheit 25 und die eine bzw. mehreren Reinigungs- bzw. Spüleinrichtungen 20 sind über eine bidirektionale Datenleitung 28 miteinander verbunden. Mittels einer weiteren Steuerleitung 29 steuert die Steuereinheit 25 die Pumpeinrichtung 15 an.The control unit 25 and the one or more cleaning or purging devices 20 are connected to one another via a bidirectional data line 28. By means of a further control line 29, the control unit 25 controls the pumping device 15.
Die soweit beschriebene Wasseraufbereitungsanlage 10 ist zusätzlich mit einer Reihe von Sensoren ausgestattet. Die Sensoren umfassen beispielhaft und somit nicht abschließend einen Differenzdrucksensor 30, der zwischen der Zuleitung 13 und der Ableitung 14 des Filterelements 1 1 geschaltet ist, und der über eine Leitung 31 mit der Steuereinheit 25 verbunden ist. Ferner sind ein in der Zuleitung 13 geschalteter Trübungssensor 32 und ein Temperatursensor 33 vorgesehen, die über Leitungen 34, 35 mit der Steuereinheit 25 verbunden sind. Weiterhin ist ein Sensor 37 zur Erfassung der Leistungsaufnahme der Pumpeinrichtung 15 vorgesehen, der über eine Leitung 38 mit der Steuereinheit 25 gekoppelt ist.The water treatment plant 10 described so far is additionally equipped with a number of sensors. By way of example and thus not exhaustively, the sensors comprise a differential pressure sensor 30, which is connected between the supply line 13 and the discharge line 14 of the filter element 11, and which is connected to the control unit 25 via a line 31. Furthermore, a turbidity sensor 32 connected in the supply line 13 and a temperature sensor 33 are provided, which are connected to the control unit 25 via lines 34, 35. Furthermore, a sensor 37 for detecting the power consumption of the pump device 15 is provided, which is coupled via a line 38 to the control unit 25.
Die Steuerung der Wasseraufbereitungsanlage 10 mittels der Steuereinrichtung 25 er- folgt insbesondere anhand der nachfolgend genannten Betriebsparameter: Dem Volumenstrom des Wassers, dem Intervall zwischen Spülungen mittels der bzw. den Reinigungs- bzw. Spüleinrichtungen 20 sowie der Spüldauer und ggf. dem Spüldruck. Beim Vorhandensein chemischer Reinigungssubstanzen ferner dem Zeitintervall zwischen zwei Reinigungen, der Reinigungsdauer, der Reinigungstemperatur, der Reinigungs- mittelkonzentration sowie der Art des eingesetzten Reinigungsmittels. Falls zusätzliche Hilfsstoffe wie zum Beispiel Flockungsmittel eingesetzt werden, ist deren Zugabemenge mit dem Volumenstrom bzw. der Konzentration der Verunreinigung gekoppelt.The control of the water treatment plant 10 by means of the control device 25 is carried out in particular on the basis of the following operating parameters: the volume flow of the water, the interval between flushes by means of the cleaning or purging devices 20 and the purging duration and possibly the purging pressure. Furthermore, in the presence of chemical cleaning substances, the time interval between two cleanings, the cleaning time, the cleaning temperature, the cleaning time, medium concentration and the type of cleaning agent used. If additional auxiliaries, such as flocculants, are used, their added amount is coupled to the volume flow or the concentration of the impurity.
Soweit oben nicht bereits erwähnt, lassen sich alle relevanten Betriebsparameter zur Steuerung der Wasseraufbereitungsanlage 10 sensorisch erfassen und der Steuereinrichtung 25 jeweils als Eingangsgröße zuführen.Unless already mentioned above, all relevant operating parameters for controlling the water treatment plant 10 can be sensed and supplied to the control device 25 as an input variable.
Erfindungsgemäß ist wesentlich, dass in der Steuereinheit 25 ein Computerprogramm 40 vorgesehen ist, das den Betrieb der Wasseraufbereitungsanlage 10 an die Zusammensetzung bzw. die Qualität des Rohwassers adaptiv, das heißt selbständig anpasst und automatisch auf Schwankungen in der Wasserzusammensetzung reagiert. Insbesondere soll die Ansteuerung der Reinigungs- bzw. Spüleinrichtung 20 (die, wie bereits erwähnt, entweder mit Spülwasser bzw. mit zusätzlichen chemischen Substanzen ar- beitet), und/oder aber beispielsweise die Durchflussmenge an der Pumpeinrichtung 15 derart optimiert werden, dass insbesondere eine Optimierung der Betriebskosten erreicht wird, d.h. diese insgesamt gesehen ein Minimum erreichen. Hierbei ist anzumerken, dass die Betriebskosten einen mittelbaren Betriebsparameter der Wasseraufbereitungsanlage 10 darstellen, die sich in Abhängigkeit der einzelnen, oben genannten (di- rekten) Betriebsparameter ergeben.According to the invention, it is essential that a computer program 40 is provided in the control unit 25, which adapts the operation of the water treatment system 10 adaptively, ie independently, to the composition or the quality of the raw water and automatically reacts to fluctuations in the water composition. In particular, the control of the cleaning or rinsing device 20 (which, as already mentioned, works either with rinsing water or with additional chemical substances), and / or, for example, the flow rate at the pumping device 15 should be optimized such that in particular one Optimization of operating costs is achieved, ie they reach a minimum overall. It should be noted that the operating costs represent an indirect operating parameter of the water treatment plant 10, which arise as a function of the individual (direct) operating parameters mentioned above.
Hierzu werden die über die verschiedenen Sensoren erfassten Messwerte der Betriebsparameter in der Steuereinheit 25 in einem Messwertspeicher 39 gespeichert bzw. als Eingangsgrößen in einem Algorithmus oder mehreren Algorithmen in dem Computerprogramm 40 verwendet. Hierbei sollen der Algorithmus bzw. die Algorithmen selbständig eigene Betriebsstrategien entwickeln bzw. die oben erwähnten Betriebsparameter in einem als sinnvoll vorgegebenen Fenster variieren, um abhängig von der Wasserzusammensetzung insbesondere das Minimum an Betriebskosten zu erzielen. Diese Betriebsparameter sowie deren relevante Eigenschaften sind mittels der Bedieneinheit 27 vorgegeben und ggf. variier- bzw. anpassbar, so dass die Erfindung nicht nur auf eine Optimierung der Betriebskosten beschränkt sein soll.For this purpose, the measured values of the operating parameters acquired via the various sensors are stored in the control unit 25 in a measured value memory 39 or used as input variables in an algorithm or a plurality of algorithms in the computer program 40. In this case, the algorithm or the algorithms should independently develop their own operating strategies or vary the above-mentioned operating parameters in a window given as meaningful in order to achieve, depending on the water composition, in particular the minimum of operating costs. These operating parameters and their relevant properties are predetermined by means of the operating unit 27 and may be varied or adapted so that the invention should not be limited to an optimization of the operating costs.
Beispielhaft sei erwähnt, dass sich bei einer bestimmten Wasserqualität ein Minimum an Betriebskosten für eine bestimmte Wassermenge zum Beispiel bei einem bestimm- ten Spülintervall mit einer bestimmten Spüldauer in Kombination mit einer bestimmten Beigabe von chemischen Reinigungssubstanzen und einer bestimmten Durchflussmenge ergibt. Ändert sich nun die Wasserqualität, so kann sich ein neues Minimum der Betriebskosten bei einer verringerten Durchflussmenge, verlängertem Reinigungsinter- vall bei gleichzeitig verlängerter Spüldauer und erhöhter Zugabe von Reinigungssubstanzen ergeben. Mittels des Computerprogramms 40 werden dann entsprechend der augenblicklichen Wasserzusammensetzung (unter Berücksichtigung des zeitlichen Verlaufs der Wasserzusammensetzung und des zeitlichen Verlaufs der Betriebsparameter) die Betriebsparameter stets aktualisiert um insgesamt gesehen die Betriebskos- ten zu minimieren. Als Ergebnis steuert das Computerprogramm 40 über die Steuereinrichtung 25 die Reinigungs- bzw. Spüleinrichtung 20 bzw. die Pumpeinrichtung 15 bedarfsgerecht im Sinne der Minimierung der Betriebskosten an. By way of example, it should be mentioned that for a given water quality, a minimum of operating costs for a certain amount of water, for example, at a certain rinsing interval with a certain rinsing time in combination with a certain addition of chemical cleaning substances and a certain flow rate results. If the quality of the water changes, a new minimum of operating costs can result with a reduced flow rate, a longer cleaning interval, and at the same time a longer rinsing time and an increased addition of cleaning substances. By means of the computer program 40, the operating parameters are then updated in accordance with the instantaneous composition of the water (taking into account the time profile of the water composition and the time profile of the operating parameters) in order to minimize overall operating costs. As a result, the computer program 40 controls the cleaning or purging device 20 or the pumping device 15 as needed in the sense of minimizing the operating costs via the control device 25.

Claims

Ansprüche claims
1. Wasseraufbereitungsanlage, mit einem zwischen einer Wasserzuleitung (13) für Rohwasser und einer Wasserableitung (14) für gereinigtes Wasser angeordneten Filterelement (1 1 ), mit einer Pumpeinrichtung (15) zum Durchpumpen, insbesondere drücken und/oder saugen, des Wassers durch das Filterelement (1 1 ), mit wenigstens einer Reinigungseinrichtung (20) für das Filterelement (1 1 ), mit mindestens einem Sensor (30, 32, 33) zur Erfassung von Wassereigenschaften und mit einer mit dem mindestens einem Sensor (30, 32, 33) verbundenen Steuerein- richtung (25) zum Ansteuern der wenigstens einen Reinigungseinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (25) ein Computerprogramm (40) zu einer von den mittels des mindestens einen Sensors (30, 32, 33) erfassten Wassereigenschaften abhängigen, sich selbstständig anpassenden Ansteuerung der wenigstens einen Reinigungseinrichtung (20) und/oder zu einer von den mittels des mindestens einen Sensors (30, 32, 33) erfassten Wassereigenschaften abhängigen, sich selbstständig anpassenden Änderung des Volumenstroms der Pumpeinrichtung (15) umfasst.1. Water treatment plant, with a between a water supply line (13) for raw water and a water outlet (14) arranged for purified water filter element (1 1), with a pumping device (15) for pumping, in particular press and / or suck, the water through the Filter element (1 1), with at least one cleaning device (20) for the filter element (1 1), with at least one sensor (30, 32, 33) for detecting water properties and one with the at least one sensor (30, 32, 33 ) connected to the at least one cleaning device (20), characterized in that the control device (25) a computer program (40) to one of the by means of the at least one sensor (30, 32, 33) detected water properties dependent, independently adapting control of the at least one cleaning device (20) and / or to one of the by means of the at least one sensor (30, 32, 33) W detected water properties dependent, self-adaptive change in the volume flow of the pumping device (15).
2. Wasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (25) eine Speichereinrichtung (39) zur Speicherung von Sensordaten aufweist.2. Water treatment plant according to claim 1, characterized in that the control device (25) has a memory device (39) for storing sensor data.
3. Wasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Steuereinrichtung (25) gekoppelte Bedieneinheit (27) zur Auswahl von Betriebsparametern sowie zur Eingabe von Daten bzgl. der Betriebsparameter vorhanden ist.3. Water treatment plant according to claim 1 or 2, characterized in that with the control device (25) coupled to the control unit (27) for selecting operating parameters and for entering data with respect. The operating parameters is present.
4. Wasseraufbereitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement ein Membranfilter (1 1 ), insbesondere ein Hohlfaserfilterelement, ist. 4. Water treatment plant according to one of claims 1 to 3, characterized in that the filter element is a membrane filter (1 1), in particular a hollow fiber filter element is.
5. Wasseraufbereitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich mit der Steuereinrichtung (25) verbundene Sensoren (37) zur Er- fassung des Energieverbrauchs der Pumpeinrichtung (15) bzw. des Energie- und/oder des Stoffverbrauchs anderer Komponenten der Wasseraufbereitungsanlage (10) vorgesehen sind.5. Water treatment plant according to one of claims 1 to 4, characterized in that in addition to the control device (25) connected sensors (37) for detecting the energy consumption of the pumping device (15) or the energy and / or the material consumption of other components the water treatment plant (10) are provided.
6. Verfahren zum Betreiben einer Wasseraufbereitungsanlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,6. A method for operating a water treatment plant (10) according to one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Steuereinrichtung (25) zur Ansteuerung der wenigstens einen Reini- gungseinrichtung (20) bzw. zur Regulierung der Durchflussmenge an der Pumpeinrichtung (15) von Sensoren (30, 32, 33, 37) erfasste Messwerte von Betriebsparametern in wenigstens einem Algorithmus verarbeitet, und wobei in Abhängigkeit der aktuell erfassten Messwerte der Sensoren (30, 32, 33, 37) die wenigstens eine Reinigungseinrichtung (20) bzw. die Pumpeinrichtung (15) unter Berücksichtigung der Optimierung eines oder mehrerer direkter oder indirekter Betriebsparameter adaptiv angesteuert werden.the control device (25) processes measured values of operating parameters detected in at least one algorithm by at least one cleaning device (20) or regulating the flow rate at the pump device (15) by sensors (30, 32, 33, 37), and wherein, depending on the currently measured values of the sensors (30, 32, 33, 37), the at least one cleaning device (20) or the pump device (15) are adaptively controlled taking into account the optimization of one or more direct or indirect operating parameters.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der wenigstens einen Reinigungseinrichtung (20) bzw. der7. The method according to claim 6, characterized in that the control of the at least one cleaning device (20) or the
Pumpeinrichtung (15) unter Berücksichtigung des zeitlichen Verlaufs der in einer Speichereinrichtung (39) gespeicherten Messwerte der Sensoren (30, 32, 33, 37) erfolgt.Pumping device (15) taking into account the time course of the stored in a memory device (39) measured values of the sensors (30, 32, 33, 37).
8. Computerprogramm zum Betreiben einer Steuereinrichtung (25) einer Wasseraufbereitungsanlage (10) gemäß einem Verfahren nach Anspruch 6 oder 7. 8. Computer program for operating a control device (25) of a water treatment plant (10) according to a method according to claim 6 or 7.
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