DE102022200932A1

DE102022200932A1 - Method and device for treating waste water in a clarifier

Info

Publication number: DE102022200932A1
Application number: DE102022200932.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Gräsl
Original assignee: Rudolf Messner Umwelttechnik AG
Current assignee: Rudolf Messner Umwelttechnik AG
Priority date: 2022-01-27
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2023-07-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser in einem Klärbecken (3), wobei mit Hilfe von im Klärbecken (3) angeordneten Belüftungselementen (6) während einer Belüftungsphase (B) kontinuierlich ein Betriebs-Luftstrom (BL) in das Abwasser eingeblasen wird. Während der Belüftungsphase (B) wird zur Aufwirbelung des Abwassers mit Hilfe von Belüftungsimpulsen (22) zusätzlich Luft eingeblasen. Dadurch sind Ablagerungen auch während der Belüftungsphase (B) vermieden.The invention relates to a method and a device for treating waste water in a clarification tank (3), with the aid of aeration elements (6) arranged in the clarification tank (3) continuously introducing an operating air flow (BL) into the waste water during an aeration phase (B). is blown in. During the aeration phase (B), additional air is blown in to stir up the waste water with the aid of aeration pulses (22). This also prevents deposits during the aeration phase (B).

Description

Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser in einem Klärbecken, wobei mit Hilfe von im Klärbecken angeordneten Belüftungselementen während einer Belüftungsphase kontinuierlich Luft in das Abwasser eingeblasen wird.The invention relates to a method and a device for treating waste water in a clarification tank, air being continuously blown into the waste water during an aeration phase with the aid of aeration elements arranged in the clarification tank.

Ein derartiges Verfahrens ist beispielsweise aus der DE 199 03 035 C2 zu entnehmen. Bei Kläranlagen wird das im Klärbecken befindliche Abwasser regelmäßig mit Hilfe von bodenseitig angeordneten Belüftungselementen mit Sauerstoff versorgt, indem über die Belüftungselemente Luft eingeblasen wird. Die Belüftungselemente weisen hierzu typischerweise elastische Membranen auf, welche porenartige Luftaustrittsöffnungen aufweisen, über die die Luft austreten kann. Diese Belüftungselemente sind regelmäßig an einem Luftversorgungssystem angeschlossen, über welches die erforderliche Druckluft bereitgestellt wird.Such a method is, for example, from DE 199 03 035 C2 refer to. In sewage treatment plants, the waste water in the clarification tank is regularly supplied with oxygen with the aid of aeration elements arranged at the bottom, in that air is blown in via the aeration elements. For this purpose, the ventilation elements typically have elastic membranes which have pore-like air outlet openings through which the air can escape. These ventilation elements are regularly connected to an air supply system, via which the required compressed air is provided.

Die Sauerstoffversorgung ist für die Abwasserreinigung mit Hilfe der im Abwasser vorhandenen Mikroorganismen erforderlich. Für die Abwasserreinigung ist im Abwasser ein bestimmter Sauerstoffgehalt erforderlich. Über die Belüftung wird insbesondere auf einen gewünschten Sollwert des Sauerstoffgehalts geregelt. Während einer Belüftungsphase stellt sich dabei typischerweise ein zumindest weitgehend konstanter Betriebs-Luftstrom ein, welcher eingeblasen wird.Oxygen supply is required for wastewater treatment with the help of the microorganisms present in the wastewater. A certain oxygen content is required in the waste water for waste water treatment. In particular, the aeration is used to regulate to a desired target value for the oxygen content. During an aeration phase, an at least largely constant operating air flow is typically established, which is blown in.

Eine derartige Belüftungsphase wird auch als Nitrifikationsphase bezeichnet, da während dieser Phase die Mikroorganismen das im Abwasser enthaltene Ammonium (NH4) unter Verbrauch von Sauerstoff in Nitrat (NO3) umwandeln. Für den Klärprozeß ist ergänzend eine sich an die Nitrifikationsphase anschließende Denitrifikationsphase erforderlich, bei der die Mikroorganismen mangels freiem gelösten Sauerstoff den Sauerstoff aus dem Nitrat umsetzen. Diese beiden Betriebsweisen, also die Nitrifikation und die Denitrifikation, können in getrennten Becken oder auch in einem gemeinsamen Becken durchgeführt werden. Im letztgenannten Fall wechseln sich intermittierend Belüftungsphasen mit kontinuierlichen Belüftung und Denitrifikationsphasen ab, bei denen die kontinuierliche Belüftung abgestellt ist, so dass sich jeweils an die Belüftungsphase eine unbelüftete Phase anschließt. Bei der Verwendung von zwei Becken erfolgt in dem einen Becken die Nitrifikation. Dieses Becken wird hierzu dauerhaft belüftet, d.h. die Belüftungsphase erfolgt dauerhaft ohne Unterbrechung während des normalen Betriebes. Im anderen, üblicherweise vorgeschaltetem Becken erfolgt die Denitrifikation. Dieses Becken ist unbelüftet.Such an aeration phase is also referred to as a nitrification phase, since during this phase the microorganisms convert the ammonium (NH4) contained in the waste water into nitrate (NO3) while consuming oxygen. The clarification process also requires a denitrification phase which follows the nitrification phase, in which the microorganisms convert the oxygen from the nitrate due to the lack of free dissolved oxygen. These two operating modes, i.e. nitrification and denitrification, can be carried out in separate tanks or in a common tank. In the latter case, intermittent aeration phases alternate with continuous aeration and denitrification phases, in which the continuous aeration is switched off, so that the aeration phase is followed by a non-aerated phase. If two tanks are used, nitrification takes place in one tank. For this purpose, this pool is permanently aerated, i.e. the aeration phase takes place continuously without interruption during normal operation. Denitrification takes place in the other, usually upstream, tank. This pool is not aerated.

Über die Belüftung wird allgemein eine ausreichende Durchmischung gewährleistet. Ein solches belüftetes Klärbecken wird auch als Belebungsbecken bezeichnet.Adequate mixing is generally ensured via the aeration. Such an aerated clarifier is also referred to as an aeration tank.

Während des Klärprozesses kommt es regelmäßig zu biologischen und/oder mineralischen Ablagerungen an der Oberfläche der Membrane, welche den Luftaustritt aus den Luftaustrittsöffnungen beeinflussen. Das Problem der Ablagerung tritt insbesondere während der unbelüfteten Phasen auf. Zur Vermeidung von zumindest übermäßigen Ablagerungen während solcher unbelüfteter Phasen ist gemäß der DE 199 03 035 C2 während der unbelüfteten Phasen eine sogenannte Impulsbelüftung vorgesehen, bei der mit Hilfe von kurzfristigen Belüftungsimpulsen Luft eingeblasen wird. Durch die Belüftungsimpulse wird das Abwasser aufgewirbelt, wodurch den Ablagerungen entgegengewirkt ist.During the clarification process, biological and/or mineral deposits regularly occur on the surface of the membrane, which affect the escape of air from the air outlet openings. The problem of settling occurs particularly during the non-aerated phases. In order to avoid at least excessive deposits during such non-aerated phases, according to DE 199 03 035 C2 so-called impulse ventilation is provided during the non-aerated phases, in which air is blown in with the help of short-term ventilation impulses. The aeration impulses whirl up the waste water, which counteracts the deposits.

Die ausreichende Durchmischung und Versorgung mit dem erforderlichen Sauerstoff erfordert einen hohen Lufteintrag in das Abwasser. Aus Energiespargründen sehen jüngere Entwicklungen eine große Belegungsdichte vor, bei der möglichst große Flächen im Klärbecken mit derartigen Belüftungselementen belegt sind, sodass der über ein jeweiliges Belüftungselement abgegebene Luftstrom im Vergleich zu einem geringeren Bedeckungsgrad verringert werden kann. Dies führt zu geringeren Betriebsdrücken, kleineren Luftblasen, längeren Verweilzeiten der Luftblasen im Abwasser und damit zu den gewünschten Energieeinsparungen. Die Belegungsdichte bei herkömmlichen Lösungen liegt typischerweise bei etwa 10 - 20 %, d.h. 10 - 20% der Fläche des Bodens ist mit den Belüftungselementen bedeckt.Adequate mixing and supply of the required oxygen requires a high level of air entry into the wastewater. For reasons of energy saving, recent developments provide for a high occupancy rate, in which the largest possible areas in the clarification tank are occupied by such aeration elements, so that the air flow released via a respective aeration element can be reduced compared to a lower degree of coverage. This leads to lower operating pressures, smaller air bubbles, longer dwell times for the air bubbles in the waste water and thus to the desired energy savings. The coverage density in conventional solutions is typically around 10 - 20%, i.e. 10 - 20% of the floor area is covered with the ventilation elements.

Die mit einer höheren Belegungsdichte geänderten Betriebsparameter für die Belüftung führen zu neuen Anforderungen an die Belüftung.The operating parameters for ventilation changed with a higher occupancy density lead to new ventilation requirements.

Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, zuverlässig eine dauerhafte und ausreichende Durchmischung des Belebungsbeckens auch bei hohen Belegungsdichten zu gewährleisten.Proceeding from this, the present invention is based on the task of reliably ensuring permanent and adequate mixing of the activated sludge tank, even with high occupancy densities.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser in einem Klärbecken, bei denen mit Hilfe von im Klärbecken angeordneten Belüftungselementen während einer Belüftungsphase kontinuierlich, also unterbrechungsfrei ein Betriebs-Luftstrom in das Abwasser eingeblasen wird. Für eine dauerhaft zuverlässige Abwasserbehandlung ist nunmehr auch während der Belüftungsphase vorgesehen, dass zur zusätzlichen Aufwirbelung des Abwassers mit Hilfe von Belüftungsimpulsen zusätzlich Luft eingeblasen wird. Es erfolgt also während der Belüftungsphase zur normalen Belüftung eine zusätzliche Impulsbelüftung.The object is achieved according to the invention by a method and a device for treating waste water in a clarification tank, in which, with the aid of aeration elements arranged in the clarification tank, an operating air flow is blown continuously, i.e. without interruption, into the waste water during an aeration phase. For a permanently reliable waste water treatment, it is now also planned during the aeration phase that additional air is blown in with the help of aeration pulses for additional turbulence of the waste water becomes. Thus, during the ventilation phase, an additional impulse ventilation takes place in addition to the normal ventilation.

Die nachfolgend im Zusammenhang mit dem Verfahren angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf die Vorrichtung zu übertragen und umgekehrt.The advantages and preferred configurations listed below in connection with the method can also be applied to the device and vice versa.

Wie eingangs erläutert, wird während der Belüftungsphase dauerhaft Luft eingeblasen, d. h. über die Belüftungselemente wird der vorliegend als Betriebs-Luftstrom bezeichnete Luftstrom unterbrechungsfrei in das Abwasser eingeblasen. Der Luftstrom, also das pro Zeiteinheit in das Abwasser eingeblasene Luftvolumen, wird wie beschrieben in Abhängigkeit des gewünschten Sauerstoffgehalts eingestellt, insbesondere geregelt. Der Betriebs-Luftstrom ist daher der speziell von einer Steuereinheit vorgegebene (Soll-) Luftstrom, welcher zur Erreichung des Soll-Sauerstoffgehalts eingestellt ist.As explained at the beginning, air is continuously blown in during the aeration phase, i. H. The air flow referred to here as the operating air flow is blown into the waste water without interruption via the aeration elements. The air flow, ie the volume of air blown into the waste water per unit of time, is set, in particular regulated, as described, depending on the desired oxygen content. The operating air flow is therefore the (target) air flow specified specifically by a control unit, which is set to achieve the target oxygen content.

Der Betriebs-Luftstrom unterliegt dabei typischerweise Schwankungen, die durch beispielsweise im Tagesverlauf variierende Bedingungen im Klärbecken hervorgerufen sind. So treten beispielsweise tageszeitliche Schwankungen des Betriebs-Luftstroms infolge von Zulaufschwankungen des dem Klärbecken zugeführten Abwassers auf. Bei konstanten Bedingungen und insbesondere für kürzere Zeiträume, beispielsweise im Bereich von mehreren 10min stellt sich typischerweise ein konstanter oder ein zumindest weitgehend konstanter Betriebs-Luftstrom ein.The operating air flow is typically subject to fluctuations that are caused by conditions in the clarifier that vary over the course of the day, for example. For example, there are daily fluctuations in the operating air flow as a result of inflow fluctuations in the waste water fed to the clarification tank. Under constant conditions and in particular for shorter periods of time, for example in the range of several 10 minutes, a constant or at least largely constant operating air flow is typically established.

Sofern vorliegend von einem Belüftungsimpuls gesprochen wird, so wird hierunter verstanden, dass zusätzlich zu dem kontinuierlich eingeblasen Betriebs-Luftstrom für eine kurze Zeitdauer Luft eingeblasen wird. D. h. für die Zeitdauer des Belüftungsimpulses ist der eingeblasene Gesamt-Luftstrom gegenüber dem Betriebs-Luftstroms erhöht, welcher für den gewünschten Sauerstoffgehalt eingestellt ist. Der Gesamt-Luftstrom setzt sich also zusammen aus dem Betriebs-Luftstrom und einem zusätzlichen Impuls-Luftstrom.If a ventilation impulse is used here, this means that air is blown in for a short period of time in addition to the continuously blown-in operating air flow. i.e. for the duration of the ventilation pulse, the total air flow blown in is increased compared to the operating air flow, which is set for the desired oxygen content. The total air flow is made up of the operating air flow and an additional impulse air flow.

Durch diese Belüftungsimpulse auch während der Belüftungsphase ist ein Schutz vor Ablagerungen und damit Beeinträchtigungen der Belüftung erzielt.These aeration pulses, even during the aeration phase, provide protection against deposits and thus impairment of the aeration.

Untersuchungen haben gezeigt, dass es auch während der Belüftungsphasen zu Ablagerungen kommen kann. Insbesondere bei Kläranlagen mit einer hohen Belegungsdichte kann dieses Problem auftreten, da bei diesen - durch die gewünschte Energieeinsparung - die bei der Belüftung ins Abwasser eingebrachte Energie verringert ist, wodurch eine verringerte Aufwirbelung des Abwassers erfolgt, sodass die Gefahr von Ablagerungen erhöht ist.Studies have shown that deposits can also occur during the ventilation phases. This problem can occur in particular in sewage treatment plants with a high occupancy rate, since in these - due to the desired energy savings - the energy introduced into the waste water during aeration is reduced, resulting in less turbulence of the waste water, so that the risk of deposits is increased.

Ein weiterer Vorteil der Belüftungsimpulse ist darin zu sehen, dass durch diese die angestrebte Durchmischung verbessert und / oder sichergestellt ist. Bei einer hohen Belegungsdichte des Klärbeckens mit Belüftungselementen, um eine energieeffiziente Auslegung zu erreichen, kann das Problem auftreten, dass selbst bei einem insgesamt hohen Luftvolumenstrom eine angestrebte (vollständige) Durchmischung nicht erreicht wird.A further advantage of the aeration pulses is that they improve and/or ensure the desired thorough mixing. With a high density of occupancy of the clarifier with aeration elements, in order to achieve an energy-efficient design, the problem can arise that the desired (complete) mixing is not achieved even with an overall high air volume flow.

Um Ablagerungen zuverlässig zu vermeiden ist in bevorzugter Ausgestaltung vorgesehen, dass die Belüftungsimpulse während der gesamten Belüftungsphase erfolgen.In order to reliably avoid deposits, a preferred embodiment provides for the ventilation pulses to take place during the entire ventilation phase.

Wie eingangs erwähnt, gibt es Anlagenkonzepte, bei der die Nitrifikation und die Denitrifikation auf zwei Becken aufgeteilt sind. In diesem Fall wird das für die Nitrifikation vorgesehene Becken dauerhaft belüftet, d.h. die Belüftungsphase liegt dauerhaft während des Normalbetriebs der Anlage an. Unter Normalbetrieb wird vorliegend allgemein der Betrieb der Anlage zur Behandlung des Abwassers ohne weitere Service- oder Revisionsmaßnahmen verstanden.As mentioned at the beginning, there are plant concepts in which nitrification and denitrification are divided into two basins. In this case, the tank intended for nitrification is permanently aerated, i.e. the aeration phase is permanently present during normal operation of the system. In the present case, normal operation is generally understood to mean the operation of the plant for treating the waste water without further service or inspection measures.

Bei einem Anlagenkonzept mit einem gemeinsamen Becken, bei dem sich Belüftungsphasen und Denitrifikationsphasen intermittierend abwechseln, dauern die Belüftungsphasen typischerweise ½ Stunde bis mehrere Stunden und liegen vorzugsweise im Bereich zwischen 30 min und 4 Stunden und insbesondere zwischen 30 min und 2 Stunden.In a system concept with a common basin, in which aeration phases and denitrification phases alternate intermittently, the aeration phases typically last ½ hour to several hours and are preferably in the range between 30 minutes and 4 hours and in particular between 30 minutes and 2 hours.

Bei beiden Anlagenkonzepten erfolgen daher während der gesamten Zeitdauer der jeweiligen Belüftungsphase die Belüftungsimpulse, bei denen zusätzlich Luft eingeblasen wird, um für die gewünschte Aufwirbelung und Durchmischung des Abwassers zu sorgen.In both plant concepts, the aeration impulses take place during the entire duration of the respective aeration phase, during which additional air is blown in to ensure the desired turbulence and thorough mixing of the waste water.

Bevorzugt erfolgen die Belüftungsimpulse dabei periodisch wiederkehrend, d. h. zwischen aufeinanderfolgenden Belüftungsimpulsen liegen jeweils gleiche Zeitabstände. Die Zeitdauer der einzelnen Belüftungsimpulse ist dabei vorzugsweise auch jeweils gleich. Durch diese periodisch wiederkehrenden Belüftungsimpulse ist eine zuverlässige Aufwirbelung gewährleistet.The ventilation pulses are preferably carried out periodically, i. H. the same time intervals lie between successive aeration pulses. The duration of the individual ventilation pulses is preferably also the same in each case. Reliable turbulence is ensured by these periodically recurring aeration pulses.

Während eines Belüftungsimpulses ist der eingeblasen Gesamt-Luftstrom vorzugsweise um zumindest 50 % und insbesondere um zumindest 100 % gegenüber dem Betriebs-Luftstrom erhöht, also gegenüber dem (momentanen) Luftstrom vor Beginn des Belüftungsimpulses und damit insbesondere auch gegenüber dem Luftstrom, wie er zur Erreichung des Soll-Sauerstoffgehalts vorgegeben ist. Durch diese deutlich erhöhte Luftmenge pro Zeiteinheit wird eine deutliche Aufwirbelung erreicht.During a ventilation pulse, the total air flow blown in is preferably increased by at least 50% and in particular by at least 100% compared to the operating air flow, i.e. compared to the (current) air flow before the start of the ventilation pulse and thus in particular other also compared to the air flow, as it is specified to achieve the target oxygen content. Due to this significantly increased amount of air per unit of time, a significant turbulence is achieved.

Die Zeitdauer eines Belüftungsimpulses liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 10 Sekunden und 120 Sekunden und insbesondere im Bereich zwischen 20 Sekunden und 60 Sekunden. Diese Zeitdauer hat sich als besonders geeignet herausgestellt.The duration of a ventilation pulse is preferably in the range between 10 seconds and 120 seconds and in particular in the range between 20 seconds and 60 seconds. This period of time has proven to be particularly suitable.

Vorzugsweise liegt weiterhin der Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belüftungsimpulsen im Bereich zwischen 5 Minuten und 45 Minuten und insbesondere im Bereich zwischen 10 Minuten und 30 Minuten. Auch diese Werte haben sich als besonders geeignet herausgestellt.Furthermore, the time interval between two consecutive ventilation pulses is preferably in the range between 5 minutes and 45 minutes and in particular in the range between 10 minutes and 30 minutes. These values have also proven to be particularly suitable.

Wie zuvor bereits beschrieben wurde, erfolgen bei einem Anlagenkonzept mit einem intermittierenden Betrieb neben den Belüftungsphasen auch unbelüftete Phasen, also sogenannte Denitrifikationsphasen. In bevorzugter Weise ist vorgesehen, dass auch während der unbelüfteten Phasen mit Hilfe von weiteren Belüftungsimpulsen Luft eingeblasen wird. Insgesamt erfolgen daher also sowohl während der Belüftungsphasen als auch während der unbelüfteten Phasen und damit quasi dauernd über den gesamten Normalbetrieb der Kläranlage Belüftungsimpulse. Alternativ bestehen auch Anlagenkonzepte, bei denen während der unbelüfteten Phase eine Durchmischung z.B. durch Rührwerke sichergestellt ist.As already described above, in a plant concept with intermittent operation, in addition to the aeration phases, there are also non-aerated phases, ie so-called denitrification phases. Provision is preferably made for air to also be blown in during the non-aerated phases with the aid of further aeration pulses. Overall, therefore, aeration pulses take place both during the aeration phases and during the non-aerated phases and thus more or less continuously over the entire normal operation of the sewage treatment plant. Alternatively, there are also plant concepts in which thorough mixing, e.g. by agitators, is ensured during the non-aerated phase.

In zweckdienlicher Ausgestaltung wird während eines jeweiligen weiteren Belüftungsimpulses ein höherer Luftstrom im Vergleich zum Betriebs-Luftstrom während der Belüftungsphase eingeblasen. Diese Ausgestaltung beruht auf der Überlegung, dass der Betriebs-Luftstrom nicht zur Vermeidung der Ablagerungen ausreicht, sodass durch den demgegenüber erhöhten Luftstrom während der weiteren Belüftungsimpulse eine zuverlässige Aufwirbelung während der unbelüfteten Phasen erreicht ist. Der Luftstrom während der weiteren Belüftungsimpulse ist beispielsweise gegenüber dem Betriebs- Luftstrom um zumindest 50% erhöht.In an expedient embodiment, a higher air flow is blown in during a respective further ventilation pulse compared to the operating air flow during the ventilation phase. This configuration is based on the consideration that the operating air flow is not sufficient to avoid the deposits, so that the air flow, which is increased in comparison, during the further ventilation pulses, a reliable turbulence is achieved during the non-ventilated phases. The air flow during the further ventilation pulses is increased by at least 50% compared to the operating air flow, for example.

Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass der während eines Belüftungsimpulses während der Belüftungsphase eingeblasene Gesamt-Luftstrom gleich dem Luftstrom ist, welcher während eines weiteren Belüftungsimpulses eingeblasen wird. Dies ist beispielsweise steuerungstechnisch von Vorteil, da während der Belüftungsphasen und der unbelüfteten Phasen für die jeweilige Dauer der Impulsbelüftung der gleiche Luftstrom eingestellt wird und daher nicht zwischen den unterschiedlichen Phasen unterschieden werden muss. Dies wird beispielsweise durch eine definierte, vorgegebene Drehzahl einer Gebläseanordnung zur Erzeugung des Luftstroms erreicht.It is preferably also provided that the total air flow blown in during a ventilation pulse during the ventilation phase is equal to the air flow which is blown in during a further ventilation pulse. This is advantageous, for example, in terms of control technology, since the same air flow is set during the ventilation phases and the non-ventilated phases for the respective duration of the pulsed ventilation and it is therefore not necessary to differentiate between the different phases. This is achieved, for example, by a defined, predetermined speed of a fan arrangement for generating the air flow.

Bei der intermittierender Betriebsweise wiederholen sich die Belüftungsphasen und die unbelüfteten Phasen, d. h. sie wechseln sich ab. Beispielsweise erfolgt dies periodisch nach vorgegebenen Zeitabständen. Die Zeit Dauer einer jeweiligen Belüftungsphase liegt wie zuvor angegeben typischerweise im Bereich von einer halben Stunde bis mehreren Stunden, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,5 und 4 Stunden und insbesondere im Bereich zwischen 0,5 Stunden und 2 Stunden. Dazwischen ist jeweils eine unbelüftete Phase angeordnet. Deren Zeitdauer liegt typischerweise ebenfalls im Bereich von mehreren Stunden, wobei die Zeitdauer bevorzugt geringer als die der jeweiligen Belüftungsphase ist. Alternativ ist die Zeitdauer der unbelüfteten Phase gleich der der jeweiligen Belüftungsphase. Bevorzugt sind die Zeitdauern der einzelnen unbelüfteten Phasen jeweils identisch und / oder die Zeitdauern der einzelnen Belüftungsphasen sind jeweils identisch.In the intermittent mode of operation, the aeration phases and the non-aerated phases are repeated, i. H. they take turns. For example, this takes place periodically after predetermined time intervals. The time duration of a respective aeration phase is, as indicated above, typically in the range from half an hour to several hours, preferably in the range between 0.5 and 4 hours and in particular in the range between 0.5 hour and 2 hours. An unaerated phase is arranged in between. Their duration is typically also in the range of several hours, with the duration preferably being less than that of the respective aeration phase. Alternatively, the duration of the non-aerated phase is the same as that of the respective aeration phase. The durations of the individual non-aerated phases are preferably identical in each case and/or the durations of the individual aeration phases are identical in each case.

Die Zeitdauern der unterschiedlichen Phasen wird insbesondere bedarfsabhängig eingestellt. Die Zeitdauer, belüftet oder unbelüftet wird beispielsweise in Abhängigkeit der Belastung und des Abbauverhaltens dynamisch eingestellt. Die dazu notwendigen Werte von Sauerstoff, Ammonium und Nitrat werden beispielsweise über Messelemente (Sonden) kontinuierlich gemessen und ausgewertet.The duration of the different phases is adjusted in particular as required. The length of time, aerated or not, is set dynamically, for example depending on the load and the degradation behavior. The oxygen, ammonium and nitrate values required for this are continuously measured and evaluated using measuring elements (probes), for example.

In bevorzugter Ausgestaltung erfolgen sämtliche Belüftungsimpulse, also sowohl die Belüftungsimpulse während der Belüftungsphasen als auch die weiteren Belüftungsimpulse während der unbelüfteten Phasen, unterbrechungsfrei über die gesamte Zeitdauer dieser Belüftungsphasen und unbelüfteten Phasen, also bei Normalbetrieb der Kläranlage. Unter Normalbetrieb wird hierbei der abwechselnde, intermittierende Betrieb zwischen den Belüftungsphasen und unbelüftete Phasen, ggf. ohne weitere Service- oder Revisionsmaßnahmen verstanden.In a preferred embodiment, all aeration pulses, i.e. both the aeration pulses during the aeration phases and the further aeration pulses during the non-aerated phases, take place without interruption over the entire duration of these aeration phases and non-aerated phases, i.e. during normal operation of the sewage treatment plant. Normal operation is understood here to mean the alternating, intermittent operation between the ventilation phases and non-ventilated phases, possibly without further service or inspection measures.

In besonders bevorzugter Ausgestaltung erfolgen die Belüftungsimpulse sowie weiteren Belüftungsimpulse periodisch wiederkehrend, d. h. jeweils nach festen Zeitabständen während des Normalbetriebs. In Verbindung mit der Einstellung eines gleichen Luftstroms eines jeweiligen Impulses lässt sich dies steuerungstechnisch besonders einfach umsetzen.In a particularly preferred embodiment, the ventilation pulses and other ventilation pulses occur periodically, i. H. in each case at fixed time intervals during normal operation. In connection with the setting of the same air flow of a respective pulse, this can be implemented particularly easily in terms of control technology.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen in vereinfachten Darstellungen:

1 eine schematisierte Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser sowie
2 ein Belüftungsschema zur Belüftung des Abwassers.

An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the figures. These show in simplified representations:

1 a schematic representation of a device for the treatment of waste water and
2 an aeration scheme for aerating the sewage.

1 zeigt ausschnittsweise und stark vereinfacht eine Kläranlage 2 als eine Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser. Dargestellt ist ein Klärbecken , dessen Boden 4 mit einer Vielzahl von einzelnen Belüftungselementen 6 belegt sind. Bei den Belüftungselementen 6 handelt sich insbesondere um plattenförmige Belüftungselemente, die typischerweise also rechteckförmig sind und an ihrer Oberseite eine elastische Membran mit Luftaustrittslöcher aufweisen, aus denen beim Betrieb Luft austreten kann. 1 shows a detail and greatly simplified a sewage treatment plant 2 as a device for treating waste water. A clarification tank 10 is shown, the bottom 4 of which is covered with a large number of individual aeration elements 6 . The ventilation elements 6 are, in particular, plate-shaped ventilation elements, which are typically rectangular and have an elastic membrane with air outlet holes on their upper side, from which air can escape during operation.

Die einzelnen Belüftungselemente 6 sind an eine Luftversorgungssystem 8 angeschlossen. Dieses umfasst ein Rohrsystem 10, eine Gebläseanordnung 12, eine Steuereinheit 14 und zudem weitere Versorgungs- und Steuereinheiten, wie beispielsweise Steuerventile 16. Im Ausführungsbeispiel umfasst das Rohrsystem 10 ein Verteilerrohr 18, von dem jeweils ein Versorgungsstrang 20 abgeht, über den die einzelnen Belüftungselemente 6 über Abzweigleitungen angeschlossen sind. Die Gebläseanordnung 12 sowie bei Bedarf auch die Steuereinheit 14, insbesondere eine SPS-Steuerung, sind typischerweise in einem gemeinsamen Betriebsgebäude 21 untergebracht.The individual ventilation elements 6 are connected to an air supply system 8 . This includes a pipe system 10, a blower arrangement 12, a control unit 14 and also other supply and control units, such as control valves 16. In the exemplary embodiment, the pipe system 10 includes a distributor pipe 18, from which a supply line 20 branches off, via which the individual aeration elements 6 are connected via branch lines. The blower arrangement 12 and, if required, the control unit 14 as well, in particular a PLC control, are typically accommodated in a common operating building 21 .

Über die Steuerventile 16 kann beispielsweise der Luftstrom für den jeweiligen Versorgungsstrang 20 reguliert werden.For example, the air flow for the respective supply line 20 can be regulated via the control valves 16 .

Während des Betriebs der Kläranlage 2 erfolgt eine gesteuerte Belüftung des Abwassers mit Hilfe des Luftversorgungssystems 8 und der Belüftungselemente 6. Der Betrieb der Kläranlage 2, insbesondere die Belüftung und das nachfolgend zur 2 beschriebene Verfahren zur Belüftung wird über die Steuereinheit 12 gesteuert. Dies ist also derart eingerichtet, dass die jeweiligen Komponenten der Kläranlage 2 geeignet angesteuert werden, um die gewünschte Belüftung zu erreichen.During the operation of the sewage treatment plant 2, the waste water is aerated in a controlled manner using the air supply system 8 and the aeration elements 6 2 The ventilation method described is controlled by the control unit 12 . This is therefore set up in such a way that the respective components of the sewage treatment plant 2 are controlled in a suitable manner in order to achieve the desired aeration.

Ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Belüftungsschema ist in 2 dargestellt. Dieses zeigt den zeitlichen Verlauf eines über die Belüftungselemente 6 eingebrachten Luftstroms L gegenüber der Zeit t.An example of a ventilation scheme according to the invention is in 2 shown. This shows the course over time of an air flow L introduced via the ventilation elements 6 in relation to the time t.

Während des Betriebs wird zwischen einer Belüftungsphase B und einer unbelüfteten Phase U periodisch wiederkehrend umgeschaltet. Die Zeitdauer einer jeweiligen Belüftungsphase B liegt dabei beispielsweise im Bereich zwischen 60 Minuten und 120 Minuten und die Zeitdauer einer unbelüfteten Phase U liegt typischerweise etwas darunter und beispielsweise im Bereich zwischen 50 Minuten und 100 Minuten. Während einer jeweiligen Belüftungsphase B erfolgt eine kontinuierliche dauernde Belüftung mit einem Belüftungs-Luftstrom BL, welcher typischerweise konstant oder weitgehend konstant ist, zumindest nach einem Einschwingvorgang nach einem Einschalten der Belüftung zu Beginn einer Belüftungsphase B, bis ein gewünschter Soll-Sauerstoffgehalt im Abwasser erreicht ist. Über diesen Belüftung-Luftstrom BL wird allgemein der Sauerstoffgehalt im Abwasser auf einen gewünschten Soll-Wert eingestellt. Demgegenüber ist während der unbelüfteten Phase die kontinuierliche Luftzufuhr abgeschaltet.During operation, there is a periodically recurring switchover between an aeration phase B and an unaerated phase U. The duration of a respective aeration phase B is, for example, in the range between 60 minutes and 120 minutes and the duration of a non-aerated phase U is typically somewhat less and, for example, in the range between 50 minutes and 100 minutes. During a respective aeration phase B, continuous aeration takes place with an aeration air flow BL, which is typically constant or largely constant, at least after a transient process after the aeration is switched on at the beginning of an aeration phase B, until a desired target oxygen content in the waste water is reached. The oxygen content in the waste water is generally set to a desired target value via this aeration air flow BL. In contrast, the continuous supply of air is switched off during the non-aerated phase.

Weiterhin ist anhand der 2 zu erkennen, dass während der Belüftungsphasen B Belüftungsimpulse 22 und während der unbelüfteten Phasen U weitere Belüftungsimpulse 24 erfolgen.Furthermore, based on the 2 to recognize that ventilation pulses 22 occur during ventilation phases B and further ventilation pulses 24 during non-ventilated phases U.

Die Vorname einer Impulsbelüftung während der unbelüfteten Phasen ist bereits bekannt.The first name of an impulse aeration during the non-aerated phases is already known.

Bei der vorliegenden Kläranlage 2 handelt sich um eine Anlage mit einer vergleichsweise hohen Belegungsdichte, bei der also ein großer Teil der Fläche des Bodens 4 mit Belüftungselementen 6 bedeckt ist. Die Belegungsdichte liegt dabei vorzugsweise über 15 % und liegt beispielsweise im Bereich zwischen 20 % und 40 %.The present sewage treatment plant 2 is a plant with a comparatively high occupancy rate, in which a large part of the surface of the floor 4 is covered with aeration elements 6 . The occupation density is preferably above 15% and is, for example, in the range between 20% and 40%.

Speziell bei hohen Belegungsdichten besteht die Gefahr, dass sich auch während der Belüftungsphasen B im Abwasser schwebende Biomasse-Teilchen absetzten.Especially with high occupancy densities, there is a risk that floating biomass particles will also settle in the waste water during the aeration phases B.

Um dies zu verhindern ist nunmehr auch während der Belüftungsphasen B eine Impulsbelüftung mit Hilfe der Belüftungsimpulse 22 vorgesehen. Während der Belüftungsimpulse 22 ist der Luftstrom L gegenüber dem eingestellten Betriebs-Luftstrom BL erhöht, und zwar auf einen sogenannten Gesamt-Luftstrom GL. Dieser liegt vorzugsweise zumindest 20 % und vorzugsweise 50 % über dem Betriebs-Luftstrom BL.In order to prevent this, a pulsed ventilation with the aid of the ventilation pulses 22 is now also provided during the ventilation phases B. During the ventilation pulses 22, the air flow L is increased compared to the set operating air flow BL, to a so-called total air flow GL. This is preferably at least 20% and preferably 50% above the operating air flow BL.

Die Zeitdauer eines jeweiligen Belüftungsimpulses 22 beträgt beispielsweise 30 Sekunden. Ein Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Belüftungsimpulsen 22 liegt beispielsweise bei 15 Minuten.The duration of each ventilation pulse 22 is 30 seconds, for example. An interval between successive ventilation pulses 22 is 15 minutes, for example.

Auch die weiteren Belüftungsimpulse 24 weisen vergleichbare und vorzugsweise identische Zeitdauern sowie Zeitabstände auf. Im Ausführungsbeispiel entspricht der Luftstrom L der weiteren Belüftungsimpulse 24 bevorzugt dem Gesamt-Luftstrom GL während der Belüftungsimpulse 22.The other ventilation pulses 24 also have comparable and preferably identical time durations and time intervals. In the exemplary embodiment, the air flow L of the further ventilation pulses 24 preferably corresponds to the total air flow GL during the ventilation pulses 22.

Über die Gebläseanordnung 12, die beispielsweise mehrere einzelne Gebläse aufweisen kann, wird der erforderliche Luftstrom L erzeugt und bereitgestellt. Zur Einstellung von unterschiedlichen Luftströmen L werden beispielsweise Gebläse zu- und abgeschaltet oder die Drehzahl der einzelnen Gebläse eingestellt und reguliert.About the fan assembly 12, which can have, for example, several individual fans, the required air flow L is generated and provided. To set different air flows L, fans are switched on and off, for example, or the speed of the individual fans is set and regulated.

Das in der 2 dargestellte Belüftungsschema zeichnet sich durch die periodische Abfolge von Belüftungsimpulsen 22,24 über die gesamte Zeitdauer während eines Normalbetriebs aus, also während des intermittierenden Betriebs mit den Belüftungsphasen B und den unbelüfteten Phasen U. Ergänzend ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Luftstrom L während eines jeweiligen Impulses 22,24 identisch ist. Dies bedeutet, dass der Luftstrom L während der weiteren Belüftungsimpulse 24 dem Gesamt-Luftstrom GL entspricht.That in the 2 The ventilation scheme shown is characterized by the periodic sequence of ventilation pulses 22,24 over the entire period of time during normal operation, i.e. during intermittent operation with the ventilation phases B and the non-ventilated phases U. In addition, it is preferably provided that the air flow L is identical during a respective pulse 22,24. This means that the air flow L during the further ventilation pulses 24 corresponds to the total air flow GL.

Wie bereits angeführt, erfolgt typischerweise während einer Revisionsphase eine Druckentlastung, sodass ein Überdruck im Rohrsystem 10 entweichen kann. Dies führt dazu, dass die elastische Membran eines jeweiligen Belüftungselements 6, welches während einer Belüftung aufgrund des Überdrucks gedehnt ist, wieder entspannt wird. Durch dieses wiederholte Dehnen und Entspannen wird ein sich auf der Oberfläche der Membran bildender Belag entfernt.As already mentioned, a pressure relief typically takes place during an inspection phase, so that excess pressure in the pipe system 10 can escape. This leads to the elastic membrane of a respective ventilation element 6, which is stretched during ventilation due to the excess pressure, being relaxed again. This repeated stretching and relaxing removes plaque that forms on the surface of the membrane.

Derartige Revisionsphasen erfolgen bei abgeschalteter Luftzufuhr, also während der unbelüfteten Phasen U und zudem zu den Zeitpunkten, wo keine weiteren Belüftungsimpulse 24 erfolgen. Aufgrund des zeitlichen Abstands zwischen den weiteren Belüftungsimpulsen 24 von typischerweise mehr als 10 Minuten bleibt ausreichend Zeit für die Revisionsphasen, die vorzugsweise unmittelbar nach einem Abschalten der Luftzufuhr und zu Beginn einer unbelüfteten Phase U erfolgen. Such inspection phases take place when the air supply is switched off, ie during the non-aerated phases U and also at the times when no further aeration pulses 24 take place. Due to the time interval between the further ventilation pulses 24 of typically more than 10 minutes, there is sufficient time for the inspection phases, which preferably take place immediately after the air supply has been switched off and at the beginning of a phase U without ventilation.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiment described above. On the contrary, other variants of the invention can also be derived from this by a person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all of the individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteReference List

22: Kläranlagesewage treatment plant
33: Klärbeckenclarifier
44: BodenFloor
66: Belüftungselementventilation element
88th: Luftversorgungssystemair supply system
1010: Rohrsystempipe system
1212: Gebläseanordnungblower assembly
1414: Steuereinheitcontrol unit
1616: Steuerventilcontrol valve
1818: Verteilerrohrmanifold
2020: Versorgungsstrangsupply line
2121: Betriebsgebäudeoperations building
2222: Belüftungsimpulsventilation pulse
2424: weiterer Belüftungsimpuls further ventilation impulse
BB: Belüftungsphaseventilation phase
Uu: unbelüftete Phasenon-aerated phase
LL: Luftstromairflow
BLBL: Betriebs-Luftstromoperational airflow
GLGL: Sankt-LuftstromSanta Airflow
tt: ZeitTime

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 19903035 C2 [0002, 0006]

Claims

Process for the treatment of waste water in a clarification basin (3), in which, with the aid of aeration elements (6) arranged in the clarification basin (3), an operating air stream (BL) is continuously blown into the waste water during an aeration phase (B), characterized in that during the aeration phase (B) to whirl up the waste water with the aid of aeration impulses (22), air is additionally blown in.

Method according to the preceding claim, characterized in that the ventilation pulses (22) take place during the entire ventilation phase (B).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the aeration pulses (22) take place periodically.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that during a ventilation pulse (22) a total air flow (GL) is blown in which is increased by at least 50% and in particular by 100% compared to the operating air flow (BL).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the duration of a ventilation pulse (22) is in the range between 10 s and 120 s and in particular in the range between 20 s and 60 s.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the time interval between two successive aeration pulses (22) is in the range between 5 minutes and 45 minutes, in particular in the range between 10 minutes and 30 minutes.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that non-aerated phases (U) are provided in addition to the aeration phases (B), during which there is no continuous aeration.

Method according to the preceding claim, characterized in that air is blown in during the non-aerated phases (U) with the aid of further aeration pulses (24).

Method according to the preceding claim, characterized in that during a further ventilation impulse (24) a higher air flow is blown in compared to the operating air flow (BL) during the ventilation phase (B).

Method according to one of the two preceding claims, characterized in that during the ventilation pulse (22) a total air flow (GL) is blown in which is equal to the air flow of the further ventilation pulse (24).

Procedure according to one of Claims 8 until 10 , characterized in that aeration phases (B) and non-aerated phases (U) are repeated and the aeration pulses (22) and the further aeration pulses (24) take place without interruption and preferably periodically.

Device for treating waste water in a clarification tank (3), in which aeration elements (6) are arranged on the bottom side of the clarification tank (3), which are connected to an air supply system (8) which has a control unit (14) and with the aid of which air can be blown into the waste water via the aeration elements (6), characterized in that the control unit (14) is set up in such a way that during an aeration phase (B), during which air is continuously blown into the waste water, to stir up the waste water with the aid of aeration impulses (2nd 2) Air is blown.