DE4423300A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Optimierung der biologischen Stickstoff-Elimination aus Wasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur Optimierung der biologischen Stickstoff-Elimination aus Wasser, insbesondere Abwasser und eine Vor­ richtung dafür. Das bevorzugte Einsatzgebiet ist die Reinigung von häusli­ chem und industriellem Abwasser.

Die bekannten Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung oxidieren neben organischen Kohlenstoffverbindungen auch Stickstoffverbindungen zu Nitrit und Nitrat auf. Oxidierte Stickstoffverbindungen sind ökologisch als eutrophierende Stoffe (Düngemittel) anzusprechen und von daher im Ablauf von Abwasserreinigungsanlagen unerwünscht, dies aber auch aus Gründen der Prozeßstabilität, weil sie in reduziertem Milieu als Sauer­ stoff-Ersatz fungieren und insbesondere in anaeroben Sedimentern zu einer Gasbildung im sedimentierten Schlamm führen, der diesen an die Oberflä­ che bringt, von wo er in die Gewässer mitgerissen wird. Dieser Schlamm stellt eine Restverschmutzung dar, die häufig zu Grenzwertüberschreitun­ gen bzgl. BSB und CSB sowie absetzbarer Stoffe führt.

In kleinen Abwasserreinigungsanlagen wird die Stickstoff-Elimination al­ lerdings nicht gefordert, so daß hier im Grunde kein Handlungsbedarf be­ steht. Jedoch sind die kleinen Abwasserreinigungsanlagen heute häufig überdimensioniert oder zumindest zeitweise so unterbelastet, daß Nitrifi­ kanten sich etablieren können und dadurch die Stickstoff-Oxidation - un­ erwünscht - eingeleitet wird.

In kommunalen und industriellen Abwasserreinigungsanlagen ab bestimm­ ten Größenordnungen (EU: 5.000 EGW, BRD: 10.000 EGW) wird die Stickstoff-Elimination gefordert. Derartige Abwasserreinigungsanlagen be­ nötigen mindestens zwei Zonen: Eine oxidierend wirkende Nitrifikations­ zone zur Umwandlung des oxidierbaren Stickstoffs in Nitrit und Nitrat und eine reduzierend wirkende Denitrifikationszone zur Reduktion der oxidier­ ten Stickstoffverbindungen zu gasförmigem Stickstoff.

Um eine Denitrifikation zu ermöglichen, müssen zur Denitrifikation befä­ higte Mikroorganismen mit Nitrit/Nitrat und reduzierten Verbindungen in Kontakt gebracht werden, damit Nitrit/Nitrat reduziert und die reduzier­ ten Verbindungen oxidiert werden können. Aufgrund partiell anaerober Zustände im Innern von Mikroorganismenflocken oder dicken Biofilmen findet immer eine simultane Denitrifikation in Abwasserreinigungsanlagen statt. Allein die Grundatmung der Mikroorganismen im Rahmen des Erhal­ tungsstoffwechsels führt bereits zur Denitrifikation - allerdings mit recht geringen Umsatzleistungen.

Daneben wird die Denitrifikation gezielt durch An- und Abschalten von Belüftungseinrichtungen bzw. durch Vor- oder Nachschaltung anaerober Zonen/Becken herbeigeführt, die im Fachjargon "anoxisch" bezeichnet werden. Die vorgeschaltete Variante hat den Vorteil, daß im Zulauf be­ reits reduzierte Verbindungen enthalten sind und mit den üblichen Rück­ laufschlamm-Fördermengen neben den erforderlichen Mikroroganismen ni­ trathaltiges, gereinigtes Wasser in den Zulauf zur biologischen Behandlung gelangt, während die nachgeschaltete Denitrifikation die gesteuerte Dosie­ rung von unbehandeltem Abwasser und eine Nachoxidationsstufe verlangt, weil unter reduktiven Bedingungen immer organische Säuren entstehen. Um eine weitergehende Denitrifikation über 50% bei der vorgeschalteten Denitrifikation zu erreichen, muß zusätzlich ein Teil des biologisch behan­ delten, oxidierten Wassers in den Zulauf gefördert werden (man nennt die­ sen Strom Kreislaufwasser). Aus hydraulischen Gründen wird dieser nitrat­ haltige Strom vor der Nachklärung entnommen und in die Nitrat-reduzie­ renden Zonen eingeleitet.

Die organische und oxidierbare Stickstoff-Fracht, die Verweildauer des zu behandelnden Abwassers in den einzelnen Abwasserreinigungsanlagen-Ele­ menten sowie des Schlammes in den jeweiligen Zonierungen sowie der Rücklauf- und Kreislaufstrom beeinflussen wesentlich das Prozeßergebnis. Besonders in kleineren Abwasserreinigungsanlagen mit unregelmäßigen, dafür aber sehr stark schwankenden Zulaufverhältnissen sind die Abbau­ vorgänge dynamisch. Dynamische Verhältnisse können zwar über Aus­ gleichsbeckensysteme, wie Teiche, entkoppelt werden, doch benötigt man hierfür sehr viel Platz, der meist nicht vorhanden ist. Sie können alternativ aber auch über verschiedene Meßverfahren erfaßt und über entsprechend gute Steuer- und Regelstrategien abgefangen werden, so daß das Prozeßer­ gebnis im oben genannten Sinne, aber auch bzgl. Nitrat im Ablauf stabili­ siert wird.

An Meßgeräten stehen heute angefangen bei Sonden für pH, rH, Leitfähig­ keit und Sauerstoffpartialdruck auch kontinuierlich oder quasi kontinuier­ lich messende Systeme von An- und Kationen und von Summenparame­ tern, wie organische Säuren, BSB, CSB und TOC, zur Verfügung. Aller­ dings sind in kleineren Kläranlagen online-Meßgeräte nicht finanzierbar und auch aus organisatorischen Gründen (Qualifikation des Personals u. dgl.) nicht einsetzbar.

Als einfache Steuerung wird deshalb heute meist nur die Belüftungsintensi­ tät verändert, nach meist fest vorgegebenen Zeitintervallen, und allenfalls die Rücklaufschlammenge in einem konstanten Verhältnis zum Zulaufvolu­ menstrom gefahren. In größeren Abwasserreinigungsanlagen ist es bekannt, den Ammonium-Gehalt zu messen und danach die oxidierend arbeitende Zone zu steuern und/oder den Nitrat-Gehalt zu messen und danach die Kreislaufwassermenge neben der Rücklaufschlammenge zu steuern. Aller­ dings beginnen derartige Steuer- und Regelkreise zu schwingen, wenn nicht genügend reduzierende Verbindungen für die Denitrifikation vorhanden sind. Deshalb werden neuerdings der BSB, der TOC oder organische Säu­ ren im Zulauf bestimmt, um auf Basis dieser Werte die Belüftung und Rückführung zu steuern (siehe in diesem Zusammenhang: Korrespondenz Abwasser, 40. Jahrgang, Seite 556).

Diese Meßverfahren sind - angefangen von der Probenaufbereitung bis hin zur Wartung der online-Laboratorien, die sie quasi darstellen - zeit- und kostenaufwendig und kommen für kleinere Abwasserreinigungsanlagen nicht in Betracht. Für kleinere Abwasserreinigungsanlagen müssen aber Lö­ sungen zur gezielten Denitrifikation gefunden werden, weil die Nitrifikation nicht zu unterdrücken ist.

Durch die DE OS 39 14 357 ist es bekannt, mittels Messung des sogenann­ ten Redoxpotentials die Denitrifikation in einem intervallweise belüfteten System (Umlaufgraben oder intermittierend belüftet) zu steuern. Hierbei wird ein starker Abfall des Potentialverlaufes als Kenngröße für das Fehlen von Nitrat gewertet. In der Praxis haben sich diese Steuerungen aber nicht bewährt, weil für die Umsetzung in eine Steuerung ein signifikanter Knick im Kurvenverlauf detektiert werden muß und dieser Knick erstens abwas­ serspezifisch ist und zweitens sich zeitlich ändert (FRÖSE: Nitrifikation und Denitrifikation - Vergleiche verschiedener MSR-Strategien - geregelt nach dem Redox-Potential bzw. auf Basis von Ammonium- und Nitratmes­ sungen. Vortrag an der Technischen Akademie Esslingen 21./22. März 1994).

In der DE OS 40 04 476 wird ebenfalls das Redox-Potential gemessen, je­ doch nur in der reduzierten Zone. Hintergrund ist, daß STEIN beobach­ tete, daß beim Verfahren der partiell aeroben Biologie nur der Energie­ stoffwechsel von Mikroorganismen gedeckt wird, ohne daß diese zum Auf­ bau von Biomasse befähigt werden. Die Versorgung der Mikroorganismen mit Sauerstoff wird dabei über das Redox-Potential gesteuert, da die be­ kannten Sauerstoff-Partialdruck-Meßgeräte bei diesem Verfahren immer gerade noch "Null" anzeigen, so daß sie für Regelprozesse untauglich sind.

Die Erweiterung der partiell aeroben Biologie auf Denitrifkationsprozesse unter Zufuhr von Sauerstoff auf Basis einer Redox-Potentialmessung basiert vollständig darauf, daß hier immer reduzierende Verbindungen im Über­ schuß vorhanden sind, also immer eine größere Masse organischer Stoffe parallel abgebaut werden kann, wie dies in speziellen industriellen Abwäs­ sern der Fall ist. Im Trinkwasser oder kommunalen Abwasser dürfte dieser Zustand absolut die Ausnahme sein. Eine Steuerung der gesamten Prozeß­ stufen dieses Verfahrens erfolgt nicht auf Basis des Redoxpotentials, sie bleibt auf die Sauerstoffzufuhr der ersten Stufe beschränkt.

Die Probleme in heutigen Abwasserreinigungsanlagen, insbesondere kleine­ ren, rühren gerade daher, daß zu wenig reduzierte Verbindungen, insbe­ sondere nachts und am Wochenende, vorhanden sind, weshalb externe C- Quellen, wie Essigsäure, zudosiert werden.

Die bekannten weiteren Vorrichtungen zur biologischen Stickstoff-Elimina­ tion enthalten meist mehrere, strömungstechnisch hintereinander liegende Becken mit Belüftungseinrichtungen für den submersen Betrieb oder mit belüfteten Festbetten, wobei bisher die Regel ist, Festbetten immer belüf­ tet zu betreiben, sowie eine Vor- und Nachklärung in der Regel auf Basis von Sedimentern. Die Sensoren sind frei in der Flüssigkeit angeordnet (Elektroden für Sauerstoff-, pH-, Redoxpotential) oder Detektoren stehen nach einer Probenaufbereitung über eine Entnahmeleitung mit den Behand­ lungsbecken in Verbindung. In einer Steuereinheit werden die Meßdaten ausgewertet und die Belüfter oder Rücklaufschlamm- bzw. Kreislauf-Pum­ penantriebe gesteuert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Meßanordnung vorzuschlagen, die auch insbesondere in kleineren Abwasserreinigungsanlagen eingesetzt werden kann und die insbesondere die mehrstufige Verfahrensführung hinsichtlich der Prozeßstabilität verbessert und auch die Stickstoff-Elimi­ nation optimiert.

Kern der Lösung der Aufgabe ist es, die Differenz eines prozeßtechnisch relevanten Beobachters zur Steuerung heranzuziehen. Beobachter in diesem Fall ist der Summenparameter Redox-Potential, weil er die für die Nitrifi­ kation und Denitrifikation charakteristischen Milieubedingungen erfaßt, nämlich einerseits die reduzierten Verbindungen und andererseits das oxidierte Produkt Nitrat (während das Oxidationsprodukt CO2 die Anlage bereits gasförmig verlassen hat). Aufgabe der Erfindung war es nun, die Unzulänglichkeiten dieses Summenparameters auszumerzen, die daher rührten, daß unterschiedliche Abwasserinhaltsstoffe als Störgrößen im Re­ dox-Potential auftreten. Da diese sich jedoch im Behandlungsprozeß nur unwesentlich ändern, sieht das erfindungsgemäße Verfahren, die Diffe­ renzbildung vor. Mit der Differenz läßt sich einfach, preiswert und sicher in den Prozeß im Sinne der o.g. Aufgabe eingreifen, wobei die Auswerte­ einheit ein gleitendes Mittel aus den gemessenen Potentialen bildet, in dem sich die Retentionszeiten abbilden.

Erfindungsgemäß wird diese Differenz wie eine Konzentrationsgröße be­ handelt, so daß über die jeweils anstehenden Volumenströme sogar Frachten ausgedrückt werden können, die als Schmutzfracht-Äquivalent (SF-ÄQUI) bezeichnet werden.

Erfindungsgemäß wird die Verweildauer des größtmöglichen Massenstroms an oxidierten Stickstoffverbindungen in reduzierendem Milieu über die Differenz der Redoxpotentiale des oxidierten und reduzierten Zustandes des Wassers gesteuert. Mit der gesonderten Erfassung des Redoxpotentials des oxidierten und reduzierten Zustandes des Wassers und die Bewertung der Differenz wird eine genaue Erfassung der Teilzustände und deren Be­ einflussung ermöglicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird entsprechend Anspruch 2 unter Einbeziehung der Zuflußwassermenge und Kreislaufwassermenge SF- ÄQUI errechnet, wonach die Verweilzeiten des Abwassers in den jeweili­ gen biologischen Behandlungszonen über die Kreislaufwassermenge gesteu­ ert werden.

Zur Messung des Redoxpotentials wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung vorgeschlagen, die aus einem Mischreaktorraum für die Meßelektrode in­ nerhalb des jeweils als charakteristisch angesehenen Beckens besteht. In kleineren Kläranlagen wird man sich auf zwei beschränken, in größeren wird man durchaus alle Becken mit Redox-Elektroden ausrüsten und die Differenzen zwischen jedem Becken heranziehen.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren erläutert und die Er­ findung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend an einer Kläranlage mit mehreren, kaskadenförmig angeordneten biologischen Behandlungszonen beschrieben.

Das mechanisch vorgereinigte Abwasser durchläuft nacheinander die ein­ zelnen Behandlungszonen, die aerob und anaerob betrieben werden kön­ nen. Die ersten Zonen werden im wesentlichen anaerob, die letzte immer aerob betrieben. Zusätzlich kann das Abwasser in jeder Zone in einem internen Kreislauf geführt werden. In den einzelnen Behandlungszonen er­ folgt durch submerse und durch auf Aufwuchsflächen siedelnde Mikroor­ ganismen ein Abbau der biologisch umsetzbaren Abwasserinhaltsstoffe.

In der letzte Zone enthält das Abwasser nun noch nicht mehr mikrobiell oxidierbare Kohlenstoff-Verbindungen bzw. Nitrat. Dieses Abwasser wird entweder ganz - bei fehlendem Abwasserzufluß beispielsweise nachts - oder teilweise in die erste Stufe als sogenanntes Kreislaufwasser zurückgeführt.

In dieser erfolgt eine Denitrifikation der oxidierten Stickstoff-Verbindun­ gen bei gleichzeitigem Abbau der neu zugeführten Abwasserfracht. Die Mikroorganismen verwerten dabei den gebundenen Sauerstoff, um die ab­ baubaren Kohlenstoff-Verbindungen des frischen Abwassers.

Sowohl im Zulaufbereich des Abwassers und des Kreislaufwassers in der ersten Behandlungszone, als auch in der letzten Behandlungszone wird das jeweilige Redoxpotential gemessen. Die Meßwertgeber sind mit einer Re­ cheneinheit verbunden, die ständig ein gleitendes Mittel jedes Meßwertes bzw. die Differenz der gleitenden Mittelwerte bildet. Gleichzeitig wird das Volumen des Kreislaufwassers mittels der Pumpenleistung erfaßt. Mit die­ sen Werten wird ein Schmutzfracht-Äquivalent durch die Recheneinheit ermittelt. Die Beziehung wird durch die nicht-dimensionsreine Gleichung

Schmutzfrachtäquivalent =
Redoxpotential-Differenz _*
(Kreislaufwasservolumen - spezifische Konstante)

beschrieben, wobei auch weitere Annäherungen an den realen Zustand im System dadurch möglich ist, daß die Redoxpotential-Differenz mit einem Faktor multipliziert wird, der den Zulaufvolumenstrom repräsentiert.

In Abhängigkeit von diesem Wert werden die einzelnen Behandlungszonen reduzierend oder oxidierend gefahren. Je größer die Redox-Differenz, um so mehr Behandlungszonen werden aerob betrieben. Mit größer werden­ dem Schmutzfracht-Äquivalent wird der Kreislaufwasservolumen gedros­ selt. Bei geringem Schmutzfracht-Äquivalent werden alle Zonen bis auf die letzte mit internen Kreislauf gefahren.

Mit diesem Verfahren ist es somit möglich, alle Nachteile der beschriebe­ nen Verfahren zu umgehen und insbesondere auch bei sehr starken Schwankungen der Zulauffracht eine weitestgehende Reinigung bzgl. Koh­ lenstoff-Verbindungen, eine sehr weitgehende Nitrifikation und eine für den Prozeß ausreichende, optimale Denitrifikation zu gewährleisten.

Nachfolgend soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens an­ hand von 5 Figuren in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen zyklonartigen Mischreaktor mit einer Meßelektrode zum Mes­ sen des Redoxpotentials im Bereich von Zulauf- und Kreislaufwasser.

Fig. 2 eine Variante des Mischreaktors mit Meßelektrode mit der Zufüh­ rung des Zulauf- und Kreislaufwassers unter dem Niveau der Flüssigkeit des Kaskadenbeckens.

Fig. 3 die Anordnung des Mischreaktors mit Meßelektrode im Kaskaden­ becken.

Fig. 4 die biologischen Kaskadenbecken mit den Meßstellen und Behand­ lungseinrichtungen.

Fig. 5 eine kleine Kläranlage mit allen wesentlichen Kreis- und Rückläufen.

Die Anordnung der Meßelektrode 1 zur Redoxpotentialmessung in einem Mischreaktor 5 ist eine wesentliche Voraussetzung für charakteristische Werte in den betreffenden Behandlungszonen. In der Fig. 1 und 2 sind Einrichtungen zum Messen des Redoxpotentiales im Bereich des ersten Kaskadenbeckens 4 dargestellt. A ist der Abwasserzulauf, B der Kreislauf­ wasserzulauf, C der Auslauf des Gemisches in die Behandlungszone, wäh­ rend D den Zulauf des Abwassers ermöglicht, das gerade den Zustand im Kaskadenbecken 4 repräsentiert. Die zulaufenden Flüssigkeiten gemäß Fig. 1 werden durch gitterförmig angeordnete Leitbleche 2 vorvermischt, durch den darunterliegenden Trichter 3 wird mit der Flüssigkeit D analog einem Zyklon eine idealtypische Mischung aufbereitet. In diesem Bereich ist die Elektrode 1 zur Redoxpotentialmessung angeordnet.

In Fig. 2 wird die Vermischung durch ein einfaches, spiralförmig gewic­ keltes Blech 3 in Verbindung mit Strömungsblechen 2 bewirkt.

Aus der Fig. 3 ist das erste Kaskadenbecken 4 mit der Anordnung des Mischreaktors 5 ersichtlich. Dieser liegt in der Nähe der Vorklärung 12 und des letzten Kaskadenbeckens, in dem gezeigten Fall Bio 4 bzw. der Nachklärung 13.

Die gesamte biologische Abwasserbehandlung 11 besteht in diesem Aus­ führungsbeispiel aus vier kaskadenförmig verbundenen Becken, entspre­ chend Fig. 4. In jedem Becken sind Festbettelemente 7, Belüftungsanlagen 8 und Pumpen für den internen Kreislauf sowie am Boden eine Schlamm­ absaugung angeordnet. Das Abwasser durchläuft die Becken nacheinander durch die entsprechenden Verbindungen. In dem ersten und letzten Kaska­ denbecken sind Meßstellen 10 für die Redoxpotentialmessung angeordnet. Mittels einer Heberpumpe 9 und einem Überlaufrohr steht das letzten Kaskadenbeckens mit dem ersten 4 in Verbindung.

Die gesamte Kläranlage besteht aus der Biologie 11, der Vorklärung 12, der Nachklärung 13 und dem Maschinenhaus 14. Im Maschinenhaus 14 sind die Recheneinheit und die erforderlichen Schaltungen und Pumpen montiert. Die Recheneinheit steht eingangsseitig mit den Meßstellen 10 für die Redoxpotentialmessung und der Heberpumpe 9 in Verbindung. Im Ausgang ist diese über den Steuerschaltschrank mit den Pumpen für die Belüftung 8, internen Kreisläufe 17, der Heberpumpe 9, Schlammrückfüh­ rung 18 und Substratzugabe 19 verbunden. Entsprechend den Meßwerten und der gebildeten Redoxpotentialdifferenz sowie der momentanen Heber­ pumpenleistung werden die einzelnen Kaskadenbecken und die Kreisläufe gesteuert.

Bekannte Baugruppen wie Rechengutabwurf, Siebrechen, Sandfang und Ablaufkasten sind in Fig. 5 nicht dargestellt.

Zur Erläuterung der verschiedenen, gleichzeitig bzw. nacheinander ablau­ fenden und zu regelnden Kreisläufe sind diese schematisch räumlich abge­ bildet: 15 ist der Hauptstrom durch die Anlage, 16 das Kreislaufwasser, das als Voll- oder Teilstrom aus dem letzten Kaskadenbecken entnommen wird. Die internen Kreisläufe der einzelnen Kaskadenbecken sind mit 17 bezeichnet. Eine mögliche Schlammrückführung vom Boden des Nachklär­ beckens 13 in das erste Kaskadenbecken 4 ist mit 18 und eine mögliche externe Substratzugabe mit 19 dargestellt.

Weitere Ausführungen

Wie in den Ansprüchen formuliert, kann die Zulaufwassermenge in die Be­ rechnung des Schmutzfracht-Äquivalentes einbezogen werden.

Weiterhin können alle Kaskadenbecken mit Redoxpotentialmessungen ausgerüstet und die Signale entsprechend der Redoxpotential-Differenzme­ thode ausgewertet und steuerungstechnisch verarbeitet werden.

Schließlich können mehr als vier Kaskadenbecken zum Einsatz kommen und in jedem Becken entweder eine ausschließlich submerse oder eine mit Festbettmaterial gekoppelte Biocoenose etabliert werden. Schließlich kön­ nen die Festbettmaterialien starr oder beweglich eingebaut werden, wobei letztere dann durch geeignete Rückhaltemaßnahmen in den einzelnen Kas­ kadenbecken gehalten werden.

Bezugszeichenliste

1 Meßelektrode
2 gitterförmige Leitbleche, Strömungsleitbleche
3 Trichter, gewickeltes Blech
4 Kaskadenbecken Bio 1
5 Mischreaktor
6 letztes Kaskadenbecken Bio 4
7 Festbettreaktoren
8 Belüftungsanlage
9 Heberpumpe
10 Meßstelle
11 Biologie
12 Vorklärung
13 Nachklärung
14 Maschinenhaus mit Recheneinheit
15 Hauptstrom
16 Kreislauf-Rückstrom
17 interner Kreislauf
18 Schlammrückführung
19 Substratzugabe

Claims (12)

1. Verfahren zur Optimierung der biologischen Stickstoff-Elimination aus Wasser auf Basis kaskadierter Behandlungsbecken unter Schaf­ fung möglicher wechselweiser, aerober und anaerober Prozeßbedin­ gungen und partieller Kreislaufführung behandelten Wassers, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verweildauer des größtmöglichen Massenstroms an oxidierten Stickstoff-Verbindungen in reduzieren­ dem Milieu über die Differenz der Redox-Potentiale des oxidierten und reduzierten Zustandes gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Differenz der Redox-Potentiale, der gemessenen Zuflußwasser­ menge und der bekannten Kreislaufwassermenge Schmutzfracht- Äquivalente rechnerisch ermittelt werden, nach denen die Verweil­ zeiten in den einzelnen oxidierenden und reduzierenden biologi­ schen Behandlungsstufen gesteuert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Steuergröße aus der Redoxpotentialdifferenz und der Kreis­ laufwassermenge für die Herstellung eines oxidierenden oder redu­ zierenden Milieus gebildet wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Redoxpotentials im reduzierten Zustand in ei­ nem durch Einbauten herbeigeführten Mischbereich erfolgt, in den Zulauf- und Kreislaufwasser einmünden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bis auf das in Fließrichtung letzte Kaskaden-Becken alle Kaska­ den-Becken eine maximale Zeitdauer reduzierend und lediglich bei Unterschreitung eines Schmutzfracht-Äquivalentes unter eine orts­ spezifische Schwelle oxidierend mit Sauerstoff-Zufuhr betrieben werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorwiegend reduzierend betriebenen Kaskaden-Becken durch eine überlagerte Zeitsteuerung jeweils versetzt nachts eine bestimmte Zeitdauer von mindestens einer Stunde mit Sauerstoff­ zufuhr betrieben werden.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Überschußschlamm aus der Nachklärung direkt abgezogen oder Schlamm aus den Eindickern oder andere organische Konzen­ trate mit und ohne Aufschluß zur Herstellung reduktiver Bedingun­ gen in einzelne Kaskaden-Becken verwendet werden.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl im letzten als auch mindestens im ersten oder zweiten Kaskaden-Becken mittels eines Leitbleches zyklonförmige Mischungsbereiche abgegrenzt werden, so daß reaktionstechnisch charakteristische Verhältnisse idealtypisch abgebildet werden, in die jeweils eine Redox-Elektrode angeordnet ist.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7 in Verbindung mit Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsvorrichtung zur biologischen Stickstoffelimina­ tion in n, mindestens jedoch vier, Kaskaden-Becken unterteilt ist und in allen Kaskaden-Becken oxidierende sowie in (n-1)-Kaskaden- Becken Einrichtungen für reduzierende Bedingungen geschaffen werden, wobei das in Fließrichtung letzte nur für oxidierende Be­ dingungen eingerichtet ist.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7 in Verbindung mit den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kaskaden-Becken mit einem gitternetzartigen Käfig, der bewegliche oder auch feste Aufwuchsflächen enthält, sowie Einrichtungen für die Durchmischung des Reaktionsraumes als auch zur Belüftung ausgerüstet werden.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7 in Verbindung mit den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine kommunzierende Rohrverbindung mit einge­ bauter Heberpumpe und Rückflußsperre zwischen dem letzten und ersten oder zweiten Kaskaden-Becken geschaffen wird.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7 in Verbindung mit den Ansprüchen 7 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Verbindung zwischen dem Schlammsumpf in der Nachklärung oder/und einem oder mehreren reduzierend be­ treibbaren Kaskaden-Becken hergestellt ist.