DE2304804A1

DE2304804A1 - Purificn of water in sewage plant - by constant monitoring of flow in fermentation stage(s), giving economic and efficient process

Info

Publication number: DE2304804A1
Application number: DE19732304804
Authority: DE
Inventors: Ludwig Prof Dr Hartmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-02-01
Filing date: 1973-02-01
Publication date: 1974-08-08
Also published as: DE2304804C2

Abstract

To prevent the long running of a sewage plant, using activated sludge, below capacity and producing effluent superior in quality to that permitted by the authorities, so that economic and technically efficient operation is ensured, the fermentation stage(s) is divided into a number of separate units which can be used as required, depending upon the rates of inflow, concn. and fermentability of the sewage water as measured.

Description

Verfahren zur Optimierung von Fermentationsprozessen, bei denen die zu fermentierenden Stoffe in ihrer Menge und / oder Konzentration und / oder Fermentierbarkeit schwanken, beispielsweise bei der biologischen Reinigung von mit fäulnisfähigen, organischen, gelösten Substanzen belasteten Abwässern nach dem Belebtschlammverfahren in mindestens einer Belebungs- und mindestens einer Absetzstufe.Process for optimizing fermentation processes in which the substances to be fermented in their amount and / or concentration and / or fermentability fluctuate, for example in the biological cleaning of putrefactive, organic, dissolved substances polluted wastewater after the activated sludge process in at least one activation stage and at least one settling stage.

3e schreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung von Fermentationsprozessen, bei denen die zu fermentierenden Stoffe in ihrer Merge und / oder Konzentration und / oder Fermenter barkeit schwanken. Beispiele hierfUr sind die biologische Reinigung von mit fäulnisftthigen, organischen, gelösten Substanzen belasteten Abwässern nach dem Belebtschlammverfahren in mindestens einer Belebungs- und mindestens einer Absetzstufe oder die Fermentation von Roh- oder Abfallstoffen zu neuen Produkten, beispielsweise Futtermitteln. Mit dem Ausdruck Fermentationsprozeß seien alle technisch genutzten, biologischen Stoffwechselvorgänge umschrieben. 3e description The invention relates to a method for optimization of fermentation processes in which the substances to be fermented in their merge and / or concentration and / or fermentation availability fluctuate. Examples of this are the biological cleaning of putrefactive, organic, dissolved substances contaminated wastewater after the activated sludge process in at least one activation and at least one settling stage or the fermentation of raw materials or waste materials to new products, such as animal feed. By the term fermentation process all technically used, biological metabolic processes are described.

Das dem Erfindungsgedanken zugrundeliegende Verfahren soll im folgenden am Beispiel der biologischen Abwasserbehandlung nach dem Belebtschlammverfahren beschrieben werden. Die hier dargestellten Mangel eines im wesentlichen ungesteuerten und den Belastungsschwankungen nicht ausreichend angepaßten Systems gelten ebenso fär alle anderen Fermentationsprozesse mit schwankenden Mengen der zu fermentierenden Stoffe.The method on which the concept of the invention is based is described below using the example of biological wastewater treatment using the activated sludge process to be discribed. The deficiency shown here is an essentially uncontrolled one and The system is not sufficiently adapted to the load fluctuations also apply to all other fermentation processes with fluctuating amounts of substances to be fermented.

Die biologische Reinigungsstufe einer Abwasserkläranlage gehört heute zu den Standardprozessen der Abwasserbehandlung.The biological treatment stage of a wastewater treatment plant belongs today to the standard processes of wastewater treatment.

Es sind erhebliche Anstrengungen gemacht worden, die einzelnen Einrichtungen dieser Behandlungsstufe zu optimieren, zum Beispiel durch die Verbesserung des Wirkungsgrades der Belüftungseinrichtung usw. . Diese Maßnahmen haben das Ergebnis des Prozesses soweit gebessert, wie es dem Einfluß der Verbesserung einer einzelnen Einrichtung ohne Rücksicht auf das Zusammenwirken der Einrichtungen aufeinander und der biologischen Einheit des gesamten Systems entsprach.Considerable efforts have been made to the individual institutions to optimize this treatment stage, for example by improving the efficiency the ventilation device, etc.. These actions have the result of the process ameliorated as much as it is the influence of the improvement of an individual institution regardless of the interaction of the institutions on each other and the biological Unit of the entire system corresponded.

Die Einheit des gesamten biologischen Systems ist abhängig von den Zulaufverhältnissen. Sie schwanken im Normalfall sehr stark, sowohl nach der Menge, als auch nach der Konzentration, als auch nach der biologischen Abbaubarkeit der Abwasserinhaltsstoffe. Deshalb bereiten sie bei der Dimensionierung und im Betrieb einer Kläranlage im Sinne der Wirtschaftlichkeit beträchtliche Schwierigkeiten. Diese Schwankungen der biologisch abbaubaren Abwas#erinhaltsstoffe werden zum Beispiel sowohl durch Art und Grdße der angeschlossenen Industrie als auch durch die Bebauungsdichte und Größe der angeschlossenen Gebiete beeinflußt und hervorgerufen. Sie ergeben zwischen dem niedrigster Nachtzufluß und dem hdchsten Tageszufluß oft ein Verhältnis von 1 5 2 bis 1 s 10 und mehr. Weitere Belastungsschwankungen resultieren aus einer im Laufe der Zeit eintretenden Veränderung von Zahl und Art der an die Anlage angeschlossenen Einleiter. Um den Betrieb einer biologischen Stufe diesen schwankenden Zulaufverhältnissen anzupassen, ist es bis heute ueblich und im Sinne einer behördlich vorgeschriebenen Mindestreinigung nötig, die Anlage entsprechend der erwarteten H#chstbelastung auszulegen. Eine gewisse Steuerung des Systems wird in einigen Anlagen ueber den EUr die biologischen Abbauvorgänge erforderlichen Sauerstoffeintrag vorgenommen.The unity of the entire biological system depends on the Feed ratios. They usually fluctuate very strongly, both in terms of the amount, as well as according to the concentration, as well as according to the biodegradability of the Ingredients in wastewater. Therefore, prepare them in terms of dimensioning and operation a sewage treatment plant in terms of economic efficiency considerable difficulties. These fluctuations in the biodegradable wastewater constituents are for example both by the type and size of the connected industry and by the density of buildings and size of the connected areas influenced and caused. You surrender there is often a relationship between the lowest nocturnal influx and the highest daily influx from 1 5 2 to 1 s 10 and more. Further load fluctuations result from a change in the number and type of the System connected discharger. To operate a biological stage this To adapt to fluctuating inflow conditions, it is still customary and in the sense of the term an officially prescribed minimum cleaning necessary, the system accordingly the expected maximum load. Some control of the system is made In some plants, the biological degradation processes require oxygen input via the EUr performed.

Der Sauerstoffeintrag kann auf verschiedene Weise erfolgen, zum Beispiel mittels Druckluft durch BelUftungsgitter Filterkerzen, Injektoren, mittels mechanischer Obcrfläohenbelltfter usw. . Bei den bisherigen Verfahren dient die Belttf,tungseinrichtung stets gleichzeitig auch flir die im Belüftungsraum zur Vermeidung von Schlammbehandlungen erforderliche Umwälzung des Abwasserbelebtschlammgemisches. Zur Einhaltung einer Wassergeschwindigkeit, bei welcher sich gerade keine Ablagerungen ergeben, ist eine gewisse Mindestströmungsenergie nötig, welche unabhängig von der fär die augenblickliche biologische Belastung benötigten, von der Beltiftungseinrichtung zu erzeugenden Sauerstoffmenge ist. Da also bei den bisherigen Verfahren die Anpassung der Flüssigkeitsumwälzung und des Stoffaustauschs an die schwankenden Verhältnisse durch die Steuerung ein und derselben Vorrichtung vorgenommen wurde, war eine Anpassung des Energiebedarfs und damit der Betriebskosten an die Belastungsschwankungen nur in Grenzen möglich, Die Steuerung des Sauerstoffeintrags im tatsächlich erforderlichen Bereich ist darU,ber hinaus nicht nur technisch aufwendig sondern im gewunsohten Umfang gar nicht mtlglich, wie im folgenden noch ausftthrlicher beischrieben ißt: Bei den mechanischen Oberbeltiftern zum Beispiel kann die Sauerstoffeintragsleistung entweder durch Veränderung der Eintauchtiefe und / oder durch Veränderung der Drehzahl und / oder durch Veränderung der Drehrichtung in gewissen Grenzen variiert werden.The introduction of oxygen can take place in various ways, for example by means of compressed air through ventilation grids, filter candles, injectors, by means of mechanical Surface bells etc.. In the previous procedures, the belt service device is used always at the same time for those in the ventilation room to avoid sludge treatments required circulation of the wastewater activated sludge mixture. To comply with a Water speed at which there are no deposits is one certain minimum flow energy necessary, which is independent of the current biological load required to be generated by the lift facility Is the amount of oxygen. Since, therefore, the adjustment of the fluid circulation in the previous methods and the mass transfer to the fluctuating conditions through the control and the same device was made, was an adjustment of the energy demand and thus the operating costs to the load fluctuations are only possible within limits, The control of the oxygen input is in the area actually required about that not only technically complex but not even possible to the usual extent, as described in more detail below: With the mechanical upper belt lifters For example, the oxygen input rate can either be changed by changing the Immersion depth and / or by changing the speed and / or by changing it the direction of rotation can be varied within certain limits.

Diese Veränderungen beeinflussen Jedoch auch immer den Wirkungsgrad der Beltlftungsvorrichtungen, weshalb sie oft in relativ unrrirtachaftlichen Bereichen betrieben werden müssen, wenn man auch nur eine beschränkte Anpassung an die Belastungeschwankung erreichen will.However, these changes always affect the efficiency the ventilation devices, which is why they are often used in relatively unrestricted areas have to be operated if there is only a limited adjustment to the load fluctuation want to achieve.

Bei den Druckluftbelüftern und bei den Injektoren wird der Sauerstoffeintrag über die Veränderung der eingetragenen Luftmenge variiert. Auch hierbei werden durch Veränderung de s Betriebszustandeunwirtschaftlichere relative Eintragungen erreicht, weil die hydraulischen Bedingungen der fest montierten Eintrags systeme bei veränderten Luftinengen nicht in der Nähe des optimalen Betriebepunktes gehalten werden kennen, Der biologische Abbau der Abwasserinhaltsstoffe wird unter anderem durch die Menge der hierfllr zur Verfügung gestellten Belebtschlammorganismen bestimmt. Das Verhältnis von biologisch abbaubarer Schmutzmenge zu der Menge aktiver Belebtschlammorganismen #wird Schlwmnbelastung genannt. man hat von der Ablngigkeit des biologischen Abbaus von der zur Verfügung reotellten Belebtschlammenge zur Steuerung der ueblichen biologischen Klärstufen bereits Gebrauch gemacht. Üblicherweise wird der Belebtschlamm aus dem Nachklärbecken als sogenannter RUcklaufschlamm in das Belebungsbeoken zurlickgepumpt. Durch Veränderung der Pumpleistung kann man die in der Belebungsstufe zur VerfUgung stehende Schlammenge variieren.With the compressed air ventilators and with the injectors, the oxygen input varies via the change in the amount of air introduced. Also here are through Change in operating conditions achieved more uneconomical relative entries, because the hydraulic conditions of the permanently installed entry systems changed Do not know that air constraints can be kept in the vicinity of the optimal operating point, The biological degradation of the wastewater constituents is among other things by the amount the activated sludge organisms made available for this purpose. The relationship from the amount of biodegradable dirt to the amount of active activated sludge organisms #will Called Schlwmn exposure. one has of the reliance on biodegradation of the amount of activated sludge available to control the usual biological Clarification levels already made use. Usually the activated sludge is made from the The secondary clarifier is pumped back into the activated sludge tank as so-called return sludge. By changing the pump output, one can make those available in the activation stage standing amounts of mud vary.

Dies ist durch Änderung der Pumpendrehzahl oder der Pumpenanzahl möglich. Eine Einstellung einer optimalen Schlammbelastung kann durch diese Steuerung Jedoch nicht gewährleistet werden und ist damit im Sinne der Erfindungsaufgabe,einer optimalen Steuerung des gesamten Verfahrens, nicht ausreichend.This can be done by changing the pump speed or the number of pumps. However, this control can be used to set an optimal sludge load cannot be guaranteed and is therefore an optimal one in terms of the task of the invention Control of the entire process, not sufficient.

falls überhaupt eine solche Steuerung über den Rtlcklaufschlamm vorgenommen wurde, geschah es meist in Abhängigkeit von der der Anlage zulaufenden Abwassermenge. Dadurch blieb der wesentliohe Umstand unberücksichtigt, daß die biologisch abzubauende 9ahmutzmenge nicht proportional zu der pro Zeiteinheit zulaufenden Abwassermenge ist, daß vielmehr die Xonzentration und die biologische Abbaubarkeit und zusätzlich die Beschaffenheit und Leistungsfähigkeit des Rücklaufschlamme schwanken.if any, such control is made via the return sludge it mostly happened depending on the amount of wastewater flowing into the plant. This did not take into account the essential fact that the biodegradable The remaining amount of waste is not proportional to the amount of wastewater flowing in per unit of time is that rather the X concentration and biodegradability and in addition the nature and efficiency of the return sludge vary.

Bei den heute üblichen biologischen Kläranlagen liegen die Schwierigkeiten der Anpassung der Betriebsverhältnisse an die schwankenden Zulaufverhältnisse zur Erzielung einer optimalen Betriebsweise also einmal in der mangelnden Variationsmöglichkeit des Sauerstoffeintrags und zum anderen in der nicht durohfllhrbaren Einstellung einer optimalen Schlammbelastung.The difficulties lie in the biological sewage treatment plants that are common today the adaptation of the operating conditions to the fluctuating inflow conditions for Achievement of an optimal mode of operation, once in the lack of possibility of variation the oxygen input and on the other hand in the not thermoset Setting an optimal sludge load.

Auf der anderen Seite werden die behördlichen Auflagen flir die Reinigungsleistung von Kläranlagen im allgemeinen auf die Schmutzkonzentratiom im Ablauf bezogen, wobei hierfUr zulässige Grenzwerte zwischen 5 und 30 mg BSB5/l üblich sind. Diese Grenzwerte werden danach festgelegt, wieviel Selbstreinigungskraft die Vorflut, in die das behandelte Abwasser eingeleitet wird, besitzt, das heißt, wieviel Schrutzstoffe dieser Vorflut pro Zeiteinheit zugennitet werden könne, ohne ihn als Lebensraum aus seinem Gleichgewicht zu bringen. Man ist aus wirtschaftlichen Gründen darauf angewesen, die natürliche Selbstreinigungskraft der Vorflut soweit wie möglich-auszunutzen.On the other hand, the official requirements for cleaning performance of sewage treatment plants in general based on the dirt concentration in the drain, whereby permissible limit values between 5 and 30 mg BOD5 / l are usual for this. These limits are determined according to how much self-cleaning power the receiving water into which the treated wastewater is discharged, that is, how much protective substances this flood per unit of time could be used without it as a living space unbalanced. One is on it for economic reasons instructed to use the natural self-cleaning power of the receiving water as much as possible.

Über den relativen und absoluten Abbau der Abwasserinhaltsstoffe sind viele unterschiedliche Abhängigkeiten bekannt, deren Einflüsse von Anlage zu Anlage schwanken.About the relative and absolute degradation of the wastewater constituents are many different dependencies known, their influences from plant to plant vary.

Es ist bekannt, daß bei gleicher Zulaufkonzentration eine geringe Auslaufkonzentration, das heißt, eine hohe Abbauleistung, mit ungleich größerem Aufwand erkauft werden muß als eine relativ hohe Auslaufkonzentration, das heißt, eine geringe Abbauleistung.It is known that with the same feed concentration a low Outflow concentration, that is, a high degradation rate, with a much larger one Effort must be paid for as a relatively high outlet concentration, that is, a low rate of degradation.

Ebenso ist bekannt, daß bei unterschiedlichen Zulaufkonzentrationen das Erreichen einer bestimmten Auslaufkonzentration einen umso höheren Aufwand erfordert, Je größer die Zulaufkonzentration ist. Auch hier steigt der Aufwand im allgemeinen überproportional zur Zunahme der Zulaufkonzentration.It is also known that at different feed concentrations reaching a certain outlet concentration all the more The greater the feed concentration, the greater the effort required. Here, too, increases the effort is generally disproportionate to the increase in the feed concentration.

Durch die Abhängigkeit des Aufwands für den biologischen Abbau von den relativen und absoluten Konzentrationen im Zulauf und Auslauf ist es gegeben, daß durch die an sich berechtigte Forderung einer Mindestauslaufqualität die für die Belastungsspitzen ausgelegten Kläranlagen in den großen Zeiträumen mittlerer und geringer Belastung mit unnötig hohen Betriebskosten arbeiten.Due to the dependence of the cost of biodegradation on the relative and absolute concentrations in the inlet and outlet are given, that through the justified requirement of a minimum discontinuation quality the for the load peaks designed sewage treatment plants in the large periods of time are medium and work with low loads with unnecessarily high operating costs.

Außerdem ist bekannt, daß bei unterschiedlichen Zulaufkonzentrationen gleiche prozentuale Abbauleißtungen, zum Beispiel 90 %, ungleiche spezifische Kosten, zum Beispiel in DX pro abgebaute Schmutzeinheit, verursachen.It is also known that at different feed concentrations equal percentage degradation performance, for example 90%, unequal specific costs, for example in DX per dismantled dirt unit.

Letztlich bestehen zum Teil erhebliche Unterschiede in der biologischen Abbaubarkeit verschiedener Abwasserinhaltsstoffe und damit im zu deren Abbau erforderlichen Aufwand, die sich durch die üblichen Parameter zur Charakterisierung der Schmutztrachten, zum Beispiel BSB5, nicht ausdrücken lassen.Ultimately, there are, in some cases, considerable differences in the biological one Degradability of various wastewater constituents and thus the amount required for their degradation Effort, which is due to the usual parameters for characterizing the dirty costumes, for example BOD5, do not let it express.

insgesamt stellt der Prozeß der biologischen Behandlung in'einer Kläranlage ein sehr kompl=ee Wechselspiel zwischen vielen in Einflußgrößen dar, für den eine Steuerung im eigentlochen Sinne bisher noch nicht gefunden war.Overall, the process of biological treatment in a sewage treatment plant represents a very complete interplay between many influencing factors, for one Control in the actual sense has not yet been found.

Die Erfindung geht zunächst von dem Gedanken aus, daß eine wirtschaftliche Betriebsweise Jeweils gerade nur den erlaubten Grenzwert der Ablaufqualität erstrebt, weil gerade die langen Zeiträume niedriger Anlagenbelastung mit ihrer an sich unnötigen Unterschreitung der zulässigen Ablaufqualität einen beträchtlichen Aufwand bedeuten. Bisher blieb die absolute Höhe dieses Aufwands unter anderem deshalb verborgen, weil man bei den niedrigen Zulaufkonzentrationen in den Zeiten niedriger Belastung und bei den unterhalb des zulässigen Grenzwerts erreichten niedrigen Ablaufqualitäten den hierfür geleisteten absoluten Aufwand nicht erkannte.The invention is initially based on the idea that an economic Mode of operation In each case only striving for the permitted limit value of the process quality, because it is precisely the long periods of low system load that are in themselves unnecessary Falling below the permissible drainage quality mean considerable effort. So far, the absolute amount of this effort has remained hidden, among other things, because at the low inflow concentrations in times of low load and at the low drainage qualities achieved below the permissible limit value did not recognize the absolute effort made for this.

Die Erfindung besteht darin, die Rinflußgrößen gegeneinander abzugrenzen und ein Verfahren zu ihrer Steuerung zu finden, das gerade die zulässige bzw. behtSrdlich vorgeschriebene Restverschmutzung auf Ukonomischste Weise erreicht. Hierzu wird gelehrt, die biologische Stufe oder die biologischen Stufen, bestehend aus Belebungs- und Nachklärbecken, in mehreren getrennt steuerbaren Einheiten auszubilden und diese in Abhängigkeit der der Anlage zugeleiteten Schmutzfracht in oder außer Betrieb zu nehmen.The invention consists in delimiting the influencing variables from one another and to find a method for their control that is just permissible or restricted prescribed residual pollution achieved in the most economical way. This is done taught, the biological stage or stages, consisting of stimulation and secondary clarifier, to be formed in several separately controllable units and these in or out of operation depending on the amount of dirt fed to the system gain weight.

Durch diesen Grundgedanken und die einfache Zu- oder Abschaltung von Einheiten ist es möglich, Jeder ankommenden Schmutzfracht die für den gewünschten Abbaugrad erforderliche Schlammenge und den erforderlichen Sauerstoff zuzuordnen. Hierdurch ist bereits ausgedrückt, daß das Verfahren auch dann anwendbar ist, wenn die biologische Abbaubarkeit der Abwasserinhaltsstoffe schwankt und deshalb für gleiche Schnrutzmengen unterschiedlicher Abbaubarkeit auch unterschiedliche Schlamm- und Sauerstoffmengen zur Verfügung gestellt werden müssen.With this basic idea and the simple connection or disconnection of It is possible for each incoming dirt load to be made for the desired units Allocate the required amount of sludge and the required oxygen to the degree of degradation. This already expresses that the method can also be used if the The biodegradability of the wastewater constituents fluctuates and therefore different for the same amount of debris with different degradability Sludge and oxygen quantities must be made available.

Zu diesem Verfahren gehört die Maßnahme, die Schmutzfracht und die biologische Abbaubarkeit der die Schmutzfracht bildenden Abwasserinhaltsstoffe im Zulauf zu messen und die Anlage nach dem Erfindungsgedanken zu steuern. Die Messung und Steuerung kann entweder periodisch oder kontinuierlich oder über eine Programmsteuerung erfolgen.This procedure includes the measure, the pollution load and the biodegradability of the waste water constituents in the pollutant load To measure the inflow and to control the system according to the inventive concept. The measurement and control can be either periodic or continuous or via program control take place.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgedanke beispielhaft und schematisch dargestellt.The concept of the invention is shown schematically and by way of example in the drawing shown.

Im einzelnen zeigen Fig. 1 die Aufteilung der Belebtschlammbecken in mehrere Einheiten in Längsanordnung in der Draufsicht Fig. 2 eine absperrbare Einheit in der Draufsicht, Fig. 3 die Aufteilung der Belebtschlammbecken in gemischter Parallel- und Längsanordnung in der Draufsicht, Fig. 4 ein Balkendiagratim für die Inbetriebnahme der einzelnen Beokeneinheiten über einen Tag, Fig. 5 ein Balkendiagramm über die erforderliche Schlammförderung in Anlehnung an die Betriebszustände von Fig. 4 und Fig. 6 ein Balkendiagramm rar. den erforderlichen Schlammgehalt in den nommenen einzelnen Einheiten flr den Betrieb einer Anlage nach Fig. 4 und Fig. 5.In detail, Fig. 1 shows the division of the activated sludge basin in several units in a longitudinal arrangement in the plan view Fig. 2 a lockable Unit in plan view, Fig. 3 shows the distribution of the activated sludge basin in mixed Parallel and longitudinal arrangement in plan view, Fig. 4 is a bar diagram for the Commissioning of the individual Beoken units over a day, FIG. 5 shows a bar diagram on the required sludge pumping based on the operating conditions of Figures 4 and 6 show a bar graph rar. the required sludge content in the The individual units used for operating a system according to FIGS. 4 and 5.

In Fig. 1 sind zwischen dem Zulauf 1 und dem Ablauf 2 der Belebungsbecken einer biologischen Klärstufe nach dem Belebtschlammverfahren die einzelnen Einheiten I bis VI schematisch in Längsanordnung eingebaut.In Fig. 1 are between the inlet 1 and the outlet 2 of the aeration tank the individual units in a biological clarification stage based on the activated sludge process I to VI installed schematically in a longitudinal arrangement.

Die Einheiten I bis VI können wie nach Fig. 2 Jeweils mit einer oder mehreren Belüftungsvorrichtungen 3 ausgerüstet und durch Absperrorgane 4 an den Zulauf 1 und Ablauf 2 sowie untereinander angeschlossen werden. Außerdem mündet im allgemeinen in Jede Einheit eine, in der Zeichnung nicht dargestellte Rücklaufschla=leitung.The units I to VI can, as shown in FIG. 2, each with one or several ventilation devices 3 and equipped by shut-off devices 4 to the Inlet 1 and outlet 2 as well as each other can be connected. It also flows out Generally in each unit a return hose not shown in the drawing.

In Fig. 3 ist eine andere geometrische Anordnung der Einheiten I bis Vl beispielhaft getroffen, aus welcher sich schaltungstechnisch andere Varianten des Verfahrens ermöglichen lassen.In Fig. 3 is another geometric arrangement of the units I to Vl taken by way of example, from which other variants in terms of circuitry of the procedure.

In Fig. 4 wird das Einschalten und Ausschalten der Einheiten I bis VI in Abhängigkeit von der Tageszeit dargestellt. Man kann bei zunächst einfacher Betrachtungsweise die Zahl der zugeschalteten Einheiten als Maß für die Schmutzfracht setzen. Während es in der Nachtzeit genügt, die Einheit VI in Betrieb zu halten, muß mit wachsender Schmutzfracht zunächst eine weitere Einheit V und später auch die übrigen Einheiten I bis IV in Betrieb genommen werden. Mit abnehmender Schmutzfracht werden die Einheiten I bis V wieder außer Betrieb gesetzt.In Fig. 4, the switching on and off of the units I to VI shown as a function of the time of day. It can be easier at first Considering the number of units switched on as a measure of the pollution load set. While it is sufficient to keep unit VI in operation at night, As the dirt load increases, a further unit V must first be added and later also the remaining units I to IV are put into operation. With decreasing pollution load the units I to V are put out of operation again.

Aus Fig. 5 geht hervor, daß unterschiedlich zu den Proportionen nach Fig. 4, welche im wesentlichen hier nur im Verhältnis 1 s 6 zu wählen sind, die erforderliche Schlammfb.rderung noch feiner an die zulaufende Schmutzfracht und die verbliebene Reetversohmutzung angepaßt werden kann. Hierdurch wird selbstverständlich der Schlammgehalt in den eingeschalteten Einheiten, zum Beispiel gemessen in kg/m3, verändert, wie es aus Fig. 6 hervorgeht.From Fig. 5 it can be seen that different from the proportions after Fig. 4, which are to be selected here essentially only in the ratio 1 s 6, the required sludge coloring even finer to the incoming dirt load and the remaining soiling of the reed can be adjusted. This becomes a matter of course the sludge content in the units switched on, for example measured in kg / m3, changed, as can be seen from FIG.

In den Figuren 4 bis 6 werden die Zusammenhänge an einem praktischen Beispiel erläutert.In Figures 4 to 6, the relationships are based on a practical Example explained.

Die Tagesganglinie des Zulaufs einer Kläranlage entspricht etwa den in Betrieb genommenen Becken nach Fig. 4s Etwa von O bis 8 Uhr ist bei mittlerem Nacht zufluß die Einheit VI in Betrieb, bei mittlerem Tageszufluß etwa von 8 bis 1 Uhr wird die Einheit V zuge schaltet, und bei Tageshöchstzufluß etwa von 11 bis 16 Uhr sind alle Einheiten I bis VI in Betrieb, die im Maße des abnehmenden Zuflusses wieder abgeschaltet werden.The daily profile of the inflow of a sewage treatment plant corresponds approximately to The basin put into operation according to Fig. 4s from about 0 to 8 o'clock is at average Night influx the unit VI in operation, with average day influx from about 8 to Unit V is switched on at 1 a.m. 4 p.m. all units I to VI are in operation, depending on the decreasing inflow be switched off again.

In einer vereinfachten Darstellung sei angenommen, daß während der Nachtstunden die Verschmutzung 100 mg BSB5/l, während der Tagesstunden dagegen 200 mg BSB/1 betrage.In a simplified representation it is assumed that during the At night the pollution is 100 mg BOD5 / l, while during the day it is 200 mg BOD / 1.

Zum Abbau auf den von der Behörde erlaubten Restverschmutzungswert von 20 mg BSB5/1 wird folglich für die Nachtstunden nur ein Abbaugrad von 80 %, für die Tagesstunden dagegen von 90 % benötigt.To reduce to the residual pollution value permitted by the authorities of 20 mg BOD5 / 1 will therefore only be used during the night a degree of degradation of 80%, for the daytime hours on the other hand of 90%.

Wenn nun zum Beispiel einem Abbaugrad von 80 % eine Schlammbelastung von 2 g kg BgB5/kg TS und einem Abbaugrad von 90 % eine Schlammbelastung von 0,4 kg BSB5,4cg TS entspricht, müssen die Betriebsbedingungen in diesem Verhältnis variiert werden.If, for example, a degree of degradation of 80% has a sludge load of 2 g kg BgB5 / kg dry matter and a degree of degradation of 90% a sludge load of 0.4 kg BOD5.4cg TS, the operating conditions must be varied in this ratio will.

Dies geschieht entweder durch Veränderung der Menge an Rücklaufschlamm oder durch Veränderung der Aufenthaltszeit, bzw.This is done either by changing the amount of return sludge or by changing the length of stay or

des Volumens, oder durch beide Faktoren zusammen.the volume, or both factors together.

In den Tagesstunden wird folglich nicht nur nach Fig. 4 eine größere Anzahl von Einheiten in Betrieb genommen, sondern es wird, wie in Fig. 5 gezeigt, auch der Rücklaufschlamm überproportional zur Zahl der eingeschalteten Einheiten zugeführt.In the daytime hours there is consequently not only a larger one according to FIG Number of units put into operation, but it is, as shown in Fig. 5, also the return sludge disproportionately to the number of units switched on fed.

Dadurch steigt der Schlammgehalt in den Einheiten zum Beispiel von etwa 1,5 auf 4 kg TS/m3, so daß die Schlammbelastung, das heißt die auf die Schlammeinheit entfallende Schmutzeinheit, in der gewünschten Weise von zum Beispiel 2 auf 0,4 kg BSB5/kg TS zurückgeht.This increases the sludge content in the units, for example from about 1.5 to 4 kg DM / m3, so that the sludge load, that is to say that on the sludge unit omitted dirt unit, in the desired way from, for example, 2 to 0.4 kg BOD5 / kg DM decreases.

Bei normalen, kommunalen Kläranlagen verändert sich die Abbaubarkeit nicht wesentlich. Daher genügt es, den Quotienten aus der Schmutzfracht und der Jeweils in Betrieb genommenen Schlammenge annähernd konstant zu halten oder abhängig vom Abbaugrad zu ändern. In erster Näherung ist es möglich, hierfür in dem Maße, wie die einzelnen Einheiten der Belebungsstufe zugeschaltet werden, gleichzeitig auch ihre Beschickung mit Rücklaufschlamm vorzunehmen.In normal, municipal sewage treatment plants, the degradability changes not essential. It is therefore sufficient to calculate the quotient of the dirt load and the To keep the amount of sludge put into operation approximately constant or dependent to change the degree of degradation. In a first approximation it is possible to do this to the extent that like the individual units of the animation level be switched on, at the same time to carry out their charging with return sludge.

Eine Steuerungamöglichkeit besteht darin, die Menge des RUcklaufschlamms in Abhängigkeit von der Schmutzkonzentration zu wählen oder mit den zuvor genannten Nutzungsmöglichkeiten zu kombinieren.One way of controlling is to control the amount of return sludge to be selected depending on the dirt concentration or with the aforementioned Combine possible uses.

Bei Anlagen mit schwankender Abbaubarkeit muß das Angebot an Rticklaufschlamm in Abhängigkeit von der Abbaubarkeit gewählt werden. In einer besonderen Verfahrensweise wird dadurch der Quotient aus der Schmutzfracht und der jeweils in Betrieb genommenen Schlammenge zur Steuergröße des Verfahrens.In the case of plants with fluctuating degradability, the supply of return sludge must can be selected depending on the degradability. In a special procedure becomes the quotient of the dirt load and the respective commissioned Amount of sludge for the control variable of the process.

Die Erfindung beruht zum einen auf der Erkenntnis, Schlamm- und Sauerstoffangebot konsequent in Abhängigkeit von der Schmutzfracht und Schmutzart zu steuern, zum anderen auf der Erkenntnis, daß ganze Systemteile einfach in und außer Betrieb genommen werden können. Diese überraschende Tfaßnahme schafft das Mittel, den Haupterfindungsgedanken auf einfache Weise zu verwirklichen. Der bisherige Wissensstand der Abwassertechnik fordert,Belebtschlamm nur kurzfristig, #un Beispiel während der Nachklärung, unbelüftet zu lassen. Unter diesem Gesichtspunkt war es undenkbar, ganze Systemteile, wie im Beispiel von Fig. 4 Becken I, über die meiste Zeit ganz außer Betrieb zu nehmen.The invention is based on the one hand on the knowledge of the availability of sludge and oxygen to control consistently depending on the pollution load and type of dirt, for others are based on the knowledge that entire system parts are simply put into operation and taken out of service can be. This surprising measure creates the means, the main inventive idea to be realized in a simple way. The previous level of knowledge of wastewater technology calls for activated sludge only for a short time, #un example during secondary clarification, unaerated allow. From this point of view it was unthinkable to have whole system parts like in the Example of Fig. 4 Basin I, to be taken out of service for most of the time.

meute weiß man Jedoch, daß der Belebtschlamm auch nach einer längeren Ruhezeit seine biologische Aktivität nicht verloren hat. Vielmehr besteht ein großer Teil des Belebtschlamms aus Organismen, welche fakultativ sowohl unte4aeroben als auch anaeroben Verhältnissen leben können.Most of the time, however, we know that the activated sludge remains even after a long period of time Resting time has not lost its biological activity. Rather, there is a big one Part of the activated sludge from organisms that are optionally both non-aerobic and can also live in anaerobic conditions.

Wenn bei nachlassender Schmutzzufuhr Anlagenteile mit dem in ihnen befindlichen Belebtschlamm außer Betrieb genommen werden, ist es für den Erhalt der biologischen Aktivität dieses Schlammes bis zur Wiederinbetriebnahme in vielen Fällen besser, ihn nicht zu belüften. Ohne gleichzeitiges Nährstoffangebot bewirkt eine weitere Sauerstoffzufuhr bekanntlich seine Mineralisierung. Die Zusammensetzung des Schlammes ändert sich stärker als in unbelüftetem Zustand, der Schlamm wird inaktiver und büßt somit mehr an Leistungsfähigkeit ein als durch eine Belttftungspause.If, as the supply of dirt decreases, system parts with the in them If the activated sludge is taken out of service, it is for preservation purposes the biological activity of this sludge until it is recommissioned in many Better not to ventilate it. Caused without a simultaneous supply of nutrients Another oxygen supply is known to be its mineralization. The composition of the sludge changes more than in the non-aerated state, the sludge becomes more inactive and thus loses more performance than through a break from maintenance.

Zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens war es nötig, die der Biomasse im System zukommende Aufgabenstellung und deren Verwirklichung neu zu tberdenken. Während man sich allgemein schon von der früheren Vorstellung eines ~Impfschlammes", das heißt einer im Vergleich zum Durchfluß geringen Schlammenge getrennt hat, wird den Strömungsverhältnissen und Kontaktseiten im System, der erreichbaren Eindiokbarkeit oder dem Schlammindex, den im Betrieb erzielbaren Schlammkonzentrationen im Belüftungsbecken, zeitlichen Veränderungen der Schlammei#nschaften,usw.To realize the idea of the invention it was necessary that of biomass to rethink the task and its implementation in the system. While one generally already thinks of the earlier idea of a vaccine sludge, that is, a small amount of sludge has separated compared to the flow through, becomes the flow conditions and contact sides in the system, the achievable indentability or the sludge index, the sludge concentrations that can be achieved in operation in the aeration basin, temporal changes in the sludge communities, etc.

erst heute die nötige Aufmerksamkeit geschenkt.only paid the necessary attention today.

Durch die Erfindung wird nun gelehrt, die Gesamtmasse des Belebtschlammes als ein auch über viele Stunden hin stabiles Potential an ReinigungskapazitEt zu betrachten, welches fast beliebig stillgesetzt oder eingesetzt werden kann. Der Belebtschlamm wird teils in der Absetzstufe und / oder einem besonderen Schla=stapelra'um, teils in den außer Betrieb befindlichen Belüftungseinheiten gestapelt.The invention now teaches the total mass of the activated sludge as a potential for cleaning capacity that is stable over many hours consider which one can be shut down or used almost at will. Of the Activated sludge is partly stored in the settling stage and / or in a special sleeping room, partly stacked in the out of order ventilation units.

Bei den bisherigen Anlagen stellen sich die I3etriebsverhältmesse mehr oder weniger selbsttätig ein. Dies geschieht Jedoch meist so langsam, daß die zeitliche Änderung des Betriebszustandes nie der zeitlichen Änderung des Zulaufs entspricht, so daß die Anlage mit irgend einem geringfügig schwankenden Mittelwert arbeitet. Bei einer Anlagensteuerung nach der Erfindung wird genau das richtige Arbeitspotential sofort zur Verfügung gestellt und damit im Sinne eines verfahrenstechnischen Prozesses erstmals eine echte Regelung der biologischen Reinigungsstufe erreicht.In the previous systems, the operating ratio fair more or less automatically. However, this usually happens so slowly that the temporal change of the operating state never the temporal change of the inflow so that the plant with any slightly fluctuating mean value is working. In the case of a system control according to the invention, exactly the right thing will be achieved Work potential made available immediately and thus in the sense of a procedural Process achieved for the first time a real control of the biological purification stage.

Durch die Erkenntnis der oben beschriebenen Zusammenhänge wird es sinnvoll, für die Steuerung der biologischen Stufe einen Prozeßrechner einzusetzen. Nieser ermittelt aus den Anlagedaten und den Zulaufverhältnissen die Steuergrößen für die Zu- und Abschaltung von Einheiten der Belebtschlammbecken,von Belüften und von Pumpen.By recognizing the connections described above, it becomes It makes sense to use a process computer to control the biological stage. Nieser determines the control parameters from the system data and the inflow conditions for the connection and disconnection of units of the activated sludge basin, of aeration and of pumps.

Vor der Zuschaltung von Belebtschlammbeckeneinheiten kann es zweckmäßig sein, diese vorzubelüften, vorzugsweise bis zum Erreichen des Sauerstoffgehaltes in den bereits in Betrieb befindlichen Einheiten. Hierdurch wird erreicht, daß im Augenblick der Vermischung von Belebtschlamm mit dem zulaufenden verschmutzten Wasser sofort die günstigsten- Betriebsbedingungen in der zugeschalteten Einheit gegeben sind.Before activating activated sludge basin units, it can be useful be to pre-ventilate them, preferably until the oxygen content is reached in the units already in operation. This ensures that in Moment of mixing of activated sludge with the incoming polluted water Immediately given the most favorable operating conditions in the connected unit are.

Die Erfindung läßt sich auch in einer Belebungsstufe verwirklichen, bei welcher die Belebungseinheiten in Anlehnung an Fig. 1, Jedoch ohne Trennwände, hintereinander geschaltet sind und längsdurchströmt werden. Bei eingeschaltetem Belüftet der Einheit VI werden sich im wesentlichen die normalen Vorgänge nur in der Einheit VI abspielen und im geringen Maß auf die Einheit V zurückwirken. Die Einheiten I bis IV werden dagegen vom Abwasser durchströnto wie Absetzbecken. Der noch enthaltene Belebtschlamm setzt sich ab und die Einheiten I bis IV oder V übernehmen die Funktion eines Stapelbeckens.The invention can also be implemented in an activation stage, in which the activation units based on Fig. 1, but without partition walls, are connected in series and are flowed through longitudinally. When the The unit VI is only ventilated in essentially the normal operations of unit VI and have a minor effect on unit V. the Units I to IV, on the other hand, are traversed by wastewater like settling basins. Of the Activated sludge still contained settles and units I to IV or V take over the function of a stacking basin.

In dem hlaße, wie die Einheiten dann in Betrieb genommen werden, erfüllen sie wieder ihre Funktion als Belebungsbecken.That would be how the units are then put into operation it resumes its function as an aeration tank.

Die Erfindung ergibt im wesentlichen folgende Vorteile: Die Anlage kann nach Anforderung oder Wunsch gesteuert werden.The invention essentially results in the following advantages: The system can be controlled as required or desired.

Jeder Sohmutzmenge wird ein entsprechendes Abbaupotential zugeordnet, wodurch sowohl eine gleichmäßige, bestimmte Restversohmutzung als auch die wirtschaftlichste Botriebsweise erzielt wird. Im Vergleich zu den bekannten Verfahrensweisen ergibt sich eine wesentliche Einsparung an Betriebskosten.A corresponding degradation potential is assigned to each so-remaining quantity, whereby both an even, specific residual pollution and the most economical one Boeing is achieved. Compared to the known procedures results substantial savings in operating costs.

Allein bei den Belliftern wird durch das Abschalten ganzer Einheiten eine überproportionale Verbilligung der Betriebskosten erreicht.With the Bellifters alone, entire units are switched off a disproportionate reduction in operating costs is achieved.

Den Umfang des eingesparten Energieaufwandes kann man aus der Darstellung der Fig. 4 und Fig. 5 erkennen. Näherungsweise entsprechen die freien Flächen der Diagramme, das heißt der Flächenanteil oberhalb des Linienzuge, der eingesparten Energie. Sie erreichen in diesem Beispiel etwa 40 bzw. 50 ß der Gesamtkapazität.The amount of energy saved can be seen from the illustration 4 and 5 recognize. The free areas correspond approximately to Diagrams, i.e. the proportion of the area above the line that has been saved Energy. In this example you will reach about 40 or 50 ß of the total capacity.

Ein weiterer wesentlicher Vorzug der Betriebsweise entsprechend der Erfindung ist die bei gleichmäßiger Reinigungsleistung erzielbare Abnahme an eutrophierenden Stoffen im Anlagenablauf.Another major advantage of the mode of operation according to the The invention is the decrease in eutrophication that can be achieved with uniform cleaning performance Substances in the plant process.

Bisher war zu allen Zeiten verringerter Abwasserzufuhr bzw. verringerter Verschmutzung des Abwassers, auf welche das System nioht elastisch genug einzustellen war, die Anlage nicht ausgetastet. Durch die verminderte Belastung der Belebtschlamm-Organismen kam es zu einer Schlammselbstverbrennung, die einen erhöhten Anfall von eutrophierend wirkenden Stoffen mit sich bringt.So far there has been a reduced supply of wastewater at all times Pollution of the sewage, to which the system is not flexible enough to adjust was, the system was not blanked. Due to the reduced pollution of the activated sludge organisms there was a self-immolation of the mud, which resulted in an increased bout of eutrophication acting substances brings with it.

Einerseits wurde also trotz kaum veränderten Energieaufwandes bei niedriger Schmutzfracht keine wesentlich bessere Reinigung ersielt (zum Beispiel statt 20 nur 10 mg BSB/l Restversohmutzun##), andererseits führte diese ~teure" Restreinigung noch zum Ausstoß von eutrophierend wirkenden Pflanzennähretoffen, die in der Vorflut eine ~Sekundärverschnnit zung" verursachen.On the one hand, despite hardly any changes in energy consumption, lower dirt load does not achieve a significantly better cleaning (for example instead of 20 only 10 mg BOD / l residual contaminationun ##), on the other hand this led to ~ expensive " Residual cleaning to expel plant nutrients with an eutrophication effect, which cause a "secondary intersection" in the receiving water.

Nach der Erfindung Jedoch hat der Anlagenabfluß immer die nur noch in ganz geringen Grenzen schwankende QualitEt Die Erfindung kann in der Regel mit verhältnismäßig geringem Aufwand auch in bestehenden Anlagen noch nachträglich verwirklicht werden. Meist bestehen die Belebungsbecken ohnehin schon aus mehreren Einheiten, die für das Verfahren nach der Erfindung nur mit getrennten Ru'cklaufschlam::leitungen, Einzelsteuerung der Beltifter, Absperrorganen und einer Steuereinheit sowie einer Maßeinheit umgerüstet zu werden brauchen.According to the invention, however, the system drain always only has the QUALITY fluctuating within very small limits As a rule, the invention can with Relatively little effort can also be implemented retrospectively in existing systems will. Usually the aeration tanks already consist of several units, for the process according to the invention only with separate return sludge lines, Individual control of the Beltifters, shut-off devices and a control unit as well as one Unit of measure need to be converted.

Claims

Expectations

#. Process for optimizing fermentation processes in which the substances to be fermented in their length and / or concentration and / or Fermentability fluctuates, for example when cleaning sewage the living sludge process in at least one recovery and at least one settling stage, through this. it is not noted that the fermentation stage or stages consist of several units, which depend on the fermentation Amount of substance in or out of operation.

2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the quotient of the amount of substance to be fermented and the respective in Biologically active organ # -mensubstanz put into operation is kept almost constant will.

3. The method according to claim 1 and 2, d a d u r c h g e k e n 1 z e i c h n e t that the amount of biologically active organism substance is dependent fed by the number of units in operation of the fermentation stages will.

4. The method according to claim 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the amount of biologically active organism substance is dependent is selected from the ZulauNron concentration of the ingredients to be fermented.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the Amount of the biologically active organism substance depending on the fermentability is chosen.

6. The method according to claim 1 bts 5 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the quotient of the amount of substance to be fermented and the respective the amount of biologically active organisms put into operation depending on the Fermentability is chosen.

7. The method according to claim 1 to 6 d a d u r c Ii g e k e n n z e i c h n e t that the units of the fermentation stages each before their start-up be ventilated.

8. The method according to claim 7 a a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t -that the pre-aeration has about an oxygen content in the to be taken into operation Units as it is present in the units that are already switched on.

9. The method according to claim 1 to P, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the amount of substance to be fermented in the feed is in the amount and / or concentration and / or fermentability is measured at the point of inflow and that the connection or connection of units is controlled as a function thereof will.

10. The method according to claim 1 to 8 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the switching on or off of units by a programmed or programmable control unit.

11. The method according to claim 1 to 10, d a d u r c h g e k e n n z E i c h n e t that the decommissioned units at least one large Remain unclassified for part of the time of their decommissioning.