DE3602856A1 - Process for controlling the oxygen input into the activation tank of a biological waste water purification plant - Google Patents
Process for controlling the oxygen input into the activation tank of a biological waste water purification plantInfo
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- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/006—Regulation methods for biological treatment
Abstract
Description
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandtenFraunhofer Society for the Promotion of Applied
Forschung e.V., Leonrodstraße 54, 8000 München 19 Verfahren zur Regelung des Sauerstoffeintrags in das Belebungsbecken einer biologischen Abwasserreinigungsanlage Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Sauerstoffeintrags in eine biologische Abwasserreinigungsanlage, die mindestens ein Belebungsbecken mit einer Sauerstoffzufuhreinrichtung und mindestens ein Nachklärbecken aufweist sowie einen Sauerstoff-Meßwertaufnehmer, dessen Ausgangssignal - vermittelt über eine Regeleinrichtung - zur Regelung der Sauerstoffzufuhreinrichtung herangezogen wird.Research e.V., Leonrodstraße 54, 8000 Munich 19 Procedure for regulation the entry of oxygen into the aeration tank of a biological wastewater treatment plant The invention relates to a method for regulating the introduction of oxygen into a biological wastewater treatment plant, which has at least one aeration tank with a Has oxygen supply device and at least one secondary clarifier and also one Oxygen measuring sensor, its output signal - conveyed via a control device - is used to regulate the oxygen supply device.
Die biologische Abwasserreinigung nach dem Belebtschlammverfahren hat weite Verbreitung gefunden. Bei diesem Verfahren wird die Reinigung von Abwässern mit Hilfe von Mikoorganismen, den sogenannten Destruenten, durchgeführt, die die im Abwasser enthaltenen, organischen Verschmutzungsstoffe mit Hilfe von Sauerstoff in CO2, H20 und Biomasse (Belebtschlamm) umwandeln. Um eine optimale Reinigungsleistung erzielen zu können, sind innerhalb des Reaktors für die Mikroorganismen optimale Bedingungen zu gewährleisten. Eine wichtige Bedingung ist die ausreichende Versorgung der Destruenten mit Sauerstoff. Je nach Art des Belebtschlammverfahrens und Größe der Abwasserreinigungsanlage liegt der Energieverbrauch für den Sauerstoffeintrag ins Abwasser bereits bei etwa 80 % des Gesamtenergieverbrauchs für die Abwasserbehandlung. In Abhängigkeit des über die Sauerstoffeintragsvorrichtungen in die Belebungsbecken eingetragenen Sauerstoffüberschusses nimmt der Energieverbrauch exponentiell zu.Biological wastewater treatment using the activated sludge process has found widespread use. This process involves the purification of wastewater carried out with the help of microorganisms, the so-called destructors, which the Organic pollutants contained in wastewater with the help of oxygen convert into CO2, H20 and biomass (activated sludge). To achieve optimal cleaning performance to be able to achieve are optimal for the microorganisms within the reactor Conditions to ensure. Adequate care is an important condition the destructor with oxygen. Depending on the type of activated sludge process and size the wastewater treatment plant is the energy consumption for the oxygen input into the wastewater at around 80% of the total energy consumption for wastewater treatment. Depending on the oxygen supply devices in the aeration tank entered oxygen surplus, the energy consumption increases exponentially.
Um den zu leistenden Energieaufwand zur Behandlung des Abwassers dem tatsächlichen, schwankenden Bedarf an Sauerstoff anzupassen, wird der Sauerstoffgehalt gemessen und dementsprechend mehr oder weniger Sauerstoff in das Belebungsbecken eingetragen.To the energy expenditure to be performed for the treatment of the wastewater The oxygen content will adjust to the actual, fluctuating need for oxygen measured and accordingly more or less oxygen in the aeration tank registered.
Die Messung des Sauerstoffgehalts geschieht heute überwiegend im Belebungsbecken, seltener im Auslauf des Belebungsbecken respektive im Zulauf zum Nachklärbecken.The measurement of the oxygen content takes place today mainly in the aeration tank, less often in the outlet of the aeration tank or in the inlet to the secondary clarifier.
In kleineren Kläranlagen wird heute auch häufig noch der Sauerstoffeintrag ungeregelt nach einer empirisch ermittelten Tagesganglinie vorgenommen.In smaller sewage treatment plants, the oxygen input is still common today uncontrolled according to an empirically determined daily curve.
Für die Bestimmung des Sauerstoffgehaltes werden heute meist membranbedeckte Elektroden (nach Clark), seltener Meßelektroden in direktem Kontakt mit dem Abwasser eingesetzt. Darüber hinaus wird der Sauerstoffbedarf der Mikroorganismen zum Abbau der Abwasserinhaltsstoffe über Zehrungsmessungen entweder als Kurzzeit GSB im Zulauf der Kläranlage (vgl. Riegler, Korrespondenz Abwasser (1984) 5, S 369-377) oder in einem Bypass zum Belebungsbecken (vgl. von der Emde, 10. ATS München Heft 28, 1980) bestimmt.For the determination of the oxygen content today mostly membrane-covered ones are used Electrodes (according to Clark), more rarely measuring electrodes in direct contact with the waste water used. In addition, the oxygen demand of the microorganisms is degraded of the wastewater constituents via consumption measurements either as short-term GSB in the inflow the sewage treatment plant (see Riegler, Korrespondenz Abwasser (1984) 5, p. 369-377) or in a bypass to the aeration tank (cf. von der Emde, 10. ATS Munich issue 28, 1980) certainly.
Speziell bei länglichen oder Kaskadenbelüftungssystemen, Oxidationsgräben und Carrousel-Anlagen, aber auch bei quadratischen Becken und ganz besonders bei Anlagen mit nachträglich eingerichteter Nitrifikation und Denitrifikation führt die Messung im Belebungsbecken wegen der unterschiedlichen Sauerstoffkonzentrationsprofile in den Becken meist zu unrepräsentativen Ergebnissen, da nach diesem Meßkonzept eine vollständige Erfassung von Störgrößeneinflüssen im Regelkreis nicht erfolgt. Sind in einer Kaskade oder in einem größeren Becken mehrere Belüftungseinrichtungen unabhängig voneinander steuer- oder drosselbar, werden die Konzentrationsunterschiede noch größer. Die Verschmutzung der Sauerstoffelektroden im Belebungsbecken macht eine häufige Reinigung und Nachkalibrierung erforderlich.Especially with elongated or cascade ventilation systems, oxidation trenches and Carrousel systems, but also for square pools and especially for Plants with subsequently installed nitrification and denitrification leads the measurement in the aeration tank because of the different oxygen concentration profiles in the basin mostly to unrepresentative results, because according to this measurement concept a complete detection of the influences of disturbances does not take place in the control loop. Are several aeration devices in a cascade or in a larger basin The differences in concentration can be controlled or throttled independently of one another still greater. The contamination of the oxygen electrodes in the aeration tank requires frequent cleaning and recalibration.
Das Problem der Verschmutzung der Sensoren könnte durch Anwendung des Meßverfahrens nach der Partialdruckänderung gemäß der DE-OS 29 35 120 gelöst werden, das Problem der Repräsentativität des Entnahmeortes und der Störgrößeneinflüsse wird dadurch aber nicht gelöst.The problem of soiling the sensors could be due to application of the measurement method after the change in partial pressure according to DE-OS 29 35 120 solved the problem of the representativeness of the extraction location and the influences of disturbances but this does not solve it.
Durch die DE-PS 30 11 247 ist ein weiteres Verfahren zum Reinigen von Abwasser mittels Belebtschlamm bekannt, bei welchem in einem Bypass zum Belebungsbecken eine Absetzanlage geschaltet ist, die dem Nachklärbecken entsprechen soll und in deren Ablauf die Trübung als korrelierende Größe für den Ablauf-BSB5 bzw. -CSB gemessen wird. Dieser sogenannte "O2-Minimator" ist konzipiert als Meß- und Regeleinrichtung, die eine Anpassung an den gewünschten Reinigungsgrad durch Veränderung der Sauerstoffzufuhr ermöglicht. Im "O2-Minimator" ist die Sauerstoffzehrung der Nachklärung jedoch nur durch einen fest vorgegebenen Sauerstoffüberschuß im Belebungsbecken berücksichtigt.DE-PS 30 11 247 is another method for cleaning of wastewater by means of activated sludge known, in which in a bypass to the activation tank a settling system is connected, which should correspond to the secondary clarifier and in whose flow measured the turbidity as a correlating variable for the flow-BOD5 or -CSB will. This so-called "O2 minimator" is designed as a measuring and control device, an adaptation to the desired degree of purification by changing the oxygen supply enables. In the "O2-Minimator", however, the oxygen consumption of the secondary clarification is only accounted for by a predetermined excess of oxygen in the aeration tank.
Außerdem reagiert die Regelung nicht auf die variablen Aufenthaltszeiten des Abwassers in der Kläranlage infolge der gegebenen Zulaufschwankungen. Letztlich ist der hier gewählte Weg der Regelung des Sauerstoffeintrags sehr umständlich und berücksichtigt nicht die tatsächlichen Störgrößen.In addition, the regulation does not react to the variable residence times of the wastewater in the sewage treatment plant as a result of the given supply fluctuations. Ultimately the chosen way of regulating the oxygen input is very cumbersome and does not take into account the actual disturbance variables.
Bei allen heute in der Praxis angewandten Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Sauerstoffeintrags über die Messung des Sauerstoffgehaltes in der oder nach der Belebung wird der Sauerstoffeintrag so geregelt, daß er meist 1 m# 02/1 nicht unter- und 2 mg 02/1 nicht überschreitet (die Bereichsgrenzen hängen in der Regel von der Art des Belebungsverfahrens ab, die interne Grenze liegt i.d.R.With all control methods used in practice today or regulation of the oxygen input by measuring the oxygen content in during or after the activation, the oxygen input is regulated so that it is mostly Do not fall below 1 m # 02/1 and do not exceed 2 mg 02/1 (the range limits depend usually depends on the type of activation process; the internal limit is usually
nicht unter 0,5 mg 02/1).not below 0.5 mg 02/1).
Weiterhin ist es durch die Literaturstelle ÖWW (1969) 11/12 S. 280-287 bekannt, neben einmaligen, stichprobenartigen Untersuchungen des Auslaufs der Abwasserreinigungsanlage auf verschiedene gewässergüte-wirtschaftliche Kontrollparameter, kontinuierlich den Sauerstoffgehalt, aber auch den pH-Wert, die Temperatur, die Leitfähigkeit und die Trübung zu messen. Die hier ermittelten Meßwerte werden jedoch ausschließlich zur Beweissicherung eingesetzt, also im Hinblick auf die Einhaltung des wasserrechtlichen Bescheids und zur Ermittlung der Abwasserabgabe. Die Steuerung/Regelung des Sauerstoffeintrags in die Belebung erfolgt aber wiederum über eine Sauerstoffmessung im Belebungsbecken (ÖWW (1969) Abb. 1, S. 281).Furthermore, it is through the literature reference ÖWW (1969) 11/12 pp. 280-287 known, in addition to one-off, random checks of the discharge of the wastewater treatment plant on various water quality-economic control parameters, continuously the oxygen content, but also the pH value, the temperature, the conductivity and measure the turbidity. However, the measured values determined here are exclusively used to preserve evidence, i.e. with regard to compliance with water law Notices and to determine the wastewater tax. The control / regulation of the oxygen input however, the activation takes place via an oxygen measurement in the activation tank (ÖWW (1969) Fig. 1, p. 281).
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art abhängig vom tatsächlichen, schwankenden Sauerstoffbedarf den hierfür erforderlichen Sauerstoffeintrag gerade zu gewährleisten und den Sauerstoffüberschuß zu minimieren und damit den Energieverbrauch der Kläranlage zu verringern, wobei sicherzustellen ist, daß die Reinigungsleistung der Kläranlage in keinem Fall infrage gestellt wird.The invention is therefore based on the object of a method of the type mentioned at the beginning depending on the actual, fluctuating oxygen demand just to ensure the oxygen input required for this and the oxygen excess to minimize and thus to reduce the energy consumption of the sewage treatment plant, whereby it must be ensured that the cleaning performance of the sewage treatment plant is not in question in any case is provided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sauerstoff-Meßwertaufnehmer 4 im Auslauf d des Nachklärbeckens 3 angeordnet ist, wobei als Regelkriterium der Sauerstoffgehalt am Meßwertaufnehmer 4 gerade so weit über Null gehalten wird, daß er vom Meßwertaufnehmer 4 im Rahmen seiner Meßgenauigkeit in seiner Anderung erfaßt werden kann.According to the invention, this object is achieved in that the oxygen transducer 4 is arranged in the outlet d of the secondary clarifier 3, the control criterion being the Oxygen content at the transducer 4 is kept just so far above zero that it is detected by the transducer 4 in its change within the scope of its measurement accuracy can be.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß damit der wirkliche Sauerstoffbedarf und erforderliche -überschuß erfaßt wird, weil das eigentliche Kriterium für den einzutragenden Sauerstoffüberschuß, nämlich die Zehrung im Nachklärbecken 3 erfaßt wird, wobei auch unterschied- liche Aufenthaltszeiten des Abwassers in der Nachklärung an Sonn- und Feiertagen und nachts infolge des verminderten Zuflusses berücksichtigt sind.A major advantage of the invention can be seen in the fact that with it the real oxygen demand and required excess is recorded because the actual criterion for the excess oxygen to be entered, namely consumption is detected in the secondary clarifier 3, with also different regular residence times of the wastewater in the secondary treatment on Sundays, public holidays and at night as a result of the reduced inflow are taken into account.
Weiter ist von Vorteil, daß die Bestimmung des Sauerstoffgehaltes im Auslauf d der Kläranlage sämtliche Störgrößen erfaßt und die Gewähr eines repräsentativen Probenahmeortes im Gegensatz zur herkömmlichen Meßwerterfassung bietet, die bei Kaskaden wesentlich von der Positionierung des Meßwertaufnehmers bzw. bei den herkömmlichen, nach dem Prinzip der vollständigen Durchmischung ausgelegten Reaktoren von den räumlichen Verteilungen des Sauerstoffgehaltes und der jeweiligen Anströmung abhängen.Another advantage is that the oxygen content can be determined in outlet d of the sewage treatment plant all disturbance variables are recorded and the guarantee of a representative one Sampling location in contrast to the conventional recording of measured values, which at Cascades essentially depend on the positioning of the transducer or with the conventional, based on the principle of complete mixing of the spatial reactors The distributions of the oxygen content and the respective flow depend on.
Die Meßwertaufnehmer werden gegenüber einem Aufstellungsort im Zulauf und im Belüftungsbecken durch die Messung im Auslauf der Kläranlage minimal verunreinigt, so daß die Wartungsintervalle verlängert werden können.The transducers are in the inflow towards an installation site and minimally contaminated in the aeration basin due to the measurement in the outlet of the sewage treatment plant, so that the maintenance intervals can be extended.
Die Meßgenauigkeit erhöht sich wesentlich gegenüber bekannten Meßkonzepten.The measurement accuracy increases significantly compared to known measurement concepts.
Mit der Erfindung ist es möglich, von der Steuerung/Regelung des Sauerstoffeintrags nach einem festgelegten Sollwertebereich des Sauerstoffgehaltes (z.B. 1 bis 2 mg 02/1) abzurücken und nur den wirklichen Bedarf des Gesamtsystems 'biologische Stufe (Belebungsbecken-Nachklärbecken) an Sauerstoff auch zur Verfügung zu stellen. D.h., die unnötig hohen Auslauf-Sauerstoffgehalte der bisherigen Meß-, Steuer-und Regelverfahren werden vermieden.With the invention it is possible to control / regulate the oxygen input according to a specified target value range for the oxygen content (e.g. 1 to 2 mg 02/1) to move away and only the real need of the overall system 'biological level (Aeration tank secondary clarifier) to provide oxygen. I.e., the unnecessarily high outlet oxygen content of the previous measurement, control and regulation processes are avoided.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin sichergestellt, daß in der Nachklärung keine anoxischen Zonen mit der Folge einer Verschlechterung der Reinigungsleistung durch auftreibende Feststoffe entstehen, da der tatsächliche Sauerstoffverbrauch der Mikroorganismen in der ge- samten biologischen Stufe durch die Auslaufmessung erfaßt wird.The method according to the invention also ensures that that in the final clarification there are no anoxic zones with the consequence of deterioration the cleaning performance caused by floating solids, since the actual Oxygen consumption of the microorganisms in the general velvet biological Stage is detected by the discharge measurement.
Die Messung des Sauerstoffgehaltes im Auslauf berücksichtigt somit die biocoenotische Reaktion in der biologischen Stufe (Belebung - Nachklärung) verzögert um die Aufenthaltszeit des Abwassers in der Nachklärung.The measurement of the oxygen content in the outlet is therefore taken into account the biocoenotic reaction in the biological stage (activation - secondary clarification) is delayed the length of time the wastewater remains in the secondary treatment.
Gemäß der Erfindung kann weiterhin die Abwassermenge durch einen Meßwertaufnehmer im Auslauf der Kläranlage gemessen und der zugeordnete Meßwert der Regelungseinrichtung für den Sauerstoffeintrag als weiteres Regelkriterium zugeführt werden. Durch diese Maßnahme wird die Verzögerung infolge der Aufenthaltszeit des Abwassers in der Nachklärung berücksichtigt.According to the invention, the amount of waste water can also be measured by a transducer measured in the outlet of the sewage treatment plant and the assigned measured value of the control device for the introduction of oxygen are supplied as a further control criterion. Through this The measure is the delay due to the length of time the wastewater remains in the secondary treatment considered.
Die Abwassermengenmessung ist gerade für kleinere Kläranlagen mit geringem meßtechnischen Aufwand geeignet, plötzliche, stoßartige Anderungen der Belastung und damit des Sauerstoffbedarfs anzuzeigen. Für den Fall einer starken Änderung der Zuflußfracht wird als Regelkriterium für die Sauerstoffeintragsregelung die Abwassermenge gemessen, zur einzugsgebietsspezifischen Fracht in der Regeleinrichtung korreliert und dieser Wert solange der Sauerstoffeintragsregelung - resultierend aus der Auslauf Sauerstoffmessung - überlagert, bis die Auslauf-Sauerstoffmessung die Führung der Sauerstoffeintragsregelung wieder übernehmen kann - in Abhängigkeit der aktuellen Aufenthaltszeit des Abwassers in der Nachklärung - oder das Regelsystem signalisiert, daß es sich um einen ohnehin Sauerstoff-angereicherten Regennachlauf handelt, und die Führung des Sauerstoffeintrags früher auf die Auslauf Sauerstoffmessung übergeht.The wastewater volume measurement is especially useful for smaller sewage treatment plants suitable for sudden, jerky changes in the Display load and thus the oxygen demand. In the event of a strong one Change of the inflow load is used as a control criterion for the oxygen input control the amount of wastewater measured, for the catchment-specific cargo in the control system correlates and this value as long as the oxygen input control - resulting from the outlet oxygen measurement - superimposed until the outlet oxygen measurement can take over the management of the oxygen input control again - depending the current residence time of the wastewater in the secondary treatment - or the control system signals that it is an already oxygen-enriched rain run-off acts, and the guidance of the oxygen input earlier on the outlet oxygen measurement transforms.
Die Vorteile der Messung im Auslauf lassen sich wie folgt zusammenfassen: - keine Verstopfungen, Ablagerungen und Verschmutzungen an und vor der Meßsonde, - kein Rückstau durch nachfolgende Einbauten, - Vergleichmäßigung der Zulaufschwankungen und Verringerung der Meßfehler infolge eines engeren Meßbereichs und durch definierte Strömungsverhältnisse, - bessere Kalibrier- und Wartungsmöglichkeiten, längere Wartungsintervalle, - Kongruenz zur relevanten Abwassermengenmessung nach Abwasserabgabengesetz.The advantages of measuring in the outlet can be summarized as follows: - no blockages, deposits and soiling on and in front of the measuring probe, - no backwater through subsequent installations, - equalization of the inlet fluctuations and reduction of measurement errors due to a narrower measurement range and by defined Flow conditions, - better calibration and maintenance options, longer maintenance intervals, - Congruence to the relevant wastewater quantity measurement according to the wastewater tax law.
Mit der Kombination der Führungsgrößen Sauerstoffgehaltsmessung im Auslauf und Abwassermenge ist eine sehr einfache, aber praxisnahe Lösung der Sauerstoffeintragsminimierung auch in kleineren und mittelgroßen Kläranlagen möglich.With the combination of the reference variables oxygen content measurement in The discharge and waste water volume is a very simple, but practical solution for minimizing oxygen input also possible in small and medium-sized sewage treatment plants.
Extremwerte werden bei dieser Anordnung durch die Pufferung, was die gesamte Kläranlage bzgl. der Abwassermenge und die Nachklärung bei der Sauerstoffmessung betrifft, vermieden, so daß auch extreme Schalthäufigkeiten der Sauerstoffeintragsaggregate vermieden werden und der Verschleiß verringert wird.With this arrangement, extreme values are caused by the buffering, which the entire sewage treatment plant with regard to the amount of wastewater and the secondary treatment for oxygen measurement concerns, avoided, so that extreme switching frequencies of the oxygen supply units can be avoided and wear and tear is reduced.
Die bereits vorhandenen Meßwertaufnehmer in Abwasserreinigungsanlagen sind verwendbar und brauchen nur umgebaut und neu verkabelt werden. Durch die Kombination Abwassermengenmessung und Sauerstoffgehalt im Auslauf sind kurze Verbindungen möglich, eine Steuerungseinrichtung kann evtl. unmittelbar am Auslauf der Kläranlage installiert werden.The already existing transducers in wastewater treatment plants can be used and only need to be rebuilt and rewired. By combining Wastewater volume measurement and oxygen content in the outlet are short connections possible, a control device can possibly be installed directly at the outlet of the sewage treatment plant will.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein biochemischer oder biologischer Parameter über einen Meßwert aufnehmer im Zulauf zur Belebungsstufe oder innerhalb der biologischen Abwasserreinigungsanlage gemessen und der zugeordnete Meßwert der Regeleinrichtung für den Sauerstoffeintrag als weiteres Regelkriterium zugeführt werden.In a further embodiment of the invention, a biochemical or biological parameters via a sensor in the inlet to the activation stage or measured within the biological wastewater treatment plant and the assigned Measured value of the control device for the introduction of oxygen as a further control criterion are fed.
Der Vorteil des aufwendigeren Meßverfahren'liegt darin, daß gegenüber einer Abwassermengenmessung der Sicherheitsbereich beim Sauerstoffeintrag infolge des Schwankungsbereichs durch die Frachtkorrelation aus der gemessenen Abwassermenge kleiner gemacht werden kann.The advantage of the more complex measuring method is that compared to a wastewater volume measurement the safety area for oxygen input as a result the fluctuation range through the freight correlation from the measured waste water volume can be made smaller.
Vorteile dieses Verfahrens liegen neben der weiteren Minimierung des Sauerstoffeintrags in der Berücksichtigung und Optimierung der biologischen Leistungsfähigkeit des Systems.The advantages of this method are the further minimization of the Oxygen input in the consideration and optimization of biological performance of the system.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein biochemischer, biologischer oder physikalischer Parameter über einen Meßwertaufnehmer im Auslauf der biologischen Abwasserreinigungsanlage gemessen und der zugeordnete Meßwert der Regeleinrichtung für den Sauerstoffeintrag als weiteres Regelkriterium zugeführt werden.In a further embodiment of the invention, a biochemical, biological or physical parameters via a transducer in the outlet of the biological Wastewater treatment plant measured and the associated measured value of the control device for the introduction of oxygen are supplied as a further control criterion.
Durch die kontinuierliche Messung eines biochemischen, biologischen oder physikalischen Parameters (wie bspw.Through the continuous measurement of a biochemical, biological or physical parameters (such as
eines Kurzzeit-BSB oder der Trübung/Feststoffgehalt) im Auslauf ist es in Kombination mit dem oben beschriebenen Verfahren vorteilhaft möglich, eingetretenen Verschlechterungen des Reinigungsergebnisses, die bspw. durch die Einleitung mikrobiozider Stoffe eintreten können, durch Erhöhung des Sauerstoffgehaltes in der Belebung entgegenzuwirken. Damit ist es in Ergänzung zur Sauerstoffmessung auch möglich, auf andere Störungsindikatoren des Systems, die sich in Form einer Ablaufverschlechterung auswirken, analog über die Regeleinrichtung zu reagieren.a short-term BOD or the turbidity / solids content) is in the outlet it is advantageously possible in combination with the method described above to occur Deterioration of the cleaning result, for example due to the introduction of microbicidal Substances can occur, counteract this by increasing the oxygen content in the activation. In addition to the oxygen measurement, it is also possible to respond to other malfunction indicators of the system, which have the effect in the form of a deterioration in the process, to react analogously via the control device.
Zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann zusätzlich ein physikalischer Parameter in der Nachklärung gemessen und der zugeordnete Meßwert einer Steuereinrichtung für die Rücklaufschlammförderung und dem Uberschußschlammabzug als Steuerkriterium zugeführt werden.For a further embodiment of the invention, a physical Parameters measured in the final clarification and the assigned measured value of a control device for the return sludge delivery and the excess sludge removal as control criteria are fed.
Der Abzug von Rücklaufschlamm als Impfschlamm für die Belebungsstufe und von Überschußschlamm als nicht mehr benötigter zu entsorgender Schlamm steht in unmittelbarem Zusammenhang mit dem Sauerstoffeintrag in die Belebungsanlage. Ein rechtzeitiger Schlammabzug aus dem System bzw.The withdrawal of return sludge as inoculation sludge for the activation stage and of excess sludge as sludge that is no longer required to be disposed of in direct connection with the introduction of oxygen into the activated sludge plant. Timely sludge removal from the system or
die Vermeidung unnötiger Schlammstapelungen im Nachklärbecken verhindert eine erhöhte Sauerstoffzehrung und damit unerwünschte anoxische Zonen bzw. infolge verringerter Klarwasserzone im Nachklärbecken auch Schlammabtrieb; unnötig hohe Schlammgehalte in der Belebung führen zu unnötigem Sauerstoffverbrauch, der zur Mineralisierung des Schlammes und infolge verringerter organischer Substanz zu einem verringerten Gasanfall bei einer anaeroben Schlammstabilisierung führt.prevents unnecessary sludge piling up in the secondary clarifier increased oxygen consumption and thus undesirable anoxic zones or as a result reduced clear water zone in the secondary clarifier and sludge drift; unnecessarily high Sludge contents in the activation lead to unnecessary consumption of oxygen, which leads to Mineralization of the sludge and as a result of reduced organic matter to one reduced gas accumulation during anaerobic sludge stabilization.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine gezielte Steuerung der Rücklaufschlammfördermenge über die Erfassung z.B. der Sichttiefe im Nachklärbecken und der aktuellen Abwassermenge, deren Meßwerte zu einer Steuerfunktion in der Steuereinheit zusammengefaßt werden sowie eine gezielte Steuerung des Uberschußschlammabzugs über eine Steuerungsfunktion, die sich aus der gemessenen Sichttiefe, der Abwassermenge und einer einprogrammierten Tagesganglinie ergibt, erfolgen.According to the method according to the invention, targeted control can be achieved the return sludge flow rate by recording e.g. the viewing depth in the secondary clarifier and the current amount of wastewater, their measured values to a control function in the control unit are summarized as well as a targeted control of the excess sludge discharge a control function that results from the measured depth of view, the amount of wastewater and a programmed daily profile result.
Vorteil dieser Verfahrensweise ist die Vermeidung von Ablaufverschlechterungen durch unkontrolliert gestapelte Schlammengen auch während der Abwesenheit des Klärpersonals, vor allem in belastungsschwachen Zeiten und auch bei starken hydraulischen Belastungen der Abwasserreinigungsanlagen (z.B. bei Regen). Gegenüber den bisher in der Literatur genannten Verfahren zur Steuerung der Rücklaufschlammenge bzw. des Uberschußschlammabzugs (RTV-Fachausschuß 2.13, Korrespondenz Abwasser 28 (1981) 8 S. 539ff) besteht der Vorteil des Verfahrens in der Kombination der beiden Parameter Sichttiefe und Abwassermenge in Verbindung mit den anderen genannten Parametern, daß die Rücklaufschlammförderung bzw. der Uberschußschlammabzug nur dann erhöht wird, wenn die Sichttiefe einem Grenzwert, der nicht überschritten werden soll, zustrebt oder bspw. entsprechend dem Tages gang der Fracht vermehrt Impfschlamm im Belebungsbecken benötigt wird und dementsprechend dann kein überschußschlamm, dagegen aber vermehrt Rücklaufschlamm gefördert wird.The advantage of this procedure is the avoidance of process deterioration due to uncontrollably stacked amounts of sludge even when the treatment staff is absent, especially in times of low stress and also with heavy hydraulic loads the wastewater treatment plants (e.g. when it rains). Compared to previously in the literature mentioned method for controlling the amount of return sludge or the excess sludge removal (RTV-Fachausschuß 2.13, Korrespondenz Abwasser 28 (1981) 8 S. 539ff) consists of Advantage of the process in the combination of the two parameters visibility depth and waste water volume in connection with the other parameters mentioned, that the return sludge conveyance or the excess sludge extraction is only increased if the depth of view exceeds a limit value, which should not be exceeded, or, for example, according to the day In the course of the cargo, more inoculation sludge is required in the aeration tank and accordingly then no excess sludge, but on the other hand, more return sludge is conveyed.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen 4 und 5 sowie 7 bis 9 wiedergegeben.Further advantageous features of the invention are set out in the subclaims 4 and 5 as well as 7 to 9 are reproduced.
Mit speicherprogrammierbaren Steuerungen läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren einfach auf allen Belebtschlammanlagen realisieren; sind bereits Prozeßrechner in der Kläranlage vorhanden, kann das Steuerungskonzept in die Software integriert werden. Das Steuerungskonzept ist modulhaft aufbaubar - für die Kombination O2-Gehaltsbestimmung und Abwassermengenmessung als Führungsgrößen für den Sauerstoff-Eintrag ins Belebungsbecken, - für Erweiterungen zur Berücksichtigung anderer Meßgrößen als die Abwassermenge (z.B. biochemische Parameter) und - für Erweiterungen und Berücksichtigung mehrerer Verfahrensparameter (biologische Kenngrößen, biochemische Parameter), wobei die gemessenen Größen auch für die Ansteuerung der Überschuß- und Rücklaufschlammpumpen als Führungsgrößen in einem zweiten Regelkreis verwendet werden können.With programmable logic controllers, the inventive Easily implement the process on all activated sludge systems; are already process computers present in the sewage treatment plant, the control concept can be integrated into the software will. The control concept can be built up modularly - for the combination of O2 content determination and wastewater volume measurement as reference variables for the oxygen input into the aeration tank, - for extensions to take into account other measured variables than the amount of wastewater (e.g. biochemical parameters) and - for extensions and consideration of several process parameters (biological parameters, biochemical parameters), the measured variables also for controlling the excess and return sludge pumps as reference variables can be used in a second control loop.
Durch den Einsatz einer speicherprogrammierbaren Steuerung besteht auch die Möglichkeit, Trendberechnungen vornehmen zu lassen und diese mit ständig aktualisierten Tagesganglinien zu verknüpfen.Through the use of a programmable logic controller there is also the possibility to have trend calculations carried out and this with constantly to link updated daily hydrographs.
Neben dem O2-Eintrag ist die Durchmischung des Belebtschlammbeckens zu gewährleisten, um einerseits den Kontakt von Mikroorganismen und Substrat zu gewährleisten und andererseits ein Absetzen des belebten Schlammes im Reaktor zu vermeiden, da dies bei Druckluftbelüftüng mit einem Verstopfen der Filterkerzen verbunden ist und bei Öberflächenbelüftern abgesetzter Schlamm nicht wieder aufgewirbelt werden kann, was Betriebsunterbrechungen zur Folge hat. In den meisten Fällen, außer bei sehr tiefen Becken, reicht die Durchmischung, die bei der Aufrechterhaltung eines minimalen Sauerstoff-Eintrages erzeugt wird, auch zur Umwälzung aus; will man vermeiden, daß in manchen Fällen nicht der Sauerstoff-Eintrag, sondern die Umwälzleistung zum limitierenden Faktor wird, kann dies durch Trendberechnung aus der Kombination °2 -Gehalt im Auslauf und Abwassermengenmessung im Auslauf in der Software in diesem Steuerungskonzept so berücksichtigt werden, daß die Mindestumwälzung sicher gewährleistet ist.In addition to the O2 input, there is the mixing of the activated sludge basin to ensure, on the one hand, the contact of microorganisms and substrate ensure and on the other hand a settling of the activated sludge in the reactor Avoid, as this will clog the filter candles with compressed air ventilation is connected and sludge that has settled in surface aerators is not whirled up again which can result in business interruptions. For the most part, except In the case of very deep basins, the mixing is sufficient when maintaining it a minimal oxygen input is generated, also for circulation from; want you avoid that in some cases it is not the oxygen input but the circulation rate becomes the limiting factor, this can be done by calculating the trend from the combination ° 2 content in the outlet and waste water volume measurement in the outlet in the software in this Control concept must be taken into account in such a way that the minimum circulation is reliably guaranteed is.
Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert: Figur 1 zeigt schematisch eine biologische Abwasserreinigungsanlage mit mechanischem Vorklärbecken und einer Regelung des Sauerstoffeintrags auf der Basis gemessener Werte zum Sauerstoffgehalt, zur Abwassermenge und eines biochemischen, biologischen oder physikalischen Parameters (bspw. der Trübung) jeweils im Auslauf.In the following the invention in connection with the drawings explained in more detail using exemplary embodiments: FIG. 1 shows schematically a biological wastewater treatment plant with mechanical primary clarifier and control the oxygen input on the basis of measured values for the oxygen content, for Amount of wastewater and a biochemical, biological or physical parameter (e.g. the turbidity) in each case in the outlet.
Figur 2 zeigt schematisch dieselbe biologische Abwasserreinigungsanlage, wobei gegenüber Figur 1 anstelle der Abwassermenge im Auslauf ein biochemischer oder biologischer Parameter im Zulauf zur biologischen Abwasserreinigungsanlage oder im Belebungsbecken gemessen und zur Regelung herangezogen wird.Figure 2 shows schematically the same biological wastewater treatment plant, compared to FIG. 1, instead of the amount of wastewater in the outlet, a biochemical or biological parameters in the inlet to the biological wastewater treatment plant or measured in the aeration tank and used for regulation.
Figur 3 zeigt schematisch dieselbe biologische Abwasserreinigungsanlage, wobei die Messung und Steuerung der Rücklaufschlammförderung bzw. des Uberschußschlammabzugs hervorgehoben ist.Figure 3 shows schematically the same biological wastewater treatment plant, whereby the measurement and control of the return sludge delivery or the excess sludge discharge is highlighted.
Figur 4a zeigt die idealisierte Tagesganglinie einer herkömmlichen Zulauf-Abwassermengenmessung.FIG. 4a shows the idealized daily profile of a conventional one Incoming wastewater volume measurement.
Figur 4b zeigt die idealisierte Tagesganglinie einer Abwassermengenmessung im Auslauf der Abwasserreinigungsanlage und die daraus abgeleitete Regelungsfunktion für den Sauerstoffeintrag.FIG. 4b shows the idealized daily profile of a waste water quantity measurement in the outlet of the wastewater treatment plant and the control function derived from it for the introduction of oxygen.
Figur 5a zeigt die idealisierte Tagesganglinie einer Sauerstoffmessung im Belebungsbecken.FIG. 5a shows the idealized daily profile of an oxygen measurement in the aeration tank.
Figur 5b zeigt die idealisierte Tagesganglinie einer Sauerstoffmessung im Auslauf einer Abwasserreinigungsanlage und die daraus abgeleitete Regelungsfunktion für den Sauerstoffeintrag.FIG. 5b shows the idealized daily profile of an oxygen measurement in the outlet of a wastewater treatment plant and the control function derived from it for the introduction of oxygen.
Figur 6 zeigt das Verfahrensschema zur Steuerung des Rücklaufschlammes.FIG. 6 shows the process scheme for controlling the return sludge.
Figur 7 zeigt die prozentuale Änderung des Stromverbrauchs in Abhängigkeit des Sauerstoffüberschusses im Belebungsbecken bei verschiedenen Abwassertemperaturen.FIG. 7 shows the percentage change in power consumption as a function the excess of oxygen in the aeration tank at different wastewater temperatures.
Figur 8 zeigt eine qualitative Dar stellung des Gesamtsauerstoffbedarfs einer biologischen Abwasserreinigungsanlage am Beispiel einer idealisierten Tagesganglinie.FIG. 8 shows a qualitative representation of the total oxygen requirement a biological wastewater treatment plant using the example of an idealized daily hydrograph.
Figur 9 zeigt qualitativ, überlagert der frachtabhängigen Zehrung der Mikroorganismen in der Belebung, den grundsätzlich eingetragenen Sauerstoffüberschuß bis zum unteren Schaltpunkt und den zusätzlichen Sauerstoffeintrag durch Belüftungseinrichtungen auf der Basis polumschaltbarer Motoren bis zum oberen Schaltpunkt des Regelbereichs bei Sauerstoff-Messung im Belebungsbecken.FIG. 9 shows qualitatively, superimposed on the freight-dependent consumption of the microorganisms in the activation process, the oxygen excess that is always entered up to the lower switching point and the additional oxygen input through ventilation devices on the basis of pole-changing motors up to the upper switching point of the control range when measuring oxygen in the aeration tank.
Figur 10 zeigt ein gemessenes Beispiel zur Fehlmessung und Fehlsauerstoffeintragssteuerung/-regelung durch Messung des Sauerstoffgehalts im Belebungs-bzw. Aeroaccel atorbecken.FIG. 10 shows a measured example for incorrect measurement and incorrect oxygen input control / regulation by measuring the oxygen content in the activation or. Aeroaccel ator pool.
Die Figuren 7 - 10 sind lediglich zur Verdeutlichung der in der Beschreibungseinleitung dargelegten Sachverhalte übernommen.Figures 7-10 are only for clarification of the introduction to the description The facts outlined are taken over.
In den schematischen Darstellungen der Figuren 1 - 3 gelangt das mechanisch in Rechen und Sand-/Fettfang vorbehandelte Abwasser über den Abwasserzulauf a in eine Vorklärung 1 und von dort über einen Abwasserzulauf b in die Belebung 2, in der das Abwasser mit Sauerstoff, der durch die Sauerstoffzufuhreinrichtung M eingespeist wird, in Kontakt gebracht wird. Im Nachklärbecken 3, das mit dem Belebungsbecken 2 durch den Uberlauf c verbunden ist, erfolgt eine physikalische Trennung in gereinigtes Abwasser, das über die Rinne d in den Vorfluter gelangt, und Schlamm, der zum Teil als Rücklaufschlamm über die Leitung e in das Belebungsbecken 2 zurückgeführt wird, zum Teil als Uberschußschlamm über die Leitung g abgezogen wird. Im Auslauf d der Abwasserreinigungsanlage sind in Figur 1 ein Meßwertaufnehmer 4 zur Messung des Sauerstoffgehaltes x sowie ein Meßwertaufnehmer 5 zur Messung der Abwassermenge y und ein Meßwertaufnehmer 6 zur Messung eines biochemischen, biologischen oder physikalischen Parameters als Indikator z angeordnet. In der Regeleinrichtung 7 wird aus den Größen x, y und z ein Funktionswert, durch Führungsgrößenüberlagerung gebildet. Durch Vergleich dieses Funktionswertes mit dem vorgegebenen Sollwert des Sauerstoffgehaltes im Auslauf erhält man ein Stellsignal, das über die Steuerleitung h auf die Sauerstoffzufuhreinrichtung M wirkt.In the schematic representations of FIGS. 1-3, this occurs mechanically Wastewater pretreated in rakes and sand / grease traps via the wastewater inlet a in a primary treatment 1 and from there via a wastewater inlet b into the activation 2, in which feeds the wastewater with oxygen, which is fed through the oxygen supply device M. is brought into contact. In the secondary clarifier 3, the one with the aeration tank 2 is connected by the overflow c, there is a physical separation into purified Wastewater that reaches the receiving water via channel d, and sludge, some of which is returned as return sludge via line e into the aeration tank 2, is partly withdrawn as excess sludge via line g. In the outlet d the Wastewater treatment plant are in Figure 1, a transducer 4 for measuring the Oxygen content x and a transducer 5 for measuring the amount of waste water y and a transducer 6 for measuring a biochemical, biological or physical parameter arranged as an indicator z. In the control device 7 the variables x, y and z become a function value by superimposing reference variables educated. By comparing this function value with the specified setpoint of the Oxygen content in the outlet, a control signal is received via the control line h acts on the oxygen supply device M.
In der schematischen Darstellung der Figur 2 ist anstelle der Abwassermessung im Auslauf entweder im Zulauf b zur Belebungsanlage oder in der Belebungsanlage 2 ein Meßwertaufnehmer 8 zur Steuerung eines biochemischen oder biologischen Parameters w angeordnet. In der Regelein- richtung 7 wird aus den Größen x, w und z ein Funktionswert durch Führungsgrößenüberlagerung gebildet und wie zu Figur 1 beschrieben, die Sauerstoffzufuhreinrichtung M angesteuert.In the schematic representation of Figure 2, instead of the wastewater measurement in the outlet either in inlet b to the activated sludge plant or in the activated sludge plant 2, a transducer 8 for controlling a biochemical or biological parameter w arranged. Usually direction 7 is derived from the sizes x, w and z a function value formed by superimposing reference variables and as shown in the figure 1, the oxygen supply device M is controlled.
In der schematischen Darstellung der Figur 3 ist in Ergänzung zur Darstellung der Regelung des Sauerstoffeintrags nach den Figuren 1 und 2 die Steuerung der Rücklaufschlammförderung und des Überschußschlammabzugs wiedergegeben. Im Auslauf d der Abwasserreinigungsanlage ist ein Meßwertaufnehmer 5 zur Messung der Abwassermenge y und in der Nachklärung 3 ein Meßwertaufnehmer 11 zur Messung eines physikalischen Parameters v angeordnet. In der Steuereinrichtung 12 wird aus den Größen y und v ein Funktionswert für die Veränderung der Rücklaufschlammfördermenge gebildet, der über die Steuerleitung k auf den Pumpenantrieb 9 wirkt. Weiterhin wird in der Steuereinrichtung 12 aus den Größen y und v und einer einprogrammierten Tagesganglinie ein Funktionswert für den Abzug von Überschußschlamm gebildet, der über die Steuerleitung i auf den Pumpenantrieb 10 wirkt; Basis des Regelungskonzeptes ist die Regelung des Sauerstoffeintrags in das Belebungsbecken als Reaktion auf den aktuellen Sauerstoffgehalt x im Auslauf d der Kläranlage.In the schematic representation of Figure 3 is in addition to Representation of the regulation of the oxygen input according to Figures 1 and 2, the control the return sludge delivery and the excess sludge discharge are shown. In the outlet d of the wastewater treatment plant is a transducer 5 for measuring the amount of wastewater y and in the final clarification 3 a transducer 11 for measuring a physical Parameter v arranged. In the control device 12, the variables y and v a function value for the change in the return sludge flow rate is formed, the Acts on the pump drive 9 via the control line k. Furthermore, in the control device 12 a function value from the variables y and v and a programmed daily profile formed for the removal of excess sludge, which via the control line i to the Pump drive 10 acts; The basis of the control concept is the regulation of the oxygen input into the aeration tank as a reaction to the current oxygen content x in the outlet d the sewage treatment plant.
Aus klärtechnischer Sicht reicht es aus, diesen Wert auf etwas über 0 mg/l O, zu halten (vgl. Minimumwert in Figur 5b). Die absolute Höhe über Null ist nur abhängig von der Meßgenauigkeit der Sauerstoffsonde 4. Damit ist sichergestellt, daß auch im gesamten Nachklärbecken kein Sauerstoffdefizit auftritt, was zu anaeroben und anoxischen Zonen und damit zu einer Verschlechterung der Reinigungsleistung führen kann, und auch im Belüftungsbecken 2 rückwirkend ausreichend Sauerstoff vorhanden ist.From a clarification point of view, it is sufficient to set this value to something over 0 mg / l O, to be maintained (cf. minimum value in FIG. 5b). The absolute height above zero is only dependent on the measuring accuracy of the oxygen probe 4. This ensures that that there is no oxygen deficit in the entire secondary clarifier, which is too anaerobic and anoxic zones and thus a deterioration in cleaning performance can lead, and there is also sufficient oxygen retrospectively in the aeration basin 2 is.
Durch dieses Meß- und Regelprinzip ist der Sauerstoffüberschuß im Belebungsbecken auf das erforderliche Minimum begrenzbar. Belastungsänderungen im Zulauf a der Kläranlage werden über die Parameter y und w berücksichtigt, da entsprechend der jeweiligen Aufenthaltszeit des Abwassers im Belebungsbecken die Sauerstoffzehrungsänderung zu spät registriert würde. Deshalb wird in diesem Steuerungskonzept eine Führungsgrößenüberlagerung durchgeführt.This measuring and control principle means that the excess of oxygen is in the Aeration basin can be limited to the required minimum. Load changes in Inlet a of the sewage treatment plant are taken into account via the parameters y and w, as accordingly the respective residence time of the wastewater in the aeration tank, the change in oxygen consumption registered too late. Therefore, a reference variable is superimposed in this control concept carried out.
Als einfachste Führungsgröße zur Berücksichtigung von Belastungsänderungen kommt die Abwassermenge y in Betracht, wobei bis zu einem gewissen Grad, der in der Software berücksichtigt wird, von einer Korrelation zwischen Abwassermengen- und Frachtänderung ausgegangen werden kann.As the simplest reference variable for taking changes in load into account the amount of wastewater y comes into consideration, whereby to a certain extent that in the software is taken into account, from a correlation between wastewater volume and freight change can be assumed.
Die Abwassermenge wird ebenfalls im Auslauf d der Kläranlage gemessen. Dies ist möglich und zugleich sinnvoll, wenn innerhalb der Kläranlage keine baulichen oder maschinentechnischen Einrichtungen die Zufluß charakteristik entscheidend verändern. Dann ist nämlich sichergestellt, daß allein, verzögert durch eine kläranlagenspezifische Pufferung infolge Rück- und Aufs tau, nur um ein berechenbares nt von wenigen Minuten verschoben und vergleichmäßigt, die Abwassermenge im Zulauf gleich der im Ablauf ist. Entsprechend Figur 4 wird nun bei Überschreitung einer von der jeweiligen Kläranlage abhängigen Abwassermenge der Sauerstoffeintrag von der Wassermengenmessung unter Berücksichtigung der Totzeit in der Nachklärung geführt.The amount of wastewater is also measured in outlet d of the sewage treatment plant. This is possible and at the same time useful if there are no structural elements within the sewage treatment plant or machine-technical facilities change the inflow characteristics decisively. Then it is ensured that alone, delayed by a sewage treatment plant-specific Buffering due to back-thawing and thawing, only by a calculable nt of a few minutes shifted and equalized, the amount of wastewater in the inflow is the same as in the outflow is. According to FIG. 4, when one is exceeded by the respective sewage treatment plant depending on the amount of wastewater, the oxygen input from the water volume measurement under Taking into account the dead time in the final clarification.
Bei stark ansteigendem Abwasserzufluß tritt in der Regel wieder eine Verdünnung, d.h. eine Verminderung der spezifischen Belastung ein, so daß hier die Regelung des Sauerstoffeintrags unter Berücksichtigung der Aufenthaltszeiten des Abwassers in der Kläranlage bei Erreichen oder Überschreiten des Wertes von 02ab in Figur 4b über die Sauerstoffgehaltsmessung nach dem momentanen f(x) in Figur 5b im Auslauf geführt werden kann. Dies gilt insbesondere bei Regenwasserzufluß, der zu beliebigen Tageszeiten die "normale" Trockenwetterbelastung der Kläranlage überlagert. Da auch bei Regen infolge der Abspülung von Oberflächen zunächst mit einem Belastungsstoß für Kläranlagen zu rechnen ist, ist zunächst auch eine Erhöhung des Sauerstoffeintrags erforderlich, so daß hier in gleicher Weise wie bei einer normalen Schmutzwasserbeaufschlagung zunächst der Funktion der Abwassermengenmessung korrelierend Sauerstoff eingetragen wird.When the sewage inflow increases sharply, one usually occurs again Dilution, i.e. a reduction in the specific load, so that here the Regulation of the oxygen input taking into account the residence times of the Wastewater in the sewage treatment plant when the value of 02ab is reached or exceeded in Figure 4b on the Oxygen content measurement according to the momentary f (x) in Figure 5b can be performed in the outlet. This applies in particular to the inflow of rainwater, the "normal" dry weather load of the sewage treatment plant at any time of the day superimposed. Since even when it rains as a result of the rinsing of surfaces initially with an impact on sewage treatment plants is to be expected, is initially also an increase the oxygen input required, so that here in the same way as with a normal wastewater application first of all the function of the wastewater volume measurement correlating oxygen is entered.
Ab einer bestimmten, ebenfalls vom Einzugsgebiet und den sonstigen Randbedingungen der Kläranlage abhängigen Abwassermenge wird die Führungsgrößenüberlagerung wieder ganz abgeschaltet.From a certain, also from the catchment area and the others Boundary conditions of the sewage treatment plant-dependent amount of wastewater becomes the reference variable overlay completely switched off again.
In den Figuren 4a bis 5b ist den bisherigen Messungen von Abwassermenge und Sauerstoffgehalt jeweils die Auslauf messung gegenübergestellt.Figures 4a to 5b show the previous measurements of the amount of waste water and oxygen content compared with the discharge measurement.
Die erwähnten und erläuterten Zusammenhänge lassen sich exemplarisch nach Anspruch 1, 2 und 6 in einer Ausführungsform dahingehend formelmäßig zusammenfassen, daß im Auslauf d der Abwasserreinigungsanlage der Sauerstoffgehalt x und die Abwassermenge y und z.B. ein biochemischer Parameter z gemessen wird und daS aus den Größen x, y und z eine Funktion für die Lufteintragsrate a = f(x,y,z) nach der Formel + n a = - m. + k1 (au) + k2 ~ g(y) + k3 h(z) gebildet wird. Mit m. werden kläranlagenspezifische, fallweise Sollwertverschiebung zur Erhöhung des Sauerstoffeintrags bei z.B. Trübwassereinleitungen berücksichtigt, mit kl, k2 und k3 wird die Regelfunktion auf die kläranlagenspezifisch, empirisch zu bestimmenden Verhältnisse angepaßt, g(y) als Funktion der Abwassermenge und ihrer differentiellen Änderung, h(z) als Funktion eines biochemischen, biologischen oder physikalischen Parameters und nx als Abweichung des gemessenen Sauerstoffgehaltes x zu einem anlagenspezifisch vorzugebenden Sollwert X, wobei die Größe A x minimiert wird, beinhalten die jeweiligen Regelkritereien für den Sauerstoffeintrag infolge des zugrundeliegenden Meßwertes.The mentioned and explained relationships can be exemplified according to claim 1, 2 and 6 in one embodiment to summarize in terms of formulas, that in the outlet d of the wastewater treatment plant, the oxygen content x and the amount of wastewater y and e.g. a biochemical parameter z is measured and that from the quantities x, y and z a function for the air infiltration rate a = f (x, y, z) according to the formula + n a = - m. + k1 (au) + k2 ~ g (y) + k3 h (z) is formed. With m., Sewage treatment plant-specific, occasional setpoint shift to increase the oxygen input, e.g. in the case of sludge water discharges taken into account, with kl, k2 and k3 the control function is specific to the sewage treatment plant, conditions to be determined empirically fitted, g (y) as a function the amount of wastewater and its differential change, h (z) as a function of a biochemical, biological or physical parameter and nx as the deviation of the measured Oxygen content x to a system-specific setpoint value X, where the size A x is minimized, contain the respective control criteria for the Oxygen entry due to the underlying measured value.
Figur 4b zeigt die im Vergleich mit der gemessenen Kurve n der Abwassermenge im Zulauf nach Figur da nur durch einen Dämpfungsfaktor verschobene, korrelierende Kurve n1 der Abwassermenge im Auslauf. Außerdem ist in Figur 4b die Kurve n2 eingetragen, die nach einem "Regenwetterfall" entsteht. Die mit 02 ZU und 02ab bezeichneten Abwassermengen stellen die von den jeweiligen Kläranlagenrandbedingungen abhängigen Grenzen dar, in denen eine Führungsgrößenüberlagerung der O2-abhängigen Führungsgröße durch die Abwassermengen-abhängige Funktion g(y) erfolgen soll. Die Funktion g(y) ist eine aus n. berechnete Funktion, die - Korreleationsfaktoren werden empirisch ermittelt -sicherstellt, daß infolge der erhöhten Schmutzfrachtbeaufschlagung solange in ausreichendem Maß Sauerstoff in die biologische Stufe eingetragen wird, bis die installierte °2 -Messung im Auslauf und die daraus ermittelte Regelungsfunktion f(x) die Regelung des O2-Eintrags vom Auslauf her übernehmen kann.FIG. 4b shows the amount of waste water in comparison with the measured curve n in the inflow according to the figure there is only shifted by a damping factor, correlating Curve n1 of the amount of waste water in the outlet. In addition, the curve n2 is entered in Figure 4b, which arises after a "rainy weather". The wastewater quantities marked 02 ZU and 02ab represent the limits depending on the respective sewage treatment plant boundary conditions, in which a reference variable superimposition of the O2-dependent reference variable by the Wastewater quantity-dependent function g (y) should take place. The function g (y) is a function calculated from n., the - correlation factors are determined empirically -Ensures that as a result of the increased pollution load as long as sufficient Level of oxygen is entered into the biological stage until the installed ° 2 -Measurement in the outlet and the resulting control function f (x) the control of the O2 entry from the outlet.
In Figur 5b ist die Sauerstoffgehaltskurve r1 gemessen im Auslauf der in der Belebung gemessenen Kurve r nach Figur 5a gegenübergestellt. Über der aktuell gemessenen Sauerstoff gehaltskurve r1 ist ein vorgegebener Sollwert eingetragen, der gleichzeitig Grundlinie für die Änderung des Sauerstoffeintrags f(x) ist.In FIG. 5b, the oxygen content curve r1 is measured in the outlet compared to the curve r measured in the activation according to FIG. 5a. Above the the currently measured oxygen content curve r1 is entered a specified target value, which is at the same time the baseline for the change in the oxygen input f (x).
Eine weitere, zusätzliche Ausführung liegt in der Berücksichtigung hoher organischer Frachten mit mi, beispielsweise durch Einleitung von Trübwasser aus der anaeroben Stabilisierung oder durch Fäkaleinschütten bei gleichzeitig geringen Abwassermengen, wenn hohe Konzentrationen in die Belebung gelangen und dort zu überproportionalen Sauerstoffzehrungen führen. Da derartige Vorgänge meist mit dem Betrieb von Pumpen gekoppelt sind, läßt sich direkt mit dem Einschalten der Pumpen oder über einen Schalter in der Kläranlagenschaltwarte der Sollwert in Figur 5b entsprechend nach oben und anschließend wieder nach unten verändern, so daß entsprechend mehr Sauerstoff in die Belebungsstufe eingetragen wird. Die Höhe von m. wird durch ein- oder mehrmalige Versuche mit unterschiedlichen Beaufschlagungen nach Zehrungsmessungen ermittelt und, um auf der sicheren Seite zu liegen, nach oben hin abgeschätzt als Absolutwert festgelegt und starr mit dem Pumpenbetrieb für die Pumpenlaufzeit oder über einem Schalter gekoppelt.Another, additional implementation is the consideration high organic loads with mi, for example through the introduction of turbid water from anaerobic stabilization or by pouring faeces with simultaneously low Wastewater quantities when high concentrations reach the activation and become disproportionate there Lead oxygen depletion. Since such processes mostly with the operation of pumps are coupled, can be switched on directly with the pumps or via a Switch in the sewage treatment plant control room according to the setpoint in Figure 5b change up and then down again, so that more oxygen is entered in the activation level. The height of m. Is increased by one or more times Tests with different pressures determined after consumption measurements and, to be on the safe side, estimated upwards as an absolute value fixed and rigid with the pump operation for the pump run time or above a Switch coupled.
Eine entsprechende Ausführung dieser Erfindung ist die Berücksichtigung z.B. erhöhter Auslauftrübungen oder BSB-Werte über die Funktionen k3 ~ h(z) oder aber über den proportionalen Faktor m1, der den Sollwert in Figur 5b heraufsetzt. Eine gemessene Zustandsänderung h(Z) wirkt dabei unter Berücksichtigung kläranlagenspezifischer Verzögerungs- und apparatetechnisch bedingter Schaltungsfaktoren über den Multiplikator k3 auf die Sauerstoffeintragsleistung erhöhend ein oder bewirkt eine zeitweilige Anhebung des Sollwertes in Figur 5b über mi, die etwas grober die gleiche Konsequenz nach sich zieht.One equivalent embodiment of this invention is consideration e.g. increased discharge turbidity or BOD values via the functions k3 ~ h (z) or but via the proportional factor m1, which increases the nominal value in FIG. 5b. A measured change in state h (Z) has a more specific effect, taking into account the sewage treatment plant Delay and device-related switching factors via the multiplier k3 increases the oxygen input rate or causes a temporary one Raising the setpoint in Figure 5b above mi, which is somewhat more roughly the same consequence entails.
In Anbetracht der jüngsten Entwicklungen bei den biochemischen Meßwertaufnehmern ist in naher Zukunft auch mit automatischen, kontinuierlich bzw. quasikontinuierlich messenden Geräten, die den Anforderungen auf Kläranlagen gerecht werden, zur Erfassung der biologischen Zustände wie Biomasseaktivität oder Schlammindex in der biologischen Stufe zu rechnen. Durch entsprechend erweiterte Software werden diese Parameter über ein Berechnungsglied k4 . i(#q) alternativ zu k2 . g(y) berücksichtigt, wenn eine weitere Feinanpassung erfolgen soll, wodurch zusätzliche, günstige Auswirkungen auf Energieverbrauch und Prozeßstabilität zu erreichen sind.Given recent developments in biochemical transducers is in the near future also with automatic, continuous or quasi-continuous measuring Devices that meet the requirements of sewage treatment plants to record the biological conditions such as biomass activity or sludge index in the biological Level to be expected. With appropriately expanded software, these parameters via a calculation element k4. i (#q) as an alternative to k2. g (y) taken into account if a further fine adjustment is to be made, whereby additional, beneficial effects on energy consumption and process stability are to be achieved.
Die einzelnen Glieder der Funktion a sind demzufolge variabel auf den gewünschten Grad der sicheren Abdeckung vom Sauerstoffbedarf durch den Sauerstoffeintrag anpaßbar; die Bestimmung der Vorfaktoren mit k1 kl k4 ist quantitativ bei bekannten Führungsgrößen über Zehrungsversuche der eingeleiteten Substrate, Berücksichtigung der Meßgenauigkeit und Art der eingesetzten Meßgeräte, Simulation von Ablaufergebnissen unter Berücksichtigung des eingetragenen Sauerstoffs und der momentanen Zulauf größen und durch eine spätere Anpassung im Betrieb möglich.The individual terms of function a are therefore variable the desired degree of safe coverage of the oxygen demand through the oxygen input customizable; the determination of the prefactors with k1 kl k4 is quantitative with known ones Reference variables about attempts at consumption of the introduced substrates, consideration the measuring accuracy and type of measuring devices used, simulation of process results taking into account the oxygen entered and the current inflow sizes and possible through a later adjustment during operation.
Die bislang meist ungeregelt und ohne Anpassung an die tatsächliche Belastung der Kläranlage betriebenen Rücklaufschlammpumpen zur Rückführung von Schlamm können zum Zweck der Energieeinsparung, verbunden mit einer Erhöhung der Prozeßstabilität, durch die beiden Führungsgrößen Abwassermenge (steigende Abwassermenge - steigende Rücklaufschlammenge) und Sichttiefe (abnehmende Sichttiefe-steigende Rücklaufschlammförderung) in der Nachklärung an die jeweiligen Verhältnisse in der Kläranlage angepaßt werden (vgl. Figur 6). Die Abwassermengenressung im Auslauf bietet auch hier Vorteile, weil die Vergleichmäßigung im Ablauf größere Schwankungen und Fehlinterpretationen des Meßwertaufnehmers durch extreme Zuflußmengenverhältnisse im Bereich der Meßgrenzen ausschließt. Durch die Kombination (Addition) der o.a. Führungsgrößen wird sichergestellt, daß die Reinigungsleistung der Kläranlage, die wesentlich auch vom Schlammabtrieb aus der Nachklärung bei häufiger vorkommendem ungenügenden Schlammabzug beeinflußt wird, vergleichmäßigt und verbessert werden kann, weil immer - abgesehen von Störungen, die eine allgemeine Beeinträchtigung der Kläranlage zur Ursache haben - eine ausreichend hohe Klarwasserzone eingehalten wird.The so far mostly unregulated and without adjustment to the actual Loading of the sewage treatment plant operated return sludge pumps for the return of sludge can for the purpose of energy saving, combined with an increase in process stability, due to the two reference variables waste water volume (increasing waste water volume - increasing Return sludge volume) and visual depth (decreasing visual depth - increasing return sludge delivery) in the final clarification to be adapted to the respective conditions in the sewage treatment plant (see Figure 6). The sewage volume pressure in the outlet also offers advantages here, because the equalization in the process greater fluctuations and misinterpretations of the transducer due to extreme inflow ratios in the range of the measuring limits excludes. By combining (Addition) of the above-mentioned reference variables it ensures that the cleaning performance of the sewage treatment plant, which is also essential from the sludge discharge from the secondary clarification in the case of insufficient sludge extraction is influenced, leveled out and can be improved, because always - apart of disturbances which are caused by a general impairment of the sewage treatment plant - a sufficiently high clear water zone is maintained.
Parallel zur Steuerung der Rücklaufschlammenge wird der Überschußschlammabzug gesteuert, unter fallweiser Berücksichtigung -aktualisierter Ganglinien der Rücklaufschlammerfordernisse. Für Regenereignisse und deren ersten hochbelasteten Schmutz stoß wird immer eine - allerdings gegenüber bisherigen Zuständen - vergleichsweise geringe Schlammenge vorgehalten. Der rechtzeitige Überschußschlammabzug unter Berücksichtigung klärtechnischer Erfordernisse trägt ebenso wie die Steuerung der Biomasserückführung zur Energieeinsparung und Erhöhung der Prozeßstabilität bei.The excess sludge is removed in parallel to the control of the return sludge volume controlled, taking into account updated profiles of the return sludge requirements on a case-by-case basis. There will always be one for rainy events and their first heavy impact - but compared to previous conditions - a comparatively small amount of sludge held up. The timely removal of excess sludge, taking into account sewage technology Requirements as well as the control of the biomass recirculation contribute to energy saving and increasing process stability.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19863602856 DE3602856A1 (en) | 1985-02-01 | 1986-01-31 | Process for controlling the oxygen input into the activation tank of a biological waste water purification plant |
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| DE3503332 | 1985-02-01 | ||
| DE19863602856 DE3602856A1 (en) | 1985-02-01 | 1986-01-31 | Process for controlling the oxygen input into the activation tank of a biological waste water purification plant |
Publications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8130 | Withdrawal |