DE2935120C2

DE2935120C2 - Verfahren zur Optimierung des Lufteintrags in ein Abwasser-Belebtschlammgemisch

Info

Publication number: DE2935120C2
Application number: DE2935120A
Authority: DE
Inventors: Ryouhei Dipl.-Ing. Yokosuka Kanagawa Tanuma
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1978-08-31
Filing date: 1979-08-30
Publication date: 1985-03-21
Also published as: DE2935120A1; JPS5754196B2; JPS5534120A

Description

A(F ■ PT)IAF

der dem Differentialquotienten A(F ■ P²YdF

gleichzusetzen ist zu 0 wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Maximum der Funktion

z-FP²

bei einem Gelöst-Sauerstof'gehalt (Q im Abwasser-Belebtschlammgemisch von etwa -;,4 ppm erreicht wird.

wobei Rrm die maximale Respirationsrate [mg to O₂Ihr ■ IJ Afc eine Konstante [ppm] und C den Gelöst-Sauerstoffgehalt [ppm] bezeichnet

Diese, auch als Michaelis-Menten-Formel bezeichnete Gleichung (1) wird gewöhnlich zur Beschreibung der Geschwindigkeit von Enzymreaktionen und ihrem beis treffenden Substrat benützt In dem vorliegenden Fall ist das Substrat der gelöste Sauerstoff.

Eine weitere, den Sauerstoffumsatz im Belebungbbekken beschreibende Beziehung wird durch die Gleichung (2) gegeben

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Optimierung des Lufteintrags in ein Abwasscr-Belebtschlammgemisch, bei dem der Lufteintrag in Abhängigkeit von dem Sauerstoffanteil des aus dem Gemisch austretenden Gases geregelt wird.

Zur Optimierung des Lufteintrags ist bereits ein Verfahren bekanntgeworden (DE-OS 24 29 793), bei dem der Lufteintrag in Abhängigkeit von dem Snuerstoffanteil des aus dem Gemisch austretenden Gases geregelt wird. Dazu werden einem Rechen- und Regelwerk drei Eingangsgrößen zugeführt, die aus den Meßgrößen für den Gasdruck, den Sauerstoffgehalt des austretenden Gases und des Belcbtschlammgemischs durch Vergleich mit entsprechenden fest eingestellten Sollwerten gebildet sind. Daraus werden drei Stellsignale errechnet, die ein in der Zuluftleitung liegendes Ventil und die Pumpleistung zweier Kompressoren steuern. Die zur Durchführung dieses bekannten Verfahrens benötigte Einrichtung ist relativ aufwendig im Aufbau und Betrieb.

Es besteht demgemäß die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, mit welchem eine Optimierung des Lufteintrags auf einfachere Weise zu erzielen ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs I gelöst.

Eine bevorzugte Form zur Verfahrensweise ist dadurch gekennzeichnet, d aß das Maximum der Funktion z=-F-P² bei einem Gclöst-Sauerstoffgchalt im Abwasser-Belebtschlammgemisch von etwa 0,4 ppm erreicht wird.

Der Sauerstoffverbrauch beim Belebtsehlammver-

#♦*■

F-P

wobei Fdie Lufteintragsrate [NmVh], Pdie Sauerstoff-Partialdruckdifferenz [%], β eine Konstante und V die Kapazität des Belebungsbeckens [m³] ist. Üblicherweise ist die Änderungsgeschwindigkeit des

Gclösl-Saucrstoffgehalts -^- sehr klein gegen Rr, so

jo daß sie wenigstens für eine gewisse Dauer vernachlässigbar ist und deshalb gilt

F- P
Rr-ß-y-,

d. h. die Respirationsrate Rr ist proportional dem Wert von F ■ P.

in dem Diagramm der Fig. 1 sind die Funktions werte von F ■ Pin einer gestrichelten Kurve über dem Gelöst-

Sauerstoffgehalt Cin ppm aufgetragen.

Man erkennt, daß die Funktion F ■ Pund damit die ihr proportionale Respirationsrate bei einem Gelöst-Sauerstoffgehalt C unterhalb 0,3 ppm stark abfällt Diese Aussage hängt selbstverständlich davon ab. welcher Wert für Kc gewählt wurde. Erfahrungsgemäß wird für übliche Belebtschlammverfahren der Wert von Kc mit 0,1 ppm angegeben.

In dem Diagramm der F i g. 1 ist auch der dem relativen Sauerstoff-Partialdruck bzw. der Partialdruckdiffc- rcnz /'entsprechende Kurvenzug strichpunktiert eingetragen. Er verläuft nach einem steilen Abfall im Bereich des Gelöst-Saucrstoffgehalts C unterhalb 0,3 ppm schwach asymptotisch zur Abszisse. Es wurde vom Erfinder erkannt, daß eine Verknüpfung der Werte Fund P zu einer Funktion FP², zu einer Funktionskurve führt, die ein Maximum im Bereich von 0,4 ppm Gelöst-Sauersloff hat. Macht man die Regelung des Lufteintrags von der Bedingung abhängig, daß die aus den Prozeßvariablen Fund P bestehende Funktion F- P² in

W) ihrem Extremwcrtbercich gehalten wird, so wird erreicht, daß sich der Gelöst-Sauerstoffgehali bei eiwa 0,4 ppm einstellt, also bei einem Wert, der gerade ausreicht, um die aerobe Umsetzung im Belebtschlammverfahren mit einem hohen Wirkungsgrad aufrecht/ucrhal- ten.

Mit Hilfe der Gleichung (1) läßt sich der Wert der Respirationsratc Rr bei einem Gelöst-Sauerstoffgchalt C-0,4 ppm mit 80% des Maximalwerts Rrm der Rcspi-

S

rationsrate bestimmen unter der Voraussetzung, daß Kc mit 0,1 ppm eingesetzt ist.

Wird der Wert von 0,4 ppm Gelöst-Sauersloff in der Nähe des Einlasses des Belebungsbeckens eingehalten, wo der Geiöst-Sauerstoffgehall am geringsten ist, so kann mit Sicherheit angenommen werden, daß in dem gesamten Belebtschlanimbecken ein Gelöst-Sauerstoffgehalt vorhanden ist, der die volle Wirksamkeit des Belcbtschlammverfahrens gewährleistet

Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. In einem Belebungsbecken 1 befindet sich ein Abwasser-Belebtschlammgemisch, in welches über ein Einperlrohr 2 zur Belüftung atmosphärische Luft eingeleitet wird, deren Sauerstoffanteil sich in dem Abwasser-Bclebtschlammgemisch löst Eine Gasentnahme 3, beispielsweise eine in das Gemisch eintauchende Glocke, ist vorzugsweise in der Nähe des Einlasses des Belebungsbeckens 1 angeordnet und führt eine Gasprobe des das Gemisch verlassenden Gases zur Bestimmung des Sauerstoffanteils einem Gasanalysator 4 zu. Der in dem Analysator 4 gebildete Wert entspricht der Differenz zwischen dem als konstant anzusehenden Sauerstoff-Partialdruck der in das Belebungsbecken 1 eingetragenen Luft und dem Sauerstoff-Partialdruck des das Belebungsbecken verlassenden Gases.

Das dieser Differenz P entsprechende Ausgangssignal des Gasanalysators 4 wird als erste Eingangsgröße einem Funktionsgeber 5 zugeführt, dessen zweite Eingangsgröße ein der mittels des Meßumformers 9 gemcssencn Lufteintragsrate ^entsprechendes Meßsignal ist und der aus diesen beiden Eingangssignalen die Funktion z—F- P² bildet. Sein dieser Funktion χ entsprechendes Ausgangssignal wird in einem Differenzierglicd 6 nach Ftechnisch differenziert, d.h., es wird J5 der Differenzenquotient J(F - P'^l)lAFaus zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Meßverfahren gebildet Das der Größe d(F ■ P²)/dF entsprechende Ausgangssignal wird in einem darauffolgenden Verglcichcr 7 verarbeitet, welcher ein Ausgangssignal abgibt, wenn sein Eingangssignal von 0 abweicht Dieses Ausgangssignal des Vergleichers 7 ist als Führungsgrößc einem Luftmcngenrcgler 8 aufgeschaltct, der über ein Stellglied 10 die mittels eines Gebläses 11 in das Belebungsbecken 1 eingetragene Luftmengc so regell, daß die Funktion /.-F- P² auf ihrem Maximum gehalten wird.

Hierzu I Bi-itt Zeichnungen

5")

60

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Optimierung des Lufteintrags in ein Abwasser-Belebischlammgemisch, bei dem der Lufteintrag in Abhängigkeit von dem Sauerstoffanteil des aus dem Gemisch austretenden Gases geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Meßwerten für die Lufteintragsrate F[m³/h] und für die Sauerstoffpartialdruckdifferenz P [%] der in das Abwasser-Belebtschlammgemisch eingetragenen Luft und des aus diesem austretenden Gases das Produkt

FP²

errechnet wird, und daß die Lufteintragsrate F so einzustellen ist. daß der Differenzenquotient

fahren ist proportional der Respirationsmenge des Belebtschlamms. Es besteht folgende Beziehung zwischen der Respirationsrale Rr des Belebtschlamms und dem Gclöst-Sauersloffgehalt CV