DE102004024430A1 - Sequential batch reactor water effluent treatment process is regulated by reference to an upstream parameter following e.g. rainfall - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung verunreinigter Flüssigkeit, insbesondere Abwasser, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 3.The The invention relates to a method for treating contaminated liquid, in particular wastewater, according to the preamble of claim 1 or 3.
Es sind mehrere unterschiedliche Verfahren zur Wiederaufbereitung von insbesondere Abwasser bekannt. Eines dieser Verfahren arbeitet diskontinuierlich, indem einzelne Posten aus Teilmengen des Abwassers in aufeinanderfolgenden Behandlungsstufen gereinigt werden. Im Fachjargon spricht man von einem SBR (Sequencing-Batch-Reaktor)-Verfahren. Weil dieses SBR-Verfahren diskontinuierlich arbeitet, ist die Steuerung einer solchen Kläranlage im Wesentlichen nur statisch möglich, indem eine Ablaufsteuerung eingesetzt wird, die mit festen, vorgegebenen Werten arbeitet.It are several different methods of reprocessing especially sewage known. One of these methods works discontinuously, by placing individual items from subsets of wastewater in successive Treatment stages are cleaned. In the jargon one speaks of an SBR (Sequencing Batch Reactor) method. Because this SBR process works discontinuously, the controller is such a treatment plant essentially only statically possible, by using a sequence control, which is fixed, predetermined Values works.
Bei stationär betriebenen diskontinuierlichen SBR-Kläranlagen hat es sich als problematisch erwiesen, auf Schwankungen des anfallenden Abwassers angemessen zu reagieren. Das gilt insbesondere bei starken, wolkenbruchartigen Regenfälle, wenn sich innerhalb kürzester Zeit im Kanalsystem große Abwassermengen sammeln. Die stationäre Ablaufsteuerung von SBR-Kläranlagen ist nicht in der Lage, auf stark zunehmende Abwassermengen angemessen zu reagieren. Deswegen sieht man im Kanalnetz einen sogenannten Regenüberlauf vor, mit dem bei plötzlich anfallenden großen Flüssigkeitsmengen ein Teil des Abwassers, insbesondere Niederschlagswasser, über den Regenüberlauf in umliegende Gewässer abgelassen wird. Dadurch wird das Kanal netz zwar entlastet, aber durch das Ablassen des von der Kläranlage nicht aufgenommenen Teils des Abwassers das Gewässer belastet. Insbesondere unter Umweltgesichtspunkten hat sich diese geschilderte Vorgehensweise als problematisch und nicht mehr zeitgemäß erwiesen.at stationary operated discontinuous SBR treatment plants, it has proved problematic proved appropriate to fluctuations in the wastewater produced to react. This is especially true for strong, cloud-breaking Rainfalls, if within the shortest possible time Time in the sewer system large volumes of wastewater collect. The stationary one Sequential control of SBR wastewater treatment plants is unable to adequately respond to rapidly increasing wastewater volumes to react. That's why you see a so-called in the sewer network Rain overflow before, with that at suddenly accumulating large amounts of liquid a part of the waste water, especially rainwater, over the Rain overflow in surrounding waters is drained. This relieves the channel network, but by draining the not taken up by the treatment plant Part of the sewage the waters loaded. In particular, from an environmental point of view, this has described approach as problematic and no longer up to date.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Behandlung von verunreinigter Flüssigkeit, insbesondere zum Klären von Abwasser, zu schaffen, womit Umweltbelastungen durch die Einleitung überschüssigen Abwassers in insbesondere Gewässer mindestens reduziert werden.Of the Invention is based on the object, a method of treatment of contaminated liquid, especially for clarification of waste water, creating pollution by discharging excess wastewater in particular waters be reduced at least.
Ein Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Dadurch, dass in mindestens einer Behandlungsstufe ein für die Einhaltung wenigstens eines Grenzwerts der Flüssigkeit relevanter Parameter gemessen und in Abhängigkeit von der Relation des gemessen Parameters zum Grenzwert die Zufuhr verunreinigter Flüssigkeit zur Kläranlage verändert wird, ist es auch möglich, eine diskontinuierlich arbeitende Kläranlage, insbesondere eine SBR-Kläranlage, so zu betreiben, dass sie wechselnde Abwasserlasten verarbeiten kann. Stellt sich aufgrund der vorgenommenen Messungen heraus, dass mindestens ein wesentlicher Parameter unterhalb des Grenzwerts liegt, können insbesondere kurzfristig anfallende große Abwassermengen mindestens teilweise aufgenommen werden, so dass diese nicht über den Regenüberlauf im Kanalnetz in ein Gewässer geleitet werden müssen und dieses dadurch belasten. Eine SBR-Kläranlage lässt sich so mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in ihrer Betriebsweise an Schwankungen des Abwasseranfalls anpassen.One Method of solution This object has the features of claim 1. As a result of that in at least one treatment step one for compliance at least a limit value of the liquid relevant parameter measured and depending on the relation of the measured parameter to limit the supply of contaminated liquid to the sewage treatment plant changed it is also possible a discontinuous sewage treatment plant, in particular a SBR wastewater treatment plant, operate so that they process changing wastewater loads can. As a result of the measurements made, it turns out that at least one significant parameter is below the threshold, can in particular short-term large amounts of wastewater at least be taken in part so that these do not have the Rain overflow in the Sewer network in a body of water have to be directed and thereby burden this. An SBR treatment plant can be so with the inventive method in their operation to adapt to variations in the wastewater attack.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, bei zunehmender Menge verunreinigter Flüssigkeit die Zufuhr verunreinigter Flüssigkeit zur Kläranlage so lange zu erhöhen, bis der mindestens eine gemessene Parameter den Grenzwert der zulässigen Belastung der Flüssigkeit erreicht hat. Dadurch ist es möglich, eine zeitweise anfallende große Menge von Abwasser, nämlich Abwasserspitzen, der Kläranlage zuzuführen, bis der mindestens eine Parameter den zulässigen Grenzwert erreicht hat und somit die Kläranlage bei Bedarf mit ihrer vollen Leistungsfähigkeit betreibbar ist. Eine bisher bei SBR-Kläranlagen erforderliche Vergrößerung derselben, um bei Spitzenbelastungen die Gewässerbelastung in Grenzen zu halten oder zu reduzieren, ist dadurch nicht mehr möglich, weil erfindungsgemäß die üblicherweise nur unter ungünstigen Bedingungen kurzfristig anfallende Mehrbelastung der Kläranlage dadurch ausgeglichen wird, dass die Kläranlage zumindest in diesem Falle unter Ausschöpfung der vollen Leistungsfähigkeit betrieben wird.According to one Further development of the method is provided, with increasing amount contaminated liquid the supply of contaminated liquid to the sewage treatment plant to increase that long until the at least one measured parameter exceeds the limit of the permissible load the liquid has reached. This makes it possible a temporary large Amount of wastewater, namely Wastewater tips, the treatment plant supply, until the at least one parameter has reached the permissible limit value and thus the sewage treatment plant If necessary, it can be operated with its full capacity. A so far in SBR treatment plants required enlargement of the same, in case of peak loads, the water pollution is limited hold or reduce, is no longer possible because According to the invention usually only under unfavorable Conditions resulting in short-term additional burden on the treatment plant it is balanced that the sewage treatment plant at least in this case, taking full advantage of its capacity is operated.
Ein weiteres Verfahren zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 3 auf. Es ist demnach vorgesehen, in Zeiträumen, in denen der Kläranlage weniger verunreinigte Flüssigkeit zugeführt wird, beispielsweise bei einer länger andauernden Trockenheit, die Flüssigkeit in der Kläranlage intensiver zu behandeln. Das geschieht derart, dass mindestens ein für die Belastung der Flüssigkeit maßgeblicher Parameter den Grenzwert deutlicher unterschreitet. Diese intensive Behandlung der verunreinigten Flüssigkeit wirkt sich in wirtschaftlicher Hinsicht positiv aus, weil für die Einleitung auch gereinigter Flüssigkeiten in Gewässer kommunale Abgaben erhoben werden, die umso geringer sind, je mehr die maßgeblichen Parameter ihre Grenzwerte unterschreiten. Dabei sind die Kosten für die intensive Behandlung der verunreinigten Flüssigkeit in der Regel geringer als die Einsparungen durch Einleitung geringer belasteter Flüssigkeiten in die Gewässer. Bei diesem Verfahren kann es sich auch um eine Weiterbildung des zuvor beschriebenen Verfahrens handeln.Another method for solving the above-mentioned problem comprises the measures of claim 3. It is therefore envisaged, in periods in which the treatment plant less contaminated liquid is supplied, for example in a prolonged drought to treat the liquid in the sewage treatment plant more intense. This happens in such a way that at least one parameter which is decisive for the loading of the fluid falls below the limit value more clearly. This intensive treatment of the contaminated liquid has a positive economic effect because discharges of purified liquids into rivers are also subject to municipal charges, which are the lower the more the relevant parameters fall below their limit values. The cost of intensive treatment of the contaminated liquid is usually lower than the savings by discharging low contaminated liquids into the water. This procedure can also be a development of the method described above.
Nachfolgend werden Weiterbildungen jedes der zuvor beschriebenen Verfahren erläutert: Gemäß einer Weiterbildung wird der mindestens eine Parameter kontinuierlich gemessen. Es finden demnach fortlaufende Messungen des mindestens einen Parameters statt, und zwar entweder ununterbrochen oder in vorzugsweise regelmäßig zeitlich aufeinanderfolgenden Abständen. Dadurch wird der jeweilige Parameter über einen längeren Zeitraum, vorzugsweise ständig, überwacht. Man erhält so einen Überblick über den zeitlichen Verlauf des Parameters, insbesondere Änderungen des Parameters während der Behandlung des verunreinigten Abwassers. So entsteht eine praktisch fortlaufende Aufzeichnung des Verlaufs des Klärprozesses, insbesondere die mit der Zeit abnehmende Belastung des zu klärenden Abwassers.following further developments of each of the methods described above are explained: According to a Continuing education is the at least one parameter continuous measured. Accordingly, there are consecutive measurements of at least a parameter, either continuous or in preferably regularly in time successive intervals. As a result, the respective parameter over a longer period, preferably constantly, supervised. You get so an overview of the temporal course of the parameter, in particular changes of the parameter during the Treatment of contaminated wastewater. This creates a practical continuous recording of the progress of the clarification process, especially with the time decreasing load of the sewage to be clarified.
Die gespeicherten, vorzugsweise zeitbezogen gespeicherten Messwerte des jeweiligen Parameters werden herangezogen zur flexiblen und insbesondere dynamischen Steuerung der Kläranlage. Damit kann situations- und lastabhängig auf Veränderungen reagiert werden, insbesondere die Kläranlage last- und/oder situationsabhängig betrieben werden. Vor allem kann der zeitliche Verlauf der Messwerte zur situations- und/oder lastabhängigen Veränderung der Zufuhr verunreinigter Flüssigkeit zur Kläranlage herangezogen werden. Dadurch entsteht eine dynamische Zyklussteuerung der SBR-Kläranlage. Beispielsweise kann bei geringerem Anfall von Abwasser die Behandlung intensiviert werden, so dass die Kläranlage gereinigtes Abwasser verlässt, dessen Belastung deutlicher unter den vorgeschriebenen bzw. üblichen Grenzwerten liegt. Bei besonders starkem Abwasseranfall kann die Menge des der Kläranlage zugeführten Abwassers so weit erhöht werden, dass die Kapazitätsgrenze der SBR-Kläranlage erreicht wird, indem mindestens ein relevanter Parameter bis an den Grenzwert herangefahren wird. Dadurch wird eine maximale mögliche Abwassermenge immer noch ausreichend geklärt, nämlich so weit, dass die Grenzwerte, die ein Einleiten der geklärten Flüssigkeit in Gewässer zulassen, nicht überschritten werden.The stored, preferably time-related stored measured values of the respective parameter are used for the flexible and in particular dynamic control of the treatment plant. This can and load-dependent on changes be reacted, in particular the treatment plant load and / or situation dependent operated become. Above all, the temporal course of the measured values can be used and / or load-dependent change the supply of contaminated liquid to the sewage treatment plant be used. This creates a dynamic cycle control the SBR wastewater treatment plant. For example can intensify treatment with less sewerage so that the sewage treatment plant leaves purified wastewater, its burden more clearly under the prescribed or usual Limits. In case of a particularly strong wastewater attack, the Amount of the sewage treatment plant supplied Sewage be increased so far that the capacity limit the SBR wastewater treatment plant is reached by at least one relevant parameter up to the limit is approached. This will give a maximum possible amount of waste water still sufficiently clarified, namely so far, that the limits, the introduction of the clarified liquid in waters allow, not exceeded become.
Es ist weiterhin vorgesehen, die Veränderung der pro Zeiteinheit erfolgenden Zufuhr verunreinigter Flüssigkeit zur Kläranlage mittels einer selbstlernenden Steuerung vorzunehmen. Bei der selbstlernenden Steuerung handelt es sich vorzugsweise um eine solche, die Ähnlichkeiten einer momentanen Situation, insbesondere Belastung des verunreinigten Abwassers, mit einer durch abgespeicherte Messwerte dokumentierten historischen Situation erkennt. Die selbstlernende Steuerung versucht also, ähnliche Situationen aus der Vergangenheit anhand der aufgezeichneten zeitabhängigen Messwerte zu finden. Ist eine solche Situation ermittelt, wird von der Steuerung die jeweilige Zuflussmenge verunreinigter Flüssigkeit bestimmt und entsprechend die Kläranlage gesteuert, insbesondere der Rohabwasserzulauf situations- und bedarfsgerecht geregelt. Es stellt sich dann automatisch eine solche Situation ein, die in der Vergangenheit zu einem optimalen Betrieb der Kläranlage mit gefordertem Behandlungsergebnis des Abwassers geführt hat. Insbesondere ist es so möglich, bei Spitzenbelastungen der Kläranlage, wenn beispielsweise durch starke Regenfälle kurzfristig eine große Menge Abwasser anfällt, die Kläranlage so zu betreiben, dass sie durch optimale Auslastung mindestens einen Großteil der zusätzlichen Abwassermenge verarbeiten kann.It is still provided, the change per unit time subsequent supply of contaminated liquid to the treatment plant by means of a self-learning control. In the self-learning Control is preferably one such, the similarities a current situation, in particular pollution of the contaminated Wastewater, with a documented by stored readings recognizes historical situation. The self-learning controller tries so, similar Situations from the past based on the recorded time-dependent measurements to find. If such a situation is determined, the controller will determines the respective inflow amount of contaminated liquid and accordingly the sewage treatment plant controlled, in particular the raw sewage intake situation and needs regulated. It then automatically turns out to be such a situation one that in the past to optimal operation of the treatment plant with the required treatment result of the wastewater. In particular, it is possible at peak loads of the wastewater treatment plant, if for example by heavy rains in the short term a large amount Sewage accumulates, the sewage treatment plant so to operate at least one through optimal utilization large part the additional Process wastewater quantity.
Bei den zu messenden Parametern kann es sich um einzelne Verunreinigungen, beispielsweise Ammonium, Nitrat und/oder Phosphat handeln. Es können als Parameter aber auch der Schlammspiegel und/oder die Trockensubstanzkonzentration in Betracht kommen. Dementsprechend kann es ausreichen, nur die Nitrifikation oder Denitrifikation zu optimieren. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Verfahren werden mehrere der genannten Parameter gleichzeitig fortlaufend gemessen. Es können auch alle Parameter gleichzeitig gemessen und auch zusammen mit der dazugehörenden Zeit (zeitbezogen) abgespeichert werden. Vorzugsweise werden bei der Messung mehrerer Parameter, vorzugsweise alle Parameter, gleichzeitig gemessen und abgespeichert, so dass man auf Werte für diese Parameter zurückgreifen kann, die zur gleichen Zeit ermittelt worden sind.at the parameters to be measured may be individual impurities, For example, ammonium, nitrate and / or phosphate act. It can as Parameter but also the sludge level and / or the dry matter concentration be considered. Accordingly, it may suffice only the To optimize nitrification or denitrification. In a preferred Continuing the procedure will use several of the mentioned parameters simultaneously continuously measured. It can also all parameters measured simultaneously and also together with the associated Time (time related) are stored. Preferably be at the measurement of several parameters, preferably all parameters, simultaneously measured and stored, so that you can look at values for this Access parameters can, which have been detected at the same time.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the method according to the invention arise from the dependent claims.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verfahren werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:preferred embodiments the inventive method will be explained in more detail with reference to the drawing. In this show:
Die
Erfindung wird nachfolgend am Beispiel einer diskontinuierlich betriebenen
Kläranlage
Das
in den
Kommt
es zu starken Niederschlägen,
die beispielsweise durch gewittrige Wolkenbrüche hervorgerufen werden, fällt kurzfristig
ein bis zu Mehrfaches der üblichen
Abwassermenge an. Aus wirtschaftlichen Gründen werden Kläranlagen
Die
Auf
die biologischen Klärreaktoren
Bei
der gezeigten Kläranlage
Auch
der Flächenfilter
Beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine fortlaufende Messung mindestens eines Parameters des Abwassers. Es handelt sich dabei um einen solchen Parameter, für den es einen Grenzwert der Restbelastung des Abwassers vor der Wiedereinleitung desselben in das Gewässer gibt. Die Messung dieses mindestens einen Parameters kann vor, während und nach der Reinigung des Abwassers erfolgen. Es ist denkbar, den gleichen Parameter an verschiedenen Behandlungsstufen zu messen, also beispielsweise vor, während und/oder nach dem Klären des Abwassers.At the inventive method a continuous measurement of at least one parameter of the Wastewater. It is such a parameter for which it a limit on the residual pollution of the wastewater before re-introduction the same in the waters gives. The measurement of this at least one parameter can be before, during and after cleaning the waste water. It is conceivable the same Measure parameters at different treatment levels, so for example before, while and / or after clarification of the sewage.
Im
Folgenden wird ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben,
bei der mehrere Parameter fortlaufend gemessen werden. Die fortlaufende,
kontinuierliche Messung der Parameter erfolgt in regelmäßigen Zeitabständen. Die Zeitabstände zwischen
der Messung aller Parameter sind vorzugsweise gleich. Ebenso erfolgt
vorzugsweise die Messung aller Parameter etwa zeitgleich. Dadurch
lassen sich die Parameter besser vergleichen, weil die Parameter
einen gleichen Behandlungsstand des Abwassers dokumentieren. Die
gemessenen Parameter werden aufgezeichnet, vorzugsweise in einer
Datenbank abgespeichert. Die Abspeicherung der Messwerte erfolgt
zusammen mit der Zeit, also zeitbezogen, so dass die über die
Zeit abgespeicherten Daten eine "Historie" des gesamten Betriebs
der Kläranlage
Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
werden im Bereich der mechanischen Vorklärung
Weiterhin
ist es denkbar, bei der mechanischen Vorklärung
Des
Weiteren erfolgen mechanische Messungen, wie beispielsweise die
Höhenstände. Diese werden
am Einlaufbauwerk
Die oben genannten Messwerte oder gegebenenfalls auch nur ausgewählte Messwerte, also nur ein Teil der Messwerte, werden fortlaufend zeitbezogen abgespeichert zum Aufbau einer Datenbank, die fortlaufend Daten über den bisherigen Betrieb der Kläranlage enthält. Die Daten werden verwendet zum Aufbau einer intelligenten, selbstlernenden Steuerung. Vorzugsweise wird eine Case-Based-Reasoning (CBR)-Steuerung eingesetzt. Eine Stärke dieser Steuerung liegt darin, aus Fehlern zu lernen.The above-mentioned measured values or optionally only selected measured values, So only part of the measured values are continuously time-related stored to build a database, which continuously collects data about the previous operation of the sewage treatment plant contains. The data is used to build an intelligent, self-learning Control. Preferably, a case-based reasoning (CBR) control is used. A Strength This control is to learn from mistakes.
Die
CBR-Steuerung erfährt
zunächst
eine Art Lernphase, die zum Beispiel ein Jahr dauern kann. In dieser
Lernphase wird die Kläranlage
In
Phasen mit kurzfristig erhöhtem
Abwasseranfall aufgrund beispielsweise starker Regenfälle, arbeitet
das erfindungsgemäße Verfahren
wie folgt:
Durch die Messung der vorstehend erwähnten Parameter,
insbesondere des Ammonium-, Nitrat- und Phosphatgehalts, vorzugsweise
aber auch des Schlammspiegels und der Trockensubstanzkonzentration,
ist indirekt die Kapazitätsauslastung
der Kläranlage
By measuring the parameters mentioned above, in particular the ammonium, nitrate and phosphate content, but preferably also the sludge level and the dry matter concentration, the capacity utilization of the sewage treatment plant is indirectly determined
In
Phasen längerer
Trockenheit arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren folgendermaßen:
Da
in Trockenperioden verhältnismäßig geringe
Mengen an Abwasser zur Kläranlage
Since in dry periods relatively small amounts of wastewater to the treatment plant
- 1010
- Kläranlagesewage plant
- 1111
- Kanalsystemchannel system
- 1212
- RegenüberlaufRain overflow
- 1313
- ZulaufIntake
- 1414
- Gewässerwaters
- 1515
- Wehrweir
- 1616
- Einlaufbauwerkintake structure
- 1717
- mechanische Vorklärungmechanical primary treatment
- 1818
- Vorlagebehälterstorage container
- 1919
- biologischer Klärreaktorbiological Klärreaktor
- 2020
- biologischer Klärreaktorbiological Klärreaktor
- 2121
- MengenausgleichsbehälterAmount Reservoirs
- 2222
- Flächenfiltersurface filter
- 2323
- Auslaufbauwerkoutlet structure
- 2424
- Schlammsammelstellesludge collection
- 2525
- TrübwasserbehälterTurbid water tank
Claims (12)
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2004
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |