Membranverfahren zur Aufbereitung von Abwässern, die mit Kohlen

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Schwerpunktthemen
Membranverfahren zur Aufbereitung
von Abwässern, die mit Kohlenwasserstoffen belastet sind, unter Integration
eines online Monitoring System
M. Ebrahimi, M. Aden, B. Schnabel, F. Liebermann, P. Czermak*
In vielen industriellen Herstellungsprozessen wird Wasser mit Kohlenwasserstoffen wie z.B. Treibstoffen, Schmierölen
oder anderen Ölen aus technischen Prozessen kontaminiert, weshalb täglich hohe Mengen an ölverschmutzten
Abwässern (Produktionswasser) in diesen Bereichen anfallen. Zur Behandlung dieser Produktionswässer wurden zwei
neuartige Membranverfahren sowie deren online Prozessüberwachung untersucht und etabliert. Die beiden getesteten
Membranverfahren, zum einen ein System, welches Querstromfiltration mittels rotierender keramischer Membranen
nutzt, und zum anderen ein auf Koaleszern basierendes Filtrationssystem, zeigten vielversprechende Leistungen für
die Abtrennung von Kohlenwasserstoffen aus den Abwässern. Zur Überwachung der Funktionalität sowie Leistungsoptimierung der Filtrationsprozesse zeigte der getestete optische Sensor eine hohe Korrelation mit der Menge an
Kohlenwasserstoffen in den Abwässern.
1. Einleitung
Ölverschmutzte Abwässer stellen ein
erhebliches Risiko für Mensch, Umwelt
und Technik dar. Grundlegende Rahmenbedingungen zum Schutz vor ölhaltigen
Abwässern werden von den gesetzgebenden- und normativen Gremien auferlegt.
Die definierten Grenzwerte und deren
zunehmende Verschärfung führen u.a. zu
steigenden Entsorgungskosten für flüssige
Abfälle. Deshalb sind geeignete Massnahmen zur kostengünstigen und effizienten Aufarbeitung und somit Abtrennung
der Öle aus Produktionswasser erforderlich. Die AG Membrantechnik des Instituts
für Bioverfahrenstechnik und Pharmazeutische Technologie (IBPT) der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM)
beschäftigt sich seit 2007 mit der effizienten Aufreinigung von sogenanntem „Produced Water“ (PW), welches beispiels* Dipl.-Ing. (FH) M. Sc. M. Ebrahimi 1
Dipl.-Ing. M. Aden 2
Dipl.Ing. (FH) B. Schnabel 1
F. Liebermann 3
Prof. Dr.Ing. P. Czermak 1,4,5
1 Abteilung Membrantechnik des Instituts
für Bioverfahrenstechnik und Pharmazeutische
Technologie, Technische Hochschule
Mittelhessen, Giessen,
E-Mail: [email protected]
Tel.: +49 (0) 641 - 309 2552
Fax: +49 (0) 641 - 309 2553
2 FAUDI Aviation Sensor GmbH, Stadtallendorf
E-Mail: [email protected]
Tel.: +49 (0) 6428 - 4465 212
Fax: +49 (0) 6428 - 4465 231
3 Novoflow GmbH, Nelkenweg 10, 86641 Rain
E-Mail: [email protected]
Tel.: +49 (0) 9090 70 11 50
Fax: +49 (0) 9090 70 11 48
4 Department of Chemical Engineering
Kansas State University, Manhattan KS, USA
5 Justus Liebig University, Faculty of Biology
and Chemistry, Giessen
weise bei der Öl- und Gas-Förderung in
sehr großen Mengen anfällt. Im Rahmen
von mehreren Forschungsprojekten konnte
die Arbeitsgruppe in direkter Zusammenarbeit mit Partnern aus der Industrie große
Erfahrungen zur Entwicklung von unterschiedlichen Membranverfahren (konventionelle sowie dynamische Cross-Flow
Filtration) zur effizienten Aufreinigung
dieser Abwässer sammeln, Methoden
etablieren und Forschungsergebnisse dem
Fachpublikum bekannt machen /1, 2, 3, 4/.
Aufbauend auf diesen Erfahrungen befasst
sich ein aktuelles Forschungsprojekt in
Kooperation mit den Firmen FAUDI
Aviation Sensor GmbH und Novoflow
GmbH mit der Etablierung und Prozessintensivierung zweier neuartiger Membranverfahren zur Behandlung von ölhaltigen Abwässern sowie deren online Prozessüberwachung.
Im Folgenden werden nach der Identifizierung massgeblicher Quellen ölverschmutzter Abwässer zunächst die konventionellen Verfahren zur Aufreinigung
von „Produced Water“ beschrieben und
die Bedeutung der Membranverfahren in
diesem Zusammenhang näher erläutert.
Nachfolgend werden die neuartigen Membranverfahren zur Behandlung von ölhaltigen Abwässern sowie die neuentwickelte
Sensorik zur Optimierung des Filtrationsprozesses vorgestellt.
2. Kohlenwasserstoffhaltige
Abwässer
2.1 Produktionswasser aus
der Öl- und Gasförderung Ein Fallbeispiel
Die Öl- und Gasindustrie fördert neben
den eigentlichen Rohstoffen große Mengen an „Produced Water“. Dieses fällt
täglich weltweit in großen Mengen an, im
Durchschnitt werden zwei bis drei Tonnen
„Produced Water“ pro Tonne Öl gefördert
und je nach Lagerstättenalter kann der
Anteil des „Produced Water“ auf bis zu
98 % ansteigen, nach Reid /5/, Plebon /6/.
Insgesamt wurden alleine in 2003 weltweit
eine geschätzte Menge von 667 Million
Tonnen (etwa 800 Million m3) „Produced
Water“ von offshore Ölplattformen ins
Meer entlassen. Von dieser Gesamtmenge
Abb. 1: In die Weltmeere eingeleitete Ölverschmutzungen durch die Schifffahrt, nach Clark /8/
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Tab. 1: Grenzwerte (GW) bezüglich des Ölgehaltes von „Produced
Water“ (PW) und Bilgewasser (BW) nach Gültigkeitsbereich und
verantwortlicher Institution
- Physikalische Verfahren sind mit hohen Investitions- und
Betriebskosten verbunden und häufig sehr sensibel in Bezug auf
die Variation der Charakteristik des PW. Bei höheren Kapazitäten
benötigen diese Verfahren eine große Aufstellungsfläche für die
Anlagen, wodurch deren Einsatz gerade im Offshore-Sektor
erschwert bis unmöglich wird.
- Durch den Einsatz von chemischen Aufreinigungsverfahren werden große Mengen an belasteten und giftigen Rückständen
generiert, deren Entsorgung mit großem Aufwand und zusätzlichen Kosten verbunden ist.
- Biologische Verfahren sind sehr empfindlich in Bezug auf die
Konzentrationsvariation der organischen Chemikalien und des
Salzgehaltes im PW und benötigen in der Regel eine
nachgeschaltete Aufreinigungsstufe.
wurden 21,1 Millionen Tonnen in nordamerikanische Gewässer
(grösstenteils in den US, Golf von Mexiko) und 358 – 419
Millionen Tonnen in europäische Gewässer (größtenteils in die
Nordsee) eingeleitet, nach Lee /7/. Das toxische „Produced Water“
besteht aus einer komplexen Mischung aus Formationswasser,
gelösten Salzen, verschieden gelösten Rohölen (dispergiert, gelöst,
frei), dispergierten Feststoffanteilen (Sand und Schlamm),
Schwermetallen und geringen Mengen an Chemikalien, welche
während der Rohstoff-Förderung zur Leistungssteigerung als
Additive zugegeben werden.
3.2 Membranverfahren, eine Schlüsseltechnologie
Membranverfahren können eine effiziente und kostengünstige
Aufarbeitung von Produktionswässern ermöglichen. Membranfiltrationsverfahren und unter ihnen insbesondere die Ultra- und
Nanofiltration gewinnen dabei immer mehr an Bedeutung und
werden als Schlüsseltechnologie gesehen, da die Reinigungsleistung sehr gut ist und die Anschaffungskosten gesunken sind.
Membranverfahren zeigen hohe Trennleistungen und können für
ein breites Spektrum von Anwendungen eingesetzt werden, wie z.
B. in der Prozessabwasserbehandlung und der Wasserentsalzung.
Der Einsatz von Membrantechnik ist besonders interessant weil:
- keine Chemikalien während des Trennprozesses benötigt werden,
- durch die Konzeption von geeigneten Anlagen ein wirtschaftliches Arbeiten auch bei großen Abwassermengen ermöglicht
wird,
2.2 Schifffahrtindustrie
Ein weiterer Produzent ölhaltiger Abwässer ist die Schifffahrtindustrie. Im untersten Teil des Schiffes, dem Bilge, sammelt
sich das sogenannte Bilgewasser (BW), welches unter anderem aus
einer Mischung aus Kühlwasser sowie Treib- und Schmierölen
besteht. Dieses Bilgewasser gilt im Bereich der Schifffahrtsindustrie mit etwa 25.300 Tonnen pro Tag als die größte Belastung
der Meere durch ölhaltige Abwässer (/8/). Weitere große Anteile
haben u. a. Öleinleitungen durch Tankerbetriebe, Tankerunfälle und
Umschlagseinrichtungen.
2.3 Management und gesetzliche Grenzwerte
Das Recycling und die Entsorgung der in den genannten
Beispielen anfallenden Abwässer führen aufgrund von definierten
Grenzwerten und deren zunehmende Verschärfung zu steigenden
Prozesskosten. Im Falle der Einleitung in die Meere wird aufgrund
strenger Richtlinien ein besonderes Augenmerk auf das Abwasser
gelegt und je nach Hoheitsgebiet müssen unterschiedliche
Grenzwerte bezüglich des Ölgehaltes eingehalten werden. Im Falle
der Einleitung von „Produced Water“ oder Bilgewasser in die
Meere darf der Restölgehalt je nach Hoheitsgebiet eine Konzentration von durchschnittlich 15 bis 40 ppm nicht überschreiten.
Grenzwerte der jeweiligen Hoheitsgebiete sind in Tab. 1
zusammengefasst.
3. Konventionelle Aufarbeitung ölhaltiger Abwässer
3.1 Aufarbeitungsmethoden
Die konventionelle Aufarbeitung von PW besteht meist aus
chemischen, physikalischen sowie biologischen Trennverfahren.
Häufig angewandte Trennverfahren sind z. B. Sedimentation,
Sandfiltration, Gasflotation, Hydrozyklone, Separatoren und membranbasierte Abtrennverfahren, nach Fakhru’l-Razi /9/. Die
beschriebenen strengen Richtlinien bezüglich des Restölgehaltes
von PW können jedoch mit den konventionellen Methoden nicht
immer eingehalten werden. Die genannten Trennverfahren werden
i. d. R. in Kombination mit anderen Verfahren eingesetzt, entweder
als erste Stufe, um nachgeschaltete Behandlungsanlagen vor
Beschädigung / Verschmutzung durch Öle, Fette und Feststoffe zu
schützen oder zur Nachklärung. Jedoch haben diese Verfahren
neben der z. T. unzureichenden Effizienz bei der Ölabtrennung
weitere Nachteile:
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Tab. 2: Öl- sowie TOC-Rückhalterate bei der Aufreinigung von PW mittels keramischen
Mikro- und Ultrafiltrationscheiben
- hierbei eine Volumenreduktion der anfallenden Rückstände und eine hohe Permeatqualität erreicht werden,
- Membrananlagen verhältnismäßig kleine
Aufstellungsfläche benötigen, einfach zu
bedienen, wartungsarm, kompakt und
modular aufgebaut bzw. nachrüstbar und
anpassungsfähig sind
3.3 Die Membranfiltration als
Standard-Querstromverfahren
Zur Aufbereitung von PW wurde in den
letzten Jahrzehnten das konventionelle Quer-
stromverfahren sowohl mit organischen als
auch mit anorganischen Membranen unter
verschiedenen Feldbedingungen erprobt,
nach Farnand /10/, Chen /11/, Kyburz /12/,
Tansel /13/, Gryta /14/, Ebrahimi /15/. Die
Ergebnisse der Forschungsarbeiten zeigen,
dass die Membranen in der Lage sind, Öle,
Emulsionen und suspendierte Feststoffe
sehr gut abzutrennen und die Standards
sicher einzuhalten, nach Kyburz /12/,
Tompkins /16/, Nicolaisen /17/. Nachteilig
wirken sich bei dem konventionellen
Querstromverfahren z.B. Wachse und
Abb. 2: Dynamische Querstromfiltrationssysteme (Quelle: Novoflow GmbH)
Abb. 3: Vergleich von konventioneller und dynamischer Querstromfiltration, a) keramische
Monokanal-Rohrmembran, b) keramische Filterscheibe
8
Asphaltene aus, die schnell zu einem
hohen Foulinggrad führen und damit die
Standzeit der Membranen verkürzen. Dies
erfordert, um einen sinnvollen und
kosteneffizienten Prozess zu etablieren,
innovative sowie leistungsstarke Membranen, effizientere sowie optimierte Membranverfahren und Reinigungstechnologien. Um diesen Anspruch gerecht zu werden, wurde im Rahmen eines Forschungsprojektes erstmalig der Einsatz und die
Leistungsfähigkeit von rotierenden Systemen (dynamische Querstromfiltration)
sowie eines neuentwickelten Anlagenkonzepts mittels Koaleszern zur Aufreinigung
von PW untersucht.
4. Dynamische Querstromfiltration
4.1 Dynamische Querstromfiltrationssysteme
Die dynamischen Querstromverfahren
zeichnen sich dadurch aus, dass die Überströmung der Membranoberflächen durch
bewegte Teile im Filterdruckbehälter erfolgt und Scherkräfte über den Membranoberflächen induziert werden. Bewegte
Teile können verschieden angeordnete
rotierende Filterscheiben sein, oder aber
Rotoren, die sich über statische Filterelemente bewegen (Abb. 2). Ergänzend
dazu gibt es rotierende Reinigungs-Pads,
welche die Filterscheiben kontinuierlich
reinigen. Der Vollständigkeit halber seien
noch vibrierende Systeme erwähnt. Die
Membranporen sollen hier durch Schwingungen im Niederfrequenzbereich (um
60 Hz) freigehalten werden. Diese Systeme
sind allerdings nur mit speziellen Membranen einsetzbar, nach Liebermann /18/.
4.2 Dynamische Querstromfiltration
mittels rotierender
Keramikmembranscheiben
Das dynamische Querstromverfahren
der Firma Novoflow, welches für den Einsatz zur Aufreinigung ölhaltiger Abwässer
getestet wurde, nutzt das Prinzip der
Überströmung der Membranoberflächen
durch die rotierende Keramikscheibe im
Filterdruckbehälter (Abb. 3). Die Rotation
der Keramikscheibe realisiert hohe Überströmungsgeschwindigkeiten, was zur Abreinigung der Filteroberfläche aufgrund
induzierter Scherkräfte führt. Die konventionelle Querstromfiltration hingegen realisiert die Überströmung der Membranoberfläche durch die Pumpenleistung; dies
bedeutet bei gleicher Überströmungsgeschwindigkeit einen energetischen Mehraufwand. Ein weiterer Vorteil gegenüber
der konventionellen Querstromfiltration ist
die Entkopplung des Transmembrandruckes von der Überströmungsgeschwindigkeit. Die Entkopplung lässt eine freie
Wahl dieser beiden Parameter zu. Somit
kann diejenige Parameter-Einstellung
gewählt werden, welche zu den besten
Separationsergebnissen für jede individuelle Anwendung führt.
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Abb. 4: Beispielanlage zur Aufreinigung von durch Kraftstoffe verunreinigtem Oberflächenwasser auf Restölgehalte < 5 ppm (im Bild eine
mobile Anlage mit einer Leistung von 500 L/h für z.B. Katastrophenschutz und Mobileinsätze mit einem Gesamtgewicht von 100 kg.)
In diesem Zusammenhang wurde die
Filtrationsleistung keramischer Mikround Ultrafiltrationsmembranscheiben (Tab.
2) unter Variation der Rotationsgeschwindigkeit untersucht. Die Studie wurde
mittels der Labortestanlage CRD-01
(Compact Rotating Disk Filter, Abb. 2) der
Firma Novoflow GmbH (Rain/Lech,
Deutschland) durchgeführt, welche mit bis
zu 3 Filterscheiben mit einem Durchmesser von 152 mm betrieben werden kann.
Eine Variation der Rotation zwischen 1 –
3000 U min -1 ist möglich und es sind
Transmembrandrücke von bis zu 4 bar
einstellbar. Für Untersuchungen zur Deckschichtbekämpfung besitzt die CRD-01
außerdem eine Rückspüleinheit, die einen
frei wählbaren Rückspüldruck realisiert.
Mittels Logikmodul sind Prozessparameter wie Rotationsgeschwindigkeit, Transmembrandruck, Rückspüldauer- und frequenz vollautomatisch steuerbar. Als
Modelllösung für die Studie diente eine
stabile Rohöl-in-Wasser Emulsion mit
einer mittleren Tröpfchengröße von
1,5 μm. Die Filtrationsversuche wurden im
Fed Batch Modus bei einem FeedÖlgehalt von 30 ppm, einer konstanten
Temperatur von 50° C sowie einem Transmembrandruck von 1 bar durchgeführt.
Die Trennleistung der verwendeten MFund UF-Keramikmembranscheiben erwies
sich als effizient: bei den Filtrationsversuchen konnte nämlich eine Öl-Rückhalterate von >99 % sowie eine TOCRückhaltrate zwischen 88% und 99 %, je
nach Prozessparameter, erreicht werden
(Tab. 2). Des weiteren konnte unter Variation der Porengröße (MF/UF) sowie der
Rotationsgeschwindigkeit der keramischen Membranscheibe (1200 – 1800 U
min -1) eine Steigerung der Filtrationsleistung von 173 auf 420 l m-2 h-1 erreicht
werden, was auf die bei höheren Rotationsgeschwindigkeiten auftretenden Turbulenzen in der Nähe der Membranoberfläche zurückzuführen ist, nach Ebrahimi
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Abb. 5: Aufbau des AFGUARD® Sensors und Position der Messstrecke
/1/. Die Turbulenzen erzeugen Scherkräfte, welche vermutlich die Konzentrationspolerisation vermindern und das Fouling
auf der Membran reduzieren.
5. FAUDI-Anlagenkonzept
mittels Koaleszenabscheider
5.1 Kompaktanlage zur
Reinigung kontaminierten
Oberflächenwasser
Im Rahmen des hier beschriebenen
Forschungsprojektes wurde seitens des
Projektpartners FAUDI Aviation Sensor
GmbH eine Filtrationslösung entwickelt,
die in der Lage ist, vollautomatisch die
Reinigung der mit Öl kontaminierten Abwässer zu übernehmen. Die Abb. 4 zeigt
das Konzept einer transportablen Filtrationsanlage, welche sich u. a. für Katastropheneinsätze oder als mobile Feldeinheit
im Bereich von Tanklagern, Chemieparks
und Industrieeinheiten, in denen mit Ölen
hantiert wird, eignet. Die transportable
Umsetzung des Filtrationskonzeptes ermöglicht eine effektive und leicht zu
handhabende Filtrationseinheit zur Aufbereitung des kontaminierten Wassers.
Als Vorabscheider kommt ein Filtersystem mit frei wählbarem Abscheidegrad
zum Einsatz, wobei Filterfeinheiten von 1
μm erreichbar sind. Hierdurch können
partikuläre Verschmutzungen ausgetragen
werden. Die Abscheidung der Kohlenwasserstoffe wie z.B. Diesel, Heizöl oder
Rohöl erfolgt über Koaleszenz und Separation. Ein optional nachgeschalteter
Aktivkohle- oder Clayfilter kann die
letzten Geruchs- und Spurenverunreinigungen entfernen. Abscheidegrade bis zu
< 1 ppm Restölgehalt im Wasser sind
dabei realisierbar. Die Anlage ist komplett
explosionsgeschützt konzipiert und somit
für den permanenten Betrieb in Explosionszone 1 zugelassen.
Als Online-Sensorik kommen unter
anderem der Streulichtsensor AFGUARD®
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zum Einsatz, der je nach Anforderungen
auf einen Schaltwert zwischen 0 und 25
ppm Restölgehalt im Permeat eingestellt
werden kann. Bei Überschreitung des
eingestellten Grenzwertes schaltet die
Anlage auf Rückpumpen und unterbindet
somit die Abgabe von nicht ausreichend
gereinigtem Oberflächenwasser. Im Sammelkopf der Koaleszenzabscheider arbeitet ein weiterer innovativer Sensor zur
automatischen Drainage des bereits zurückgehaltenen Restöls. Die bei dem
Filtrationsprozess abgeschiedenen Kohlenwasserstoffe werden in zwei durch
Schnellwechseleinrichtungen integrierte
Abfalltanks entsorgt. Das Filtrationskonzept lässt sich leicht auf die unterschiedlichen Aufgabenstellungen diverser
Industrieapplikationen adaptieren. Dafür
stehen eine Vielzahl unterschiedlicher verfahrenstechnischer Abscheide- und Filtrationsprozesse zur Verfügung, vom regenerierbaren Vorfilter, über Mikrofilter /
Beutelfilter, Koaleszenzabscheider und
Separatoren bis hin zur Nanofiltration über
geeignete Membran- oder Keramikfilter.
Aus der Fülle verfügbarer mechanischer
Abscheideverfahren wird je nach Aufgabenstellung das Abscheide- und Filtrationsprinzip ausgewählt, welches nach
ökonomischen Gesichtspunkten den Anforderungen am besten genügt.
6. Messung der Kohlenwasserstoff-Konzentration
mittels AFGUARD®-Sensor
6.1 Online Monitoring
Die kontinuierliche Messung der Ölkonzentration bei der Aufreinigung von
mit Öl kontaminierten Abwässern ist ein
wichtiger Indikator für die Effizienz des
gewählten Aufreinigungsprozesses. Die
Überwachung der Ölkonzentration in den
Teilströmen von Filtrationsprozessen kann
mit einer Vielzahl verschiedener Techniken
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Abb. 6: Schema des Funktionsprinzips des AFGUARD®-Sensors
Abb. 7: Korrelation des AFGUARD® Sensor Signals und dem TOCWert von synthetischem Produktionswasser
realisiert werden. Dazu gibt es Messtechniken basierend auf
fokussiertem Ultraschall, chemischen Sensoren, photoakustischer
Bildgebung, Trübung und Lichtbrechung, Bildanalyse und UV
Fluoreszenz inklusive Laser induzierte Fluoreszenzverfahren
(LIF). Trotz der Tatsache, dass mit einem Großteil der genannten
Techniken grundsätzlich eine online Messung realisierbar wäre,
sind die meisten der auf dem Markt verfügbaren Sensoren lediglich
in Form eines offline Messsystems oder unter Verwendung eines
Bypasses erhältlich. Daher wurde im Rahmen des Projektes die
Entwicklung eines neuartigen Öl-in-Wasser Sensors durch den
Projektpartner Fa. FAUDI Aviation Sensor GmbH und dessen
Integration im Gesamtsystem angestrebt. Der Industriepartner
bietet mit dem AFGUARD® Sensor bereits ein Messsystem
basierend auf Lichtbrechung und Trübungsmessung, welches zur
Überwachung der Qualität von Flugkraftstoffen direkt in Rohrleitungen installiert wird und somit eine online Messung von Wassertropfen im Flugkraftstoff ermöglicht (siehe Abb. 5). Durch die
Weiterentwicklung dieses Messsystems steht nun ein Öl-in-Wasser
Sensor zur Verfügung, der die automatisierte Regelung bzw.
Steuerung der kritischen Prozessparameter beim Aufreinigungsprozess ermöglicht, wodurch eine hohe Effizienz des Membranverfahrens erreicht werden kann. Der Aufbau des AFGUARD®
Sensors besteht im Wesentlichen aus einer Lichtquelle, zwei
Glaslinsen, zwei parallel zueinander angeordneten Glasstäben,
einem Spiegel zur Lichtreflektion sowie mehreren Empfängern.
10
6.2 Funktionsprinzip und Messbereich des
AFGUARD®-Sensors
Das Messprinzip des AFGUARD® -Sensors, der im Rahmen
dieses Forschungsprojektes für die Anwendung zur Aufreinigung
von ölhaltigen Abwässern weiterentwickelt wurde, ist in Abb. 6 für
drei verschiedene Messsituationen schematisch dargestellt. Die Messsituation links in der Abbildung zeigt den Lichtweg in reinem Wasser.
Das von einer LED gepulste Infrarotlicht wird an der Grenzfläche
Glasstab / Medium unter einem definierten Brechungswinkel gebrochen, passiert das reine Wasser, wird von dem Spiegel reflektiert und durchläuft denselben Strahlengang zurück zu einem
Empfänger. In diesem Fall tritt keine Lichtstreuung auf. Passieren
Kohlenwasserstoffe in Form eines Tropfens (Diesel, Rohöl, etc.)
den Lichtweg zwischen Spiegel und Glasstab (mittlere Messsituation), so wird das ausgestrahlte Licht an der Grenzfläche Kohlenwasserstoff / Wasser gestreut. Das hierbei entstandene Streulicht
wird von dem Streulichtdetektor erfasst und ausgewertet. Im Falle
von reinem Kohlenwasserstoff (rechte Messsituation) ändert sich
der Austrittswinkel des ausgesendeten Lichtes und die Detektion
erfolgt über die Referenzmessung des Reflektionslichtes. Die
Leistungsfähigkeit des AFGUARD® Sensors für die Messung von
Kohlenwasserstoffen in Wasser wurde mittels eines synthetisch
hergestellten Produktionswassers (Modelllösung) getestet (siehe
Abschnitt 4.2). Das Diagramm in Abb. 7 zeigt die Korrelation von
Messsignal des AFGUARD® Sensors und einer Konzentrationsreihe der Modelllösung. Wie aus dem Diagramm zu ersehen,
besteht in einem TOC-Konzentrationsbereich von 0 bis 200 ppm
eine hohe Korrelation von Sensor-Signal und Ölgehalt.
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