DK168759B1 - Fremgangsmåde til biologisk behandling af spildevand under intermitterende beluftning og system til brug ved fremgangsmåden - Google Patents

Description

DK 168759 B1

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde af den i krav l's indledning angivne art til biologisk behandling af spildevand under intermitterende beluftning samt et system til brug ved fremgangsmåden. Nærmere bestemt 5 angår opfindelsen en behandlingsmetode, der involverer aktiveret slam og kontaktbeluftning, og et system til brug i forbindelse hermed. Desuden vedrører opfindelsen driftskontrol af en vandbehandlingsproces under intermitterende beluftning ved alternerende gentaget beluftning 10 og afbrydelse af beluftningen i en beluftningstank og en driftskontrolenhed til brug hertil.

Man kender en behandlingsproces af den intermitterende beluftningstype, der gør brug af aktiveret slam, hvorved 15 man bringer spildevand til at strømme ind i en beluftningstank, hvor der gentagne gange skiftevis gennemføres et beluftningstrin og en afbrydelse af beluftningstrin-net, hvorved spildevandet behandles.

20 Ved de konventionelle behandlingsprocesser af den intermitterende beluftningstype med aktiveret slam gentager man ved mange af de driftsmæssige kontrolprocesser og ved driftskontrolenheden beluftningstrinnet og afbrydelsen af beluftningstrinnet med forudbestemte intervaller ved 25 hjælp af en tidsmåler eller lignende.

Ifølge en sådan proces er et givet tidsrum for beluftningstrinnet og et tidsrum for varigheden af afbrydelsen af beluftningstrinnet fastlagt ved hjælp af en tidsmåler 30 eller lignende, som før beskrevet. Imidlertid responderes der ikke på fluktuationer af strømningshastigheden af det indgående spildevand og af koncentrationen af det aktiverede slam, og især når strømningshastigheden af indkommende vand og koncentrationen af det aktiverede slam er 35 lav, foreligger der et problem, som omfatter, at der frembringes en overdrevent stor beluftning på grund af den konstante beluftningsintensitet, at kvaliteten af det DK 168759 B1 2 behandlede vand forringes og at omfanget af spildt driftsenergi i beluftningsanordningen er bemærkelsesværdigt højt. Når på den anden side koncentrationen af det aktiverede slam er høj, foreligger der et problem, som 5 omfatter, at beluftningen bliver utilstrækkelig, og at kvaliteten af det behandlede vand derved forringes.

I WO-A-86/03734 beskrives en intermitterende beluftnings-proces til biologisk behandling af spildevand, hvorved 10 det indkommende spildevand bringes i kontakt med aktiveret slam i et kar eller en beluftningstank til dannelse af en blandet væske, som undergår intermitterende beluft-ning, idet et beluftningstrin og en afbrydelse af dette gentages alternerende. Under beluftningstrinnet måles 15 koncentrationen af opløst oxygen, og variationen af opløst oxygen, dc/dt, beregnes med forud fastlagte intervaller.

Ifølge WO-A-86/03734 kontrolleres det aktuelle beluft-20 ningstrin (lufttilførselsperioden) ved at overvåge ændringen af koncentrationen af opløst oxygen dc/dt. Når ændringen af koncentrationen af opløst oxygen opnår eller overskrider en på forhånd bestemt værdi, bliver blæseren, som belufter karret eller tanken, standset ved hjælp af 25 en kontrolanordning. Afbrydelsen af beluftningstrinnet afhænger således af en skarp stigning af den hastighed, hvormed koncentrationen af opløst oxygen ændrer sig. For at undgå at skulle følge det enkelte beluftningstrin og den efterfølgende afbrydelse af beluftningen er der i 30 kontrolanordningen også indprogrammeret en empirisk fastlagt tidsrelateret betingelse.

DE-A-35 01 585 beskriver en metode med aktiveret slam, hvorved man kontinuerligt og gradvist sætter spildevandet 35 til et blandet væskemedium i en behandlingstank. Det blandede væskemedium undergår skiftevis omrøring og be-luftning, idet disse trin' gentages mindst to gange. For- DK 168759 B1 3 holdet imellem varighederne af omrøringsgtrinnet (det ikke-beluftede trin) og beluftningstrinnet fastlægges mellem 1:1 og 5:1. I løbet af beluftningstrinnet kontrolleres tilføringshastigheden for luften på en sådan måde, 5 at man justerer koncentrationen af opløst oxygen i det blandede væskemedium. Til denne ende er anlægget forsynet med et DO-meter, som måler koncentrationen af opløst oxygen i det blandede væskemedium, og som er forbundet med en computer, som styrer blæseren på basis af den målte 10 koncentration af opløst oxygen, således at koncentrationen justeres til en på forhånd fastlagt værdi.

WO-A-83/00143 vedrører en fremgangsmåde til at kontrollere et anlæg til spildevandsrensning med konventionelle 15 nitrifikations- og denitrifikationsfaser, hvori man overvåger niveauet af opløst oxygen. Den hastighed, hvormed niveauet af opløst oxygen ændrer sig, overvåges under oxygenkoncentrationens fald til en tærskelværdi til bestemmelse af varigheden af det efterfølgende denitrifika-20 tionstrin (det ikke-beluftede trin).

Det problem, som søges løst med den foreliggende opfindelse, drejer sig om effektivt og automatisk at kunne kontrollere successive beluftningstrin i en vandbehand-25 lingsproces af den intermitterende beluftningstype med aktiveret slam uanset de væsentlige fluktuationer, der kan forekomme med hensyn til spildevandets strømningshastighed og koncentrationen af aktiveret slam. 1 2 3 4 5 6

Ifølge et aspekt af den foreliggende opfindelse tilveje 2 bringes en fremgangsmåde til biologisk behandling af 3 spildevand under intermitterende beluftning, hvorved ind 4 strømmende spildevand bringes i kontakt med aktiveret 5 slam i en beluftningstank til dannelse af en blandet væs- 6 ke, som undergår intermitterende beluftning, hvorunder et beluftningstrin og en afbrydelse af beluftningen alternerende gentages, og hvor den blandede væskes koncentration DK 168759 B1 4 af opløst oxygen (C) under beluftningstrinnet måles og variationshastigheden for opløst oxygen, dc/dt, i forudbestemte tidsintervaller beregnes. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er særegen ved, at den yderligere omfatter 5 følgende trin: (a) bestemmelse af værdierne af utilstrækkeligt opløst oxygen ud fra mætningskoncentrationen af opløst oxygen (C ) i den blandede væske og den målte koncentration af 10 opløst oxygen (C) for det øjeblikkelige beluftningstrin; (b) beregning af respirationshastigheden (Rr) af aktiveret slam i den blandede væske i tidsintervaller svarende til formlen 15

Rr = KLa (Cs - C) - dc/dt' hvor K^a er den samlede oxygenoverføringskoefficient i den blandede væske; 20 (c) integration af respirationshastigheden Rr over be-luftningstiden (T^) i det øjeblikkelige beluftningstrin til bestemmelse af værdien af oxygenbehovet (O2) i overensstemmelse med formlen 25 °2 * V Χ0 Vdt' hvor V er beluftningstankens volumen; 30 (d) beregning af den nødvendig beluftningstid (TA) i overensstemmelse med formlen T = o9/oc, 35 DK 168759 B1 5 hvor OC er den totale mængde oxygen overført i løbet af det øjeblikkelige beluftningstrin, og (e) drift af det påfølgende beluftningstrin i et tidsrum, 5 der er lig med den nødvendige beluftningstid (T ) bereg-

A

net for det foregående beluftningstrin.

ifølge et andet aspekt af den foreliggende opfindelse tilvejebringes et biologisk vandbehandlingssystem af den 10 type, som benytter intermitterende beluftning, og som omfatter en beluftningstank forsynet med en tilledning for indstrømmende spildevand og et udløb for behandlet vand, hvilken beluftningstank under drift indeholder et blandet væskemedium indbefattende aktiveret slam og spildevand, 15 en beluf tningsanordning til beluf tning af slam i beluft-ningstanken, en kontrolenhed til start og stop af beluft-ningsanordningen og en anordning til måling af koncentrationen af opløst oxygen (C) i det blandede væskemedium. Behandlingssystemet ifølge opfindelsen er særegent ved 20 yderligere at omfatte: (a) en operationsenhed til beregning af integration af oxygenbehovet og forbundet til anordningen til måling af opløst oxygen og 25 (b) et driftskredsløb forbundet til operationsenheden til beregning og integration af oxygenbehovet og til beluft-ningsanordningen, idet 30 (c) anordningen til måling af opløst oxygen er forbundet til operationsenheden til beregning og integration af oxygenbehovet med henblik på at forsyne denne med værdier for koncentrationen af opløst oxygen, og idet 35 (d) den integrerende operationsenhed er programmeret til at beregne: » DK 168759 B1 6 (i) respirationshastigheden Rr af aktiveret slam i overensstemmelse med formlen

Rr = KLa (Cs " C) " dc/dt' 5 hvori C er mætningskoncentrationen af opløst

S

oxygen i den blandede væske i beluftningstanken, dc/dt er ændringshastigheden for koncentrationen af opløst oxygen, og K^a er den samlede oxygen-10 overføringskoefficient i den blandede væske i beluftningstanken; (ii) værdien af oxygenbehovet 0^ i løbet af et beluftningstrin i overensstemmelse med formlen 15 °2 * V 'o Vdt' hvor V er beluftningstankens volumen og T er 20 varigheden af det aktuelle beluftningstrin, og (iii) den nødvendige beluftningstid TA af det følgende beluftningstrin ifølge formlen 25 TA = °2/0C' hvor OC er den totale mængde oxygen overført i løbet af det aktuelle beluftningstrin.

Of)

Den medfølgende fig. 1 viser oxygen-balancen i beluftningstanken ifølge opfindelsen.

På denne fig. 1 er oxygen-balancen i beluftningstanken repræsenteret ved følgende ligning (I).

35 DK 168759 B1 7 de 1 1 V ' —= -‘ Q (1 + r) C - -' O (1 + r) C + K. (C - c) ‘ V - R ' v (1) O 1*9 6 Γ dt 24 24 hvor 5 Q er strømningshastigheden af indkommende spildevand i 3 beluftningstanken (m /dag), r er hastigheden af returslam til beluftningstanken (-), 10 3 V er volumenet af beluftningstanken (M ), C er DO-koncentrationen af blandet væske i beluftningstanken (mg/1), 15 C er DO-koncentrationen af væske overført til beluft-o ningstanken (mg/1), C er den mættede DO-koncentration af den blandede væske s w i beluftningstanken (mg/1),

Rr er respirationshastigheden af aktiveret slam i den blandede væske i beluftningstanken (mg/l/time), n c dc/dt er variationen af DO-koncentrationen i den blandede væske i beluftningstanken (mg/l/time), og K_ er den totale oxygenoverføringskoefficient i den hci blandede væske i beluftningstanken (1/time).

30

Som følge deraf repræsenteres respirationshastigheden (R ) af det aktiverede slam i den blandede væske i be-r luftningstanken ved den følgende ligning (2), der er fremkommet ved at omforme ligningen (1).

35 DK 168759 B1 8 1 Q (1 + r) de r = _ - - · (c _ c) + K (C - C)--(2) r 24 V ° La s dt

Under den biologiske behandling af den intermitterende ^ beluftningstype forekommer værdierne af Q, r, V og K i ligningen (2) i et i det væsentlige bestemt afhængighedsforhold. Ved behandlingsfaciliteter for spildevand i forbindelse med en udstrakt beluftningsproces er det f.eks. kendt, at man normalt gør brug af følgende værdier: 10 Q = 0,2 Qq - 0,8 Qq (Qq: Ønsket strømningshastighed) r =1-5 15 V = Qq KLa = - 5

Herefter er koefficienten i det første led i formlen (2): 20 1 Q (1 + r) — * - = 0,008 - 0,17

24 V

mens koefficienten i det andet led er 25 KLa - X'5 - 5

Koefficienten i det første led er således 0,002 - 0,1 gange koefficienten i det andet led, således at det første led i formel (2) normalt kan negligeres i forhold til det andet led. I overensstemmelse dermed kan respirationshastigheden (R ) af det aktiverede slam i henhold til opfindelsen normalt beregnes ved hjælp af den følgen- __ de formel (3): 35 DK 168759 B1 9 dc

Rr KLa (Cs - C) - - (3) dt

Da en værdi for oxygenbehovet (0«) i beluftningstanken er C ^ den oxygenværdi, der er nødvendig til respiration af det aktiverede slam under beluftningstrinnet, kan 02 beregnes ved hjælp af den følgende- ligning (4), hvori respirationshastighederne (Rr) integreres i forudbestemte tidsintervaller.

10 02 = V * /q Rr * dt * 10"3 (4) , _ hvor 15 02 er værdien af oxygenbehovet under én cyklus i behandlingsprocessen af det aktiverede slam ved intermitterende beluftning (kg O^/cyklus), og 20 T er varigheden af et beluftningstidsrum i en cyklus (ti-me/cyklus).

Værdien af opløst oxygen i den blandede væske i beluftningstanken, d.v.s. den totale mængde af overført oxygen 25 (OC) til beluftningstanken, kan beregnes ved hjælp af den følgende ligning (5): OC = KLa * Cs * V * 10"3 (5) 30 hvor OC er den totale mængde oxygen, der er overført til beluftningstanken (kg 02/time), og 35 3 DK 168759 B1 10 V er volumenet af beluftningstanken (m ).

Den nødvendige varighed af beluftningstiden (T^) under én cyklus af behandlingsprocessen for aktiveret slam ved 5 intermitterende beluftning kan beregnes ved hjælp af følgende ligning (6): TA = °2 A — (6) oc 10 hvor TA er den nødvendige beluftningstid for denne ene cyklus (time/cyklus).

15

Den totale oxygenoverføringskoefficient (K_ ) i beluft-ningstanken, som med hensyn til vandtemperatur er korrigeret fra tilstanden svarende til det friske vand til tilstanden svarende til spildevandet, kan beregnes ved hjælp af ligningen (7): KLa = α x l,024(t~20) x (20) (7) hvor 25 a: Kr i spildevand - (- 0,9) (-) K_ i frisk vand La 0 t: vandtemperatur i blandet væske i beluftningstank ( C), og KLa KLa 1 vanc* ved 20 °c (1/time). (Der hen vises til W.W. Eckenfelder, Jr. and D.J. O'Connor: Biological Waste Treatment, Pergamon Press (1961), side 91 og 35 94).

DK 168759 B1 11

Korrektioner, hvad angår den mættede DO-koncentration (C ) i den blandede væske i beluftningstanken i overens-5 stemmelse med vandtemperaturen, spildevandet og vanddybden, gennemføres ved hjælp af ligningen (8).

5

H

C > bx (X + X (14.16 - 0.3943 x t + 0.007714 x t2 - 0.0000646 x t3) (8) 6 20.66 hvor 10

Cs i spildevand - (= 0,95) (-)

Cs i frisk vand H: vanddybde med indhold af dif funderet luft (m) 15 (Der henvises til W.W. Eckenfelder, Jr. and D.J. O'Connor: Biological Waste Treatment, Pergamon Press (1961), side 76 og 77).

20 I henhold til opfindelsen beregner man nu voluminet (V) af beluftningstanken, DO-koncentrationen (C) af den blandede væske i beluftningstanken, den mættede DO-koncentration (C ) af den blandede væske i beluftningstanken og __ den totale oxygenoverføringskoefficient (KT _) af den blandede væske i beluftningstanken, ved måling, beregning og lignende, og ligningerne (3) til (6) anvendes til driften, hvorved man beregner en nødvendig varighed af beluftningstrinnet, og man kontrollerer varigheden af driftstiden for beluftningsanordningen i det følgende be-luftningstrin, således at beluftningstrinnet i forbindelse med behandlingsprocessen for det aktiverede slam ved intermitterende beluftning på effektiv måde kan kontrolleres .

35 DK 168759 B1 12

Hvis der er placeret en temperaturmåler i beluftningstan-ken, og hvis den mættede DO-koncentration (C ) af den

S

blandede væske i beluftningstanken og den totale oxygenoverføringskoefficient (KLq) er blevet temperaturkorrige-5 ret i overensstemmelse med værdien af den således målte temperatur, således at man kan beregne en nødvendig varighed af beluftningstrinnet, kan man yderligere ifølge opfindelsen udføre en mere effektiv beluftningskontrol.

10 I forbindelse med afbrydelsen af beluftningstrinnet vil fjernelsen af biologisk nitrogen og phosphor desuden blive yderligere lettet, hvis man foretager en omrøring i beluftningstanken.

15 I henhold til den biologiske behandlingsproces af den intermitterende beluftningstype ifølge opfindelsen kan respirationshastigheden af det aktiverede slam, som er variabel i afhængighed af fluktuationerne af strømningshastigheden af det spildevand, der strømmer ind i beluft-20 ningstanken, og koncentrationen af det aktiverede slam beregnes ved hjælp af den DO-værdi og variationen af den DO-værdi, der kan opnås ved at måle DO-værdien i beluftningstanken. Yderligere bliver de således beregnede respirationshastigheder med forudbestemte tidsintervaller 25 integreret med henblik på at bestemme den nødvendige varighed af beluftningen af det aktiverede slam, hvorved varigheden af det følgende beluftningstrin bliver kontrolleret, således at man konstant kan gennemføre det minimalt nødvendige antal beluftningstrin i afhængighed 30 af fluktuationerne, selv om der forekommer fluktuationer hvad angår strømningshastighed af det indstrømmende spildevand, kvaliteten af det indstrømmende vand, koncentrationen af det aktiverede slam og lignende. Herved adskiller fremgangsmåden ifølge opfindelsen sig fra de 35 konventionelle slambehandlingsprocesser af den intermitterende beluftningstype.

DK 168759 B1 13

Ved det omhandlede behandlingssystem for aktiveret slam ved intermitterende beluftning bliver DO-værdierne i beluftningstanken automatisk og kontinuerligt målt ved hjælp af DO-måleanordningen, den foreløbige respirations-5 hastighed beregnes ved hjælp af den utilstrækkelige D0-værdi og DO-variationsværdien, som beregnes på basis af den således målte DO-værdi, og de mellemliggende respirationshastigheder integreres ved hjælp af en operationsenhed til integration, hvorefter den nødvendige varighed af 10 det løbende beluftningstrin beregnes. Eksempelvis beregner man en kontrolværdi af kontrolenheden i overensstemmelse med værdien af den nødvendige varighed af beluft-ningstrinnet, og varigheden af beluftningen i det følgende beluftningstrin kontrolleres automatisk. Selvom der 15 forekommer fluktuationer, hvad angår strømningshastigheden af det indstrømmende spildevand, kvaliteten af det indstrømmende vand, koncentrationen af det aktiverede slam og lignende, kan man udføre den minimale nødvendige beluftning i overensstemmelse med fluktuationerne automa-20 tisk og effektivt til alle tidspunkter. Herved adskiller systemet ifølge opfindelsen sig fra de konventionelle systemer til behandling af aktiveret slam ved intermitterende beluftning. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 * Når man sammenligner med det konventionelle behandlings 2 system med aktiveret slam af den intermitterende beluft- 3 ningstype, kan det i forbindelse med systemet ifølge op 4 findelsen anføres, at man selv i tilfælde af, at strøm 5 ningshastigheden af det indstrømmende spildevand og/eller 6 koncentrationen af det aktiverede slam bliver lav, kan 7 opnå, at varigheden af beluftningstiden kan forkortes i 8 overensstemmelse med fluktuationerne, således at man i 9 sammenligning med de konventionelle intermitterende 10 beluftningssysterner opnår yderligere fordele. Således kan 11 kan eliminere uøkonomisk anvendelse af driftsenergien, og man kan konstant opnå en tilfredsstillende kvalitet af behandlet vand, ligesom man kan opnå den højest mulige DK 168759 B1 14 energibesparende drift. Desuden kan man forbedre den hastighed, hvormed man fjerner nitrogen og phosphor.

Opfindelsen forklares nærmere under henvisning til teg-5 ningen, hvor: fig. 1 er et skematisk diagram, der viser oxygenbalancen i beluftningstanken, 10 fig. 2 er et skematisk diagram, der viser en udførelsesform for behandlingssystemet med aktiveret slam ved intermitterende beluftning ifølge opfindelsen, fig. 3 er et blokdiagram, der viser en signalbearbejd-15 ningsenhed i den på fig. 2 viste udførelsesform, fig. 4 er en grafisk afbildning, der viser et eksempel på variationen af DO i beluftningstanken i den udførelsesform, der er vist på fig. 2, og 20 fig. 5 er en grafisk afbildning, der viser et eksempel på variationen af de korrigerede respirationshastigheder af det aktiverede slam i den på fig. 2 viste udførelsesform.

25 EKSEMPEL 1

Et eksempel på arbejdsmåden for behandlingsprocessen med aktiveret slam af den intermitterende beluftningstype og det tilsvarende system ifølge opfindelsen vil blive be-30 skrevet i det følgende under henvisning til tegningen.

Først skal der beskrives en driftskontrolenhed i forbindelse med fig. 2.

35 I denne udførelsesform omfatter beluftningsanordningen en blæser 2 og en ikke vist diffusionsanordning, som ved diffusion tilfører luft, der er afgivet fra en blæser 2, DK 168759 B1 15 til en beluftningstank. En DO-måleanordning omfatter et DO-meter, der er forsynet med en sensor 3. En mikrocomputer omfatter desuden en integrerende operationsenhed til behandling af målte værdier af DO fra sensoren 3 med hen-5 blik på beregning af respirationshastighederne af det aktiverede slam ved forudbestemte tidsintervaller under et beluftningstrin, og der beregnes en værdi for oxygenbehovet hos det aktiverede slam og den nødvendige varighed af beluftningstrinnet ud fra resultatet af den før angiv-10 ne behandling. Mikrocomputeren 4 omfatter desuden et tænd-sluk kontrolorgan til aktivering og afbrydelse af blæseren som et resultat af den før angivne beregning.

Spildevand bringes til at strømme ind i en beluftnings-15 tank 1, hvor man foretager en behandling med aktiveret slam ved intermitterende beluftning, og hvor man skiftevis gentager et beluftningstrin ved at drive blæseren 2 og en afbrydelse af beluftningstrinnet for at standse driften af blæseren 2.

20

Ved denne beluftningsbehandling bliver DO-værdier, der er variable i overensstemmelse med fluktuationerne af strømningshastigheden af det indstrømmende spildevand og koncentrationen af det aktiverede slam, kontinuerligt målt 25 ved hjælp af sensoren 3 i beluftningstanken 1, og den således målte information omfattende DO-værdierne i forudbestemte tidsintervaller bliver anvendt som ind-data i mikrocomputeren 4. Derpå foretager mikrocomputeren 4 beregninger på basis af den information, der omfatter DO-30 værdien, og som har været anvendt som ind-data, og den sender kommandosignaler i form af ud-data til blæseren 2.

Når blæseren 2 modtager dette signal, sætter den systemet i drift eller standser driften. Ved denne udførelsesform bliver varigheden af beluftningstiderne automatisk kon-35 trolleret fra mikrocomputeren. Den blandede væske bliver ved afslutning af behandlingen med aktiveret slam under intermitterende beluftning i beluftningstanken 1 indført DK 168759 B1 16 i en sedimentationstank 5, hvor der foregår en sedimentation. Derpå bliver en del af det således sedimenterede slam returneret til beluftningstanken, og supematantvæs-ken bortledes som det behandlede vand.

5 EKSEMPEL 2

Fig. 3 er et skematisk blokdiagram, der viser et eksempel på en signalstyret proceskontrolanordning, der omfatter 10 en mikrocomputer, som benyttes i denne udførelsesform.

I dette eksempel er sensoren 3 sluttet til en kontrolprocesenhed (CPU) 7 via analog/digital (A/D) konvertere 6. Alternativt er CPU'en 7 sluttet til en hukommelse med 15 vilkårlig adgang (Random Access Memory, RAM) 8 og en hukommelse, hvorfra der kun kan læses (Read Only Memory, ROM) 9. En udlæsningsterminal 10 til kontrol af mikrocomputeren er tilsluttet til et spændingskredsløb for blæseren 2 via et relæ-styret udgangskontrolkredsløb 11.

20

Da det signalstyrede proceskontrolorgan i dette eksempel er konstrueret på den før angivne måde, vil under driften af beluftnings tanken den mættede DO-koncentration (C ) af den blandede væske i beluftningstanken med en værdi, der 25 er forudbestemt af JIS (Japan Industrial Standard) eller lignende blive opbevaret i ROM, og den totale oxygenoverføringskoefficient (KLa) af den blandede væske i beluftningstanken, som varierer i afhængighed af faciliteterne, og værdierne deraf i forbindelse med de pågældende faci-30 liteter vil blive opbevaret i RAM.

Når beluftningstanken er i drift, bliver DO-koncentratio-nerne af den blandede væske i løbet af et beluftningstrin kontinuerligt målt ved hjælp af DO-sensoren 3. Et måle-35 signal analogt med DO-værdien fra sensoren 3 leveres til A/D konverteren 6 via en signalledning 12, konverteres til et digitalt signal og’ indføres som ind-data i CPU1en • DK 168759 B1 17 7. CPU'en optager dette digitale signal med forudbestemte tidsintervaller og afleverer det til RAM-hukommelsen 8. Denne driftsmåde udføres kontinuerligt under beluftnings-trinnet. Ved afslutningen af beluftningstrinnet kaldes et 5 program for ligningen (3), som er opbevaret i ROM-lageret 9, ud af CPU'en 7, mens de pågældende værdier af DO udlæses af RAM-hukommelsen 8 af hensyn til driftens videre forløb. En beregnet værdi af respirationsværdien af det aktiverede slam, der behandles i overensstemmelse med 10 programmet for ligningen (3), lagres i RAM'en 8, programmerne for ligningerne (4), (5) og (6), der er lagret i ROM'en 9, aflæses successivt af CPU, og derpå kaldes de beregnende værdier, der er lagret i RAM'en 8, successivt ud fra CPU'en 7. Programmet omfattende værdien for oxy-15 genbehovet svarende til ligningen (4) og programmerne for de nødvendige varigheder af beluftningstiderne svarende til ligningerne (5) og (6) tages i brug for at beregne den nødvendige varighed af beluftningstiden og for at afgive denne til et relæ-styret udgangskontrolkredsløb 11.

20 Ved at modtage kommandosignalet fra CPU'en 7 udøver udgangskontrolkredsløbet 11 kontinuerligt tænd-sluk-opera-tioner i forbindelse med spændingskredsløbet for blæseren 2, indtil CPU’en 7 afgiver det efterfølgende signal. Som beskrevet i det foregående kontrolleres blæseren 2 af 25 mikrocomputeren, hvorved varigheden af beluftningstiden for det intermitterende beluftningstrin kontrolleres.

EKSEMPEL 3 30 Et eksempel på den specifikke kontrolteknik ifølge opfindelsen skal beskrives i det følgende. 1 * Når fluktuationerne af det indkommende materiale er ringe, kombinerer man de respektive beluftningstrin af et 35 større antal cykler, der gennemføres på én dag, og respirationshastigheden beregnes ved integration. Der beregnes en værdi for det totale oxygenbehov pr. dag, en total 18 DK 168759 B1 værdi af nødvendige beluftningstider pr. dag beregnes ved hjælp af resultaterne fra den før angivne beregning, og de pågældende varigheder af beluftningstiden af de samme cykler næste dag kontrolleres ved hjælp af resultatet 5 hidrørende fra de før angivne beregninger.

(2) Respirationshastigheden for ét beluftningstrin integreres, og der beregnes en værdi for oxygenbehovet. Ved hjælp af resultatet af den foregående beregning beregnes 10 den nødvendige varighed af beluftningen, og varigheden af det derpå følgende beluftningstrin kontrolleres ved hjælp af resultatet af den foregående beregning.

EKSEMPEL 4 15 I tabel 1 er vist et eksempel på respirationshastigheden af det aktiverede slam opnået ved at korrigere resultatet af den talbehandling, der repræsenteres ved de pågældende ud-data fra en computer i et automatisk kontroltrin i 20 forbindelse med behandlingsprocessen med aktiveret slam ved intermitterende beluftning ifølge opfindelsen. Desuden viser fig. 4 variationen af DO i beluftningstanken i dette eksempel, og fig. 5 viser variationen af respirationshastighederne med forudbestemte tidsintervaller, som 25 er korrigeret.

TABEL 1 Målte værdier af respirationshastighederne i behandlings-30 systemet med aktiveret slam af den intermitterende be-luftningstype ifølge en udførelsesform for opfindelsen, som vist på fig. 5.

35 DO-koncen- Respirations-

Tid tration hastighed (time:minut) (mg/1) (mg/l/time) DK 168759 B1 19 FIGUR 5 5 00:00 0,00 23,0 00:10 0,06 28,4 00,20 0,14 26,4 00:30 0,24 26,8 00:40 0,16 22,2 00.50 1,64 19,7 01:00 3,22 18,7 10 01:10 4,32 17,8 01:20 5,14 16,9 01:30 5,84 17,2 01:40 6,10 16,4 01:50 6,48 16,2 02:00 6,74 17,1 02:10 6,56 16,5 15 02:20 6,66 16,4 02:30 6,74 17,0 02:40 6,58 16,3 02:50 6,76 15,6 03:00 7,06 16,2 03:10 7,00 15,7 03:20 7,14 16,5 03:30 6,96 15,9 20 03:40 7,06 15,7 03:50 7,18 16,2 04:00 7,08 15,9 04:10 7,10 16,1 04:20 7,06 17,0 04:30 7,00 25 30 35 20 DK 168759 B1

Som resultat af det foregående var den integrerede værdi af respirationshastighederne 82,3 mg/l/cyklus, værdien af oxygenbehovet var 57,8 kg 02/cyklus, og den nødvendige varighed af beluftningstiden var 3,06 timer/cyklus. Hid-5 til har varigheden af beluftningstiden været indstillet på en fikseret værdi på 15 timer/døgn. I. dette eksempel var imidlertid varigheden af beluftningstiden 7,9 timer/-døgn som var gennemsnitsværdien for en uge.

10 Når den automatiske kontrol ifølge opfindelsen gennemføres som beskrevet i det foregående, kan den minimale nødvendige beluftning udføres til ethvert tidspunkt, og man kan udøve den maksimale energibesparende drift.

15 I dette eksempel har man yderligere anvendt et måleorgan for vandtemperaturen i beluftningstanken i forbindelse med behandlingen af ligningerne (3) til (6), idet man anvender KT „ og den mættede værdi af DO-koncentrationen (C ), som begge er blevet temperaturkorrigeret ved hjælp

S

20 af værdien af vandtemperaturen i henhold til ligning (7) og (8), således at kontrollen kan udøves med en endnu større nøjagtighed.

EKSEMPEL 5 25 I et tilfælde med spildevandsudledning fra et indkøbscen- 3 ter, hvor voluminet af beluftningstanken var 702 (m ),

Kr var 2,44 (1/time) og den mættede DO-koncentration C La s var 8,84 (mg/1) i forbindelse med den konventionelle be-30 handlingsproces med aktiveret slam ved intermitterende beluftning, gentog man beluftningstrinnene og afbrydelsen af beluftningstrinnene 6 gange på en dag. Varigheden af den enkelte beluftning var 2,5 timer/cyklus af den fikserede værdi.

Når i modsætning dertil behandlingsprocessen med aktiveret slam af den intermitterende beluftningstype ifølge 35 21 DK 168759 B1 opfindelsen blev bragt i anvendelse i forbindelse med den før angivne spildevandsudledning, opnåede man de resultater, der er vist i den følgende tabel 2.

5 10 15 20 25 30 35 DK 168759 B1 DO-koncen- Respirations-

Tid tration hastighed (min) (mg/1) (mg/l/time) 22 TABEL 2 5 - - - 1.00 0,05 23,85 2.00 0,01 20,35 3.00 0,03 19,70 4.00 0,06 21,42 5.00 0,06 20,22 6.00 0,08 24,37 7.00 0,03 20,90 10 8,00 0,04 22,07 9.00 0,03 22,10 10.00 0,02 17,32 11.00 0,09 23,75 12.00 0,05 20,25 13.00 0,07 22,60 14.00 0,05 20,25 15 15,00 0,07 21,40 16.00 0,07 10,60 17.00 0,25 23,96 18.00 0,20 24,08 19.00 0,15 23,60 20.00 0,11 21,90 21.00 0,10 20,73 22.00 0,11 19,50 20 23,00 0,14 14,03 24.00 0,26 18,54 25.00 0,30 13,64 26.00 0,42 18,74 27.00 0,45 20,47 28.00 0,45 16,87 29.00 0,51 17,33 25 30,00 0,56 17,20 31.00 0,61 14,68 32.00 0,70 17,46 33.00 0,74 14,36 34.00 0,83 14,14 35.00 0,92 15,72 36.00 0,98 15,58 37.00 1,04 15,43 30 38,00 1,10 15,89 39.00 1,15 13,96 40.00 1,23 16,77 41.00 1,26 16,70 42.00 1,29 13,62 43.00 1,37 14,63 44.00 1,43 15,08 35 45,00 1,48 16,16 46.00 1,51 14,29 47.00 1,57 11,14 48.00 1,68 18,07 r DO-koncen- Respirations-

Tid tration hastighed (min) (mg/1) (mg/l/time) DK 168759 B1 23 49.00 1,67 12,69 50.00 1,75 15,50 5 51,00 1,78 13,63 52.00 1,84 15,28 53.00 1,87 15,21 54.00 1,90 12,73 55.00 1,97 13,76 56.00 2,02 15,44 57.00 2,04 11,19 58.00 2,13 14,57 10 59,00 2,16 12,10 60.00 2,23 10,73 61.00 2,32 14,11 62.00 2,35 12,84 63.00 2,40 12,71 64.00 2,45 15,59 65.00 2,45 11/39 15 66,00 2,52 11,82 67.00 2,58 14,67 68.00 2,59 12,25 69.00 2,64 15,13 70.00 2,64 14,53 71.00 2,65 11,50 72.00 2,71 12,56 73.00 2,75 14,86 20 74,00 2,75 13,06 75.00 2,78 14,79 76.00 2,78 13,59 77.00 2,80 16,54 78.00 2,77 11,81 79.00 2,82 14,09 80.00 2,83 11,66 25 81,00 2,88 18,74 82.00 2,81 12,91 83.00 2,84 14,64 84.00 2,84 17,64 85.00 2,79 12,96 86.00 2,82 14,69 87.00 2,82 12,89 88.00 2,85 12,82 30 89,00 2,88 14,54 90.00 2,88 9 35 DK 168759 B1 24

Resultaterne af beregninger udført af computeren i henhold til ligningerne (3) til (6) ved hjælp af de værdier, der er vist i tabel 2, viste, at den integrerede værdi af respirationshastighederne var 24,0 (mg/l/cyklus), og at 5 værdien for oxygenbehovet var 16,8 (kg 02/cyklus). I dette eksempel blev i overensstemmelse dermed den nødvendige beluftningstid 1,11 (timer/cyklus), og man tilpassede sig til den nødvendige varighed af beluftningstiden af 1,11 timer/cyklus.

10 I dette eksempel anvendte man et måleorgan til måling af vandtemperaturen i beluftningstanken, og der blev tilvejebragt DO-måleanordninger til måling af DO i det spildevand, der strømmede ind i beluftningstanken, og det slam, 15 der skal tilbageføres, og organer til måling af strømningshastigheden af indgående spildevand og strømningshastigheden af slam, der skal tilbageføres, i et anlæg svarende til et tidligere trin, der er tilsluttet til beluftnings tanken. Herved målte man vandtemperaturen (t) af 20 den blandede væske i beluftnings tanken, strømningshastigheden (Q) af det spildevand, der strømmede ind i beluft-ningstanken, hastigheden (r) af det slam, der blev ført tilbage til beluftningstanken, DO-koncentrationen (CQ) af den væske, der overføres til beluftningstanken, og vand-25 dybden med indhold af dif funderet luft (H).

Resultaterne er sammenfattet i den følgende tabel 3.

TABEL 3 30

Vandtemperaturen af den blandede væske i beluftningstanken t = 22,0 (°C)

Gennemsnitlig strømningshastighed af spildevand, der 3 35 strømmer ind i beluftningstanken Q = 321 (m /døgn) * DK 168759 Bl 25

Hastigheden af det slam, der returneres til beluftnings-tanken r = 1,0 (-) DO-koncentration i væske overført til beluftningstanken 5 CQ » 1,0 (mg/1)

Vanddybde med indhold af diffunderet luft H = 3,5 (m)

Den nødvendige varighed af beluftningstiden beregnet ved 10 hjælp af de værdier, der er vist i tabel 3, i henhold til ligningerne (2) til (8), var 1,13 timer/cyklus. Resultatet var tilfredsstillende.

En udførelsesform for opfindelsen er blevet beskrevet i 15 det foregående. Man kan opnå forskellige effektive modifikationer på basis af den tekniske idé svarende til opfindelsen. I forbindelse med den før angivne udførelsesform har man f.eks. kun beskrevet den behandlingsproces med aktiveret slam, hvor sedimentationstanken er anordnet 20 separat. Opfindelsen kan imidlertid også bringes i anvendelse i forbindelse med en cyklisk behandlingsproces med aktiveret slam, hvor sedimentationen ligeledes gennemføres i beluftningstanken, en oxidationsproces i forbindelse med et iltningsbassin og en kontaktbeluftningsproces, 25 hvor der er tilvejebragt et kontaktfiltreringsmedium i beluftningstanken.

Desuden kan opfindelsen anvendes som et måleorgan for respirationen af det aktiverede slam, fordi respirations-30 hastighederne af det aktiverede slam måles med forudbestemte tidsintervaller under beluftningstrinnet ved den proces, der omfatter automatisk kontrol.

* 35

Claims (7)

1. Fremgangsmåde til biologisk behandling af spildevand 5 under intermitterende beluftning, hvorved indstrømmende spildevand bringes i kontakt med aktiveret slam i en be-luftningstank til dannelse af en blandet væske, hvilken blandede væske undergår intermitterende beluftning, hvorunder et beluftningstrin og en afbrydelse af beluftningen 10 alternerende gentages, og hvorved den blandede væskes koncentration af opløst oxygen (C) under beluftningstrin-net måles og variationshastigheden for opløst oxygen, dc/dt, i forudbestemte tidsintervaller beregnes, kendetegnet ved, at fremgangsmåden yderligere omfat-15 ter følgende trin: (a) bestemmelse af værdierne af utilstrækkeligt opløst oxygen ud fra mætningskoncentrationen af opløst oxygen (C ) i den blandede væske og den målte koncentration af 20 opløst oxygen (C) for det øjeblikkelige beluftnings trin; (b) beregning af respirationshastigheden (Rr) af aktiveret slam i den blandede væske i tidsintervaller sva- 25 rende til formlen Rr = KLa (Cs " C) " dc/dt' hvor KLa er den samlede oxygenoverføringskoefficient i 30 den blandede væske; (c) integration af respirationshastigheden Rr over be- . luftningstiden (TA) i det øjeblikkelige beluftningstrin til bestemmelse af værdien af oxygenbehovet (θ£) i 35 overensstemmelse med formlen DK 168759 B1 27 °2 " V fl Vdt' hvor V er beluftningstankens volumen; 5 (d) beregning af den nødvendig beluftningstid (T^) i overensstemmelse med formlen T = o9/oc,

10 A hvor 0C er den totale mængde oxygen overført i løbet af det øjeblikkelige beluftningstrin, og (e) drift af det påfølgende beluftningstrin i et tids-rum, der er lig med den nødvendige beluftningstid (TA) beregnet for det foregående beluftningstrin.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den blandede væske eller fuldførelse af intermit- 20 terende beluftningstrin indføres i en klaringstank, og at en del af det udfældede slam fra klaringstanken recirkuleres til beluftningstanken, medens supernatantvæsken bortledes som behandlet vand.

^ 3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de forudbestemte tidsintervaller er mellem 1 og 10 minutter.

4. Biologisk vandbehandlingssystem af den type, som be-nytter intermitterende beluftning, og som omfatter en be-luftningstank (1) forsynet med en tilledning for indstrømmende spildevand og et udløb for behandlet vand, hvilken beluftningstank under drift indeholder en blandet væske indbefattende aktiveret slam og spildevand, en be-luftningsanordning (2) til beluftning af slam i beluftningstanken, en kontrolenhed til start og stop af beluft- * DK 168759 B1 28 ningsanordningen og en anordning (3) til måling af koncentrationen af opløst oxygen (C) i den blandede væske, kendetegnet ved, at systemet yderligere omfatter 5 (a) en operationsenhed (4) til beregning og integration af oxygenbehovet og forbundet til anordningen til måling af opløst oxygen og 10 (b) et driftskredsløb forbundet til operationsenheden til beregning og integration af oxygenbehovet og til beluft-ningsanordningen, idet (c) anordningen (3) til måling af opløst oxygen er for-15 bundet til operationsenheden (4) til beregning og integration af oxygenbehovet med henblik på at forsyne denne med værdier for koncentrationen af opløst oxygen, og idet (d) den integrerende operationsenhed er programmeret til 20 at beregne: (i) respirationshastigheden R^. af aktiveret slam i overensstemmelse med formlen

25 Rr = KLa (cs - c) - dc/dt, hvori C er mætningskoncentrationen af opløst oxygen i den blandede væske i beluftningstanken, dc/dt er ændringshastigheden for koncentrationen 30 af opløst oxygen, og KLa er den samlede oxygen overføringskoefficient i den blandede væske i beluftningstanken; (ii) værdien af oxygenbehovet O2 i løbet af et beluft- 35 ningstrin i overensstemmelse med formlen v I 1 DK 168759 B1 29 °2 - V !l Vdt' hvor V er beluftningstankens volumen og T er C varigheden af det aktuelle beluftningstrin, og (iii) den nødvendige beluftningstid TA af det følgende beluftningstrin ifølge formlen

10 TA = o2/oc, hvor OC er den totale mængde oxygen overført i løbet af det aktuelle beluftningstrin.

^ 5. System ifølge krav 4, kendetegnet ved, at beluftningsanordningen indkluderer en blæser og en diffusionsanordning .

6. System ifølge krav 4 eller 5, kendetegnet ved, at den integrerende operationsenhed omfatter en mikrocomputer.

7. System ifølge krav 6, kendetegnet ved, at den integrerende operationsenhed inkluderer en anordning til drift af blæseren. * 35