DE4140915A1

DE4140915A1 - Control system for sewage treatment plant with single-stage activation tank - using fuzzy logic computer to derive regulating value, e.g. for rate of oxygen addn. from inexact measured and input data

Info

Publication number: DE4140915A1
Application number: DE19914140915
Authority: DE
Inventors: Michael Wimmer; Friedrich Bayerlein; Otmar Dipl Ing Baumeister
Original assignee: INTECH PEV INFORMATIONSTECHNIS
Current assignee: Aqseptence Group GmbH
Priority date: 1991-04-20
Filing date: 1991-12-12
Publication date: 1992-10-22
Anticipated expiration: 2011-12-13
Also published as: DE4140915C2

Abstract

In a new control system for biological processes in a sewage treatment plant with a single-stage activation tank (1), exact or inexact actual values are determined by probes (6, 7), an inexact control values are input manually via an input device (7). The actual and control values are converted to inexact variables (12) in a 'fuzzification' procedure, and are processed in accordance with an inference rule (13). A regulating value is then derived by a 'defuzzification' procedure (14). ('Fuzzy Logic' is a procedure by which a computer derives accurate or precise values from inexact - or 'fuzzy' - input data). USE/ADVANTAGE - Used in partic. for controlling the rate of input of oxygen (16) in aerobic and anaerobic processes in sewage treatment. Allows the treatment process to operate with greatly reduced supervision, and increases the efficiency of the process by enabling the system to cope with inexact input data. This type of data is often the only type available - e.g. the only available assessment of the degree of foaming in a treatment tank may be an operator's judgement of whether foaming is light, heavy or moderate.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kläranlage mit einstufigem Belebungsbecken und einem Regelsystem für die biochemischen Prozesse, insbesondere der Sauerstoff-Einleitung zur Durchführung der oxi schen, anoxischen und anaeroben Phasen.The invention relates to a sewage treatment plant single-stage aeration tank and a control system for the biochemical processes, especially the Oxygen introduction to carry out the oxi phase, anoxic and anaerobic.

Die Reinigung von Abwässern erfolgt bekanntlich da durch, daß nach einer mechanischen Klärung in Bele bungsbecken technisch-biologische Verfahren ange wendet werden, bei denen durch gezielte und inter mittierende Zuführung von Luftsauerstoff eine Be einflussung der die biochemischen Prozesse beein flussenden Bakterien in der Weise erfolgt, daß eine weitgehende Beseitigung von Stickstoff und Phosphor erfolgt. Vermittels Zufuhr oder Unterbinden von Sauerstoff lassen sich die drei zur optimalen bio chemischen Reinigung notwendigen Prozeßphasen, näm lich die oxische, die anoxische und die anaerobe einleiten und in ihrem Ablauf bestimmen. Während der oxischen Phase erfolgt aufgrund der Zu fuhr von Sauerstoff eine Oxydation des Kohlenstoffs und Stickstoffs. Aus dem Ammoniumstickstoff ent steht Nitrat (Nitrifikation). Gleichzeitig erfolgt eine Aufnahme des Phosphates durch die Bakterien, die sich im belebten Schlamm ansammeln.As is well known, waste water is cleaned there by that after a mechanical clarification in Bele practice pool technical-biological processes be used in which targeted and inter a central supply of atmospheric oxygen influence of the biochemical processes flowing bacteria in such a way that a extensive removal of nitrogen and phosphorus he follows. By supplying or preventing The three can be oxygen to the optimal bio chemical cleaning necessary process phases, näm Lich the oxic, the anoxic and the anaerobic initiate and determine its course. During the oxic phase, due to the Zu caused oxygen to oxidize the carbon and nitrogen. Ent from the ammonium nitrogen stands for nitrate (nitrification). At the same time an absorption of the phosphate by the bacteria, that accumulate in the living mud.

Die anoxische Prozeßphase ist durch Fehlen von Sau erstoff gekennzeichnet, so daß die Bakterien genö tigt sind, den Sauerstoff des Nitrates abzubauen und zu veratmen (Denitrifikation) und demzufolge der Stickstoff entweicht und eliminiert wird. In der sich hieran anschließenden anaeroben Prozeß phase, die dadurch gekennzeichnet ist, daß weder Sauerstoff zugeführt wird noch Sauerstoff in Form von Nitratverbindungen vorhanden ist, geraten die Bakterien in eine gewünschte Streßsituation, in der sie einen Teil des gespeicherten Phosphates wieder abgeben. Die Abgabe ist Voraussetzung dafür, daß in der folgenden oxischen Phase wieder in erheblichem Umfange Phosphat aufgenommen und auf diese Weise die Phosphat-Elimination gesteigert werden kann.The anoxic process phase is due to lack of sow erstoff marked so that the bacteria genö are required to break down the oxygen of the nitrate and to breathe (denitrification) and consequently the nitrogen escapes and is eliminated. In the subsequent anaerobic process phase, which is characterized in that neither Oxygen is supplied in the form of oxygen of nitrate compounds is advised Bacteria in a desired stressful situation in which some of the stored phosphate submit. The levy is a prerequisite for the fact that in the following oxic phase again in considerable Amounts of phosphate ingested this way the phosphate elimination can be increased.

Moderne Abwässerreinigungsanlagen sind demnach zu einer auf biologischer Basis durchgeführten simul tanen Elimination von Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphat in der Lage. Erforderlich ist eine inter mittierende und in ihrem zeitlichen Ablauf opti mierten Belüftung zur Durchführung der oxischen, anoxischen und anaeroben Prozesse.Modern waste water treatment plants are accordingly closed a simul carried out on a biological basis Tan elimination of carbon, nitrogen and Phosphate capable. An inter middle and opti in their chronological sequence mated ventilation to carry out the oxic, anoxic and anaerobic processes.

Hierzu ist der Einsatz von auf unterschiedlichen Prinzipien basierenden Meßsonden bekannt, die bei spielsweise anhand der Trübung den Sauerstoffbe darf, durch eine Redox-Sonde die Reduktions- und Oxydationskraft sowie durch einen Ammonium-Analyzer der NH₄-Gehalt messen und entsprechend die einzel nen Phasen steuern.For this purpose, the use of measuring probes based on different principles is known, which, for example, may be based on the turbidity of the oxygen, by means of a redox probe measure the reducing and oxidizing power, and by means of an ammonium analyzer, the NH ₄ content and accordingly the individual phases Taxes.

Die aus dem Stande der Technik bekannten Systeme arbeiten nicht zufriedenstellend, so daß eine sorg fältige Überwachung und auch Beeinflussung durch das Bedienungspersonal erforderlich wird. Diese Notwendigkeit ergibt sich zum einen aus der Tatsa che, daß die ablaufenden Vorgänge von komplexer Na tur sind, bestimmte Einflußgrößen nicht erfaßt wer den und teilweise überhaupt nicht erfaßbar sind, wie z. B. die Blähschlammbildung, der Sättigungsgrad der Bakterien usw. Hinzu kommt, daß die Meßsonden durch äußere Einflüsse die Ist-Werte nicht sehr präzise anzugeben in der Lage sind.The systems known from the prior art do not work satisfactorily, so that a worry thorough monitoring and influencing the operator becomes necessary. These Necessity arises on the one hand from the facts che that the processes taking place from complex Na certain factors are not recorded which are partially not detectable at all, such as B. the formation of expanded sludge, the degree of saturation bacteria, etc. In addition, the measuring probes the actual values are not very much due to external influences are able to specify precisely.

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Wei terentwicklung von Kläranlagen mit einstufigen Be lebungsbecken dahingehend zur Aufgabe gemacht, daß ein höheres Maß einer biologischen Reinigungslei stung erreicht wird.Proceeding from this, the invention has the Wei Development of sewage treatment plants with single-stage be tasked with the task that a higher level of biological cleaning equipment stung is reached.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß über Meßsonden scharfe und/oder unscharfe Ist-Werte erfaßt sowie über eine Eingabestation manuell unscharfe Führungsgrößen eingegeben werden, die Werte und Führungsgrößen in unscharfe Variablen überführt, anschließend nach Inferenz-Regel verar beitet und durch Defuzzifizierung einer Stellgröße ermittelt wird.According to the invention, this object is achieved by that sharp and / or unsharp actual values via measuring probes recorded and manually via an input station fuzzy benchmarks can be entered that Values and benchmarks in fuzzy variables transferred, then processed according to the inference rule processes and by defuzzifying a manipulated variable is determined.

Einer der Kerngedanken vorliegender Erfindung be steht in der Eingabe unscharfer Ist-Werte und un scharfer, aus Beobachtung herrührender Führungsgrö ßen sowie deren adäquater Verarbeitung mit einer unscharfen Logikschaltung. One of the key ideas of the present invention be is in the input of unsharp actual values and un sharp leadership from observation as well as their adequate processing with a fuzzy logic circuit.

Unscharfe Führungsgrößen entsprechen dem menschli chen Denken und Beobachten. Das Bedienungspersonal ist ohne weiteres in der Lage unscharfe Aussagen und Beurteilungen zu treffen, wie z. B. die Bläh schlammbildung ist stark oder sie ist schwach oder sie ist mittelmäßig. Auf der Basis dieser Beobach tungen werden durch das Bedienungspersonal die un scharfen Führungsgrößen eingegeben. Gleichermaßen können die Meßsonden neben den scharfen auch un scharfe Ist-Werte erfassen. Die Auswertung der Ist-Werte und Führungsgrößen erfolgt mit Hilfe einer unscharfen Logik-Schaltung (Fuzzy-Regler) derart, daß die Ist-Werte und Führungsgrößen in unscharfe Variablen überführt werden (Fuzzifizierung) und an schließend nach Inferenz-Regeln verarbeitet.Fuzzy benchmarks correspond to human thinking and observing. The operating staff is easily able to make vague statements and make assessments such as B. the Bläh sludge formation is strong or it is weak or it is mediocre. Based on this observer operations are carried out by the operating personnel entered sharp command values. Alike besides the sharp ones, the measuring probes can also be un capture sharp actual values. The evaluation of the Actual values and benchmarks are carried out using a fuzzy logic circuit (fuzzy controller) such that the actual values and benchmarks in blurred Variables are transferred (fuzzification) and on finally processed according to inference rules.

Die Verarbeitung erfolgt nach den aus der Mathema tik bekannten Prinzipien der Fuzzy-Logik. Hierbei wird zunächst den als Eingangsinformation eingege benen unscharfen Werten, die die Ist-Werte und Füh rungsgrößen darstellen, eine unscharfe Menge zuge ordnet. Anschließend werden diese unscharfen Werte einem Inferenz-Regelsystem unterworfen, welches die relevanten Prozeßsteuerinformationen und folglich das implementierte Expertenwissen bedienerunabhän gig und für jedermann einsetzbar enthält. Als Re sultat erhält man einen unscharfen Ausgangswert, der einer unscharfen Wertemenge entspricht.The processing is done according to the Mathema known principles of fuzzy logic. Here is first entered as input information fuzzy values, which are the actual values and represent a vague quantity arranges. Then these fuzzy values subject to an inference control system which the relevant process control information and consequently the implemented expert knowledge is user-independent gig and usable for everyone. As re result you get a fuzzy baseline, which corresponds to a fuzzy set of values.

Generell bedarf es zur Einwirkung auf ein Stell glied - hier handelt es sich um die Sauerstoffzu fuhr - einer klar definierten physikalischen Stell größe. Erforderlich ist demnach auf der Basis des unscharfen Ausgangssignales nach Bearbeitung der Inferenz-Regeln eine definierte Stellgröße herzu leiten. Diese Umwandlung einer unscharfen Werte menge in einer definierten Stellgröße wird Defuzzi fizierung genannt.Generally it is necessary to act on a position link - this is the oxygen supply drove - a clearly defined physical position size. It is therefore necessary on the basis of unsharp output signals after processing the Inference rules a defined manipulated variable conduct. This conversion of a fuzzy value quantity in a defined manipulated variable becomes Defuzzi fication called.

Für die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Gedan kens grundsätzlich unerheblich ist, an welchem Ort sich die Meßsonden befinden, ob sie also im Zulauf oder im Belebungsbecken angeordnet sind. Im ersten Fall ergibt sich eine sofortige Erfassung des hin zuströmenden und langfristig die Zusammensetzung im Belebungsbecken ändernden Abwassers. Im letzteren Fall ist eine unmittelbare Erfassung der im Bele bungsbecken herrschenden momentanen Zustände mög lich.For the applicability of the Gedan invention It is basically irrelevant where are the measuring probes, whether they are in the inflow or are arranged in the aeration tank. In the first Case there is an immediate recording of the inflowing and long-term the composition in the Aeration basin of changing wastewater. In the latter Case is an immediate capture of that in the Bele exercise pool prevailing current conditions possible Lich.

Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile sind vielfältig: Zunächst wird durch das vorgeschlagene Regelsystem ein in sich geschlossener Closed-Loop geschaffen, durch den eine sofortige und unmittelbare Erfassung und Ermitteln der Stellgrößen ermöglicht wird. Be reits aus diesem Grunde ergibt sich gegenüber dem Stande der Technik, der nur eine Schaltung bei Mi nimum/Maximum-Werten vornimmt, eine wesentliche Verbesserung des gereinigten Abwassers. Entschei dend ist, daß (noch) nicht quantitativ erfaßbare Zustandsgrößen in den Regelprozeß eingebracht und Berücksichtigung finden können. Hierzu zählen die bereits erwähnte Blähschlammbildung, der Sätti gungsgrad mit Bakterien, deren Zustand sowie eine Einflußnahme insbesondere auch dann, wenn die Mes sungen nur im Zu-und Ablauf des Belebungsbeckens erfolgen.The advantages achievable with the invention are diverse: First, through the proposed control system created a closed loop, through which an immediate and immediate capture and determining the manipulated variables is made possible. Be already for this reason arises compared to the State of the art, the only one circuit with Mi nimum / maximum values, an essential one Improvement of the treated wastewater. Decide The end is that (not yet) quantifiable State variables introduced in the control process and Can be taken into account. These include the already mentioned expanded sludge formation, the satti degree of bacteria, their condition and a Influence especially when the Mes only in the inlet and outlet of the aeration tank respectively.

Somit wird erstmalig die Einbringung unter Berück sichtigung unscharfer Werte, für die eine grund sätzliche quantitative Messung nicht möglich ist und die sich bislang einer mathematischen Behand lung entzogen haben, möglich.This is the first time that the incorporation is under consideration view of fuzzy values, for which a reason additional quantitative measurement is not possible and which so far has been a mathematical treatment have withdrawn, possible.

Die Inferenz-Regeln erlauben die Behandlung von Prozessen auch solcher Komplexität, die präzisen Methoden und Modellen nicht zugänglich sind. Zudem gelangt man innerhalb kürzester Zeit zu Resultaten, so daß sich deren Einsatz auch bei Echtzeitanforde rungen anbietet. Das Inferenz-Regelsystem beinhal tet das gesamte Expertenwissen, so daß auch unerfah renes Bedienungspersonal ohne maschinenspezifische Detailkenntnisse eingesetzt werden kann. Auch bei fehlerhaftem oder unvollständigem Inferenz-Regelsy stem ist eine Verarbeitung nach den Gesetzen der Fuzzy-Logik sinnvoll, da ein hohes Maß an Fehlerto leranz vorliegt. Die kontinuierliche Regelung wirkt sich positiv auf das den Sauerstoff bewegenden Ge bläse aus.The inference rules allow the treatment of Processes of such complexity that are precise Methods and models are not accessible. In addition you get results in a very short time, so that their use even with real-time requirements offers. The inference control system included tet all the expert knowledge, so that even inexperienced Renes operating personnel without machine-specific Detailed knowledge can be used. Also at incorrect or incomplete inference rule system is processing according to the laws of Fuzzy logic makes sense because of the high degree of error There is tolerance. The continuous regulation works positive for the oxygen moving Ge blow out.

In einer als besonders vorteilhaft angesehenen Wei terbildung wird das durch die Stellgröße bewirkte Steuerresultat gemessen, um eine Kontrolle des Re gelkreises vornehmen zu können. Gleichzeitig werden neben dem Wert des Steuerresultates auch der gemes sene Ist-Wert und der zugehörige Wert der Stell größe gespeichert und als Erfahrung zur Optimierung der Inferenzregeln genutzt. Die Erfassung des Steu erresultates erlaubt zu beurteilen, wie bei dem vorgegebenen Ist-Wert die Stellgröße hätte beschaf fen sein müssen, um ein optimales Ergebnis, d. h. eine bessere Beseitigung der Schadstoffe erreichen zu können.In a Wei considered particularly advantageous training is caused by the manipulated variable Tax result measured to control the re to be able to make a circle. Be at the same time in addition to the value of the tax result also the measured its actual value and the associated value of the actu size saved and as an experience for optimization of the inference rules. The registration of the tax result allows to judge how the the actual value given would have procured the manipulated variable must be in order to achieve an optimal result, i. H. achieve better removal of pollutants to be able to.

Diese Information wird zur Optimierung des Infe renz-Regelsystemes eingesetzt und benutzt. Das Er gebnis ist ein Selbstlernprozeß der unscharfen Lo gik-Schaltung. Durch die automatische Anpassung wird einerseits der Aufwand des Klärwerkpersonals verringert und eine Optimierung des Ergebnisses er reicht.This information is used to optimize the Infe renz control system used and used. The he result is a self-learning process of the fuzzy Lo gik circuit. By automatic adjustment on the one hand, the effort of the sewage treatment plant personnel reduced and an optimization of the result enough.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, die zeitliche Änderung der Ist-Werte zu speichern und bei der weiteren Regelung zu berück sichtigen. In der Praxis zeigt sich, daß sich das Abwasseraufkommen zeitlich und auf periodische Weise wiederholt. Im Laufe eines Tages betrachtet (Tagesgang) ergeben sich Schwankungen, die durch das häusliche Abwasser verursacht werden und sich an den Arbeitstagen periodisch wiederholen, wozu besonders die Spitzen in den Morgen-, Mittags- und Abendstunden zu rechnen sind.In a particularly preferred embodiment provided to change the actual values over time save and to consider in the further regulation sight. In practice it turns out that this Wastewater volume temporally and periodically Way repeated. Viewed over the course of a day (Daily course) there are fluctuations caused by the domestic wastewater caused and itself Repeat periodically on working days for what especially the peaks in the morning, noon and Evening hours are to be expected.

Dem Tagesgang überlagern sich die Abwassereinlei tungen der Gewerbe- oder Industriebetriebe, die produktionsbedingte Abwasserstöße erzeugen. Als Beispiel seien genannt: Brauereien, Molkereien und Wäschereien.The sewage inlet overlaps the daily course of commercial or industrial companies that generate production-related wastewater surges. As Examples include: breweries, dairies and Laundries.

Hieraus können sich charakteristische Wochengangli nien ermitteln lassen. Hierzu überlagern sich sai sonbedingte Einflüsse, die sich durch die Ferien zeit (Hotels und Freizeitparks) oder durch die Ernte (Zuckerfabriken und Obstbrennereien) ergeben.Characteristic weekly courses can be derived from this have it determined. To do this, sai overlap influences due to the sun, which are caused by the holidays time (hotels and amusement parks) or through the Harvest (sugar factories and fruit distilleries) result.

Der Grundgedanke der Erfindung ist nun, die einmal erfaßten und periodisch sich wiederholenden Gangli nien zur Regelung der Kläranlage und zur Optimie rung der Aufarbeitung zu nutzen. So läßt sich z. B. ein Vorhalten des Klärbeckens durch Sauerstoffzu fuhr erreichen, um einen Zustand herzustellen, wie er dem zu erwartenden Abwassermaxima oder -minima gefordert wird und entspricht.The basic idea of the invention is now that once recorded and periodically repeating gangli to control the wastewater treatment plant and to optimize it reprocessing. So z. B. supplying the clarifier with oxygen drove to establish a state like the expected wastewater maximum or minimum is required and corresponds.

Durch frühzeitige Einstellung läßt sich die Kläran lage bei Zeiten auf denjenigen Punkt bringen, wie es das in Kürze ankommende Abwasser erfordert. An dernfalls wären mehrere Stunden bis zur Erreichung des optimalen Arbeitspunktes der Kläranlage vonnö ten. Die Vorteile, die sich hieraus ergeben sind, daß eine Auslegung der Kläranlage auf Spitzenwerte nicht erforderlich ist, eine wesentliche Verbesse rung des Pufferverhaltens, die Volumenverringerung des Belebungsbeckens und die Einsparung von Bauko sten oder, bei Beibehaltung des bisherigen Volu mens, eine Reduzierung der Schadstoffleitungen in die Gewässer.The wastewater treatment plant can be stopped early to get to the point at times like the wastewater arriving shortly. On otherwise it would take several hours to reach it the optimal working point of the wastewater treatment plant The advantages that result from this that a design of the wastewater treatment plant to top values is not a major improvement buffering behavior, volume reduction of the aeration tank and the saving of bunker most or, while maintaining the previous volume mens, a reduction in pollution lines the waters.

Da die einmal ermittelten Ganglinien jedoch nur eine ungefähre Orientierung dessen darstellen, was im konkreten Fall an Abwasser vorliegt, muß ständig der Ist-Wert erfaßt und mit dem vorhergesagten Wert der Ganglinie verglichen werden. Die Differenz er laubt eine frühzeitige Anpassung und Vorhaltung an die aktuellen Verhältnisse. Diese Abweichungen las sen sich wiederum als unscharfe Variablen darstel len und mit Hilfe der Inferenz-Regeln und in eine Stellgröße umwandeln.However, since the curve once determined only provide an approximate orientation of what in the specific case of wastewater, must constantly the actual value is recorded and with the predicted value the curve can be compared. The difference he allows early adaptation and provision the current conditions. Read these deviations turn out to be fuzzy variables len and with the help of the inference rules and into one Convert manipulated variable.

In einem weiter verfeinerten Verfahren wird nicht die Differenz, sondern deren zeitliche Änderung als Regelgröße genutzt.In a more refined process will not the difference, but its change over time as Controlled variable used.

Schließlich ist vorgesehen, das vorgeschlagene Re gelsystem auch zur Einstellung und Optimierung des Rücklaufschlammes und/oder der Fällmittelzugabe zur chemischen Phosphor-Elimination zu nutzen.Finally, the proposed Re gel system also for setting and optimizing the Return sludge and / or the addition of coagulant chemical phosphorus elimination.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei bungsteil entnehmen, in dem anhand eines in der Zeichnung widergegebenen Blockschaltbild in prinzi pienhafter Darstellung der Einsatz der Erfindung bei einem Belebungsbeginn dargestellt ist.Further details, features and advantages of the Er can be found in the following description Take part of the exercise in which, in the Drawing reproduced block diagram in prinzi pienlicher representation of the use of the invention is shown at the start of a recovery.

Ein Belebungsbecken (1) wird über einen Zulauf (2) versorgt und weist ein Nachklärbecken (3) sowie einen Ablauf (4) auf. Über eine Pumpstation (5) wird ein Teil des durch Bakterien belebten und im Belebungsbecken (1) erhaltenen Schlammes, der soge nannte Rücklaufschlamm, in den Zulauf (2) zurückge führt.An aeration tank ( 1 ) is supplied via an inlet ( 2 ) and has a secondary settling tank ( 3 ) and an outlet ( 4 ). A pump station ( 5 ) is used to return part of the sludge that is revitalized by bacteria and is obtained in the activation tank ( 1 ), the so-called return sludge, into the feed ( 2 ).

Weiter befinden sich Meßsonden (6) im Zulauf (2) sowie weitere Meßsonden (7) im Belebungsbecken (1). Der Block (7) umfaßt weiterhin die direkte Eingabe unscharfer Beobachtungsgrößen durch das Bedienungs personal in Form von Führungsgrößen.There are also measuring probes ( 6 ) in the inlet ( 2 ) and further measuring probes ( 7 ) in the activation tank ( 1 ). The block ( 7 ) also includes the direct input of fuzzy observation variables by the operating personnel in the form of reference variables.

Der Kern der Erfindung liegt in dem angewandten Re gelsystem. Die durch die Meßsonde (6) erhaltenen Ist-Werte werden einerseits sofort ausgewertet (Auswerteeinheit 8), andererseits in einem Speicher (9) zusammen mit den Auswertedaten abgelegt. Im Speicher (9) erfolgt weiterhin eine Angabe desjeni gen Wertes, der entsprechend der momentan gültigen Ganglinie einzustellen wäre. In der Vergleichsein heit (10) wird die Differenz zwischen dem tatsäch lich gemessenen und durch die Auswerteeinheit (8) erhaltenen Ist-Wert mit dem aus dem Speicher (9) gewonnenen in der Einheit (10) verglichen und die Differenz gebildet, die ihrerseits auf den Fuzzy-Regler (11) eingegeben wird.The essence of the invention lies in the applied control system. The actual values obtained by the measuring probe ( 6 ) are evaluated on the one hand immediately (evaluation unit 8 ), and on the other hand are stored in a memory ( 9 ) together with the evaluation data. In the memory ( 9 ) there is also an indication of the value that would be set according to the currently valid curve. In the comparison unit ( 10 ), the difference between the actual value measured and obtained by the evaluation unit ( 8 ) is compared with the value obtained from the memory ( 9 ) in the unit ( 10 ) and the difference is formed, which in turn the fuzzy controller ( 11 ) is entered.

Weiterhin werden in den Fuzzy-Regler (11) die scharfen oder unscharfen Meßwerte der direkt im Be lebungsbecken (1) positionierten Meßsonden sowie die unscharfen und durch die Bedienungspersonen eingegebenen Führungsgrößen eingegeben.Furthermore, in the fuzzy controller ( 11 ) the sharp or unsharp measured values of the measuring probes positioned directly in the living pool ( 1 ) as well as the unsharp command values entered by the operators are entered.

Der Fuzzy-Regler läßt sich unterteilen zunächst in einen der Fuzzifizierung dienenden Eingang (12) - hier werden den scharfen oder unscharfen Eingangs größen unscharfe Wertemengen zugeordnet -, die Aus wertung erfolgt durch Inferenzteil (13), in dem sich ein, das Expertenwissen wiedergebendes und im allgemeinen lernfähiges Regelsystem befindet. Die hierbei erhaltenen Ausgangsgrößen werden in der De fuzzifizierung (14) ein entsprechend der unscharfen Wertemenge definierter und diskreter Wert zugeord net, der einer Stellgröße entspricht, die in der Prozeßsteuerung (15) an die den Sauerstoffeintrag bestimmende Gebläsestation (16) als auch an die den Rücklaufschlamm bewegende Pumpstation (5) weiterge geben wird.The fuzzy controller can first be subdivided into an input ( 12 ) for fuzzification - here the sharp or unsharp input quantities are assigned unsharp amounts of value - the evaluation is carried out by inference part ( 13 ), in which one, the expert knowledge is reproduced and generally learnable control system. The output variables obtained in this way are assigned in the de-fuzzification ( 14 ) a defined and discrete value corresponding to the unsharp amount of values, which corresponds to a manipulated variable which in the process control ( 15 ) to the blower station ( 16 ) determining the oxygen input as well as to the Return sludge moving pump station ( 5 ) is passed on.

Im Ergebnis erhält man eine Kläranlage mit einem einstufigen Belebungsbecken, das sich zum möglichst vollständigen Abbau und Reinigung von Abwasser eignet.The result is a wastewater treatment plant with a single-stage aeration tank, which is the most possible complete removal and purification of waste water is suitable.

Claims

1. Wastewater treatment plant with a single-stage aeration tank and a control system for the biochemical processes, in particular the introduction of oxygen to carry out the oxic, anoxic and anaerobic phases, characterized in that the measuring probes ( 6 , 7 ) are sharp and / or unsharp actual values detects how unsharp command variables are entered manually via an input station ( 7 ), the values and command variables are converted into unsharp variables, then processed according to the inference rule and determined by defuzzifying a manipulated variable.

2. Sewage treatment plant according to claim 1, characterized net that the tax result measured and together with those reflecting the tax conditions Actual values and the values of the manipulated variables are saved and used to optimize the inference rules will (self-learning process).

3. Sewage treatment plant according to claim 1 or 2, characterized ge indicates that the temporal change of the Actual values recorded (daily, weekly), saved and is taken into account in the further regulation.

4. Sewage treatment plant according to claim 3, characterized net that the difference of the measured actual value determined with the predicted value of the curve and this (or its change over time) to the rain lung is used.

5. Wastewater treatment plant according to one of claims 1 to 4, there characterized in that the return sludge and / or the addition of precipitant to the chemical phos phor elimination integrated into the control system are.