DE3108629A1

DE3108629A1 - "abwasser-aufbereitungsgeraet"

Info

Publication number: DE3108629A1
Application number: DE19813108629
Authority: DE
Inventors: Tadao Kobe Hyogo Fujimoto; Tadaaki Nara Kawasugi; Taketoshi Kyoto Madokoro; Akio Sakai Osaka Toriyama
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1980-03-07
Filing date: 1981-03-06
Publication date: 1982-03-25
Also published as: GB2071633A; DE3108629C2; GB2071633B

Description

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TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Aufbereitung von ein organisches Material enthaltendem Abwasser..

Üblicherweise wird in einem Abwasser-Aufbereitungsgerät ein sauerstoffhaltiges Gas im Abwasser und aktiviertem Schlamm gelöst, um den Kohlenstoffanteil von in dem Abwasser enthaltenem organischem Material in CO₂~Gas umzusetzen, welches in unschädlicher Form in die Atmosphäre abgegeben wird. Dabei muß selbstverständlich mit steigender Menge des organischen Materials in dem Abwasser auch die Sauer s to ff menge bzw. die Menge, des zugeführten O₂-haltigen Gases erhöht werden. In dem aktivierten Schlamm enthaltene Mikroorganismen bewirken die Umwandlung des in dem Abwasser enthaltenen Kohlenstoffs in Verbindung mit dem in dem Wasser gelösten sauerstoff haltigen Gas in CO.,. Aus diesem Grund ist eine wirksame Lösung des sauerstoffhaltigen Gases in dem Wasser innerhalb des Aufbereitungsgeräts von großer Wichtigkeit. Bei einem beispielsweise nur 4 m tiefen Belüftungstank kommt das dem Abwasser zugesetzte Luft oder Sauerstoff enthaltende Gas in etwa zehn Sekunden hoch, so daß die Kontaktzeit zwischen dem Wasser und dem sauerstoffhaltigen Gas sehr kurz ist und der Sauerstoff nur ungenügend in dem Wasser gelöst wird. Wenn dann eine größere Menge organischen Materials in dem Abwasser enthalten ist, steht nicht genügend sauerstoffhaltiges Gas für dessen Zersetzung zur Verfügung. Andererseits ist nach dem Henry¹sehen Gesetz die Menge des in einem Wasser gelösten sauerstoffhaltigen Gases dem Wasserdruck proportional, so daß zur Erhöhung des Wasserdrucks die Möglichkeit zu erwägen ist, den Belüftungstank erheblich tiefer anzulegen; tatsächlich ist ein brunnenartiges Abwasser-Aufbereitungsgerät mit etwa 1oo m Tiefe vorgeschlagen und ge-

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baut worden. Durch Verkleinerung der Blasen des dem Abwasser zugeführten sauerstoffhaltigen Gases kann dessen Lösbarkeit.in dem Abwasser durch Vergrößerung seiner wirksamen Oberfläche erhöht werden. Ein Belüftungstank von et*- wa 1oo m Tiefe weist am Boden einen etwa 10-fach größeren Druck auf. als ein üblicher Belüftungstank, und darin kann elfmal mehr sauerstoffhaltiges Gas als üblich gelöst werden. Durch Einblasen des sauerstoffhaltigen Gases wie Luft in das Abwasser werden die Sauerstoffbläschen .

durch Turbulenz sehr klein. Wenn beispielsweise das Abwasser mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 m/s nach unten strömt, werden die Bläschen durch Turbulenzeffekt extrem fein, und dies führt zu einer Verlängerung der Kontaktzeit zwischen den Bläschen und dem Abwasser und folglich zu einer Verbesserung der Sauerstofflöslichkeit. Somit ist es bekannt, zur Erhöhung der Lösbarkeit eines sauerstoffhaltigen Gases in einem Wasser den Druck zu erhöhen, den Durchmesser der in das Wasser eintretenden Bläschen klein zu halten und die Kontaktzeit zwischen dem Abwasser und den Bläschen zu verlängern.

Zum Stand der Technik für den Gegenstand der Erfindung wurde in der US-PS 3 476 366 eine Vorrichtung zur Übertragung von Gas in eine Flüssigkeit, wie ein chemischer Reaktor, ermittelt, bei dem ein inneres Rohr als Mischflüssigkeit nach unten strömen lassende Kammer und ein äußeres Rohr als Mischflüssigkeit nach oben strömen lassende Kammer benutzt werden, in denen das Wasser von der Aufwärtsstromkammer in die Abwärtsstromkanuner zirkuliert. Bei der Verärbeitung der Flüssigkeit wird laufend ein Gas zugesetzt. Ferner ist aus der US-PS 3 8o4 255 eine Vorrichtung bekannt, bei der ebenfalls Wasser mittels einer Pumpe im Kreislauf bewegt und dabei ein Gas dem Wasser, vorzugsweise Abwasser, zugesetzt wird. In allen diesen US-Patentschriften fehlt jedoch ein Hinweis in der Richtung, ent-

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sprechend der organischen Belastung des zu behandelnden Wassers die zugeführte Gasmenge zu verändern. In einem Aufsatz "Hypolimnion Aeration" von R. E. Speece in JAWWA (Journal American Water Works Association) vom Januar 1971, Seiten 6 bis 9 wird eine Vorrichtung zur Belüftung einer tiefen Schicht in einem Staudamm beschrieben, die sowohl eine Pumpe zur Herstellung eines Wasserkreislaufs als auch eine tiefgehende Röhre zur Verbesserung der Sauerstoff löslichkeit durch Druckerhöhung aufweist. Jedoch auch bei dieser Vorrichtung ist nicht daran gedacht, abhängig von einer organischen Belastung in tiefen Schichten die Fördermenge des sauerstoffhaltigen Gases zu verändern.

Mit zunehmender organischer Belastung wird die Menge des sauerstoffhaltigen Gases knapp, und bei geringer organischer Belastung ist die sauerstoffhaltige Gasmenge groß. Im ersteren Fall ist die Zersetzung des organischen Materials ungenügend, während im zweiten Fall wegen zu intensiver Belüftung die Trennung zwischen Feststoffen und Flüssigkeit schwierig wird. Beide Erscheinungen sind unerwünscht. Bei allen herkömmlichen Geräten oder Vorrichtungen ist der Wasserdurchsatz mit Hilfe einer Pumpe und die Zuführmenge des sauerstoffhaltigen Gases für einen vorgegebenen Strömungsdurchsatz ausgelegt, der sich auf die maximale Aufbereitungsbelastung des Aufbereitungsgeräts bezieht. Folglich wird oft mehr sauerstoffhaltiges Gas zugeführt als wegen der organischen Belastung tatsächlich nötig ist, die Energiekosten sind hoch und das Gerät arbeitet unwirtschaftlich. Wenn ferner über längere Zeit die organische Belastung drastisch vermindert wird, steigt der Anteil an gelöstem Sauerstoff stark an und führt zu einer Autolyse in dem aktivierten Schlamm, der dann nicht mehr kontinuierlich ablauffähig ist, oder es ergeben sich Probleme zur Wiederherstellung des nächsten Normalablaufs.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abwasser-Aufbereitungsgerät der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die vorstehend aufgeführten Mangel vermieden werden.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist kurzgefaßt im Patentanspruch 1 angegeben.

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Vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen dargelegt.

Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Abwasser-Aufbereitungsgeräts ist darin zu sehen, daß die Zuführrate bzw. Zuführmenge pro Zeiteinheit eines sauerstoffhaltigen Gases in das Abwasser nach der Änderung einer organischen Belastung des Abwasseres einreguliert wird.

Falls die Zuführrate an sauerstoffhaltigem Gas größer ist als für einen vorgegebenen Zirkulationsfluß der Mischflüssigkeit vorgesehen ist, bewirkt das Gerät eine Erhöhung des Zirkulationsflusses der Mischflüssigkeit.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zur Erstellung einer Information über die organische Belastung des Abwassers die CO^-Konzentration in einem die AufwärtsStromkammer verlassenden Gas ermittelt. In diesem Fall ist die CO„-Konzentration repräsentativ für die Information zur organischen Belastung. Alternativ kann mittels einer anderen Überwachungseinrichtung die 0--GaS-konzentration in dem die Aufwärtsstromkammer verlassenden Abgas überwacht und daraus die Information über die organische Belastung gewonnen werden. Die Information wird dann durch die (^-Konzentration repräsentiert.

In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Zirkulationsfluß der durch eine Umwälz-

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einrichtung zu der Abwärtsstromkammer bewegten Mischflüssigkeit auf einen vorgegebenen Wert eingestellt. Dann wird festgestellt, ob die Zuführrate an sauerstoffhaltigem Gas größer ist als für diesen vorgegebenen Zirkulationsfluß-Wert vorgesehen, und danach wird die Gas-Zuführrate einreguliert.

Bei noch einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird direkt die Größe der organischen BeIastung in dem aufzubereitenden Abwasser überwacht, und nach einer vorgegebenen Funktionsbeziehung zwischen der Größe der organischen Belastung und einer entsprechend erforderlichen Zuführrate an sauerstöffhaltigem Gas wird die jeweils erforderliche Zuführmenge des sauerstoffhaltigen Gases ermittelt und einreguliert. Die Funktionsbeziehung ist in einem Speicher abgespeichert. Die Einregulierung der Gas—Zuführrate erfolgt durch eine Zuführ- und Reguliereinrichtung unter Vergleich mit der Zuführrate in einem vorausgehenden Steuerzyklus und in Verbindung mit Information, welche die vorstehend angegebene Informationserstellungseinrichtung für jeden Steuerzyklus liefert.

Nachstehend werden einige, die Merkmale der Erfindung aufweisen Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Abwasser-Aufbereitungsvorrichtung in Verbindung mit wesentlichen Merkmalen der Erfindung,

Fig. 2 @ine graphische Darstellung einer e,r£ijjtl

gemäßen Beziehung zwischen einer Größe einer organischen Belastung und einer dafür erforder-

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liehen Zuführrate an sauerstoffhaltigem Gas,

Fig. 3 ein Flußdiagramm zu einem Steuervorgang zur Bestimmung der Zuführrate eines sauerstoff-■ 5 · haltigen Gases in Abhängigkeit von Änderungen der organischen Belastung,

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Regulierung der Zuführrate eines sauerstoffhaltigen Gases und der Zirkulationsflußrate einer zirkulierenden

Mischflüssigkeit in Abhängigkeit von Änderungen der organischen Belastung,

Fig. 5 eine graphische Darstellung zum Prinzip eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig..6 ein Flußdiagramm zum Ablauf der Steueroperation bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5,

Fig. 7 eine Hardware-Ausführung zu dem erfindungsgemäßen Steuerungsprinzip,

Fig. 8 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Zuführeinrichtung für sauerstoffhaltiges Gas für das erfindungsgemäße Abwasser-Aufberei

tungsgerät,

Fig. 9 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Mischerteil der Zuführeinrichtung von Fig. 8, und

Fig. 1o einen Teilschnitt durch eine Ebene X-X in Fig. 9.

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In Fig. 1 ist schematisch eine herkömmliche Vorrichtung zur Aufbereitung von Abwasser in Verbindung mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Steuereinrichtung dargestellt. Die Abwasser-Aufbereitungsvorrichtung ist nach Art eines Tiefbrunnens mit Umwälzpumpe ausgebildet. Ein Innenrohr 2 bildet eine Abwärtsstromkammer A für zugeführtes Abwasser, ein das Innenrohr 2 umgebendes Außenrohr 4 bildet gegenüber dem Innenrohr eine Aufwärtsstromkammer B, und beide Rohre führen im Boden bis zu einer Tiefe von beispielsweise I00 m. Beide Rohre 2 und 4 stehen im Bodenbereich miteinander in Verbindung, und das Außenrohr 4 steht oben mit einem Tank 6 in Verbindung, welcher breiter als tief ist. Das Innenrohr 2 ragt durch den Tank 6 hindurch bis über dessen oberen Rand hinaus. Eine an den Boden des Tanks 6 angeschlossene Pumpe 8 mit veränderbarem Durchsatz ist über einen Strömungskanal C mit der Abwärtsstromkammer A in dem Innenrohr 2 verbunden und erzeugt einen Zirkulationsfluß durch den Strömungskanal C zur Abwärtsstromkammer A. Durch eine Zuleitung 1o wird aufzubereitendes Abwasser, wie Stadtabwasser, in den Einlaß des Innenrohrs 2 oder des Tanks 6 geleitet. Falls das Abwasser aktivierten Schlamm zwischen dem Innenrohr 2 und dem Außenrohr 4 enthält, bildet es durch den Widerstand und durch unterschiedliche Gasabsetzung an beiden Rohren einen Kopf von o,5 bis 7 m zwischen der Abwärtsstromkammer A und der Aufwärtsstromkammer B. Deshalb wird das Abwasser durch die Kammer A nach unten und durch die Kammer B nach oben umgewälzt. In Verbindung . mit Änderungen des zuvor beschriebenen Kopfs kann, falls notwendig, der Zirkulationsfluß-Durchsatz der Mischflüssigkeit mit Hilfe der veränderbaren Pumpe 8 verändert werden, wie nachstehend näher beschrieben wird.

Eine Düse 12 im oberen Teil der Abwärtsstromkammer A ist über eine Gasleitung 14 mit einem in seinem Durchsatz veränderbarem Gebläse 16 verbunden, welches ein sauerstoff-

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haltiges Gas in das Abwasser einbläst, damit es sich in der Mischflüssigkeit bzw. dem Abwasser löst und dabei Kohlenstoff, der in organischen Substanzen des Abwassers enthalten ist, in Kohlendioxid bzw. CO umwandelt. Da, wie erwähnt, das Innenrohr 2 und das Außenrohr 4 bis in eine Tiefe von etwa 1oo m reichen, besteht in ihrem Bodenabschnitt ein extrem hoher Wasserdruck, der die Lösung des sauerstoffhaltigen Gases in dem Abwasser fördert. Da ferner das sauerstoffhaltige Gas durch das Gebläse 16 und die Düse 12 eingeblasen und durch die Umwälzpumpe 8 ein turbulenter Zirkulationsstrom erzeugt wird, gelangt das Gas in Form extrem kleiner Bläschen in das Wasser, wodurch die Kontaktzeit des Gases mit dem Abwasser verlängert und die Lösung von Sauerstoff in dem Abwasser sehr gefördert wird.

Während der Aufbereitung trenntein dem Tank 6 benachbarter Separator 18 die Mischflüssigkeit in aktivierten Schlamm und gereinigtes Wasser. Das gereinigte Wasser wird in einen Nachbehandler 2o,. und der aktivierte Schlamm mittels eines Abstreichers 33 in eine Schlammgrube 34 geschoben. Ein Teil des Schlamms gelangt mittels einer Rücklaufpumpe 22 über einen Rücklauf 24 in die Abwärtsstromkammer A_r während Abfallschlamm einem Schlamm-Nachbehandler 26 zu-5 geführt wird.

Das Prinzip der Erfindung besteht darin, die Zuführrate des sauerstoffhaltigen Gases zu dem Abwasser über das Gebläse 16 in Abhängigkeit von der organischen Belastung des Abwassers zu regulieren. Zu diesem Zwecke enthält das erfindungsgemäße Aufbereitungsgerät eine überwachungseinrichtung 28 zur Überwachung einer Größe einer organischen Belastung und einen Steuermechanismus 1oo, der in Abhängigkeit von dem Ausgang der Überwachungseinrichtung 28 die für die vorhandene organische Belastung geeignete Zu-

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führrate bzw. Zuführmenge pro Zeiteinheit an sauerstoffhaltigem Gas ermittelt. Der Steuermechanismus 1oo steuert in Abhängigkeit von dem ermittelten Zuführwert das veränderbare Gebläse 16 über eine Zuführreguliereinheit 16a entsprechend an und reguliert ferner über ein an eine Umwälzsteuerung 8a der veränderbaren Pumpe 8 abgegebenes Steuersignal die Zirkulation der Mischflüssigkeit. Erfindungsgemäß besteht eine wichtige Beziehung zwischen der überwachungseinrichtung 28 für die organische Belastung und dem Steuermechanismus 1oo, wie weiter unten ausführlich erläutert wird.

In Fig. 2 ist graphisch das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Steuerung bzw. Gasregulierung dargestellt. Bekanntlieh besteht eine lineare Beziehung zwischen der Größe der organischen Belastung χ und einer dafür erforderlichen Zuführrate A eines sauerstoffhaltigen Gases, die sich durch die Gleichung

A = ax

ausdrücken läßt, wobei a eine dem aufzubereitenden Abwasser zugeordnete Konstante ist. Bei einer organischen Belastungsgröße χ beträgt die erforderliche Zuführrate des sauerstoff haltigen Gases A = ^ax _o* ^^er Wert A kann nach dieser Gleichung theoretisch genau bestimmt werden, im praktischen Einsatz des Aufbereitungsgeräts muß jedoch mit einem Toleranzbereich für den Wert A gearbeitet werden, der in Fig. 2 durch die beiden äußeren geraden Linien begrenzt ist, die gegenüber der durch A = ax bestimmten Mittellinie durch A =s ax + c bzw. durch A = ax - c definiert sind. Grundsätzlich kann durch die genaue überwachung der organischen Belastung des Abwassers die erforderliche Zuführrate A des sauerstoffhaltigen Gases sehr fein reguliert werden. Für die direkte Überwachung der Größe der organischen Belastung kann z. B. ein Ultraviolettlicht bzw. UV-Photometer verwendet werden, welches Veränderungen

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eines durch das Abwasser verlaufenden Lichtstrahls feststellt. Gegenüber der vorher eingespeicherten Funktion A = ax (Fig. 2) kann die erforderliche Zuführrate A des sauerstoffhaltigen Gases in Abhängigkeit von der durch das UV-Photometer ermittelten Lichtintensität, welche der Größe der organischen Belastung entspricht, eingestellt werden.

Nachstehend wird die Arbeitsweise des Geräts nach dem in Fig. 2 dargestellten Grundprinzip in Verbindung mit dem Flußdiagramm von Fig. 3 erläutert. Es sei angenommen, daß das Gebläse 16 von Fig. 1 derzeit sauerstoffhaltiges Gas mit einer Zuführrate Ap fördert; dieser Wert ist arithmetisch im vorhergehenden Operationszyklus ermittelt worden. Der Wert Ap kann selbstverständlich auch durch eine direkte Messung des Förderdurchsatzes bzw. der Zuführrate an sauerstoffhaltigem Gas durch das Gebläse 16 ermittelt werden.

In Verbindung mit Fig. 3 wird zunächst angenommen, daß die Zuführrate an sauerstoffhaltigem Gas zu groß ist. In einem Schritt S1 wird bei der überwachung der Größe der organischen Belastung des Abwassers der Wert χ .ermittelt und daraufhin in Schritt S2 eine dafür erforderliehe Zuführrate A für das sauerstoffhaltige Gas nach der zuvor in einem Speicher, wie in einem Lese/Schreibspeicher (ROM) gespeicherten Funktion A = ax errechnet. Der Zuführmengenwert Ap ist entweder im vorhergehenden Operationszyklus oder durch direkte Messung der derzeitigen Gasför- dermenge bestimmt und zeitweilig in einem Speicher abgespeichert worden. In Schritt S4 wird ermittelt, ob bei Subtraktion der in Schritt S2 ermittelten Zuführ- oder Durchsatzrate A von der derzeitigen Durchsatzrate Ap ein Toleranzbereich c überschritten wird. Da wegen der oben getroffenen Annahme, daß die derzeitige Sauerstoffgas-Zu-

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führrate groß ist, auch die Differenz (Ap - A ) größer als c ist, geht das Programm zu Schritt S5 über und veranlaßt die Reduzierung der Sauerstoffgas-Zuführrate um einen Rang bzw. um eine Stufe. Daraufhin wird im nächsten Schritt S6 die gespeicherte laufende bzw. derzeitige Zuführrate für sauerstoffhaltiges Gas gelöscht und der mit Schritt S5 bestimmte neue Wert für die Zuführräte als Ap gespeichert. Damit ist ein Steuerzyklus für die Sauerstoffzumessung abgeschlossen, und der zuvor beschriebene Operationszyklus wird so lange wiederholt, bis die Zuführrate für sauerstoffhaltiges Gas in einen vorgesehenen Toleranzbereich fällt. Bei dieser Wiederholung der Operationszyklen wird die-laufende Zuführrate Ap immer kleiner, bis die Differenz (Ap - A ) kleiner als der Toleranzwert c in Schritt S4 wird und das Programm deshalb zu Schritt S7 übergeht, wo geprüft wird, ob die Differenz (A - Ap) größer als der Toleranzbereich c ist. Falls die Zuführrate für sauerstoffhaltiges Gas "innerhalb des in Fig. 2 angegebenen Toleranzbereichs c liegt, dann ist diese Differenz (&. - Ap) kleiner als c,der Schritt S7 wird dann mit "Nein" beantwortet und das Programm beginnt den nächsten Zyklus. Auf diese Weise wird stets in Abhängigkeit von der laufend überwachten organischen Belastung die richtige Zuführrate bzw. Fördermenge an sauerstoffhaltigem Gas einreguliert.

Für den Fall, daß die Zuftihrrate an sauerstoffhaltigem Gas zu klein ist, durchläuft das Programm in Fig. 3 wie zuvor beschrieben die Schritt S1 bis S4, und in Schritt S4 wird folglich erkannt, daß die Differenz (Ap - A ) kleiner als der Toleranzbereich c ist, folglich wird Schritt S7 angesteuert und daran festgestellt, daß die Differenz (A - Ap) größer als c ist. Aufgrund der Antwort "Ja" in S7 geht das Programm zu Schritt S8 über, wo veranlaßt wird, daß das veränderliche Gebläse 16 die Zuführrate des sauerstoffhaltigen Gases um einen Rang bzw. eine Stufe er-

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höht. Dann erfolgt mit Schritt S9 die gleiche Operation wie zuvor in Verbindung mit Schritt S6 beschrieben, wobei nach Löschen der alten Information der neue Wert Ap für die Zuführrate gespeichert wird. Damit ist ein Operationszyklus durchlaufen, mit jedem Zyklus wird die Zuführrate um einen Rang erhöht bis bei einem der nächsten Zyklen mit Schritt S7 erkannt wird, daß die Differenz (A_Q Ap) kleiner als der Toleranzbereich c in Fig. 2 geworden ist.

Falls die laufende Zuführrate an sauerstoffhaltigem Gas in den Toleranzbereich für die nach der überwachten organischen Belastung erforderlich Zuführrate A für sauerstoff haltiges Gas fällt, durchläuft das Programm wiederholt die Schritte S1, S2, S3, S4 und S7.

Wie gesagt, wird nach dem Flußdiagramm in Fig. 3 gemäß Fig..2 die für die festgestellte organische Belastung erforderliche .Zuführrate für sauerstoffhaltiges Gas einreguliert. Nach diesem Grundprinzip der Erfindung kann selbst in dem Fall, wo die organische Belastung sehr klein und schließlich gleich Null wird, eine dafür erforderliche Menge an sauerstoffhaltigem Gas einreguliert wer-, den, die ebenfalls bis auf Null abgesenkt werden kann, indem das Gebläse abgeschaltet wird.

Bei dem mit den Fig. 2 und 3 verbundenen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Zirkulationsflußrate W, mit · welcher die Mischflüssigkeit durch die veränderbare Pumpe 8 in Richtung auf die AbwärtsStromkammer A umgewälzt wird, auf einen relativ großen Wert eingestellt, und zwar ohne Rücksicht auf eine Beziehung zwischen der Zuführrate A für sauerstoffhaltiges Gas und der Zirkulationsflußrate W. Entsprechend dieser Beziehung sollte jedoch vorzugsweise ein Gas/Flüssigkeitsverhältnis (A/W oder A/A + W) klei-

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ner als o,2 oder vorzugsweise als o,16 sein/ damit nicht in der Stromkammer ein Klumpenbildungseffekt auftritt, welcher die Bildung einer stabilisierten Mischung aus Gas und Flüssigkeit verhindert und die Zirkulation der Mischflüssigkeit behindert. Um derartige Störungsfälle grundsätzlich zu vermeiden, sollte schrittweise außer der Sauerstoffgas-Zuführrate auch die Zirkulationsflußrate W reguliert werden, um das zuvor angegebene Gas/Flüssigkeitsverhältnis einzuhalten. Die Regulierung des Kreislaufs bzw. Zirkulationsflusses erfolgt wieder in Verbindung mit Fig. 2. Ausgehend von einer Zirkulationsflußrate W1 und einer Sauerstoffgas-Zuführrate A wird ein Gas/Flüssigkeitsverhältnis A/A + AW1 = o,16 vorgegeben und, falls dieser Wert o,16 überschritten wird, erfolgt eine Erhöhung des Zirkulationswerts W auf W2, beispielsweise durch direkte Ansteuerung der veränderbaren Pumpe 8 in Fig. 1. Alternativ können auch mehrere Pumpen 8 vorhanden und in Verbindung mit Änderungen der Sauerstoffgas-Zuführrate zugeschaltet oder abgeschaltet werden.

Das Flußdiagramm in Fig. 4 betrifft ein Steuerprogramm, nach dem in aufeinanderfolgenden Operationszyklen in Verbindung mit Fig. 2 sowohl die Sauerstoffgas-Zuführrate als auch die Zirkulationsflußrate entsprechend einreguliert werden. In Fig. 4 entsprechen die Schritt S1 bis S9 grundsätzlich den in Verbindung mit Fig. 3 beschriebenen gleich benannten Schritten.

Zunächst sei angenommen, daß die Zuführrate A für sauerstoffhaltiges Gas derzeit größer ist als die überwachte Größe χ (Fig. 2) der organischen Belastung. In diesem Fall wurde im vorhergehenden Operationszyklus der Wert W3 in Fig. 2 für den Zirkulationsfluß ermittelt. In Fig. 4 werden die Werte A (Sauerstoffgas) und W (Zirkulationsfluß)' entsprechend reduziert. Wegen der, wie vorher

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angenommen, zu hohen Sauerstoffgas-Zuführrate durchläuft das Programm, wie bei der ersten Annahme in Verbindung mit Fig. 3, die Schritte S1 bis S6, und danach wird in Schritt S11 die gespeicherte derzeitige Zirkulationsflußrate W aus dem Speicher ausgelesen, sie beträgt W3. In Schritt S12 wird das Gas/Flüssigkeitsverhältnis A/A + W ermittelt und geprüft, ob es kleiner als 0,06 ist. Zuvor wurde mit Schritt S6 die Sauerstoffgas-Zuführrate A um einen Rang von A^ auf A_ao abgesenkt, und damit ist das Gas/Flüssigkeitsverhältnis

A /A + W3 kleiner als 0,06, und das Programm geht folg-. lieh zu Schritt S13 über, um die Zirkulationsflußrate W um einen Rang auf W2 zu vermindern. Anschließend wird in Schritt S14. der vorhergehende Speicherwert W3 gelöscht und der neue Wert W2 im Speicher gespeichert. Nach der Reduzierung der Zirkulationsflußrate um einen Rang oder eine Stufe • und der Speicherung dieser neuen Information wiederholt das Programm noch einmal die Schritte S11 und S12, wo jetzt der Wert W = W2 und der Gas zuführwert A = A., ist. Somit ist

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das Gas/Flüssigkeitsverhältnis A /A + W2 größer als 0,06, die Antwort von Schritt S12 ist "Nein", und ein Operationszyklus ist damit beendet, der Zirkulationsfluß ist der verminderten Zuführrate für sauerstoffhaltiges Gas angepaßt. Falls im nächsten Zyklus die Sauerstoffgas-Zuführrate noch einmal um einen Rang oder eine Stufe vermindert wird, kann der Zirkulationsfluß leicht durch Wiederholung des vorstehend beschriebenen Operationsablaufs wiederum angepaßt werden.

Nachstehend sei angenommen, daß die derzeitige Sauerstoffgas-Zuführrate einen Wert A hat, der unterhalb des Toleranzbereichs für die notwendige Sauerstoffgas-Zuführrate ist, welche der organischen Belastung χ entspricht. In diesem Fall läuft das Programm wie bei der zweiten Annahme in Verbindung mit Fig. 3 in der Schrittfolge S1, S2, S3, S4, S7, S8 und S9 ab, und danach wird, wie zuvor beschrie-

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ben, mit Schritt S11 die laufende Zirkulationsflußrate W aus dem Speicher ausgelesen, deren Wert gemäß Fig. 2 bei W1 liegt. Dann wird in Schritt S16 das Gas/Flüssigkeitsverhältnis A/A + W ausgerechnet und festgestellt, ob es kleiner als o,16 ist. Angenommen, mit Schritt S8 wurde die Sauerstoffgas-Zuführrate um einen Rang erhöht, dann fällt der Wert der Zuführrate A_ß in den erforderlichen Toleranzbereich, folglich ist A/A + W = A_ß /A + W1. Dieser Wert ist gemäß Fig. 2 größer als o,16, und folglich wird im nächsten Schritt S17 der Wert W um einen Rang oder eine Stufe angehoben, die Zirkulationsflußrate ist jetzt W2. Mit Schritt S18 wird der alte Speicherwert W1 gelöscht und durch den neuen Wert W2 ersetzt. Danach wird der Ablauf der Schritte S15 und S16 wiederholt, und der erste Operationszyklus ist beendet, wenn dann das oben mehrfach angegebene Verhältnis kleiner als o,16 geworden ist.

Falls die Zuführrate für sauerstoffhaltiges Gas in dem für die Größe der organischen Belastung χ richtigen Toleranzbereich liegt, endet das Programm selbstverständlich bereits nach Durchlaufen der Schritte S1, S2, S3, S4 und S7.

In Fig. 5 ist graphisch das Grundprinzip eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert. Bei der Fig.

5 entsprechenden Ausführung wird nicht wie in Fig. 2 die als Grundlage für die Sauerstoffgas-Zuführrate dienende Größe der organischen Belastung direkt, sondern statt dessen indirekt überwacht, indem entweder die 0--Konzentration oder die CO^-Konzentration eines aus der Aufwärtsstromkammer B abgelassenen Abgases gemessen wird. Die 0_- oder CO^-Konzentration ist nämlich eng mit der Größe der organischen Belastung verknüpft und kann daher als Information über die organische Belastung zur Ermittlung der erforderlichen Sauerstoffgas-Zuführrate benutzt werden. Zu diesem Zweck enthält die überwachungseinrich-

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tung 28 in Fig. 1 eine O^-Gasanalyse-Vorrichtung 28. Das von der Aufwärtsstromkammer B kommende Abgas wird unter einem Deckel 3o des Tanks 6 eingefangen und so durch eine Leitung 32 in die Atmosphäre abgelassen, daß ein Teil der Abgase durch die O^-Gasanalyse-Vorrichtung 2 8 strömt und dabei die 0,,-Gaskonzentration in dem Abgas aus Kammer B laufend überwacht wird. Wenn statt dessen die CO^-Konzentration des Abgases überwacht werden soll, dann ist 28 eine CO_-Gasanalyse-Vorrichtung.

Ähnlich wie in Fig. 2 ist in Fig. 5 auf der Abszisse die organische Belastung und auf der Ordinate die erforderliche Zuführrate A für sauerstoffhaltiges Gas aufgetragen, und die Gerade L1 entspricht einer Funktion zwischen den beiden voneinander abhängigen Größen. Wie gesagt, wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung die organische Belastung nicht direkt,sondern- auf dem Wege über die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas als Parameter überwacht. Änderungen der Sauerstoffkonzentration im Abgas sind in der Graphik als Kreissegmente um die Grundlinie dargestellt. Die geraden Linien L2 und L3 entsprechen jeweils dem oberen Grenzwert (15 %) bzw. dem unteren Grenzwert (5 %) der Sauerstoffkonzentration in dem-Abgas, und das System wird so gesteuert, daß die erforderliche Zuführrate A des sauerstoffhaltigen Gases entsprechend der organischen Belastung in den schraffierten Bereich zwischen den geraden Linien L2 und L3 fällt.

Wenn im Betrieb die derzeitige Sauerstoffgas-Zuführrate A1 ist und die ermittelte (^-Konzentration im Abgas kleiner ist als der untere Toleranzwert und auf einer Linie L5 liegt, dann entspricht die vorhandene organische Belastung der Sauerstoffkonzentration im Abgas bei einem Punkt A, wo sich die horizontale Linie von A1 mit der schräg verlaufenden geraden Linie L5 schneidet. Dieser Punkt A liegt

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in Fig. 5 außerhalb des Toleranzbereichs, die Zuführrate für sauerstoffhaltiges Gas muß also um einen Rang von A1 auf A2 angehoben werden, damit der Schnittpunkt A in den Toleranzbereich fällt. Für die Zirkulationsflußrate gilt das gleiche wie zuvor in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben. Die Zirkulationsflußrate fällt in den Bereich W2 und braucht bei einer einstufigen Erhöhung der Sauerstoffgas-Zuführrate nicht angehoben zu werden. Wenn dagegen für die Sauerstoffgas-Zuführrate der Wert A2 gilt und die O₂-Konzentration im Abgas unter der unteren Toleranzgrenze liegt, beispielsweise auf der Linie L5, dann liegt der Schnittpunkt zwischen der organischen Belastung und der Sauerstoffgas-Zuführrate auf Punkt B. In diesem Fall muß die Zuführrate für sauerstoffhaltiges Gas von A2 auf A3 angehoben werden, und da jetzt das Gas/Flüssigkeitsverhältnis nicht mehr den Erfordernissen entspricht, muß die Zirkulationsflußrate W um einen Rang von W2 auf W3 angehoben werden, siehe Fig. 5.

Wenn dagegen der Wert der Zuführrate für sauerstoffhaltiges Gas im Verhältnis zur 0_?-Konzentration des aus der Kammer B kommenden Abgases zu groß ist, beispielsweise den Wert A3 hat und damit über der oberen Toleranzgrenze von 15 % liegt, dann ergibt sich ein Schnittpunkt C auf einer geraden Linie L4. In diesem Fall muß die Sauerstoffgas-Zuführrate um einen Rang von A3 auf A2 reduziert werden, damit der Schnittpunkt C innerhalb des Toleranzbereichs erreicht wird. Gleichzeitig muß die Zirkulationsflußrate W von W3 auf W2 reduziert werden. Bei einem Schnittpunkt D muß nur die Sauerstoffgas-Zuführrate vermindert werden, die Zirkulationsflußrate kann bleiben, siehe Fig. 5.

Fig. 6 enthält ein Flußdiagramm zur Durchführung der zuvor in Verbindung mit Fig. 5 beschriebenen Steueroperationen.

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Zunächst wird davon ausgegangen, der derzeitige Stand ist Schnittpunkt A, die Sauerstoffgas-Zuführrate muß also erhöht werden. Zunächst wird in Schritt S31 die (^-Konzentration im Abgas überwacht und als 0„ zeitweilig in einem Speicher gespeichert. In Schritt S33 wird die Differenz zwischen dem Meßwert 0„ und einem zuvor abgespeicherten oberen Toleranzwert O^max ermittelt und festgestellt, ob das Ergebnis positiv oder negativ ist. Da der Schnittpunkt A auf Linie L5 unter der unteren Toleranzlinie L3 in Fig.

5 liegt, muß das Ergebnis negativ sein. Danach ermittelt das Programm im nächsten Schritt S34, ob die Differenz zwischen dem Meßwert 0„ und einem zuvor gespeicherten unteren Toleranzwert der Sauerstoffkonzentration 0„_MTN positiv oder negativ ist. Da der Wert 0„ über der Linie L5 liegt, ist die Antwort wieder negativ, und das Programm geht zu Schritt S35 über, um die Sauerstoffgas-Zuführrate um einen Rang von. A1 auf A2 anzuheben. In Schritt S36 wird die derzeitige Zuführrate A2 nach dem Löschen des alten Werts gespeichert, und im nächsten Schritt S37 wird die derzeitige Zirkulationsflußrate W ausgelesen, sie ist gemäß Fig. 5 = W2.

Im nächsten Schritt S38 wird das Gas/Flüssigkeitsverhältnis ermittelt und geprüft, ob es kleiner als o,16 ist. Es ist im vorliegenden Fall A/A +W= A2/A2 + W2 und damit gemäß Fig. 5 kleiner als o,16, folglich geht das Programm von S38 auf Schritt S31 zurück und führt den nächsten Zyklus durch, bis der Punkt A auf den Punkt A innerhalb . des Toleranzbereichs verschoben worden ist.

Falls der derzeitige Zustand dem Punkt B in Fig. 5 entspricht, muß die Sauerstoffgas-Zuführrate und außerdem die Zirkulationsflußrate um je einen Rang erhöht werden. Die Anhebung der Sauerstoffgas-Zuführrate erfolgt wie zuvor beschrieben unter Durchführung der Schritte S31 bis S38, wobei das Re-

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chenergebnis in S38 lautet: A3/(A3 + W2). Da die Antwort von Schritt S38 "Nein" lautet, erfolgt mit Schritt S39 eine Erhöhung der Zirkulationsflußrate W von W2 auf W3 und eine Speicherung dieses Werts in dem Speicher mit Schritt S4o. Danach kehrt das Programm wieder zu Schritt S37 zu-' rück und liest den laufenden W-Wert, der jetzt W3 lautet. Folglich ist das Ergebnis von Schritt S38 jetzt A/(A + W) = A3/(A3 + W3) und damit kleiner als o,16, die Antwort lautet "Ja".

Wenn sich in Fig. 5 der Punkt C ergibt, ist die Sauerstoff gas-Zuführrate groß, und im Operationszyklus wird nach Schritt S31, S32 in Schritt S33 festgestellt, daß die Differenz (0„ - O) positiv ausfällt, weil der Meßwert der ©„-Konzentration im Abgas auf der geraden Linie L4 liegt und größer ist als die 0_2ΜΆχ entsprechende Linie L2 ist. Damit geht das Programm zu Schritt S41 über, veranlaßt die Reduzierung der 0 -Zuführrate um einen Rang von A3 auf A2 und veranlaßt mit Schritt S42 die Speicherung dieses neuen Werts im Speicher. In Schritt S43 wird die derzeitige Zirkulationsflußrate W mit W3 ausgelesen und im nächsten Schritt S4 4 das Gas/Flüssigkeitsverhältnis A/A + W ermittelt und festgestellt, ob A/A +W= A2/ (A2 + W3) kleiner als 0,06 ist, und diese Frage wird mit "Ja" beantwortet. Folglich wird mit Schritt S45 der Zirkulationsfluß W um einen Rang von W3 auf W2 reduziert und dieser neue Wert im nächsten Schritt S46 im Speicher abgespeichert. Danach kehrt das Programm zu Schritt S4 3 zurück und liest diesen Speicherwert mit W2 aus. Folglich wird im nächsten Schritt S44 das Gas/Flüssigkeitsverhältnis A/A + W = A2/(A2 + W2) und ist damit größer als 0,06, die Antwort lautet "Nein". Somit sind die Sauerstoffgas-Zuführrate -und die Zirkulationsflußrate jeweils um einen Rang vermindert worden.

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Falls in Fig. 5 der Punkt D gilt, werden, wie zuvor beschrieben, die Schritte S31, S32, S33, S41, S42, S43 und S44 durchlaufen, und da das Gas/Flüssigkeitsverhältnis A3/A3 + W3 größer als 0,06 ist und die Antwort von Schritt S44 somit negativ ausfällt, wird in diesem Fall nur die Zuführrate für das sauerstoffhaltige Gas um einen Rang vermindert..

Falls der Schnittpunkt gemäß Fig. 5 bei E1 und damit weit unterhalb von A und B liegt, werden die zuvor in Verbindung mit diesen Punkten beschriebenen Schritte durchlaufen und dieser Wert zunächst auf Punkt E2 angehoben und dann nach drei Operationszyklen schließlich über Punkt E3 der Punkt E4 erreicht, wo die Sauerstoffgas-Zuführrate und die Zirkulationsflußrate der vorhandenen organischen Belastung genügen.

Die in Fig. 6 dargestellte Schrittfolge bezieht sich auf die Überwachung der 0„-Konzentration in dem Abgas. Alternativ kann auch die CO^-Konzentration des Abgases überwacht und danach in zuvor beschriebener Weise die erforderliche Zuführrate für das sauerstoffhaltige Gas bestimmt werden. In diesem Fall wird in Schritt S31 die CO -Konzentration ermittelt und in Schritt S32 als CO „ gespeichert.

In Schritt S33 wird (CO₂ - ^co ₂min^ ^ ° ^bestimint· ^In Schritt S34 wird (CO₂ - C0_2MA ) > ο ermittelt. Es handelt sich • hier jeweils um den unteren und den oberen Grenzwert der Konzentrationstoleranz. Da sich die 0₂~Konzentration und die CO_-Konzentration im Abgas umgekehrt proportional verhalten, muß die Relation in den Schritten S33 und S34 von Fig. 6 umgedreht werden.

Fig. 7 zeigt als Blockschaltbild ein Hardware-Konzept zur Steuerung des erfindungsgemäßen Aufbereitungsgeräts. Kierzu gehören eine zentrale Recheneinheit (CBU) ΙΙ0, ein er-

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ster Lese/Schreibspeicher (ROM) 12o zur Speicherung eines vorgegebenen Programms, wie in den Fig. 3, 4 oder 6 enthalten, ein zweiten Schreib/Lesespeicher (ROM) 13o zur Speicherung einer vorher eingegebenen Funktionsbeziehung/ wie in Fig. 2 zur Ermittlung der erforderlichen Zuführrate des sauerstoffhaltigen Gases nach dem ermittelten.Wert einer organischen Belastung, einen Speicher für freien Zugriff (RAM) 14o zur Speicherung von Meßdaten und eine Eingabe/Ausgabe-Torschaltung 15o. Eine Meß- oder überwachungseinrichtung 2oo enthält Detektoren zur Messung bzw. überwachung von Information in bezug auf die organische Belastung, beispielsweise in Form einer Information über die CO»- oder ©^Konzentration. Ein Detektor 21 ο ermittelt Information über die O_-Zuführrate und ein Detektor 22o ermittelt Information über die derzeitige Zirkulationsflußrate des durch die Pumpe von der Aufwärtsstromkammer zur Abwärtsstromkammer umgewälzten Abwassers. Diese Daten gehen über eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle (interface) 16o und einen Datenbus 17o in die jeweils vorgesehenen Baugruppen 12o, 13o, 14o und/oder 15o. Die zentrale Recheneinheit 11o ist ferner über einen Steuerbus .18o und einen Adressbus 19o mit den Baugruppen 12o, 13o, 14o und 15o verbunden. Insbesondere dient der RAM-Speicher 14o zur Speicherung von zu übertragenden Daten, wie beispielsweise in bezug auf die Information zur O -Konzentration im Abgas. Die Recheneinheit 11 ο führt Rechenoperationen in Abhängigkeit von dem im ROM 12o gespeicherten Programm durch. Die neu ermittelten Werte in bezug auf die Zuführrate des •sauerstoffhaltigen Gases und die Zirkulationsflußrate werden durch die zentrale Recheneinheit 11o in Abhängigkeit von dem im ROM 12o gespeicherten Programm über den Datenbus 17o in den zugriffsfreien Speicher 14o übertragen, darin gespeichert und außerdem über den Datenbus 17o, die Torschaltung 15o und die Interface-Einheit 16o in eine Regulierstufe 23o für die Zuführrate (sauerstoffhaltiges Gas)

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und in eine Regulierstufe 24o für die Zirkulationsflußrate übertragen.

Die entsprechenden Prograinmabläufe sind zuvor bereits in Verbindung mit Fig. 4 oder Fig. 3 oder Fig. 6 beschrieben ■worden. Entsprechende Werte aus dem jeweils vorhergehenden Operationszyklus können in dem zugriffsfreien Speicher (RAM) 14o gespeichert und bei Bedarf ausgelesen werden.

In Fig. 8 ist schematisch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Zuführeinrichtung für sauerstoffhaltiges Gas in das erfindungsgemäße Aufbereitungsgerät dargestellt. Wie bereits eingangs erläutert, sollte das sauerstoffhaltige Gas in Form sehr, feiner Bläschen in das Abwasser eingeleitet werden, damit es sich besser in dem Wasser lösen kann. Die der in Fig. 1 dargestellten Ausführung weitgehend ähnliche Ausführung von Fig. 8 enthält eine verbesserte Einrichtung zur Erzeugung so feiner Bläschen. Einzelheiten von Fig. 8, die mit denen von Fig. 1 übereinstimmen, tragen gleiche Bezugszahlen. Als Besonderheit ist in Fig. 8 ein Propeller 5d unterhalb eines Auslasses 12a der Düse 12 angeordnet, welcher in Drehung versetzt wird und dabei eine nach unten gerichtete Strömung in der Mischflüssigkeit erzeugt. Auf diese Weise werden aus der Düse 12 austretende Bläschen des sauerstoffhaltigen Gases sehr klein und zwangsweise unter das Abwasser gemischt, während es nach unten strömt. .

Bei der in Fig. 9 dargestellten Abwandlung der Ausführung von Fig. 8 ist am unteren Ende einer drehbaren Hohlwelle 6o ein mit einem Boden versehener zylindrischer Topf 61 befestigt, an dessen Umfang in Abständen verteilt Flügel 62 angebracht sind. Gemäß Fig. 1o befinden sich in Drehrichtung hinter diesen Flügeln 62 Auslaßöffnungen 12a. Die Hohlwelle 6o ist über eine Drehverbindung 63 mit der

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Zuleitung 14 für sauerstoffhaltiges Gas verbunden, und dieses Gas wird durch die Auslaßöffnungen 12a des als Düsenkörper dienenden Topfs 61 in das Abwasser abgegeben, wo es durch die Wirkung der Schraubenflügel 62 in feine Bläschen unterteilt wird. Da bei dieser Ausführung durch die rotierenden Schraubenflügel im Bereich der Auslaßöffnungen 12a ein Unterdruck erzeugt wird, wird der Gasaustritt an den Auslaßöffnungen 12a erleichtert, es kann mit einem verminderten Gaszuführdruck und mit einer geringen Antriebsleistung für das Gebläse 16 gearbeitet werden.

Selbstverständlich kennt der Fachmann noch mehrere andere Möglichkeiten zur Verteilung des sauerstoffhaltigen Gases in Wasser in Form feinster Bläschen, die im Rahmen der Erfindung ebenfalls anstelle des Propellers 5o oder der .Schraubenflügel 62 verwendet werden können.

Durch die Einbringung des sauerstoffhaltigen Gases in Form feinster Bläschen in die Mischflüssigkeit wird der Auftrieb der Gasbläschen vermindert, und somit wird auch mit geringerer Antriebsleistung für die Gaszufuhr die Mitnahme der Bläschen mit der Mischflüssigkeit in Abwärtsrichtung gewährleistet. Da—die Bläschen äußerst fein sind, kann sich das sauerstoffhaltige Gas gut unter Wasserdruck lösen. Wegen der verminderten Schwimmfähigkeit des zugeführten Gases wird ferner ein Bläschenwachstum am oberen Ende der Kammer A weitgehend unterdrückt. Somit können die Bläschen nicht zu einem nachteilig wirkenden Luftblock zusammenwachsen.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind innerhalb der Erfindung in verschiedener Weise abwandelbar. Zur Ermittlung der 0^Konzentration in dem Abgas kann beispielsweise die Überwachung durch eine Gasanalyse erfolgen. Ferner kann die überwachung und/oder Regulierung der Zuführmenge des sauerstoffhaltigen Gases durch

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den Steuermechanismus 1oo nicht nur in Verbindung mit dem Gebläse oder Kompressor 16 durch die Leitung 14 zu dem aufzubereitenden Wasser, sondern statt dessen direkt an der Gaszufuhrleitung 14 durchgeführt werden.

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Claims

PATENTANWÄLTE TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Beim Europilschan Patentamt zugelassene Vertrater — Professional Representatives before th» European Patent Office Mandatalras agrees pres I'Offlco european des brevets Dipl.-Chem. Dr. N. tar Meer Dipl -Ing. H. Steinmeister 3 108 6 DlpWnO. F. E. Müller Siekerwall 7, Tnftstrasse 4, D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD Mü/Gdt/cb 6. März 1981 FP-01187 KUBOTA LTD. 2-4 7, Shikitsuhigashi 1-chome Niniwa-ku, Osaka-shi, Osaka-fu, Japan Abwasser-Aufbereitungsgerät Prioritäten: 7. März 1980, Japan, Nr. 30269/1980 8. März 1980, Japan, Nr. 29532/1980 19. Juni 1980, Japan, Nr. 87022/198O PATENTANSPRÜCHE

1. Gerät zur Aufbereitung von mit organischen Stoffen belastetem Abwasser,
gekennzeichnet du r c h

- eine senkrecht bzw. schräg angeordnete Strömungskammer, in der eine Mischflüssigkeit aus dem aufzubereitenden Abwasser und einem aktivierten Schlamm abwärts strömt (AbwärtsStromkammer A),

- eine weitere außerhalb der Abwärtsstromkammer angeordnete Strömungskammer, in der die von der Abwärtsstromkammer kommende Mischflüssigkeit aufwärts strömt (Aufwärtsstrom-

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kammer B);

- eine Umwälzeinrichtung (8 ...)/ welche die Mischflüssigkeit von der Aufwärtsstromkammer zur Abwärtsstromkammer durch beide Kammern in Zirkulation versetzt,

- eine Zuführ- und Reguliereinrichtung (16/ 16a) zum Zuführen eines sauerstoffhaltigen Gases in die Abwärtsstromkammer (A),

- eine mit mindestens einer der beiden Kammern (A, B) verbundene Meßeinrichtung (28) zur Erstellung einer Information über die Größe der organischen Belastung des Abwassers, und

- eine Steuereinheit (z.B. 1oo), welche in Abhängigkeit von der Information aus der Meßeinrichtung die Fördermenge bzw. Zuführrate des sauerstoffhaltigen Gases durch die Zuführeinrichtung reguliert.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet f daß die Meßeinrichtung eine Vorrichtung (z. B. 28) zur direkten überwachung der Größe (x) der organischen Belastung in dem Abwasser enthält, und daß die von ihr erstellte Information sich auf die Größe der organischen Belastung bezieht.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Überwachungsvorrichtung (28) ein UV-Photometer enthält.

4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Zuführ- und Reguliereinrichtung' für sauerstoffhaltiges Gas

- einen ersten Speicher (12o) zum Speichern einer bestimmten Funktionsbeziehung (A = ax) zwischen der organischen Belastung des Abwassers und einer dafür notwendigen Men-

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ge sauerstoffhaltigen Gases,

- eine Abfrageschaltung (16o) , die in Abhängigkeit von dem Ausgang der die Größe der organischen Belastung überwachenden Vorrichtung und entsprechend der in dem ersten Speicher gespeicherten Funktionsbeziehung Information über die Zuführrate (A) des sauerstoffhaltigen Gasee abruft,

- eine die momentane Zuführrate sauerstoffhaltigen Gases aus der Zuführ- und Reguliereinrichtung überwachende überwachungseinrichtung (21 ο),

- einen durch die Abfrageschaltung bezogene Information über die Zuführrate mit dem durch die Überwachungseinrichtung ermittelten laufenden Wert dieser Zuführrate an sauerstoffhaltigem Gas vergleichenden Komparator (z. B. 11o), und

- eine Steuerschaltung (23o), welche in Abhängigkeit von dem Ausgang des Komparators die von der Zuführeinrichtung (16) gelieferte Fördermenge bzw. Zuführrate sauerstof fhaltigen Gases so steuert, daß sie in einen ToIeranzbereich (Fig. 2) der Zuführrate (A) fällt, aufweist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Umwälzeinrichtung (8) bewirkte Zirkulationsfluß der Mischflüssigkeit auf einen vorgegebenen Wert einstellbar ist; daß eine Prüfeinrichtung feststellt, ob die von der Zuführeinrichtung gelieferte Zuführrate sauerstof fhaltigen Gases einen dem vorgegebenen Zirkulationsfluß entsprechenden vorbestimmten Wert überschritten hat; und daß eine Reguliereinrichtung (z. B. 18a) nach dem Ausgang der Prüfeinrichtung die Umwälzeinrichtung (8) so einreguliert, daß der vorgegebene Zirkulationsfluß überschritten werden kann.

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6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Prüfeinrichtung die Überschreitung des vorgegebenen Flusses durch direkte überwachung des von der Zuführeinrichtung in die Abwärtsstromkammer (A) zugeführten sauerstoffhaltigen Gases ermitteln kann.

7. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Prüfeinrichtung einen zweiten Speicher (13o) zum Speichern einer Bezugswertinformation über einen dem vorgegebenen Zirkulationsfluß entsprechenden Vorgabewert, und einen Komparator, der diese Bezugswertinformation mit der von der Gaszufuhr- und Reguliereinrichtung erhaltenen erforderlichen Gaszuführraten-Information vergleicht, enthält.

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßeinrichtung einen die in einem aus der Aufwärtsstromkammer (B) abgelassenen Abgas enthaltene C0₂~Gaskonzentration überwachenden Detektor (2oo) enthält, und daß die Information über die vorhandene Größe der organischen Belastung durch diese CO--Konzentration repräsentiert wird.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Reguliereinrichtung für die Zuführung sauerstoffhaltigen Gases

- Einrichtungen (z. B. 11o ...) zur Feststellung, ob die von dem Detektor (2oo) ermittelte CO„-Konzentration in dem Abgas zwischen einem gegebenen oberen und einem ge~ gebenen unteren Toleranz-Grenzwert liegt, und

- Steuereinrichtungen, mit denen die Zuführrate des sauerstof fhaltigen Gases aus der Zuführeinrichtung (16) in

.einen vorgegebenen Zuführ-Toleranzbereich gebracht wird, umfaßt.

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10. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßeinrichtung zur Erstellung der Information über die Größe der organischen Belastung einen Detektor (2oo) zur Überwachung der in einem aus der AufwärtsStromkammer abgelassenen Abgas enthaltenen Konzentrationen von Sauerstoffgas enthält, und daß die Information über die vorhandene Größe der organischen Belastung durch diese Sauerstoffgas-Konzentration repräsentiert wird.

11. Gerät nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet , daß die Reguliereinrichtung für die Zuführung sauerstoffhaltigen Gases Einrichtungen zur Feststellung, ob die von dem Detektor (2oo) ermittelte Sauerstoffgas-Konzentration in dem Abgas zwischen.einem gegebenen oberen und einem gegebenen unteren Toleranzgrenzwert liegt, und ferner Steuereinrichtungen, mit denen die Zuführrate des sauerstoffhaltigen Gases aus der Zuführeinrichtung (16) in einen vorgegebenen Zuführ-Toleranzbereich gebfacht wird, umfaßt.

12. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Zuführeinrichtung für sauerstoffhaltiges Gas eine Vorratskammer mit sauerstoffhaltigem Gas und ferner in der Nähe einer Gasauslaßleitung eine Düseneinrichtung (12) oder dergleichen umfaßt, welche das sauerstoffhaltige Gas in Form kleiner Bläschen in die Mischflüssigkeit abgibt.

13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die kleine Bläschen erzeugende Einrichtung Teil einer Zuführleitung (14) für sauerstof fhaltiges Gas ist.

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14.

Gerät nach Anspruch 12, dadurch

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kennzeichnet , daß die kleine Bläschen erzeugende Einrichtung (Düse 12) unabhängig von der Zuführlei tung (14) für sauerstoffhaltiges Gas ausgebildet ist.