DE19527523A1

DE19527523A1 - Pump control method for inlet lift pump arrangement in sewage purification plant - controlling additional usage of pump in rain weather condition, in response to measured amount of rain water sediment

Info

Publication number: DE19527523A1
Application number: DE1995127523
Authority: DE
Inventors: Hellmut Dipl Phys Bauer; Josef Dipl Ing Gratz; Joerg Dipl Ing Maschlanka
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-07-27
Filing date: 1995-07-27
Publication date: 1997-01-30

Abstract

The method involves detecting the amount of rain water, and controlling a number of pump arrangements of a inlet lift pump arrangement in response to the detected value. The pump arrangement comprises dry-weather pumps (1), that have a small sewage throughput capacity, and rain-weather pumps (9), that have a large sewage throughput capacity. The sewage level (h) and its rise ratio (ch) in the purifying cone are pref. measured, and after they exceeds a certain threshold, all the dry-weather pumps are switched on. The rain-weather pumps are pref. switched on, in response to the detected amount of rain water and the rise of the pump-bay water. Fuzzy logic may be used to control the pumps in response to high- and low-tariff charge times of electricity.

Description

Im Einlauf fast aller Abwasserkläranlagen befindet sich ein Einlaufhebewerk, welches dazu dient, das Abwasser so weit an zuheben, daß es die Kläranlage im natürlichen Gefälle durch fließen kann. Je nach Einzugsgebiet und Kanalnetz unterliegt die Zuflußmenge extremen Schwankungen, die in Einzelfällen eine Spannweite von 1 : 20 und mehr überstreichen. Das Ein laufhebewerk muß in der Lage sein, diese schwankenden Abwas sermengen zu fördern. Hierzu weist es in der Regel zwei oder mehr Trockenwetterpumpen mit kleiner oder mittlerer Leistung sowie für stärkere Regenfälle zusätzlich besonders leistungs starke Regenwetterpumpen auf.There is an inlet in almost all wastewater treatment plants Inlet lift, which serves to drain the wastewater so far raise that it goes through the sewage treatment plant in the natural gradient can flow. Depending on the catchment area and sewer network the inflow amount extreme fluctuations in individual cases cover a span of 1:20 and more. The one Lifting gear must be able to handle this fluctuating waste water promote quantities of water. As a rule, it has two or more dry weather pumps with small or medium power as well as particularly powerful for heavy rainfall strong rain weather pumps.

Zur Steuerung des Einlaufhebewerkes wird üblicherweise der Abwasserstand im Pumpensumpf gemessen. Beim Über- oder Unter schreiten bestimmter Höhenstände werden die zugeordneten Pum pen zu- bzw. abgeschaltet. Wenn nicht ein typischer Trocken wettertag vorliegt, ist eine Abstimmung der verschiedenen Pumpen aufeinander schwierig. Insbesondere beim Schalten der leistungsstarken Regenwetterpumpen besteht die Gefahr, daß der Pumpensumpf schneller leergepumpt wird als Abwasser aus dem Kanalnetz nachfließt. Dies führt zu einem ständigen Zu- und Abschalten der Pumpen und evtl. sogar zur gegenseitigen Beeinflussung der Pumpen und zur Anregung von Schwingungen. Derartige Schwingungen verursachen Strombezugsspitzen, da die Regenwetterpumpen oft wesentlich leistungsstärker als die übrigen Stromverbraucher auf Kläranlagen sind. Darüber hinaus erhöht sich durch den schnellen Wechsel von Zu- und Abschal ten der Verschleiß der Pumpenantriebe, da für derartige Groß aggregate nur eine maximale Anzahl von Motorstarts pro Zeit einheit zulässig ist. Oft werden die größten Regenwetter pumpen einer Kläranlage zur Vermeidung von Strombezugsspitzen über Dieselaggregate betrieben; in diesem Falle werden die Strombezugsspitzen zwar vermieden, jedoch betrifft die Ver schleißproblematik die Dieselaggregate in besonderem Maße.To control the infeed lift, the Wastewater level measured in the pump sump. When over or under If certain levels are reached, the assigned pumps pen switched on or off. If not a typical dry weather day is, is a coordination of the different Pumping each other is difficult. Especially when switching the powerful rain weather pumps there is a risk that the pump sump is pumped empty faster than waste water flows after the sewer network. This leads to a constant addition and Switching off the pumps and possibly even mutual Influencing the pumps and stimulating vibrations. Such vibrations cause current peaks because the Rain weather pumps are often much more powerful than that other electricity consumers are at sewage treatment plants. Furthermore increases due to the rapid alternation of switching on and off ten the wear of the pump drives, because for such large aggregate only a maximum number of engine starts per time unit is permissible. Often the greatest rainy weather pump a sewage treatment plant to avoid peak electricity consumption operated via diesel gensets; in this case the Current peaks avoided, but affects the Ver wear problems of the diesel units in particular.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Einlauf hebewerk einer Kläranlage eine Vergleichmäßigung der Pumpen laufzeiten der Regenwetterpumpen sowie eine Optimierung der Kanalnetzbewirtschaftung in der Trockenwetterzeit zu errei chen.The invention has for its object at an enema a sewage treatment plant to equalize the pumps runtimes of the rain weather pumps as well as an optimization of the Sewer network management to achieve in dry weather chen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch das in An spruch 1 angegebene Verfahren und die in Anspruch 9 ange gebene Vorrichtung gelöst.According to the invention, this object is achieved by the in An pronounced 1 method and in claim 9 given device solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den Unteransprü chen zu entnehmen.Advantageous further developments of the method according to the invention and the device according to the invention are the dependent claims Chen to take.

Durch die Steuerung der Pumpen in Abhängigkeit von der gemes senen Niederschlagsmenge ist es möglich, die Abwasserförder leistung des Einlaufhebewerkes vorausschauend an die zu er wartende Abwasser- bzw. Mischwassermenge anzupassen, da zwi schen dem Beginn des Niederschlagsereignisses und dem Ein treffen des Mischwassers in der Kläranlage eine Verzögerung liegt. Beim Überschreiten einer vorgegebenen Niederschlags menge oder beim Überschreiten eines vorgegebenen Abwasser höhenstands im Pumpensumpf werden alle verfügbaren Trocken wetterpumpen eingeschaltet, um bis zum Eintreffen des Misch wassers den Abwassersumpf und den davorliegenden Kanalstau raum zu entleeren. In Abhängigkeit von der gemessenen Nieder schlagsmenge, dem Abwasserhöhenstand im Pumpensumpf und der Änderungsgeschwindigkeit, hier dem Anstieg, des Abwasser höhenstandes wird in den Pumpen einzeln zugeordneten Steuer einrichtungen auf der Grundlage von Fuzzy-Folgerungen ent schieden, ob die Trockenwetterpumpen für die zu erwartende Wassermenge ausreichen oder ob eine oder mehrere der Regen wetterpumpen aktiviert werden. Das Zuschalten der Regenwet terpumpen wird bei geringen Niederschlagsmengen und einem langsamen Anstieg des Abwasserhöhenstands bis zum Erreichen eines kritischen-Höhenstands hinausgezögert. Bei starkem Nie derschlag und schnellem Anstieg des Abwasserhöhenstands wer den die Regenwetterpumpen sofort in Betrieb genommen. Auf diese Weise wird eine Harmonisierung der Pumpenansteuerung und Reduzierung der Laufzeiten der leistungsstarken Regen wetterpumpen auf das absolut notwendige Maß erreicht.By controlling the pumps depending on the measured The amount of precipitation it is possible to promote the wastewater performance of the infeed lift looking forward to the he to adjust the waiting wastewater or mixed water quantity since between the beginning of the precipitation event and the on hit the mixed water in the sewage treatment plant a delay lies. When a predetermined rainfall is exceeded quantity or when a specified wastewater is exceeded levels in the pump sump are all available dry weather pumps turned on until the mix arrived water the sewage sump and the canal in front of it to empty space. Depending on the measured low impact quantity, the wastewater level in the pump sump and the Rate of change, here the increase, the waste water level is individually assigned in the pumps facilities based on fuzzy inferences decided whether the dry weather pumps for the expected Ample amount of water or whether one or more of the rain weather pumps are activated. Switching on the rainwet terpumpen with little rainfall and one Slow increase in wastewater level until it is reached delayed a critical altitude. With strong never impact and rapid increase in wastewater level which the rain weather pumps put into operation immediately. On this will harmonize the pump control and reducing the run times of powerful rains weather pumps to the absolutely necessary level.

Bei Trockenwetter, wenn also die vorgegebene Niederschlags menge und der vorgegebene Abwasserhöhenstand unterschritten werden, werden die Trockenwetterpumpen in vorteilhafter Weise in Abhängigkeit von Hoch- und Niedertarifzeiten für den Stromverbrauch geschaltet. Dabei werden die Trockenwetter pumpen in Hochtarifzeiten beim Überschreiten eines höheren und in Niedrigtarifzeiten beim Überschreiten eines niedri geren Abwasserhöhenstandes eingeschaltet, wobei die Steuerung der Trockenwetterpumpen durch zugeordnete Steuereinrichtungen erfolgt, in denen die Hoch- und Niedertarifzeiten, die gemes sene Niederschlagsmenge und der Abwasserhöhenstand im Pumpen sumpf über Fuzzy-Folgerungen zu Pumpensteuersignalen ver knüpft werden.In dry weather, when the specified rainfall the quantity and the specified wastewater level the dry weather pumps are advantageous depending on high and low tariff times for the Power consumption switched. The dry weather pump in high tariff times when a higher one is exceeded and in low tariff times when exceeding a low General sewage level switched on, the control the dry weather pumps by assigned control devices takes place in which the high and low tariff times, the gemes the amount of precipitation and the level of wastewater in the pumps swamp over fuzzy inferences to pump control signals ver be knotted.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zeigenTo further explain the invention, the following is based on the figures of the drawing are referred to; show in detail

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Steueranordnung zur Steuerung der Trockenwetterpumpen und Fig. 1 shows an embodiment for a control arrangement for controlling the dry weather pumps and

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine Steueranordnung zur Steuerung der Regenwetterpumpen. Fig. 2 shows an embodiment of a control arrangement for controlling the rain weather pumps.

Fig. 1 zeigt zwei von mehreren Trockenwetterpumpen 1, die jeweils über eine Antriebssteuerung 2 in Abhängigkeit von zwei Steuersignalen E und A ein- bzw. abschaltbar sind. Die Steuersignale E und A werden von den Pumpen 1 einzeln zuge ordneten Steuereinrichtungen 3 auf der Grundlage von Fuzzy- Folgerungen in Abhängigkeit von der mit einem Niederschlags meßgerät 4 gemessenen Niederschlagsmenge N, dem mit einem Füllstandsmeßgerät 5 erfaßten Abwasserhöhenstand h im Pumpen sumpf, der von einer Uhr 6 gelieferten aktuellen Tageszeit t und der von einem Zeitgeber 7 gelieferten Information NT/HT über Niedrig- oder Hochtarifzeiten für den Stromverbrauch erzeugt. Die Steuereinrichtungen 3 werden durch ein gemein sames Aktivierungssignal S aktiviert und einzeln über Ein gänge 8 bezüglich der Betriebsart (Hand-/Automatikbetrieb, vor Ort/zentral) und der Begrenzung der Schaltpunkte parame triert. Fig. 1 shows two of several dry weather pumps 1 , each of which can be switched on or off via a drive control 2 as a function of two control signals E and A. The control signals E and A are individually assigned by the pumps 1 to control devices 3 on the basis of fuzzy conclusions as a function of the amount of precipitation N measured with a precipitation measuring device 4 , the level of waste water h detected by a level measuring device 5 in the pump sump, from a Clock 6 delivered current time of day t and the information supplied by a timer 7 NT / HT generated about low or high tariff times for power consumption. The control devices 3 are activated by a common activation signal S and parameterized individually via inputs 8 with respect to the operating mode (manual / automatic mode, on-site / central) and the limitation of the switching points.

Unter Berücksichtigung der Hoch- und Niedertarifzeiten werden die bisher fest vorgegebenen Schaltpunkte der Trockenwetter pumpen 1 variabel eingestellt. Dabei werden die Trockenwet terpumpen 1 in der Weise angesteuert, daß sich tagsüber ein höherer Abwasserhöhenstand h im Pumpensumpf einstellen kann als nachts. Dies führt dazu, daß bei Trockenwetter einzelne Pumpen 1 in den Tagstunden zeitweise abschalten und in den Nachtstunden durchlaufen.Taking into account the high and low tariff times, the previously set switching points of the dry weather pumps 1 are set variably. Thereby the dry weather pumps 1 are controlled in such a way that a higher wastewater level h in the pump sump can occur during the day than at night. As a result, in dry weather, individual pumps 1 temporarily switch off in the daytime hours and run through in the nighttime hours.

Wenn die gemessene Niederschlagsmenge N oder der gemessene Abwasserhöhenstand h vorgegebene Werte überschreiten, werden alle verfügbaren Trockenwetterpumpen 1 eingeschaltet, um den Pumpensumpf mit dem vorgeordneten Kanalstauraum mit den Trockenwetterpumpen 1 in der Verzögerungszeit zwischen dem Beginn des Niederschlagsereignisses und dem Eintreffen des Mischwassers in der Kläranlage zu entleeren. Jetzt muß ent schieden werden, ob die Trockenwetterpumpen 1 für die zu erwartende Wassermenge ausreichen oder ob zusätzliche lei stungsstärkere Regenwetterpumpen aktiviert werden müssen.If the measured amount of precipitation N or the measured wastewater level h exceeds specified values, all available dry weather pumps 1 are switched on in order to drain the pump sump with the upstream sewer storage space with dry weather pumps 1 in the delay time between the start of the precipitation event and the arrival of the mixed water in the sewage treatment plant . It must now be decided whether the dry weather pumps 1 are sufficient for the amount of water to be expected or whether additional powerful rain weather pumps have to be activated.

Diese Entscheidung findet in der in Fig. 2 gezeigten Steuer anordnung statt, die für jede von mehreren Regenwetterpum pen 9 jeweils eine Antriebssteuerung 10 und eine Steuerein richtung 11 umfaßt. In der Steuereinrichtung 11 werden auf der Grundlage von Fuzzy-Folgerungen in Abhängigkeit von der gemessenen Niederschlagsmenge N, dem Abwasserhöhenstand h und dessen durch Differenzierung erhaltenen Änderungsgeschwindig keit dh Steuersignale E, A und gegebenenfalls X zum Ein- bzw. Abschalten der Regenwetterpumpen 9 und gegebenenfalls zum Einstellen der Pumpenleistung erzeugt. Die Steuereinrichtun gen 11 werden durch ein gemeinsames Aktivierungssignal S aktiviert und einzeln über Eingänge 12 bezüglich der Be triebsart (Hand-/Automatikbetrieb, vor Ort/zentral) und der Schaltpunkte parametriert.This decision takes place in the control arrangement shown in FIG. 2, which includes a drive control 10 and a control device 11 for each of several rain weather pumps 9 . In the control device 11 on the basis of fuzzy inferences depending on the measured amount of precipitation N, the wastewater level h and its rate of change obtained by differentiation, ie control signals E, A and optionally X for switching the rain weather pumps 9 on and off, if necessary Setting the pump output generated. The Steuereinrichtun conditions 11 are activated by a common activation signal S and individually parameterized via inputs 12 with respect to the operating mode (manual / automatic mode, on-site / central) and the switching points.

Auf der Basis der gemessenen Niederschlagsmenge N, dem Abwas serhöhenstand h und seiner Änderungsgeschwindigkeit dh wird in der Steuereinrichtung 11 entschieden, ob die zugehörige Regenwetterpumpe 9 aktiviert wird. Das Zuschalten der Regen wetterpumpen 9 kann bei geringen Niederschlagsmengen N und einem langsamen Anstieg dh des Abwasserhöhenstands h bis zum Erreichen eines kritischen Höhenstands hinausgezögert werden. Bei starkem Niederschlag werden die Regenwetterpumpen 9 so fort in Betrieb genommen.On the basis of the measured amount of precipitation N, the water level h and its rate of change, ie it is decided in the control device 11 whether the associated rain weather pump 9 is activated. The connection of the rain weather pumps 9 can be delayed in the case of small amounts of precipitation N and a slow rise, ie the wastewater level h, until a critical level is reached. In the event of heavy rainfall, the rain weather pumps 9 are immediately put into operation.

Claims

1.Procedure for pump control in the intake lift of a wastewater treatment plant with dry weather pumps ( 1 ) for small or medium-sized wastewater output and at least one rain weather pump ( 9 ) for high wastewater output, the pumps ( 1 , 9 ) being controlled depending on the measured amount of precipitation (N) .

2. The method according to claim 1, characterized in that when a predetermined amount of precipitation exceeds all available dry weather pumps ( 1 ) are switched on.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the wastewater level (h) is measured in the pump sump and that when a predetermined wastewater level is exceeded, all available dry weather pumps ( 1 ) are switched on.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that depending on the increase (ie) the wastewater level (h) and the measured amount of precipitation (N) the at least one rain weather pump ( 9 ) is switched on.

5. The method according to claim 2 and 3, characterized in that when falling below the predetermined Nie derschlagschlag and the predetermined wastewater water level, the dry weather pumps ( 1 ) depending on high and low tariff times (HT, NT) for the power consumption who switched.

6. The method according to claim 5, characterized in that the dry weather pumps ( 1 ) in high tariff times (HT) when exceeding a higher and in low tariff times (NT) when exceeding a lower wastewater heights are switched on.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the dry weather pumps ( 1 ) depending on the high and low tariff times (HT, NT), the measured amount of precipitation (N) and the wastewater level (h) in the pump sump on the basis are controlled by fuzzy inferences.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one rain weather pump ( 9 ) in dependence on the measured amount of precipitation (N), the wastewater level (h) in the pump sump and the rate of change (ie) of the wastewater level (h ) is controlled on the basis of fuzzy inferences.

9.Device for pump control in the intake lift of a wastewater treatment plant with dry weather pumps ( 1 ) for small or medium-sized wastewater discharge capacities and at least one rain weather pump ( 9 ) for high wastewater discharge capacities and with the control devices ( 3 , 11 ) assigned to the pumps for controlling the pumps ( 1 , 9 ) in Dependence on the measurement signal (N) of a precipitation measuring device ( 4 ).

10. The device according to claim 9, characterized in that the control devices ( 3 ) for the dry weather pumps ( 1 ) each contain a fuzzy logic, the measurement signal (N) of the precipitation measuring device ( 4 ) with information about low and high tariff times (NT , HT) for the power consumption and measurement signals (h) of the wastewater level in the pump sump to control signals (E, A) for the respective pump ( 1 ) linked.

11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that the control device ( 11 ) for the at least one rain weather pump ( 9 ) contains a fuzzy logic that the measurement signal (N) of the precipitation measuring device ( 4 ) with measurement signals (h) the wastewater level and its rate of change (ie) linked to control signals (E, A, X) for the pump ( 9 ).