DE4332815A1

DE4332815A1 - Sewage treatment plant operating by the SBR principle

Info

Publication number: DE4332815A1
Application number: DE4332815A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Kotzbauer; Wolfgang Gulbis
Original assignee: UTA GES fur UMWELTTECHNIK und
Current assignee: UTA GES fur UMWELTTECHNIK und
Priority date: 1993-09-27
Filing date: 1993-09-27
Publication date: 1995-04-13

Abstract

In known sewage treatment plants, an expansion of the connected capacity or an alteration of the process strategy is only possible with limitations. The solution presented is to enable the expansion and alteration of the process strategy in a simple and cost-effective manner. In order to enable the expansion of the connected capacity and the process strategy, existing sewage treatment plants or tanks utilised in other ways are modified in such a way that hydraulic uncoupling of the individual components is enabled. This is enabled in particular by the addition and/or removal of individual components or units. In addition to conversion, this is also possible in a simple and cost-effective manner in the event of complete new construction. The area of application covers the purification of municipal and industrial waste waters.

Description

Die Reinigung von kommunalem Abwasser erfolgt fast ausschließlich in kontinuierlich beschickten Belebungsanlagen. Es handelt sich dabei um ein wegorientiertes Verfahren, bei dem das Abwasser kontinuierlich eine Reihe von Becken durchfließt, denen spezielle Reinigungsziele zugeordnet sind. Beim SBR-Verfahren hingegen wird diese Verfahrensstrategie aufgegeben und alle Reinigungsprozesse in einem Reaktor zusammengefaßt. Es handelt sich dabei um ein zeitorientiertes Verfahren, bei dem die einzelnen Reinigungsschritte entsprechend einer vorgegebenen Verfahrensstrategie zeitlich hintereinander in demselben Becken ablaufen. Das SBR-Verfahren bietet gegenüber einer kontinuierlich durchströmten Anlage eine Reihe von Vorteilen, die für ein Abweichen vom konventionellen Verfahren sprechen.Municipal wastewater is almost cleaned only in continuously charged aeration plants. It is a path-oriented process in which the wastewater flows continuously through a number of basins, which are assigned specific cleaning goals. At the SBR proceedings, on the other hand, abandon this process strategy and all cleaning processes are combined in one reactor. It is a time-based procedure in which the individual cleaning steps according to a predetermined Process strategy successively in the same pool expire. The SBR process offers one continuous flow through a number of advantages, that speak for a departure from the conventional method.

Das SBR-Verfahren (Sequencing-Batch-Reactor) stellt eine Variante des Belebtschlammverfahrens dar. Das Abwasser wird in einer SBR-Anlage im Gegensatz zu einer kontinuierlich durchströmten Anlage chargenweise gereinigt. Der Zulauf zum Reaktionsbecken erfolgt nur in einer vorgewählten Zeitspanne. Der SBR-Reaktor ist ein kombiniertes Reaktions- und Sedimentationsbecken. Die einzelnen Phasen wie Belüften, Rühren, Absetzen und Entleeren laufen darin nach einem zeitlich orientierten Prozeß ab. Nach Abschluß der Sedimentationsphase wird das Überstandswasser abgepumpt. Damit sichergestellt wird, daß kein Belebtschlamm aus dem System gelangt, werden bei jedem Reinigungszyklus nur 50% des SBR-Behältervolumens ausgetauscht. Die Dauer des gesamten Zyklus beträgt je nach Reinigungsanforderung zwischen 8 und 12 Stunden. Der Belebtschlamm verbleibt im PROZESSBECKEN (2). Die Schlammkreisläufe, die beim konventionellen Verfahren den Austausch zwischen den einzelnen Becken sicherstellen, können hier entfallen.The SBR process (Sequencing Batch Reactor) is a variant of the activated sludge process. In contrast to a continuous flow system, the wastewater is cleaned in batches. The feed to the reaction basin takes place only in a preselected period of time. The SBR reactor is a combined reaction and sedimentation basin. The individual phases such as aeration, stirring, settling and emptying take place in a time-oriented process. After the sedimentation phase has ended, the supernatant water is pumped out. To ensure that no activated sludge gets out of the system, only 50% of the SBR tank volume is exchanged with each cleaning cycle. The duration of the entire cycle is between 8 and 12 hours depending on the cleaning requirement. The activated sludge remains in the PROCESS BASIN ( 2 ). The sludge cycles that ensure the exchange between the individual pools in the conventional process can be omitted here.

Durch die Anordnung der einzelnen Prozeßphasen innerhalb eines SBR-Zyklus ergibt sich die Möglichkeit gewünschte Selektions-, Anreicherungs- und Aktivitätsstrategien des Belebtschlammes zu verwirklichen. Ein gezielt gesteuerter periodischer Wechsel zwischen Verfügbarkeit und Mangel an gelöstem Sauerstoff, kombiniert mit einem unterschiedlichen Angebot an organischem Substrat, bewirkt eine Anreicherung von Nitrifikanten, Denitrifikanten sowie phosphatspeichernden Bakterien im selben Lebensraum. Dies kann durch intermittierenden Betrieb eines Reinigungszyklus gewährleistet werden, wobei sich Füllphasen, Rührphasen und Belüftungsphasen im periodischen Wechsel wiederholen. Damit kann neben dem Abbau der organischen Inhaltsstoffe auch eine weitgehende Elimination der Pflanzennährstoffe Stickstoff und Phosphor erzielt werden.By arranging the individual process phases within one SBR cycle gives you the option to select, Enrichment and activity strategies of the activated sludge realize. A controlled periodic change between availability and lack of dissolved oxygen, combined with a different range of organic Substrate, causes an enrichment of nitrificants, Denitrifiers and phosphate-storing bacteria in the same Habitat. This can be done by intermittent operation of one Cleaning cycle are guaranteed, filling phases, Stirring and ventilation phases alternate periodically to repeat. In addition to the degradation of organic Ingredients also largely eliminates the Plant nutrients nitrogen and phosphorus can be achieved.

Die Anwendung des SBR-Verfahrens hat in der Geschichte der Abwasserreinigung eine lange Tradition. Anfang dieses Jahrhunderts wurden bereits Anlagen in England und den USA realisiert. Die Anlagen verursachten jedoch eine Reihe von technischen Problemen, die mit den damaligen Mitteln nicht zu bewältigen waren. Verstopfte Belüfter und insbesondere der Mangel an geeigneten Meß- und Regelungsmöglichkeiten für das Zu- und Abschalten von Pumpen und Belüftern haben dazu geführt, daß dieses Verfahren zugunsten des kontinuierlichen Durchlaufverfahrens, mit einer Trennung von Reaktions- und Sedimentationsraum, aufgegeben wurde. Das Verfahren wurde Anfang der Siebziger Jahre wieder aufgegriffen. Dies führte u. a. zur Entwicklung der doppelt angeordneten Oxidationsgräben, die in der Vergangenheit für kleinere Anschlußgrößen gebaut wurden. Das Abwasser fließt hierbei kontinuierlich dem Reaktionsraum zu. Ab einem bestimmten Füllstand wird der Zufluß unterbrochen und der Sedimentationsvorgang eingeleitet. Daneben werden für kleinere Ausbaugrößen Anlagen gebaut, die im Tag/Nachtrhythmus betrieben werden. Das im Laufe des Tages anfallende Abwasser fließt hierbei kontinuierlich dem Belebungsbecken zu. In der Nacht, wenn sehr wenig Abwasser zufließt, wird die Sedimentationsphase und Abpumpphase eingeleitet. Aufgrund des kontinuierlichen Zuflusses zum Reaktionsraum besteht nur sehr eingeschränkt die Möglichkeit, bestimmte Reinigungsstrategien zu verwirklichen. Es kann nicht gezielt und wirkungsvoll auf die Zusammensetzung und Leistungsfähigkeit des Belebtschlamms eingegangen werden. The application of the SBR process has in the history of Wastewater treatment has a long tradition. Beginning of this Plants in England and the USA were already in the 19th century realized. However, the plants caused a number of technical problems that were not possible with the means at that time were coping with. Clogged aerators and especially the Lack of suitable measurement and control options for the and switching off pumps and aerators have resulted in this process in favor of continuous Continuous process, with a separation of reaction and Sedimentation room, was abandoned. The process started picked up again in the 1970s. This led u. a. to Development of the double arranged oxidation trenches, which in the past were built for smaller connection sizes. The Waste water flows continuously to the reaction chamber. From the inflow is interrupted and the Sedimentation process initiated. Besides, for smaller ones Installation sizes Plants built that operate in the day / night rhythm become. The wastewater that flows during the day flows continuously to the aeration tank. At night, if there is very little waste water, the sedimentation phase and draining phase initiated. Because of the continuous Inflow to the reaction space is very limited Possibility to implement certain cleaning strategies. It can not be targeted and effective on the composition and Performance of the activated sludge.

Die Tätigkeit auf dem Gebiet der Abwasserentsorgung zeigt, daß neben dem hohen Bedarf an Kläranlagen die vorhandenen Lösungen den Anforderungen nicht befriedigend gerecht werden können und zu teuer sind. Das Reinigungsvermögen auch kleinerer Kläranlagen ist insbesondere vor dem Hintergrund der sensiblen Gewässersituation zu sehen.The activity in the field of waste water disposal shows that in addition to the high demand for sewage treatment plants, the existing solutions cannot meet the requirements satisfactorily and are too expensive. The cleaning ability of even smaller wastewater treatment plants is particularly sensitive to the background To see water situation.

In einer Vielzahl von Gemeinden und Städten in den neuen Bundesländern ist mit den Planungen und dem Bau der Abwasserentsorgung begonnen worden. Dabei bereitet neben der derzeitigen unbefriedigenden Abwasserentsorgung insbesondere der zusätzliche Abwasseranfall aus den neu erschlossenen Bau- und Gewerbegebieten Probleme. In den nächsten zwei Jahren ist mit einem stark steigenden Bedarf zu rechnen. Im Jahr 1995 laufen zudem eine Reihe von Einleitungsgenehmigungen für bestehende größere Anlagen ab, so daß auch hier mit einem hohen Neubau- und Nachbesserungsbedarf zu rechnen ist.In a variety of communities and cities in the new Is involved with the planning and construction of the Sanitation has been started. In addition to the current unsatisfactory sanitation, in particular the additional waste water from the newly developed construction and Commercial areas problems. The next two years will be with anticipate a rapidly increasing demand. Run in 1995 also a number of initiation permits for existing ones larger systems from, so that here too with a high new and Improvement needs to be expected.

Ziel sollte deshalb die konsequente Trennung der Prozesse zur Verwirklichung der SBR-Verfahrensstrategie sein. Mit der Trennung der Prozeßphasen Füllen, Reaktion und Absetzen soll die SBR-Strategie optimal verwirklicht werden. Nur mit einer Abkopplung des Zulaufs vom Reaktionsbecken und einer geschickten Anordnung der einzelnen Prozeßphasen innerhalb eines SBR-Zyklus ist es möglich, die gewünschten Selektions-, Anreicherungs- und Aktivitätsstrategien zu verwirklichen.The goal should therefore be the consistent separation of the processes Realization of the SBR procedural strategy. With the Separation of the process phases of filling, reaction and weaning should SBR strategy can be optimally implemented. Only with one Decoupling the inlet from the reaction tank and a skillful Arrangement of the individual process phases within an SBR cycle it is possible to select, enrich, and To implement activity strategies.

Es gilt also, eine Anlagenkonfiguration zu finden, die sowohl die Gewässersituation als auch die Forderung nach einer kostenmäßig vertretbaren schnellen Lösung des Abwasserproblems berücksichtigt.It is therefore important to find a system configuration that both the water situation as well as the demand for a Cost-effective, quick solution to the wastewater problem considered.

Unter Zugrundelegung des oben Gesagten wurde der Umbau einer Anlage nach Fig. 1 untersucht. Hier wurde eine in den neuen Ländern häufig anzutreffende 4-Kammer-Ausfaulgrube so modifiziert, das sie den Anforderungen gerecht werden kann. Das Abwasser fließt in der Anlage nach Fig. 1 einer Hälfte des äußeren Rings zu und durchfließt anschließend die einzelnen Becken. Die Reinigungsvorgänge beruhen im wesentlichen auf anaeroben Abbauvorgängen. The conversion of a system according to FIG. 1 was examined on the basis of the above. Here a 4-chamber septic tank, which is often found in the new federal states, has been modified so that it can meet the requirements. The waste water flows in the system according to FIG. 1 to one half of the outer ring and then flows through the individual basins. The cleaning processes are essentially based on anaerobic degradation processes.

Dieses Verfahrensprinzip wird bei der umgerüsteten Anlage aufgegeben. Das Abwasser fließt nicht mehr dem äußeren Ring zu, sondern wird, wie in Fig. 2 dargestellt, dem inneren Becken (1) zugeleitet. Die Trennwand im äußeren Ring wird entfernt. Das hierdurch entstehende ringförmige Becken (2) wird zum Prozeßbecken umfunktioniert und als Umlaufbecken betrieben. Ursprünglich sollte eins der inneren Becken als Überschußschlammspeicher verwendet werden. Die Begutachtung der Ausfaulgruben zeigte aber, daß die innere Trennwand nicht wie im Typenprojekt (Fig. 1) gezeigt als durchgehende Trennwand ausgeführt wurde, sondern lediglich in einem Teilstück vorhanden ist. Die vorhandene Wand im inneren Becken wird bei der jetzigen Konzeption entfernt und der Überschußschlamm in einem extra Betonfertigteilbehälter (3) zwischengelagert. Das innere Becken (1) steht somit fast vollständig als Vorspeicher (1) zur Verfügung.This principle of procedure is abandoned in the retrofitted system. The waste water no longer flows to the outer ring, but, as shown in FIG. 2, is fed to the inner basin ( 1 ). The partition in the outer ring is removed. The resulting annular pool ( 2 ) is converted into a process pool and operated as a circulation pool. Originally, one of the inner pools was to be used as excess sludge storage. The inspection of the septic tanks showed, however, that the inner partition was not designed as a continuous partition as shown in the type project ( Fig. 1), but is only available in one section. The existing wall in the inner basin is removed in the current concept and the excess sludge is stored in an extra precast concrete container ( 3 ). The inner basin ( 1 ) is thus almost completely available as a preliminary store ( 1 ).

Das Abwasser fließt nach dem Umbau dem Vorspeicher (1) zu und wird dort zwischengespeichert. Die Abwasserzugabe zum Prozeßbecken (2) erfolgt mittels einer Tauchmotorpumpe (10) und der Leitung (6) in vorgewählten Abschnitten und Mengen. Hierdurch kann die gewünschte konsequente Trennung zwischen Abwasserzulauf und Belebung erzielt werden.The wastewater flows to the storage tank ( 1 ) after the conversion and is temporarily stored there. The wastewater is added to the process tank ( 2 ) by means of a submersible motor pump ( 10 ) and the line ( 6 ) in pre-selected sections and quantities. In this way, the desired consequent separation between wastewater inflow and activation can be achieved.

Dem Vorspeicher (1) ist ein kombinierter Rechen und Sandfang (4) vorgeschaltet. Der Rechen ist so konstruiert und dimensioniert, daß das Rechengut und Sand darin zwischengespeichert werden können. Die Rechenanlage ist mit einer Absaugvorrichtung (16) versehen. Damit während des Absaugvorganges kein Abwasser nachfließt, kann die Siebfläche (17) mit einer Klappe verschlossen werden.A combined rake and sand trap ( 4 ) is connected upstream of the pre-memory ( 1 ). The screen is designed and dimensioned so that the screenings and sand can be stored temporarily. The computing system is provided with a suction device ( 16 ). So that no waste water flows in during the suction process, the screen surface ( 17 ) can be closed with a flap.

Das Prozeßbecken (2) wird als kombiniertes Belebungs- und Nachklärbecken betrieben. Der zum Abbau der organischen Inhaltsstoffe sowie zur Oxidation der Stickstoffverbindungen erforderliche Sauerstoff wird mittels zweier am Boden installierter Ejektorbelüftungen (11) sichergestellt. Während der für die Denitrifikation sowie biologischen Phosphatelimination erforderlichen anoxischen bzw. anaeroben Phasen erfolgt die Umwälzung mittels eines Tauchmotorrührwerks (15).The process tank ( 2 ) is operated as a combined aeration and secondary clarifier. The oxygen required to break down the organic ingredients and to oxidize the nitrogen compounds is ensured by means of two ejector vents ( 11 ) installed on the bottom. During the anoxic or anaerobic phases required for denitrification and biological phosphate removal, the circulation is carried out by means of a submersible mixer ( 15 ).

Den Abschluß der Reinigungsphase bilden die Sedimentations- und Abpumpphase. Das gereinigte Abwasser wird über eine schwimmende Abzugsvorrichtung (12), die Leitung (7) und die Fangeinrichtung (19) in den Kläranlagenablauf (8) gepumpt. Die Abzugsvorrichtung (12) ist so ausgebildet, daß keine Schwimmstoffe angesogen werden. Die Halterung der Abzugsvorrichtung erfolgt über die Führungsrohre (14).The sedimentation and draining phase conclude the cleaning phase. The cleaned wastewater is pumped into the sewage plant outlet ( 8 ) via a floating extraction device ( 12 ), the line ( 7 ) and the catching device ( 19 ). The trigger device ( 12 ) is designed so that no floating materials are sucked in. The trigger device is held by the guide tubes ( 14 ).

Der beim Abbau der Abwasserinhaltsstoffe entstehende Überschußschlamm wird im Anschluß an die Abpumpphase über eine Tauchmotorpumpe (13) und die Leitung (19) in den Überschußschlammspeicher (3) gepumpt und dort zwischengelagert.The excess sludge formed when the wastewater constituents are broken down is pumped into the excess sludge reservoir ( 3 ) after the pump-down phase via a submersible pump ( 13 ) and the line ( 19 ) and stored there temporarily.

Ein weiteres Beispiel einer umgerüsteten Anlage zeigt Fig. 4. Hier wurde eine Ausfaulgrube nach Fig. 3 modifiziert. Das Abwasser fließt in der Anlage nach Fig. 3 einer Hälfte des äußeren Rings zu und durchfließt anschließend die einzelnen Becken. Die Reinigungsvorgänge beruhen auch hier im wesentlichen auf anaeroben Abbauvorgängen.Another example of a retrofitted plant is shown in FIG. 4. Here, a septic tank according to FIG. 3 has been modified. The wastewater flows into one half of the outer ring in the system according to FIG. 3 and then flows through the individual basins. Here, too, the cleaning processes are essentially based on anaerobic degradation processes.

Dieses Verfahrensprinzip soll auch bei dem Beispiel nach Fig. 4 aufgegeben werden. Die Trennwände der Anlage nach Fig. 3 werden entfernt und das gesamte Becken als PROZESSBECKEN (2) genutzt. Zur Erhöhung des Reaktionsvolumens kann das Becken erhöht werden. Der Vorspeicher (1) und der Überschußschlammspeicher (3) werden aus Betonfertigteilen hergestellt und neben der Anlage angeordnet. Die Konfiguration der umgebauten Anlage ist in Fig. 4 dargestellt. Das Abwasser fließt im freien Gefälle dem Vorspeicher (1) zu und wird dort zwischengespeichert. Vom Vorspeicher (1) aus wird das Abwasser mittels einer Tauchmotorpumpe (10) entsprechend der Zyklusstrategie in das Prozeßbecken (2) gepumpt.This principle of procedure is also to be abandoned in the example according to FIG. 4. The partitions of the system of FIG. 3 are removed and the entire basin used as a process bowl (2). The pelvis can be raised to increase the reaction volume. The preliminary storage ( 1 ) and the excess sludge storage ( 3 ) are made of precast concrete and arranged next to the system. The configuration of the converted system is shown in Fig. 4. The wastewater flows to the storage tank ( 1 ) on a free slope and is temporarily stored there. From the prestore (1) from the waste water is pumped by a submersible pump (10) according to the cycle strategy in the process tank (2).

Hierdurch kann die gewünschte konsequente Trennung zwischen Abwasserzulauf und Belebung erzielt werden. This allows the desired consistent separation between Wastewater inflow and revitalization can be achieved.

Dem Vorspeicher (1) ist ein kombinierter Rechen und Sandfang (4) vorgeschaltet. Der Rechen (4) ist so konstruiert und dimensioniert, daß das Rechengut und Sand darin zwischengespeichert werden können.A combined rake and sand trap ( 4 ) is connected upstream of the pre-memory ( 1 ). The rake ( 4 ) is constructed and dimensioned so that the screenings and sand can be stored temporarily.

Den Abschluß der Reinigungsphase bilden die Sedimentations- und Abpumpphase. Das gereinigte Abwasser wird über eine schwimmende Abzugsvorrichtung (12) und die Leitung (8) in den Kläranlagenablauf gepumpt. Die Abzugsvorrichtung (12) ist so ausgebildet, daß keine Schwimmstoffe angesogen werden.The sedimentation and draining phase conclude the cleaning phase. The cleaned wastewater is pumped into the sewage treatment plant drain via a floating extraction device ( 12 ) and line ( 8 ). The trigger device ( 12 ) is designed so that no floating materials are sucked in.

Der beim Abbau der Abwasserinhaltsstoffe entstehende Überschußschlamm wird im Anschluß an die Abpumpphase über eine Tauchmotorpumpe (13) und die Leitung (9) in den Überschußschlammspeicher (3) gepumpt und dort zwischengelagert.The excess sludge formed when the wastewater constituents are broken down is pumped into the excess sludge reservoir ( 3 ) after the pump-down phase by means of a submersible motor pump ( 13 ) and the line ( 9 ) and stored there temporarily.

Die Bemessung der Anlagen nach Fig. 2 und Fig. 4 kann wie bei konventionellen Belebungsanlagen nach der ATV-Richtlinie A 131 erfolgen. Das Abwasser durchfließt allerdings nicht wie beim konventionellen Belebungsverfahren einzelne Becken sondern wird nach der Zeit gefahren (näheres Kap. 2). Maßgebende Größe ist die Reaktionszeit, die den einzelnen Reinigungsschritten während der gesamten Zykluszeit zur Verfügung stehen.The systems according to FIG. 2 and FIG. 4 can be dimensioned as in conventional activation systems according to ATV guideline A 131. However, the wastewater does not flow through individual pools as in the conventional aeration process, but is driven according to the time (see Chap. 2). The decisive factor is the reaction time that is available for the individual cleaning steps during the entire cycle time.

Die Kläranlagen werden als Belebungsanlagen fit simultaner Schlammstabilisierung betrieben. Der als Überschußschlamm abgezogene Belebtschlamm kann somit problemlos im Überschußschlammspeicher (3) zwischengespeichert werden. The wastewater treatment plants are operated as aeration plants with simultaneous sludge stabilization. The activated sludge drawn off as excess sludge can thus be intermediately stored in the excess sludge store ( 3 ) without any problems.

Die höchste Reinigungsleistung insbesondere im Hinblick auf die Elimination der Pflanzennährstoffe Stickstoff und Phosphor läßt sich mit der Methode des wiederholten Füllens erzielen. Hierbei müssen sich, zur Einstellung der aeroben, anoxischen und anaeroben Phasen, die Füll-, Rühr- und Belüftungsphasen im periodischen Wechsel wiederholen. Das Abwasser wird somit entsprechend des von der Steuer- und Regeleinrichtung vorgegebenen Zykluszeitprogramm durch die einzelnen Reinigungsphasen "geführt". Änderungen in den Reinigungsanforderungen und Anpassungen an den Betrieb können in den meisten Fällen durch eine Softwareänderung eingestellt werden.The highest cleaning performance especially with regard to the Elimination of the plant nutrients nitrogen and phosphorus leaves achieve with the repeated filling method. Here need to adjust the aerobic, anoxic and anaerobic phases, the filling, stirring and aeration phases in the Repeat periodic changes. The wastewater is thus according to that of the control and regulating device predefined cycle time program by the individual Cleaning phases "guided". Changes in the Cleaning requirements and adjustments to the operation can in in most cases set by a software change become.

Ein Beispiel eines Zykluszeitprogramms ist in Fig. 5 dargestellt. Mehrere Belüftungs- und Rührphasen wechseln sich innerhalb des Zyklus ab. Zu Beginn einer neuen Rührphase wird eine erneute Füllphase angeordnet. Dabei muß die organische Fracht, die dem Prozeßbecken (2) während der jeweiligen Füllphase zugegeben wird ausreichen, um das während der Belüftungsphase erzeugte hohe Sauerstoffniveau durch bakterielle Atmungsvorgänge schnell zu senken. Zudem muß zu Beginn der Denitrifikation genügend organisches Substrat zur Nitratreduktion zur Verfügung stehen. Durch diese Forderung wird die Häufigkeit des Wechsels zwischen den einzelnen Phasen während des Zyklus bestimmt. Ein schneller Substratanstieg während der ersten Füllphase kombiniert mit einer Hungerphase am Ende des vorangegangenen Zyklus fördert eine effektive und selektive Anreicherung von flockenbildenden Bakterien, was zu einer guten Schlammabsetzbarkeit führt. Mit der Belüftungsphase am Ende eines Reinigungszyklus wird eine vollständige Oxidation des restlichen Ammoniumstickstoffs sichergestellt.An example of a cycle time program is shown in FIG. 5. Several ventilation and stirring phases alternate within the cycle. At the beginning of a new stirring phase, a new filling phase is ordered. The organic load that is added to the process basin ( 2 ) during the respective filling phase must be sufficient to quickly reduce the high oxygen level generated during the ventilation phase by bacterial breathing processes. In addition, sufficient organic substrate for nitrate reduction must be available at the start of denitrification. This requirement determines the frequency of the change between the individual phases during the cycle. A rapid increase in substrate during the first filling phase combined with a hunger phase at the end of the previous cycle promotes an effective and selective accumulation of flake-forming bacteria, which leads to good sludge settling. With the ventilation phase at the end of a cleaning cycle, a complete oxidation of the remaining ammonium nitrogen is ensured.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, wird das Abwasser dem Reaktionsraum in drei Füllphasen zugegeben. Die erste Füllung ist zur Sicherstellung eines ausreichenden Substratanstiegs auf mindestens 40 bis 50% des Füllvolumens zu bemessen. Mit den nachfolgenden Füllphasen werden jeweils 25% des Füllvolumens zugegeben. 5 as seen from Fig., The effluent of the reaction chamber is added in three filling phases. The first filling must be dimensioned to ensure a sufficient substrate increase to at least 40 to 50% of the filling volume. In the subsequent filling phases, 25% of the filling volume is added.

Der Zyklus beginnt mit einer sogenannten statischen Füllphase, bei der keine Durchmischung oder Belüftung erfolgt. Zur Selektion und Anreicherung von phosphatspeichernden Bakterien schließt sich eine ca. 30minütige anaerobe Phase an. Die Dauer und der Wechsel der anschließenden Reinigungsphasen geht aus Fig. 5 hervor. Im Anschluß an die Hungerphase folgt die Sedimentationsphase und Abpumpphase mit einer gemeinsamen Dauer von 2 Stunden.The cycle begins with a so-called static filling phase, in which there is no mixing or ventilation. An approx. 30-minute anaerobic phase follows for the selection and enrichment of phosphate-storing bacteria. The duration and the change of the subsequent cleaning phases can be seen in FIG. 5. The hunger phase is followed by the sedimentation phase and the draining phase with a combined duration of 2 hours.

Die nächste Abwasserzugabe vom Vorspeicher (1) zum Prozeßbecken (2) erfolgt erst, wenn sich im Vorspeicher (1) genügend Abwasser für die erste Füllung von 50% angesammelt hat.The next wastewater addition from the storage tank ( 1 ) to the process tank ( 2 ) only takes place when enough wastewater for the first filling of 50% has accumulated in the storage tank ( 1 ).

Da das Abwasser entsprechend dem Zykluszeitprogramm nur in einer vorgewählten Menge und zu bestimmten Zeitpunkten dem Prozeßbecken (2) zugegeben werden kann, wird das der Anlage kontinuierlich zulaufende Abwasser im Vorspeicher (1) zwischengespeichert.Since the wastewater can only be added to the process tank ( 2 ) in a preselected quantity and at certain times in accordance with the cycle time program, the wastewater continuously flowing into the system is temporarily stored in the preliminary storage ( 1 ).

Die Vorspeicherbemessung erfolgt anhand der jeweils gültigen Zuflußganglinie. Das zufließende Fremdwasser wird als über 24 h konstant zufließend angenommen.The pre-storage dimensioning is based on the currently valid one Inflow curve. The inflowing foreign water is considered to be over 24 h assumed to flow constantly.

Die Bemessung der Vorspeichergröße erfolgt anhand des Summenlinienverfahrens. Dabei werden die zufließenden Abwassermengen und die ins Prozeßbecken (2) abgegebenen Abwassermengen gegenübergestellt. Die Abflußsummenlinie stellt sich aufgrund der diskontinuierlichen Betriebsweise als Treppenfunktion dar. Das Vorspeichervolumen wird graphisch ermittelt, indem die Abflußsummenlinie solange verschoben wird, bis sich das maximal erforderliche Volumen des Vorspeichers (1) ergibt.The size of the storage tank is measured using the total line method. The inflow of waste water and the amount of waste water discharged into the process basin ( 2 ) are compared. Due to the discontinuous mode of operation, the discharge total line is represented as a staircase function. The storage volume is determined graphically by shifting the discharge total line until the maximum required volume of the storage container ( 1 ) is obtained.

Die hier beispielhaft gewählte Zyklusstrategie sieht vor, das Abwasser während des zehnstündigen Reinigungszyklus in drei Schüben von jeweils 50%, 25% und 25% dem Prozeßbecken (2) zuzugeben. Grundlage für die hier gewählte Verfahrensstrategie ist, daß mit dem Reinigungszyklus erst begonnen wird, wenn genügend Abwasser im Vorspeicher (1) vorhanden ist, um für den Zyklus ausreichend Abwasser zur Verfügung zu haben. Um die Aufenthaltszeiten im Vorspeicher (1) möglichst gering zu halten wird der Gesamtzyklus von 10 Stunden geteilt. Es wird somit nicht mit dem Reinigungsvorgang gewartet, bis genügend Abwasser für alle drei Schübe zugelaufen ist. Mit dem Reinigungszyklus wird bereits begonnen, wenn lediglich 50% der erforderlichen Gesamtabwassermenge vorhanden sind. Der zweite und dritte Schub wird nicht unterteilt, so daß zu Beginn des zweiten Schubes auch das Abwasser für den dritten Schub bereitsteht. Mit dieser Verfahrensstrategie muß allerdings in Kauf genommen werden, daß zwischen dem ersten und zweiten Schub der Reinigungsvorgang unterbrochen werden muß, da für den zweiten und dritten Schub eventl. noch nicht ausreichend Abwasser im Vorspeicher (1) vorhanden ist.The cycle strategy chosen here as an example provides for the wastewater to be added to the process tank ( 2 ) in three batches of 50%, 25% and 25% during the ten-hour cleaning cycle. The basis for the process strategy chosen here is that the cleaning cycle is only started when there is sufficient waste water in the preliminary storage ( 1 ) in order to have sufficient waste water available for the cycle. In order to keep the residence times in the pre-storage ( 1 ) as short as possible, the total cycle of 10 hours is divided. The cleaning process is therefore not waited until sufficient wastewater has been fed in for all three batches. The cleaning cycle starts when only 50% of the total wastewater required is available. The second and third batch are not subdivided, so that the waste water for the third batch is also available at the beginning of the second batch. With this process strategy, however, it must be accepted that the cleaning process must be interrupted between the first and second batch, since for the second and third batch eventl. there is not yet sufficient waste water in the storage tank ( 1 ).

Die Bemessung des Prozeßbeckens (2) erfolgt anhand der ATV-Richtlinie A 131. Maßgebende Bemessungsgröße ist das Schlammalter. Das Schlammalter zeigt an, in welcher Zeit sich der Schlamm im Belebungsbecken erneuert. Die Anlage wird so bemessen, das neben dem Kohlenstoffabbau und Nitrifikation auch eine Denitrifikation und simultane Stabilisierung erzielt werden kann. Das minimale Schlammalter zur simultanen Stabilisierung des Belebtschlamms beträgt 25 Tage.The process basin ( 2 ) is dimensioned according to ATV guideline A 131. The decisive dimension is the sludge age. The sludge age shows the time in which the sludge in the aeration tank is renewed. The plant is dimensioned so that in addition to carbon degradation and nitrification, denitrification and simultaneous stabilization can also be achieved. The minimum sludge age for simultaneous stabilization of the activated sludge is 25 days.

Aus dem Schlammalter, dem Trockensubstanzgehalt im Belebungsbecken und der Überschußschlammproduktion kann die Raumbelastung ermittelt werden.From the sludge age, the dry matter content in the Aeration tanks and the excess sludge production can Room load can be determined.

Da die im Anschluß an den Reinigungsprozeß folgende Sedimentations- und Dekantierzeit für die Reaktion verloren ist, muß das Prozeßbecken (2) um das Verhältnis aus Gesamtzyklusdauer zu Reaktionszeit vergrößert werden.Since the sedimentation and decantation time following the cleaning process is lost for the reaction, the process tank ( 2 ) must be enlarged by the ratio of the total cycle time to the reaction time.

Neben der biologischen Bemessung muß die Anlage auch hydraulisch bemessen werden. Zur Bemessung wird die mittlere Tageswassermenge um einen Sicherheitszuschlag von 10% erhöht. Das erforderliche Volumen des Prozeßbeckens (2) ergibt sich aus der angesetzten Wassermenge dividiert durch die Behälterzahl, die Zyklen pro Tag und die Austauschrate. In addition to the biological dimensioning, the system must also be dimensioned hydraulically. The average daily water volume is increased by a safety margin of 10%. The required volume of the process tank ( 2 ) results from the amount of water used divided by the number of tanks, the cycles per day and the exchange rate.

Der bei der Schmutzstoffentfernung produzierte Überschußschlamm muß aus dem Prozeßbecken (2) entfernt und zwischengespeichert werden. Dies soll beispielhaft in einem aus Betonfertigteilen bestehenden Überschußschlammspeicher (3) erfolgen, der in den Vorspeicher (1) gestellt (Fig. 2) oder separat aufgebaut wird (Fig. 4). Aufgrund der Stapelwirkung im Überschußschlammspeicher beträgt der Wassergehalt des Überschußschlamms im Überschußschlammspeicher (3) ca. 96%.The excess sludge produced during the removal of contaminants must be removed from the process pool ( 2 ) and stored temporarily. This should be done, for example, in an excess sludge storage ( 3 ) consisting of precast concrete parts, which is placed in the storage tank ( 1 ) ( FIG. 2) or built up separately ( FIG. 4). Due to the stacking effect in the excess sludge storage, the water content of the excess sludge in the excess sludge storage ( 3 ) is approximately 96%.

Das Prozeßbecken (2) ist in Anlehnung an die ATV-Richtlinie A 131 für ein Schlammalter von 25 Tagen bemessen worden. Die Abwassermenge wird in zwei Zyklen von je 12 Stunden Dauer behandelt. Die Anlage wird nach einer voreingestellten Zyklusstrategie gefahren. Die Abwassermengen sind durch diese statische Betriebsstrategie fest vorgegeben. Sollte durch außergewöhnliche Umstände mehr Abwasser zufließen als voreingestellt, stände bei einer fest voreingestellten Menge von 50% pro Zyklus und einer Zyklusdauer von 12 Stunden keine Zeit zur Verfügung, das mehr zugeflossene Abwasser zu behandeln. Diesem Problem wird entgegengewirkt, indem die Abwassermenge und damit auch die Schmutzlast von jetzt 50% pro Zyklus erhöht wird. Es wird eine Steigerung der Durchsatzleistung um 8% auf 58% gewählt. Da das Beckenvolumen und der Trockensubstanzgehalt nicht verändert werden, erhöht sich das Austauschvolumen. Die höhere Belastung der Anlage führt, bezogen auf 12 Stunden Zykluszeit, zu einer Verminderung des Schlammalters.The process basin ( 2 ) was dimensioned based on the ATV guideline A 131 for a sludge age of 25 days. The amount of waste water is treated in two cycles of 12 hours each. The system is operated according to a preset cycle strategy. The amount of waste water is fixed by this static operating strategy. If, due to exceptional circumstances, more wastewater flows in than preset, there would be no time available to treat the wastewater that had flowed in at a fixed preset amount of 50% per cycle and a cycle time of 12 hours. This problem is counteracted by increasing the amount of wastewater and thus the pollution load from now 50% per cycle. An increase in throughput of 8% to 58% is chosen. Since the pool volume and dry matter content are not changed, the exchange volume increases. The higher load on the system, based on a cycle time of 12 hours, leads to a reduction in the sludge age.

Das Schlammalter sinkt aufgrund der höheren Durchsatzleistung während der Reaktionszeit von 25 auf 22 Tage. Einbußen bei der Reinigungsleistung sind, infolge der hierdurch verursachten leicht höheren Belastung der Biomasse, nicht zu befürchten.The sludge age drops due to the higher throughput during the response time from 25 to 22 days. Loss in the Cleaning performance, as a result of this slightly higher load on the biomass, not to be feared.

Durch die Steigerung der Durchsatzleistung von 50 auf 58% pro Zyklus kommt es unter normalen Zuflußbedingungen im Anschluß an die Sedimentations- und Abpumpphase zu Wartezeiten. Diese Wartezeit wird zur weitergehenden Stabilisierung des Schlamms genutzt, so das sich über einen längeren Zeitraum gesehen wieder ein Schlammalter von 25 Tagen einstellt. Bei erhöhtem Abwasserzufluß kann die Wartezeit als Reaktionszeit genutzt werden.By increasing the throughput from 50 to 58% each Cycle arrives under normal inflow conditions afterwards the sedimentation and draining phase during waiting times. These Waiting time becomes a further stabilization of the sludge used, so that can be seen again over a longer period of time a mud age of 25 days. With increased Waste water inflow can use the waiting time as a response time become.

Der Sauerstoffverbrauch der Mikroorganismen bei der Reinigung des Abwassers ergibt sich aus dem Abbau der Kohlenstoffverbindungen und der Oxidation der Stickstoffverbindungen. Die Bemessungsrichtlinie nach ATV A 131 kann grundsätzlich auch zur Bemessung der Belüftung einer diskontinuierlich betriebenen Belebungsanlage herangezogen werden.The oxygen consumption of the microorganisms during cleaning of the wastewater results from the degradation of the Carbon compounds and the oxidation of the Nitrogen compounds. The design guideline according to ATV A 131 can also be used to measure the ventilation of a discontinuously operated aeration system become.

Die spezifischen Sauerstoffverbrauchswerte für den Abbau der Kohlenstoffverbindungen OV_c und die Oxidation der Stickstoffverbindungen OV_N müssen getrennt ermittelt werden. Aus der Summe der beiden Sauerstoffverbrauchswerte ist unter Berücksichtigung des Sättigungsdefizites die erforderliche Sauerstoff zufuhr O_B ermitteln.The specific oxygen consumption values for the decomposition of the carbon compounds OV _c and the oxidation of the nitrogen compounds OV _N must be determined separately. The required oxygen supply O _B can be determined from the sum of the two oxygen consumption values, taking into account the saturation deficit.

Bei der Bemessung sind die Lastfälle Nitrifikation bei 10°C und Nitrifikation einschließlich Denitrifikation bei 10°C und 20°C nachzuweisen. Zur Abdeckung der Belastungsspitzen ist die stündliche Sauerstoffzufuhr für den Abbau der Kohlenstoffverbindungen um 10% und zur Stickstoffoxidation von 50% zu erhöhen.The load cases are nitrification at 10 ° C and Nitrification including denitrification at 10 ° C and 20 ° C to prove. To cover the load peaks is the hourly oxygen supply for the breakdown of the Carbon compounds by 10% and for the nitrogen oxidation of Increase 50%.

Die Sauerstoffzufuhr wird entsprechend der beschriebenen Betriebsstrategie ausgelegt. Die Belüftung wird zur Erzielung einer weitgehenden Denitrifikation entsprechend der in Fig. 5 dargestellten Zyklusstrategie intermittierend betrieben. In den anoxischen Zeiträumen kann kein Sauerstoff eingetragen werden, so daß die Belüftungsaggregate größer bemessen werden müssen, da der Zeitraum zum Sauerstoffeintrag durch die Denitrifikationszeit verkürzt wird.The oxygen supply is designed according to the operating strategy described. The aeration is operated intermittently to achieve extensive denitrification in accordance with the cycle strategy shown in FIG. 5. In the anoxic periods no oxygen can be entered, so that the ventilation units have to be dimensioned larger, since the period for the oxygen entry is shortened by the denitrification time.

Zur Erzielung einer vollständigen Nitrifikation ist diese Verfahrensstrategie nicht erforderlich. Da im Verlauf des Reinigungszyklus keine anoxischen Zeiträume zwischengeschaltet sind, kann, abzüglich einer halbstündigen anaeroben Phase zu Beginn des Zyklus, eine Reaktionszeit von 9,5 h als Belüftungszeit angesetzt werden.To achieve complete nitrification, this is Process strategy not required. Since in the course of Cleaning cycle no anoxic periods interposed can, minus a half-hour anaerobic phase Beginning of the cycle, a response time of 9.5 h as Ventilation time.

Das Maß der Denitrifikation steigt mit zunehmendem Anteil des Denitrifikationsvolumens am gesamten Belebungsbeckenvolumen, bzw. bei einer SBR-Anlage von dem Verhältnis der Denitrifikationszeit zur gesamten Reaktionszeit. Das Verhältnis von Denitrifikationszeit zur Gesamtreaktionszeit beträgt 3,5/10. Nach der ATV-Richtlinie A 131 ergibt sich eine Denitrifikationskapazität von 0,11 kg Nitratstickstoff pro kg zugeführten BSB₅. Im Gegensatz zur Nitrifikation sind zur Erzielung einer weitgehenden Denitrifikation, entsprechend der Zyklusstrategie, anoxische Phasen mit einer Gesamtdauer von 3,5h pro Zyklus erforderlich. Die Sauerstoffeintragszeit während der gesamten Zyklusdauer von 12 h reduziert sich damit neben der Absetz- und Dekantierzeit von insgesamt 2 h noch um die halbstündige anaerobe Phase zu Beginn des Zyklus und um die anoxischen Phasen von 3,5h. Die Zeit in der der Sauerstoff eingetragen werden muß, beträgt somit 12-2-0,5-3,5 = 6 h. Dies ist bei der Auslegung der Belüftungsaggregate zu berücksichtigen.The degree of denitrification increases with increasing proportion of Denitrification volume of the entire aeration tank volume, or in the case of an SBR system from the ratio of Denitrification time to the total reaction time. The relationship from denitrification time to total reaction time is 3.5 / 10. According to ATV guideline A 131 there is a Denitrification capacity of 0.11 kg nitrate nitrogen per kg supplied BOD₅. In contrast to nitrification, Achieving extensive denitrification in accordance with the Cycle strategy, anoxic phases with a total duration of 3.5 hours required per cycle. The oxygen entry time during the total cycle time of 12 hours is reduced in addition to the Setting and decanting time of a total of 2 hours half hour anaerobic phase at the beginning of the cycle and around the anoxic phases of 3.5h. The time in which the oxygen must be entered, is thus 12-2-0.5-3.5 = 6 h. This is too important when designing the ventilation units consider.

Da bei der Berechnung der Belüftung der Sauerstoffeintrag unter Betriebsbedingungen sicherzustellen ist, muß die Sauerstoffzufuhr unter Reinwasserbedingungen durch den Sauerstoffzufuhrfaktor erhöht werden. Der hier angesetzte Sauerstoffzufuhrfaktor wird mitBecause when calculating the ventilation the oxygen entry below Operating conditions must be ensured, the Oxygen supply under pure water conditions by the Oxygen supply factor can be increased. The one here Oxygen supply factor is with

λ = 0,80λ = 0.80

entsprechend einer mittelblasigen Belüftung angesetzt.according to a medium-bubble ventilation.

Das von der Klarwasserabzugseinrichtung (12) abgepumpte Wasser wird der vorhandenen Freigefälleleitung innerhalb der Kläranlage zugegeben. Die Freigefälleleitung muß daher in der Lage sein, die Wassermengen abzuführen. Die höchste Förderleistung der Abzugseinrichtung (12) ergibt sich zu Beginn des Abpumpvorganges, da zu diesem Zeitpunkt die geodätische Förderhöhe am geringsten ist. Aus der Pumpenkennlinie kann die Fördermenge ermittelt werden.The water pumped out by the clear water drainage device ( 12 ) is added to the existing free fall pipe within the sewage treatment plant. The free fall line must therefore be able to drain the water. The highest delivery rate of the extraction device ( 12 ) is obtained at the beginning of the pumping process, since the geodetic delivery head is the lowest at this point. The delivery rate can be determined from the pump characteristic.

Die Überschußschlammpumpe (13) wird wie die Vorspeicherpumpe (10) ausgelegt werden, sie ist damit für den Verwendungszweck überdimensioniert. Es besteht aber hierdurch die Möglichkeit, im Störfall die Pumpen untereinander auszutauschen.The excess sludge pump ( 13 ) will be designed like the pre-storage pump ( 10 ), so it is oversized for the intended use. In this way, however, it is possible to exchange the pumps with one another in the event of a fault.

Neben der Umrüstung der Ausfaulgrube zu einer leistungsfähigen Kläranlage ist auch die weitere Ausbaufähigkeit in der Konzeptionierung zu untersuchen.In addition to converting the septic tank to a powerful one The wastewater treatment plant is also expandable in the Examine conception.

Im folgenden wird ermittelt, in wie weit sich die Kapazität der umgerüsteten Anlage steigern läßt und welche Umbaumaßnahmen hierzu erforderlich sind. Die Kapazität kann gesteigert werden, indem die Bakterienmasse im Prozeßbecken, ausgedrückt durch den Trockensubstanzgehalt TSBB, von 3 auf 5 kgTS/m³, angehoben wird und das gesamte Volumen des Umlaufbeckens von 175 m³ als Reaktionsraum dient.In the following it is determined to what extent the capacity of the retrofitted plant can be increased and what conversion measures are required for this. The capacity can be increased by the bacterial mass in the process basin, expressed by the Dry matter content TSBB is increased from 3 to 5 kgTS / m³ and the total volume of the circulating pool of 175 m³ as Reaction space serves.

Die Erweiterung der Kläranlage um den Faktor 2 bis 4 kann lediglich durch einen Austausch der Tauchmotorpumpen der Ejektorbelüftung (11) und einer Änderung der Parameter der Steuer- und Regeleinrichtung auf die geänderten Betriebsbedingungen erreicht werden.The wastewater treatment plant can be expanded by a factor of 2 to 4 only by replacing the submersible pumps of the ejector ventilation ( 11 ) and changing the parameters of the control and regulating device to the changed operating conditions.

Die nachfolgend beschriebene Einrichtung dient zur Steuerung der nach dem SBR-Prinzip arbeitenden Kläranlage.The device described below is used to control the Sewage treatment plant operating according to the SBR principle.

Es werden die MeßwerteThere are the measured values

- Fill level pre-storage ( 1 )
- Process tank fill level ( 2 )
- Overflow of sludge storage
- oxygen content
- PH value

erfaßt und die Aggregaterecorded and the aggregates

- pre-storage pump
- agitator
- ventilation device (speed set via DDC)
- Clear water drainage pump
- slurry pump

in Abhängigkeit der Meßwerte nach dem vorgegebenen Zykluszeitprogramm Fig. 5 angesteuert.controlled as a function of the measured values according to the specified cycle time program Fig. 5.

Alle Aggregate können sowohl von Hand über ein spezielles Bediengerät (Handbetrieb) als auch von einer elektronischen Steuerung (SPS) angesteuert werden. Der Handbetrieb ist unabhängig von der Steuerung funktionsfähig, d. h. auch bei einem eventuellen Ausfall der Steuerung kann die Kläranlage weiterhin von Hand betrieben werden.All units can be hand-made using a special Control unit (manual operation) as well as from an electronic one Control (PLC) can be controlled. The manual mode is functional independently of the control, d. H. even with one the sewage treatment plant can continue to fail operated by hand.

Die elektronische Steuerung und die Handbedienebene arbeiten mit einer batteriegestützten 24V Gleichspannung. Die Erzeugung dieser Spannung, die Batterie und die Batterieladeeinrichtung sind Bestandteil des Schaltschrankes.The electronic control and the manual control level work with a battery-assisted 24V DC voltage. The production this voltage, the battery and the battery charger are part of the control cabinet.

Für Bedien- und Anzeigezwecke befindet sich im Schaltschrank ein spezielles Tableau. Hier befinden sich folgende Bedienelemente:For control and display purposes is located in the control cabinet special tableau. The following controls are located here:

1. Control ON / OFF
2. Manual / automatic mode switch for manual operation:
3. Pre-store pump ON / OFF
4. Clear water drain pump ON / OFF
5. Agitator ON / OFF
6. Mud pump ON / OFF
7. Aeration pump ON / OFF for automatic mode:
9. Start button
10. Presetting of work step
11. Presetting operation
12. Error acknowledgment The following states are displayed:
1st current stage: (1st-3rd (max. To 6th) clarification stage, Sedimentation, pumping, Pumping out sludge, waiting for waste water)
2nd current step (filling, stirring, aerating)
3. Automatic runs
4. Error displays:

- Storage tank ( 1 ) overfilled

- Process basin ( 2 ) overfilled

- Sludge storage area overfilled

- Storage pump defective

- Excess sludge storage pump defective

- Slurry pump defective

- Agitator defective

- Aeration pump defective
5. Oxygen content in the aeration tank
6. pH value in the pre-storage ( 1 )

Die Anlage besitzt eine umfassende Eigenüberwachung. Hierzu gehören die Überwachung der 24V- Stromversorgung, die Überwachung aller Pumpen und die Überwachung der Füllstände in allen drei Kammern sowie des Sauerstoffgehalts und des pH-Wertes. Auftretende Fehler werden auf dem Tableau angezeigt und bleiben auch nach einem eventuellen Verschwinden des Fehlers gespeichert. Die Fehlermeldungen können quittiert werden. Wenn die Fehler beseitigt sind, verlöschen die entsprechenden Anzeigen.The plant has extensive self-monitoring. For this include monitoring the 24V power supply that Monitoring all pumps and monitoring the levels in all three chambers as well as the oxygen content and the pH. Any errors that occur are displayed on the panel and remain even after the error has disappeared saved. The error messages can be acknowledged. If the errors have been eliminated, the corresponding ones will disappear Show.

Alle Fehler werden zu einer Fehlersammelmeldung zusammengefaßt und nach außen durch eine auf dem Schaltschrank montierte Rundumleuchte signalisiert. Die Steuerung signalisiert über eine Anrufeinrichtung den Fehler an drei gewünschte Teilnehmer Alle steuer- und regelungstechnischen Funktionen sind in der Software der speicherprogrammierbaren Steuerung abgelegt. All errors are summarized in a common error message and to the outside by one mounted on the control cabinet Beacon signals. The control signals via a Call setup the error to three desired participants All control and regulation functions are in the Software of the programmable logic controller stored.

Von der SPS werden alle Eingangssignale (Schalter, Tasten, Meßfühler) zyklisch abgefragt und ausgewertet. Innerhalb der Steuerung laufen mehrere Zeitstufen hintereinander ab, die den gewünschten Ablauf des Reinigungsprozesses realisieren.All input signals (switches, buttons, Sensor) cyclically queried and evaluated. Within the Control run several time stages in succession, the Realize the desired process of the cleaning process.

Über Softwareschalter kann zwischen einer reinen Zeitablaufsteuerung und einer zustandsabhängigen Steuerung des Prozesses gewählt werden. Es kann wahlweise mit fest voreingestellten Parametern (Füllmengen, Zeiten, Grenzwerte) oder mit prozeßabhängigen Parametern gefahren werden. Alle Parameter sind mit einem über eine serielle Schnittstelle an die SPS angeschlossenen Rechner einstellbar. Programmänderungen, die aufgrund von neuen Erkenntnissen oder auf Kundenwunsch notwendig sind, können problemlos vorgenommen werden.Software switches can switch between a pure Timing control and state-dependent control of the Process. It can optionally be fixed preset parameters (filling quantities, times, limit values) or run with process-dependent parameters. All Parameters are sent to the via a serial interface PLC connected computer adjustable. Program changes that necessary based on new knowledge or on customer request can be done easily.

Während der Belüftungsphase wird der Sauerstoffgehalt ständig gemessen und mit einem in der Steuerung abgelegten Sollwert verglichen. Ein entsprechend angepaßter DDC-Regler steuert die Belüftungseinrichtung je nach Sauerstoffbedarf an. In den anoxischen und anaeroben Prozeßzuständen wird das Rührwerk entsprechend der eingestellten Verfahrensstrategie in Betrieb genommen.During the ventilation phase, the oxygen content becomes constant measured and with a setpoint stored in the control compared. A correspondingly adapted DDC controller controls the Ventilation device depending on the oxygen requirement. In the the agitator becomes anoxic and anaerobic process states in operation according to the set process strategy taken.

Functional description

Nach dem Einschalten der Anlage (Einschalten der Versorgungsspannung) muß der Bediener den Arbeitsgang und den Arbeitsschritt einstellen, mit dem die Steuerung beginnen soll. Solange dies nicht erfolgt ist, führt die Steuerung keine Aktionen aus. Die Einstellung erfolgt mit Tasten auf dem Tableau, die jeweilige Einstellung wird mit Leuchtdioden angezeigt. Zum Starten des automatischen Klärprozesses ist dann die Starttaste zu betätigen. Der laufende Automatikbetrieb wird angezeigt.After switching on the system (switching on the Supply voltage), the operator must carry out the operation and the Set the work step with which the control should start. As long as this has not been done, the control does not Actions. The setting is made using the buttons on the Tableau, the respective setting is with LEDs displayed. Then is to start the automatic clarification process to press the start button. The ongoing automatic mode is displayed.

Von der Automatik werden die entsprechend der Klärstrategie erforderlichen Schritte nacheinander ausgeführt. Das Anzeigetableau gibt jederzeit Auskunft über den gegenwärtig laufenden Prozeß. In jedem Klärgang kann mit unterschiedlichen Parametern (Zeiten, Füllmengen) gefahren werden. Die entsprechenden Parameter hierfür werden fest voreingestellt. Das Füllen wird bei Überschreiten einer Maximalmenge an Abwasser im Prozeßbecken (2) gestoppt.The automatic steps are carried out one after the other according to the clarification strategy. The display panel provides information about the current process at any time. Different parameters (times, fill quantities) can be used in each clarification cycle. The corresponding parameters for this are preset. The filling is stopped when a maximum amount of waste water in the process tank ( 2 ) is exceeded.

Wenn die gewünschte Anzahl von Klärgängen abgearbeitet ist, schließen sich das Absetzen und Abpumpen an. Der Zeitpunkt für den Beginn des Abpumpens des gereinigten Wassers und die abzupumpende Wassermenge können fest vorgegeben werden oder in Abhängigkeit von der Höhe des Schlammspiegels von der Automatik selbst ermittelt werden.When the desired number of clarifications have been processed, followed by weaning and pumping. The time for the start of pumping the purified water and the amount of water to be pumped out can be predefined or in Dependence on the level of the sludge level from the automatic be determined yourself.

Das Abpumpen des Belebtschlammes erfolgt wahlweise von Hand oder automatisch bei Überschreiten eines bestimmten Grenzwertes oder in vorgewählten Abständen und Mengen.The activated sludge is pumped out either by hand or automatically when a certain limit is exceeded or at pre-selected intervals and quantities.

Ist der gesamte Klärzyklus beendet, wird ein neuer Zyklus gestartet. Er kann sich unmittelbar an den vorhergehenden Zyklus anschließen oder erst nach Erfüllung bestimmter Bedingungen einsetzen. Ist nicht ausreichend Abwasser für den folgenden Klärprozeß vorhanden, wird auf die erforderliche Abwassermenge gewartet.When the entire clarification cycle has ended, a new cycle is started started. He can immediately follow the previous cycle connect or only after certain conditions have been met deploy. Is not enough wastewater for the following Clarification process in place is based on the amount of wastewater required waited.

Der automatische Betrieb der Anlage kann jederzeit unterbrochen werden. Hierzu ist von Hand auf Automatik umzuschalten. Im Handbetrieb können alle Aktoren unabhängig voneinander ein- und ausgeschaltet werden. Sofern im Handbetrieb kein neuer Arbeitsgang und Arbeitsschritt gewählt wird, arbeitet die Steuerung nach dem Zurückschalten auf Automatikbetrieb so weiter, als wäre keine Unterbrechung erfolgt.The automatic operation of the system can be interrupted at any time become. To do this, switch from manual to automatic. in the All actuators can be switched on and off manually turned off. Unless there is a new one in manual mode Work step and work step is selected, the works Control after switching back to automatic mode like this as if there had been no interruption.

Über den beschriebenen Leistungsumfang hinaus werden folgende Betriebsarten von der Steuerung im Zusammenspiel mit den Sensoren und Aktoren realisiert:In addition to the scope of services described, the following are: Operating modes from the controller in interaction with the Sensors and actuators implemented:

1. Besseres Zusammenspiel zwischen Vorspeicher (1) und SBR-Reaktor.1. Better interaction between pre-storage ( 1 ) and SBR reactor.

2. Zustandsabhängige Steuerung des Prozesses.
Durch die zustandsabhängige Steuerung und Regelung der Reinigungsabläufe über eine entsprechende Sensorik wird der Reinigungsprozeß durch die Steuer- und Regelungseinrichtung überwacht und entsprechend eingestellt. Die einzelnen Prozessphasen, die Anzahl der Schübe und die gepumpten Abwassermengen können in Abhängigkeit von den im Vorspeicher (1) und im Reaktionsbecken herrschenden Bedingungen selbständig eingestellt werden.2. Condition-dependent control of the process.
Due to the condition-dependent control and regulation of the cleaning processes by means of a corresponding sensor system, the cleaning process is monitored by the control device and adjusted accordingly. The individual process phases, the number of batches and the amount of wastewater pumped can be set independently depending on the conditions prevailing in the pre-storage tank ( 1 ) and in the reaction tank.

3. Die ins Prozeßbecken (2) abgegebene Abwassermenge wird in der ersten Ausbauphase volumengesteuert und nicht zeitgesteuert.
Der Wasserstand im Vorspeicher (1) wird von der Steuerung erfaßt und die Pumpe solange angesteuert, bis der Wasserspiegel auf das der vorgewählten Wassermenge entsprechende Niveau abgesunken ist. Da die Oberfläche des Wasserspiegels im Behälter bekannt ist, kann das abzupumpende Volumen aus der Wasserspiegeldifferenz ermittelt werden.3. The amount of wastewater discharged into the process tank ( 2 ) is volume-controlled in the first expansion phase and not time-controlled.
The water level in the pre-storage tank ( 1 ) is recorded by the control and the pump is activated until the water level has dropped to the level corresponding to the preselected amount of water. Since the surface of the water level in the tank is known, the volume to be pumped out can be determined from the water level difference.

4. Anpassung des Austauschvolumens an die Schmutzlast.
Die Größe des Reaktionsbeckens sowie das Austauschvolumen eines Reinigungszyklus werden von der zu erwartenden Schmutzlast bestimmt. Mit der Anordnung eines Vorspeicher (1) ist eine Trennung zwischen PROZESSBECKEN (2) und Abwasserzulauf möglich. Das Abwasser kann dem Reaktionsraum nicht mehr beliebig zufließen, sondern wird im Vorspeicher (1) zurückgehalten. Der Zeitpunkt der Abwasserabgabe und die Abwassermenge können hierdurch entsprechend dem Zykluszeitprogramm vorgewählt werden.4. Adaptation of the exchange volume to the dirt load.
The size of the reaction basin and the exchange volume of a cleaning cycle are determined by the expected contamination load. The arrangement of a pre-storage tank ( 1 ) enables a separation between the PROCESS TANK ( 2 ) and the wastewater inlet. The wastewater can no longer flow into the reaction chamber as desired, but is retained in the preliminary storage ( 1 ). The time of wastewater discharge and the amount of wastewater can thus be preselected in accordance with the cycle time program.

Bei den bekannten Kläranlagen nach dem SBR-Prinzip ist die Menge des weitergegebenen Abwassers aufgrund der Zeitsteuerung der Pumpen nur unzureichend gegeben.In the known sewage treatment plants based on the SBR principle Amount of waste water passed on due to the timing of the pumps are insufficient.

Bei dieser sogenannten statischen Betriebsstrategie wird das Abwasser unabhängig von der Schmutzlast volumenbezogen dem Prozeßbecken (2) zugegeben. Es wird dabei vereinfachend davon ausgegangen, daß die Abwasserzusammensetzung bei jedem Schub gleich ist und die Schmutzlast durch das Abwasservolumen beschrieben werden kann. Tatsächlich ist die Abwasserzusammensetzung im Verlaufe eines Tages starken Schwankungen unterworfen, die durch Regenereignisse und den daraus resultierenden hohen Fremdwasseranteil und Zugabe von hoch konzentriertem Fäkalschlamm noch verstärkt werden. Diese Schwankungen können zu Problemen bei dem Betrieb einer SBR-Kläranlage führen. Da hier alle Reinigungsschritte in einem Becken zusammengefaßt werden, ist es besonders zur Erzielung einer weitergehenden Reinigung erforderlich, daß die einzelnen Phasen aerob, anoxisch und anaerob eingestellt werden können. Ein wichtiger Faktor hierbei ist, daß beim Wechsel von einer aeroben zu einer anoxischen Phase der Sauerstoffgehalt durch einen neu zugegebenen Abwasserschub weit genug abgesenkt wird und den Denitrifikanten genügend Kohlenstoff zum Abbau des Nitrats angeboten wird. Die Menge des eingebrachten Kohlenstoffs ist somit zur Einstellung der Prozeßphasen und für den Reinigungserfolg von großer Wichtigkeit. Die Steuerung der Kohlenstoffmenge bzw. der Schmutzlast über das Abwasservolumen ist damit ein nicht ganz zufriedenstellender Zustand. Die einzelnen Schübe sowie die Austauschmenge eines Zyklus werden in Abhängigkeit von der Schmutzlast gesteuert. Es handelt sich damit um einen dynamischen Anlagenbetrieb, bei dem das Volumen des dem Prozeßbecken (2) zugegebenen Abwassers vom Grad der Abwasserverschmutzung bestimmt wird. Die Messung der Abwasserverschmutzung erfolgt mit einer kontinuierlich arbeitenden UV-Extinktionsmessung. Mittels einer Tauchsonde kann die Abwasserzusammensetzung on-line im Vorspeicher (1) erfolgen. Anhand der Abwasserverschmutzung und der in den vorherigen Schüben abgegebenen Schmutzlast wird von der Steuerung das abzupumpende Wasservolumen berechnet.In this so-called static operating strategy, the wastewater is added to the process tank ( 2 ) depending on the volume, depending on the volume of dirt. For simplification, it is assumed that the wastewater composition is the same for every batch and that the pollution load can be described by the wastewater volume. In fact, the wastewater composition is subject to strong fluctuations over the course of a day, which are exacerbated by rain events and the resulting high proportion of extraneous water and the addition of highly concentrated faecal sludge. These fluctuations can lead to problems when operating an SBR treatment plant. Since all cleaning steps are combined in one basin, it is particularly necessary to achieve further cleaning that the individual phases can be adjusted aerobically, anoxically and anaerobically. An important factor here is that when changing from an aerobic to an anoxic phase, the oxygen content is reduced far enough by a newly added wastewater surge and the denitrifiers are offered enough carbon to break down the nitrate. The amount of carbon introduced is therefore of great importance for setting the process phases and for the cleaning success. The control of the amount of carbon or the pollution load via the wastewater volume is therefore not an entirely satisfactory condition. The individual batches and the exchange quantity of a cycle are controlled depending on the dirt load. It is therefore a dynamic plant operation in which the volume of the waste water added to the process tank ( 2 ) is determined by the degree of waste water pollution. Wastewater pollution is measured using a continuously working UV absorbance measurement. The wastewater composition can be carried out on-line in the storage tank ( 1 ) by means of a submersible probe. The control system calculates the water volume to be pumped based on the waste water pollution and the dirt load emitted in the previous batches.

5. Der Reinigungszyklus und das Zykluszeitprogramm werden selbständig, in Abhängigkeit von den im Reaktor herrschenden Bedingungen eingestellt.5. The cleaning cycle and the cycle time program will be independently, depending on those in the reactor Conditions set.

Die SBR-Strategie bietet im Gegensatz zum konventionellen, kontinuierlichen Belebungsverfahren die Möglichkeit, auf die im Reaktionsbecken herrschenden Bedingungen einzugehen, da die Abwasserzusammensetzung nicht durch ständig ein und auslaufendes Abwasser verändert wird. In contrast to the conventional, the SBR strategy offers continuous activation process the possibility of conditions in the reaction basin, since the Wastewater composition not due to constantly entering and leaving Wastewater is changed.

Eine weitere Steigerung der Reinigungsleistung kann erzielt werden, indem sich die Zyklusstrategie der Zusammensetzung der im Becken vorhandenen Abwasserzusammensetzung anpaßt. Es wird dabei durch entsprechende Steuerung der einzelnen Prozeßphasen solange auf das im Prozeßbecken (2) befindliche Abwasser eingangen, bis sich der gewünschte Reinigungserfolg eingestellt hat.A further increase in cleaning performance can be achieved by adapting the cycle strategy to the composition of the wastewater composition in the pool. Appropriate control of the individual process phases relates to the waste water in the process basin ( 2 ) until the desired cleaning success has been achieved.

6. Biologische Phosphatelimination.
Die vorgestellte Lösung ermöglicht eine biologische Phosphatelimination. Dies wird durch einen gezielten Wechsel zwischen anaeroben und aeroben Phasen erreicht. Hierdurch kann auf eine chemische Fällung verzichtet, bzw. der Einsatz stark eingeschränkt werden.6. Biological phosphate elimination.
The solution presented enables biological phosphate removal. This is achieved through a targeted change between anaerobic and aerobic phases. As a result, chemical precipitation can be dispensed with or the use can be greatly restricted.

Claims

1. wastewater treatment plant according to the SBR principle, characterized in that the plant consists of a storage tank ( 1 ), a process tank ( 2 ) and a third tank ( 3 ), which serves to store the excess sludge.

2. Wastewater treatment plant according to claim 1, characterized in that the 1st basin, which is used as a preliminary storage ( 1 ) is connected via a line ( 18 ) to the basin serving as excess sludge storage ( 3 ).

3. Sewage treatment plant according to claim 1, characterized in that the 1st pool serving as pre-storage with the 2nd as process pool serving pool is connected via a line.

4. Wastewater treatment plant according to claim 1, characterized in that the second serving as a process pool ( 2 ) is connected via a line ( 9 ) to the third pool serving as excess sludge storage ( 3 ).

5. Wastewater treatment plant according to claim 1, characterized in that the basin ( 2 ) serving as a process basin is connected via a line ( 7 ) to a catching device ( 19 ), which in turn is connected to a line ( 8 ) with the receiving water or a secondary clarifier.

6. Wastewater treatment plant according to claim 1 to 5, characterized in that in the basin ( 1 , 2 , 3 ) and / or the receiving water connecting lines ( 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 18 ) pumps ( 10 , 13 , 12 ) and / or one-way or multi-way valves can be inserted.

7. Wastewater treatment plant according to claim 1 to 6, characterized in that in the serving as a storage tank ( 1 ) and in the serving as a process pool ( 2 ), optional sensors for measuring the oxygen, nitrate, nitrite, phosphate content, the Redox potential and / or the level are arranged.

8. Wastewater treatment plant according to claim 1 to 7, characterized in that the process tank ( 2 ) and / or the storage tank ( 1 ) is equipped with a ventilation device ( 11 ).

9. Sewage treatment plant according to claim 1 to 8, characterized in that the valves, pumps ( 10 , 12 , 13 ) and the ventilation device ( 11 ) are controlled by a control and regulating device.

10. Wastewater treatment plant according to claim 1 to 9, characterized in that the control of the valves, pumps ( 10 , 12 , 13 ) and / or the ventilation device ( 11 ) controlled by vibration packets and / or pulse duration modulated, with a packet duration of 1 / f seconds to ∞ / f seconds or a pulse duration of 0 seconds to ∞ seconds.

11. Wastewater treatment plant according to claim 1 to 10, characterized in that the ventilation device ( 11 ) for expanding the setting range and / or for improving the efficiency can consist of several pumps.

12. Sewage treatment plant according to claim 1 to 11, characterized in that in the line ( 7 , 8 ) between the process tank and receiving water or secondary clarifier optionally switched on pump ( 12 ) is arranged and held so that only the clear water is drawn off.

13. Wastewater treatment plant according to claim 1 to 11, characterized in that the removal of the clear water from the process basin ( 2 ) via a line ( 7 , 8 ) can take place in free fall without additional, continuously operating during the extraction pump.

14. Wastewater treatment plant according to claim 1 to 12, characterized in that the plant has a so-called rake ( 4 ) which is designed such that the gluing or clogging of the rake outlet by a baffle ( 20 ), the coarse separation of the solids and Fat serves, and is prevented by the oblique arrangement of the sieve-like rake outlet ( 17 ).

15. Wastewater treatment plant according to claim 1 to 13, characterized in that the rake ( 4 ) can have a suction device ( 16 ).

16. Sewage treatment plant according to claim 1 to 14, characterized in that an existing wastewater treatment plant or one or more existing ones Basin by adding and / or removing partitions and / or other components is redesigned such that the Wastewater treatment plant or the one or more pools, optionally and the according to the respective circumstances and / or requirements, in one, several or all points of claims 1 to 15 can correspond.