DE102017223707A1 - Method and control device for the automated, continuous and self-sufficient determination of the oxygen concentration in the waste water of a decentralized wastewater treatment plant - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten, kontinuierlichen und autarken Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abwasser einer dezentralen Abwasserbehandlungsanlage, wobei die dezentrale Abwasserbehandlungsanlage mindestens eine erste und eine zweite Kammer aufweist, welche durch eine ionenleitende Verbindung miteinander verbunden sind. In der ersten Kammer ist eine als Anode ausgebildete erste Elektrode angeordnet und in der zweiten Kammer ist eine als Kathode ausgebildete zweite Elektrode angeordnet, wobei Anode und Kathode über elektrische Leiter miteinander verbunden sind. Die Bestandteile bilden einen Sauerstoffsensor, welcher zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration ausgebildet ist.Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kontrollvorrichtung, welche mindestens einen Sauerstoffsensor und eine mit dem Sauerstoffsensor verbundene Übertragungseinheit umfasst.The invention relates to a method for automated, continuous and self-sufficient determination of the oxygen concentration in the wastewater of a decentralized wastewater treatment plant, wherein the decentralized wastewater treatment plant has at least a first and a second chamber, which are interconnected by an ion-conducting connection. In the first chamber, a first electrode designed as an anode is arranged, and in the second chamber a second electrode designed as a cathode is arranged, the anode and the cathode being connected to one another via electrical conductors. The components form an oxygen sensor, which is designed to determine the oxygen concentration. The invention further relates to a control device which comprises at least one oxygen sensor and a transmission unit connected to the oxygen sensor.
Description
Die Erfindung betrifft ein elektrochemisches Verfahren und eine Kontrollvorrichtung zur automatisierten, kontinuierlichen und autarken Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abwasser einer dezentralen Abwasserbehandlungsanlage.The invention relates to an electrochemical method and a control device for the automated, continuous and self-sufficient determination of the oxygen concentration in the waste water of a decentralized wastewater treatment plant.
Unter einer dezentralen Abwasserbehandlungsanlage werden im Sinne der Erfindung Kleinkläranlagen (KKA) und kleine Kläranlagen im Bereich von 4 bis 1.000 EW verstanden. Im Folgenden wird sich dabei bevorzugt auf eine KKA als dezentrale Abwasserbehandlungsanlage bezogen.In the context of the invention, a decentralized wastewater treatment plant is understood as meaning small wastewater treatment plants (KKA) and small wastewater treatment plants in the range from 4 to 1,000 PE. In the following, it is preferable to refer to a KKA as a decentralized wastewater treatment plant.
Allein in Deutschland fallen pro Einwohner ca. 150 I Abwasser täglich an. Zur dezentralen Behandlung dieser Abwässer können in Abhängigkeit der gegebenen Bedingungen u.a. KKA (4 bis 50 EW) und kleine Kläranlagen (50 bis 1.000 EW) verwendet werden. Die Gesamtzahl der in Deutschland bestehenden Kleinkläranlagen und abflusslosen Gruben wird dabei auf ca. 2,2 Mio. geschätzt.In Germany alone, about 150 l of wastewater are produced per inhabitant per day. For the decentralized treatment of these effluents, depending on the given conditions u.a. KKA (4 to 50 pe) and small wastewater treatment plants (50 to 1,000 pe). The total number of small sewage treatment plants and drainage-free mines in Germany is estimated at approx. 2.2 million.
Dezentrale Abwasserbehandlungsanlagen weisen i.d.R. mehrere Behandlungsstufen auf. Jede Behandlungsstufe findet in einem separaten und für diese Behandlungsstufe vorgesehenen Becken der Anlage statt. Dabei dient eine Vorklärung der mechanischen Abtrennung von Feststoffen und anderen absetzbaren Stoffen im Abwasser. An die Vorklärung schließt sich eine biologische bzw. biochemische Reinigungsstufe in einem als Bioreaktor bezeichneten aeroben Bioreaktor bzw. Prozessbecken an, die vor allem zum Abbau von gelösten organischen Substanzen im Abwasser dient. Weiterhin können dezentrale Abwasserbehandlungsanlagen eine Nachklärungsstufe umfassen.Decentralized wastewater treatment plants have i.d.R. several treatment stages. Each stage of treatment takes place in a separate basin of the system intended for this stage of treatment. This is a primary clarification of the mechanical separation of solids and other deductible substances in the wastewater. The primary treatment is followed by a biological or biochemical purification stage in an aerobic bioreactor or process tank, referred to as a bioreactor, which primarily serves to break down dissolved organic substances in the wastewater. Furthermore, decentralized wastewater treatment plants may include a secondary clarification stage.
Für diese biologischen bzw. biochemischen Prozesse benötigen die Mikroorganismen ausreichend gelösten Sauerstoff. In dezentralen Abwasserbehandlungsanlagen werden dazu gezielt spezielle Belüftungssysteme eingesetzt, wobei die Länge der Belüftungsphase für den im Prozessbecken gemessenen Sauerstoffgehalt ausschlaggebend ist Eine Funktionsstörung dieser Systeme trägt zum Absterben der aeroben Mikroorganismen bei und führt zum Funktionsverlust dieser Reinigungsstufe. Dadurch können Reinigungsziele nicht eingehalten werden und weitere chemische Störstoffe im Abwasser entstehen.For these biological or biochemical processes, the microorganisms require sufficient dissolved oxygen. In decentralized wastewater treatment plants special ventilation systems are specifically used for this purpose, whereby the length of the aeration phase is decisive for the oxygen content measured in the process tank. A malfunction of these systems contributes to the death of the aerobic microorganisms and leads to a loss of function of this purification stage. As a result, cleaning targets can not be met and other chemical contaminants in the wastewater arise.
Um eine sichere Arbeitsweise der dezentralen Abwasserbehandlungsanlage ohne Ausfälle zu gewährleisten, ist es deshalb von großer Bedeutung, die Sauerstoffkonzentration zu überwachen und zu messen, um Fehlfunktionen jederzeit sicher auszuschließen. Dabei ist sowohl die Funktionsweise einer dezentralen Abwasserbehandlungsanlage als auch die Sauerstoffkonzentration von Temperatur, Druck und wasserchemischen Parametern, z. B. Gehalt an organischem Kohlenstoff und Salzgehalt abhängig.In order to ensure safe operation of the decentralized wastewater treatment plant without failures, it is therefore of great importance to monitor and measure the oxygen concentration in order to reliably rule out malfunctions at any time. It is both the operation of a decentralized wastewater treatment plant and the oxygen concentration of temperature, pressure and water chemical parameters, eg. B. content of organic carbon and salt content dependent.
Die bisher für die Vor-Ort-Überwachung eingesetzten Sauerstoffsensoren basieren auf optischen und elektrochemischen Messprinzipien. Sowohl bei optischen als auch bei elektrochemischen Sauerstoffmessprinzipien spielt die Membran bzw. die Membrankappe eine entscheidende Rolle. Ist die Membran verschmutzt oder bildet sich ein biologischer Belag, hat dies unmittelbar eine Verfälschung der Messwerte die Folge.The oxygen sensors previously used for on-site monitoring are based on optical and electrochemical measurement principles. Both in optical and in electrochemical oxygen measurement principles, the membrane or the membrane cap plays a crucial role. If the membrane is dirty or forms a biological coating, this immediately results in a falsification of the measured values.
Bei der optischen Methode wird ein Fluoreszenz-Farbstoff in einer Membran durch kurzwelliges Licht angeregt. Beim Übergang in den Grundzustand strahlt dieser langwelliges Licht ab, welches als Messsignal dient. Durch Diffusion gelangt Sauerstoff in Kontakt mit dem Farbstoff und verkürzt die Dauer der Rückstrahlung. Der Gastransport durch die Membran beruht ebenfalls auf Diffusion und ist in erheblichem Maß von der Temperatur abhängig. Zudem verbraucht sich während der Messung der Fluoreszenz-Farbstoff in der Membran, weshalb die Membran regelmäßig ausgetauscht werden muss. Weiterhin nimmt durch den Verbrauch des Fluoreszenz-Farbstoffs in der Membran die Farbstoffkonzentration ab. Dies stellt in Bezug auf eine kontinuierliche, autarke Sauerstoffüberwachung einen erheblichen Nachteil dar.In the optical method, a fluorescent dye in a membrane is excited by short-wavelength light. During the transition to the ground state, this emits long-wave light, which serves as a measuring signal. By diffusion, oxygen comes in contact with the dye and shortens the duration of the re-radiation. The gas transport through the membrane is also based on diffusion and is dependent on the temperature to a considerable extent. In addition, consumes during the measurement of the fluorescent dye in the membrane, which is why the membrane must be replaced regularly. Furthermore, the consumption of the fluorescent dye in the membrane decreases the dye concentration. This represents a significant disadvantage in terms of a continuous, self-sufficient oxygen monitoring.
Die elektrochemische Methode basiert ebenfalls auf einem diffusiven Sauerstofftransport durch eine Membran. In einer sich anschließenden chemischen Reaktion wird der Sauerstoff unter Verbrauch eines Elektrolyten umgesetzt. Der entstehende Strom weist eine lineare Korrelation mit der Sauerstoffkonzentration auf. Zur Überwachung und elektrochemischen Sauerstoffbestimmung werden standardmäßig zwei Messprinzipien, nämlich eine potentiometrische Sauerstoffbestimmung oder eine amperometrische Sauerstoffbestimmung genutzt.The electrochemical method is also based on a diffusive oxygen transport through a membrane. In a subsequent chemical reaction, the oxygen is reacted while consuming an electrolyte. The resulting current has a linear correlation with the oxygen concentration. For monitoring and electrochemical oxygen determination, two measurement principles, namely a potentiometric oxygen determination or an amperometric oxygen determination, are used by default.
Bei einem potentiometrischen Messprinzip wie es beispielsweise in
Ein weiteres bekanntes Verfahren dieser Art ist in der Schrift
Auch das in
Wie bereits erwähnt, ist das amperometrische Messprinzip eine weitere bekannte Möglichkeit zur Bestimmung von gelöstem Sauerstoff. Hierzu werden üblicherweise Sauerstoff-Messzellen nach Clark (s. z. B.
Die wesentlichen Nachteile der elektrochemischen Messprinzipien bestehen zusammengefasst darin, dass ein permanenter Verbrauch des Elektrolyten stattfindet, was wiederum die Ursache für Drifterscheinungen ist. Um diesen Drifterscheinungen vorzubeugen, muss der Elektrolyt daher regelmäßig ausgetauscht werden. Weiterhin wird der Elektrolyt durch die Sauerstoffreduktion beeinflusst, indem es durch die Bildung eines Sauerstoff-Partialdruck-Gradienten zu mangelhafter Signalstabilität kommt. Zudem ändern sich aufgrund von Verschmutzungen oder Abnutzungen die Membraneigenschaften, was wieder erheblichen Einfluss auf den Sauerstofftransport und die Anströmungsgeschwindigkeit der Messlösung hat. Beim potentiometrischen Messprinzip kommt es insbesondere zu Korrosionserscheinungen der Elektrode, wodurch diese regelmäßig ausgetauscht werden muss. Aufgrund der Materialwahl der Elektrode sowie eines häufig vorgenommenen Austauschs des kompletten Systems anstelle der Elektrode als Einzelteil ist dies mit hohen Kosten verbunden. Beim amperometrischen Messprinzip wird zusätzlich ein kostenintensives Wandlersystem zur Bereitstellung einer konstanten Polarisationsspannung benötigt. Schließlich kann durch das elektrochemische Messprinzip kein autarker Betrieb gewährleistet werden.The main disadvantages of the electrochemical measuring principles are summarized in the fact that a permanent consumption of the electrolyte takes place, which in turn is the cause of Drifterscheinungen. To prevent these drift phenomena, the electrolyte must therefore be replaced regularly. Furthermore, the electrolyte is affected by the oxygen reduction by causing poor signal stability through the formation of an oxygen partial pressure gradient. In addition, due to soiling or wear, the membrane properties change, which in turn has a significant influence on the oxygen transport and the flow velocity of the measurement solution. When potentiometric measuring principle it comes in particular to corrosion of the electrode, which must be replaced regularly. Due to the choice of material of the electrode as well as a frequently made replacement of the complete system instead of the electrode as a single part, this is associated with high costs. The amperometric measuring principle additionally requires a cost-intensive converter system for providing a constant polarization voltage. Finally, can be guaranteed by the electrochemical measurement principle no self-sufficient operation.
Zum Erfassen des Sauerstoffgehaltes im Prozessbecken einer KKA wird, wie exemplarisch in der in
Der Einsatz von Sauerstoffsensoren im Kleinkläranlagenbereich bedarf besonderer Anforderungen, da diese zumeist von Privatpersonen betrieben und Wartungen, im Gegensatz zu großen Kläranlagen, nur ein- bis zweimal jährlich durchgeführt werden. Sauerstoffsensoren müssen jedoch zur Bewahrung ihrer Funktionsfähigkeit in kurzen Abständen regelmäßig gereinigt und oftmals neu kalibriert werden.The use of oxygen sensors in the small wastewater treatment sector requires special requirements, since these are mostly operated by private individuals and, in contrast to large sewage treatment plants, maintenance is carried out only once or twice a year. Oxygen sensors, however, must be regularly cleaned and often recalibrated at short intervals to maintain their functionality.
Weiterhin müssen Elektrolyte, Membranen oder sonstige Teile gewechselt werden. Ist bspw. die Membran verschmutzt oder bildet sich darauf ein biologischer Belag, hat dies unmittelbar eine Verfälschung der Messwerte zur Folge. Die eingesetzten Sauerstoffsensoren eignen sich nicht für die kontinuierliche Echtzeitüberwachung. Je häufiger sie genutzt werden, desto enger muss der Wartungszyklus gewählt werden. Zudem sind die momentanen Kosten eines Sauerstoffsensors (inkl. Messwandler) im Vergleich mit den momentanen Gesamtkosten für eine KKA zu hoch.Furthermore, electrolytes, membranes or other parts have to be changed. If, for example, the membrane is contaminated or forms a biological coating thereon, this immediately results in a falsification of the measured values. The oxygen sensors used are not suitable for continuous real-time monitoring. The more frequently they are used, the closer the maintenance cycle must be. In addition, the current costs of an oxygen sensor (including transducers) compared to the current total cost of a KKA are too high.
Um die sichere Funktion von Kläranlagen und insbesondere KKA jederzeit zu gewährleisten, ist die Überwachung der Sauerstoffkonzentration im aeroben Bioreaktor äußerst wichtig. Momentan werden lediglich stichprobenartige Messungen vorgenommen, um den einwandfreien Betrieb der KKA zu gewährleisten. Eine permanente Kontrolle des Klärprozesses scheitert bisher an der Wirtschaftlichkeit. In order to ensure the safe functioning of wastewater treatment plants and in particular KKA at all times, the monitoring of the oxygen concentration in the aerobic bioreactor is extremely important. At the moment, only random measurements are taken to ensure the smooth operation of the KKA. A permanent control of the clarification process fails so far on the profitability.
Alternative Verfahren nutzen zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abwasser indirekte Methoden. Die
Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Kontrolle des Klärprozesses bereitzustellen, welches die Nachteile des Standes der Technik überwindet.The object is to provide a method for controlling the clarification process, which overcomes the disadvantages of the prior art.
Dabei sollen insbesondere eine simple, kostengünstige, kontinuierliche und wartungsfreie Überwachung der Konzentration von gelöstem Sauerstoff im Abwasser über eine möglichst lange Laufzeit gewährleistet werden.In particular, a simple, cost-effective, continuous and maintenance-free monitoring of the concentration of dissolved oxygen in the wastewater over the longest possible duration should be ensured.
Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, die Überwachung der Sauerstoffkonzentration mittels eines Sauerstoffsensors zu realisieren, welcher keine äußere Antriebsspannung benötigt, einfach aufgebaut und kostengünstig herzustellen ist.Furthermore, it is an object of the invention to realize the monitoring of the oxygen concentration by means of an oxygen sensor, which requires no external drive voltage, is simple and inexpensive to manufacture.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur automatisierten, kontinuierlichen und autarken Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abwasser einer dezentralen Abwasserbehandlungsanlage sowie einer Kontrollvorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.According to the invention the object is achieved by a method for automated, continuous and self-sufficient determination of the oxygen concentration in the wastewater of a decentralized wastewater treatment plant and a control device according to the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten, kontinuierlichen und autarken Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abwasser einer dezentralen Abwasserbehandlungsanlage.A first aspect of the invention relates to a method for the automated, continuous and self-sufficient determination of the oxygen concentration in the waste water of a decentralized wastewater treatment plant.
Dabei enthält das Abwasser organische Verbindungen und Mikroorganismen.The wastewater contains organic compounds and microorganisms.
Im Sinne der Erfindung wird unter Abwasser, auch Schmutzwasser genannt, das durch Gebrauch leicht bis stark verunreinigte bzw. in seinen Eigenschaften oder seiner Zusammensetzung veränderte, behandlungsbedürftige Wasser verstanden. Die Inhalts- bzw. Schmutzstoffe des Abwassers umfassen aus dem Abwasser stammende organische Verbindungen. Diese aus dem Abwasser stammende organischen Verbindungen können weiterhin Zehrstoffe, Nährstoffe, Schadstoffe und/oder Störstoffe aufweisen. Beispielhaft sei auf Essensreste, Schmutzstoffe aus der Wäsche und/oder Ausscheidungen verwiesen. Dabei liegen Inhalts- bzw. Schmutzstoffe im Abwasser in gelöster und ungelöster Form vor.For the purposes of the invention, wastewater, also called wastewater, is understood to mean the water in need of treatment that is easily or severely contaminated or changed in its properties or its composition. The contents or contaminants of the waste water include organic compounds derived from the wastewater. These derived from the wastewater organic compounds may continue to have carbon monoxide, nutrients, pollutants and / or impurities. By way of example reference is made to leftovers, contaminants from the laundry and / or excretions. There are contents or contaminants in the wastewater in dissolved and undissolved form.
Die Behandlung und Aufbereitung des Abwassers ist abhängig vom Grad der Verschmutzung. Dabei werden die im Abwasser enthaltenen organischen Verbindungen in Klär- und/oder Kleinkläranlagen abgebaut. Nach erfolgter Abwasserbehandlung wird im Folgenden der Begriff behandeltes und gereinigtes Abwasser verwendet.The treatment and treatment of the waste water depends on the degree of pollution. The organic compounds contained in the wastewater are mined in sewage and / or small sewage treatment plants. After successful wastewater treatment, the term treated and purified wastewater is used below.
Im Sinne der Erfindung umfassen Mikroorganismen Bakterien, Hefen, Protozoen oder Pilze. Dabei ernähren sich die Mikroorganismen von den im Abwasser befindlichen Bestandteilen. Die Mikroorganismen dienen dem biologischen bzw. biochemischen Abbau der organischen Verbindungen im Wasser. Vorzugsweise sind bestimmte aus dem Abwasser stammende Mikroorganismen wie bspw. Bakterien in der Lage, sich an einer Anode und/oder Kathode anzulagern.For the purposes of the invention microorganisms include bacteria, yeasts, protozoa or fungi. The microorganisms feed on the components contained in the wastewater. The microorganisms serve the biological or biochemical degradation of the organic compounds in the water. Preferably, certain microorganisms, such as bacteria, originating from the waste water are able to attach to an anode and / or cathode.
In einer Ausführungsform ist die dezentrale Abwasserbehandlungsanlage als Zweikammer-KKA ausgebildet. In diesem Fall weist die dezentrale Abwasserbehandlungsanlage zwei räumlich voneinander getrennte Behandlungsbecken auf, nämlich ein Vorklärungsbecken und ein dem Vorklärungsbecken in Strömungs- und Reaktionsrichtung nachgeordnetes Bioreaktor-Becken.In one embodiment, the decentralized wastewater treatment plant is designed as a two-chamber KKA. In this case, the decentralized wastewater treatment plant has two spatially separate treatment basins, namely a preclarification basin and a bioreactor basin downstream of the preclarification basin in flow and reaction direction.
In einer weiteren Ausführungsform ist die dezentrale Abwasserbehandlungsanlage als Dreikammer-KKA ausgebildet. In diesem Fall weist die dezentrale Abwasserbehandlungsanlage drei räumlich voneinander getrennte Behandlungsbecken auf, nämlich ein Vorklärungsbecken, ein dem Vorklärungsbecken in Strömungs- und Reaktionsrichtung nachgeordnetes Bioreaktor-Becken und ein dem Bioreaktor-Becken in Strömungs- und Reaktionsrichtung nachgeordneten Nachklärbecken zum Zweck der Nachbehandlung des Abwassers.In a further embodiment, the decentralized wastewater treatment plant is designed as a three-chamber KKA. In this case, the decentralized wastewater treatment plant has three spatially separate treatment tanks, namely a pre-treatment tank, a bioreactor tank downstream of the pre-treatment tank in flow and reaction direction and a secondary clarifier downstream of the bioreactor tank in flow and reaction direction for the purpose of aftertreatment of the wastewater.
Unter „räumlicher Trennung“ der Behandlungsbecken wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass die Behandlungsbecken kein gemeinsames oder geteiltes Volumen aufweisen und lediglich durch einen Zufluss und/oder Abfluss unmittelbar miteinander verbunden sind. Dabei können die Behandlungsbecken nebeneinander angeordnet sein.Under "spatial separation" of the treatment basin is in the context of the invention understood that the treatment basins have no common or shared volume and are connected directly only by an inflow and / or outflow. The treatment tanks can be arranged side by side.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Abwasser durch den Zufluss in das Vorklärungsbecken geleitet. Vom Vorklärungsbecken wird das Abwasser durch ein Verbindungselement in das Bioreaktor-Becken geleitet und tritt aus dem Bioreaktor-Becken durch den Abfluss aus.In a preferred embodiment, the wastewater is passed through the inflow into the preclarification basin. From the preclarification basin, the wastewater is passed through a connector into the bioreactor basin and exits the bioreactor basin through the drain.
In einer Ausführungsform ist der Zufluss und/oder der Abfluss als Leitung oder Überlauf ausgebildet. In einer weiteren Ausführungsform wird das Abwasser durch den Abfluss des Bioreaktor-Beckens in das Nachklärbecken geleitet. In einer alternativen Ausführungsform führt der Abfluss des Bioreaktor-Beckens in den Boden oder Untergrund, wodurch das behandelte und gereinigte Abwasser in ein Gewässer geleitet wird. In einer weiteren alternativen Ausführungsform führt der Abfluss des Bioreaktor-Beckens in einen Sickerschacht, wodurch das behandelte und gereinigte Abwasser beispielsweise im Erdreich versickert.In one embodiment, the inflow and / or outflow is designed as a conduit or overflow. In another embodiment, the wastewater is passed through the drain of the bioreactor basin in the secondary clarifier. In an alternative embodiment, the effluent of the bioreactor pool leads into the soil or subsurface, whereby the treated and purified wastewater is discharged into a body of water. In a further alternative embodiment, the effluent of the bioreactor pool leads into a seepage shaft, whereby the treated and purified wastewater seeps into the ground, for example.
In einer Ausführungsform ist das Vorklärungsbecken und das Bioreaktor-Becken der dezentralen Abwasserbehandlungsanlage durch ein Verbindungselement miteinander verbunden. In einer weiteren Ausführungsform ist das Bioreaktor-Becken und das Nachklärbecken der dezentralen Abwasserbehandlungsanlage durch ein Verbindungselement miteinander verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Vorklärungsbecken als Verbindungselement einen Abfluss oder einen Überlauf auf, durch welchen das Abwasser vom Vorklärungsbecken in das Bioreaktor-Becken aktiv oder passiv geleitet wird. In einer weiteren Ausführungsform ist das Verbindungselement als Wasserleitung ausgebildet.In one embodiment, the preclarification basin and the bioreactor basin of the decentralized wastewater treatment plant are connected to one another by a connecting element. In a further embodiment, the bioreactor basin and the secondary clarifier of the decentralized wastewater treatment plant are connected to one another by a connecting element. In a preferred embodiment, the preclarification basin as a connecting element has an outflow or an overflow through which the wastewater is actively or passively conducted from the preclarification basin into the bioreactor basin. In a further embodiment, the connecting element is designed as a water pipe.
Im Sinne der Erfindung weist die dezentrale Abwasserbehandlungsanlage mindestens eine erste Kammer mit einem Zufluss und mindestens eine der ersten Kammer nachgeordnete zweite Kammer mit einer Belüftungseinrichtung und einen Abfluss auf. Dabei sind die erste Kammer und die zweite Kammer räumlich voneinander getrennt.For the purposes of the invention, the decentralized wastewater treatment plant has at least one first chamber with an inflow and at least one second chamber downstream of the first chamber with a ventilation device and an outflow. The first chamber and the second chamber are spatially separated from each other.
Unter „räumlicher Trennung“ der ersten und zweiten Kammer wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass die Kammern kein gemeinsames oder geteiltes Volumen aufweisen und lediglich durch die ionenleitende Verbindung sowie einen Zufluss und/oder Abfluss unmittelbar miteinander verbunden sind. Dabei können die Kammern nebeneinander angeordnet sein. Alternativ ist die erste Kammer in der zweiten Kammer angeordnet oder umgekehrt.For the purposes of the invention, "spatial separation" of the first and second chambers is understood to mean that the chambers have no common or divided volume and are connected to one another directly only by the ion-conducting connection and by an inflow and / or outflow. The chambers may be arranged side by side. Alternatively, the first chamber is disposed in the second chamber or vice versa.
Die dezentrale Abwasserbehandlungsanlage kann beliebig viele Kammern aufweisen. Dabei ist offen, wieviel Kammern die dezentrale Abwasserbehandlungsanlage aufweist. So kann der ersten Kammer auch eine zusätzliche Kammer vorgeordnet sein, jedoch ist das Vorhandensein von mindestens erster und zweiter Kammer für die entsprechende Anordnung von erster und zweiter Elektrode und somit der Funktionsweise des Sauerstoffsensors zwingend.The decentralized wastewater treatment plant can have any number of chambers. It is unclear how many chambers the decentralized wastewater treatment plant has. Thus, the first chamber may be preceded by an additional chamber, but the presence of at least first and second chamber for the corresponding arrangement of the first and second electrodes and thus the operation of the oxygen sensor is mandatory.
Unter der, der ersten Kammer nachgeordneten, zweiten Kammer wird im Sinne der Erfindung die Anordnung der zweiten Kammer zur ersten Kammer in nachfolgender Reaktionsrichtung und nachfolgender Strömungsrichtung des Abwassers verstanden.In the sense of the invention, the arrangement of the second chamber to the first chamber in the following reaction direction and subsequent flow direction of the waste water is understood as the second chamber arranged downstream of the first chamber.
In einer Ausführungsform entspricht die erste und/oder zweite Kammer einem Behandlungsbecken der dezentralen Abwasserbehandlungsanlage. In einer alternativen Ausführungsform ist die erste und/oder zweite Kammer als Extrakammer in den Behandlungsbecken der dezentralen Abwasserbehandlungsanlage angeordnet.In one embodiment, the first and / or second chamber corresponds to a treatment basin of the decentralized wastewater treatment plant. In an alternative embodiment, the first and / or second chamber is arranged as an extra chamber in the treatment tank of the decentralized wastewater treatment plant.
In einer bevorzugten Ausführungsform entspricht das Vorklärungsbecken der ersten Kammer und das Bioreaktor-Becken entspricht der zweiten Kammer der dezentralen Abwasserbehandlungsanlage. In einer bevorzugten Ausführungsform dient die erste Kammer zur Vorklärung und die zweite Kammer dient als biologische Reinigungsstufe und wird als Bioreaktor bezeichnet. Bevorzugt wird somit in der ersten Kammer eine Vorklärung und in der zweiten Kammer eine biologische Reinigungsstufe durchgeführt In einer Ausführungsform wird entspricht diese Anordnung einer Zweikammer-KKA.In a preferred embodiment, the preclarification basin corresponds to the first chamber and the bioreactor basin corresponds to the second chamber of the decentralized wastewater treatment plant. In a preferred embodiment, the first chamber is used for preclarification and the second chamber serves as a biological purification stage and is referred to as a bioreactor. Pre-treatment is therefore preferably carried out in the first chamber and a biological purification stage is carried out in the second chamber. In one embodiment, this arrangement corresponds to a two-chamber KKA.
In einer alternativen Ausführungsform dient eine der ersten Kammer in Strömungs- und Reaktionsrichtung vorgeordnete zusätzliche Kammer zur Vorklärung. Dabei entspricht die zusätzliche, der ersten Kammer vorgeordnete Kammer dem Vorklärungsbecken und das Bioreaktor-Becken entspricht der zweiten Kammer der dezentralen Abwasserbehandlungsanlage. Die erste Kammer entspricht einer Extrakammer und ist in der zweiten Kammer angeordnet. Dabei weist die der ersten Kammer vorgeordnete zusätzliche Kammer zur Vorklärung einen Zufluss bzw. Abfluss auf. Somit kann das Abwasser in die zusätzliche, der ersten Kammer vorgeordnete Kammer, geleitet bzw. von dieser in die erste Kammer abgeleitet werden.In an alternative embodiment, one of the first chamber in the flow and reaction direction upstream additional chamber used for primary treatment. The additional, upstream of the first chamber chamber corresponds to the pre-treatment tank and the bioreactor tank corresponds to the second chamber of the decentralized wastewater treatment plant. The first chamber corresponds to an extra chamber and is arranged in the second chamber. In this case, the additional chamber upstream of the first chamber for primary treatment has an inflow or outflow. Thus, the wastewater in the additional chamber upstream of the first chamber, passed or derived from this in the first chamber.
Erfindungsgemäß wird das Abwasser durch den Zufluss in die erste Kammer geleitet. Von der ersten Kammer wird das Abwasser durch ein Verbindungselement in die zweite Kammer geleitet und tritt aus der zweiten Kammer durch den Abfluss aus.According to the invention, the wastewater is passed through the inflow into the first chamber. From the first chamber, the waste water is passed through a connecting element in the second chamber and exits from the second chamber through the drain.
In einer Ausführungsform ist der Zufluss und/oder der Abfluss als Leitung oder Überlauf ausgebildet. In einer weiteren Ausführungsform führt der Abfluss der zweiten Kammer zu einer weiteren, der zweiten Kammer in Strömungs- und Reaktionsrichtung nachgeordnete Kammer zum Zweck der Nachbehandlung des Abwassers, wobei die weitere Kammer als Nachklärbecken ausgebildet sein kann. In einer alternativen Ausführungsform führt der Abfluss der zweiten Kammer in den Boden oder Untergrund, wodurch das behandelte und gereinigte Abwasser in ein Gewässer geleitet wird. In einer weiteren alternativen Ausführungsform führt der Abfluss der zweiten Kammer in einen Sickerschacht, wodurch das behandelte und gereinigte Abwasser beispielsweise im Erdreich versickert. In one embodiment, the inflow and / or outflow is designed as a conduit or overflow. In a further embodiment, the outflow of the second chamber leads to a further, downstream of the second chamber in the flow and reaction chamber for the purpose of aftertreatment of the wastewater, wherein the further chamber may be formed as Nachklärbecken. In an alternative embodiment, the outflow of the second chamber into the soil or subsurface, whereby the treated and purified wastewater is discharged into a body of water. In a further alternative embodiment, the outflow of the second chamber leads into a seepage shaft, as a result of which the treated and purified wastewater seeps into the ground, for example.
In einer Ausführungsform sind die mindestens erste und zweite Kammer der dezentralen Abwasserbehandlungsanlage durch ein Verbindungselement miteinander verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erste Kammer als Verbindungselement einen Abfluss oder einen Überlauf auf, durch welchen das Abwasser von der ersten Kammer in die zweite Kammer aktiv oder passiv geleitet wird. In einer weiteren Ausführungsform ist das Verbindungselement als Wasserleitung ausgebildet.In one embodiment, the at least first and second chambers of the decentralized wastewater treatment plant are connected to each other by a connecting element. In a preferred embodiment, the first chamber as a connecting element to a drain or an overflow, through which the wastewater from the first chamber into the second chamber is actively or passively directed. In a further embodiment, the connecting element is designed as a water pipe.
Unter einer aktiven Leitung des Abwassers von der ersten in die zweite Kammer wird im Sinne der Erfindung die Beförderung mittels einer Pumpe verstanden. Unter einer passiven Leitung des Abwassers von der ersten in die zweite Kammer wird im Sinne der Erfindung die selbstlaufende Beförderung verstanden.Under an active line of the waste water from the first to the second chamber is understood in the context of the invention, the promotion by means of a pump. Under a passive management of the waste water from the first to the second chamber is understood in the context of the invention, the self-running transport.
Im Sinne der Erfindung umfasst der Sauerstoffsensor eine als Anode ausgebildete erste Elektrode, wobei die erste Elektrode in der mit Abwasser gefüllten ersten Kammer angeordnet ist, wobei die erste Kammer anaerobe Bedingungen aufweist und als anodisches Halbelement ausgebildet ist. Weiterhin umfasst der Sauerstoffsensor eine als Kathode ausgebildete zweite Elektrode, wobei die zweite Elektrode in der mit Abwasser gefüllten zweiten Kammer angeordnet ist, wobei die zweite Kammer aerobe Bedingungen aufweist und als kathodisches Halbelement ausgebildet ist. In einer Ausführungsform entspricht der Sauerstoffsensor einer mikrobiellen Brennstoffzelle (MBZ).For the purposes of the invention, the oxygen sensor comprises a first electrode designed as an anode, wherein the first electrode is arranged in the first chamber filled with waste water, wherein the first chamber has anaerobic conditions and is designed as anodic half-element. Furthermore, the oxygen sensor comprises a second electrode designed as a cathode, the second electrode being arranged in the second chamber filled with waste water, the second chamber having aerobic conditions and being formed as a cathodic half-element. In one embodiment, the oxygen sensor corresponds to a microbial fuel cell (MBZ).
Dabei wird die erste Kammer mit der darin angeordneten ersten Elektrode als Anodenkammer und die zweite Kammer mit der darin angeordneten zweiten Elektrode als Kathodenkammer bezeichnet.In this case, the first chamber with the first electrode arranged therein is referred to as the anode chamber and the second chamber with the second electrode arranged therein as the cathode chamber.
Das Abwasser in der mindestens ersten und zweiten Kammer dient als Elektrolyt Durch den Elektrolyten wird die Funktionsweise des Sauerstoffsensors gewährleistet. Dabei sind die erste und die zweite Kammer jeweils derart mit dem Elektrolyten gefüllt, dass zumindest ein Teil der ersten und zweiten Elektrode des Sauerstoffsensors vom Elektrolyten bedeckt wird, um eine ordnungsgemäße Funktionsweise des Sauerstoffsensors zu gewährleisten.The wastewater in the at least first and second chamber serves as electrolyte Through the electrolyte, the operation of the oxygen sensor is ensured. In this case, the first and the second chamber are each filled with the electrolyte in such a way that at least a part of the first and second electrodes of the oxygen sensor is covered by the electrolyte in order to ensure a proper functioning of the oxygen sensor.
In einer Ausführungsform ist das in die erste Kammer durch den Zufluss zugeleitete Abwasser stark verschmutzt und enthält aus dem Abwasser stammende Mikroorganismen. Im Sinne der Erfindung lagern sich die aus dem Abwasser stammenden Mikroorganismen in Form eines Biofilms unter anaeroben Bedingungen auf der Oberfläche der Anode ab und wachsen. Dabei wird das Wachstum des Biofilms durch Anlegen einer Spannung gefördert. In einer Ausführungsform ist der so gebildete Biofilm sessil ausgebildet. Das Wachstum des Biofilms erfolgt unter der Mineralisierung der aus dem Abwasser stammenden organischen Verbindungen, welche in dem anodischen Halbelement im Überschuss vorliegen Bevorzugt ist die Anode somit biotisch ausgebildet. Die aus dem Abwasser stammenden organischen Verbindungen werden an der Anode unter Freisetzung von Protonen (H+) zu CO2 oxidiert. Dabei wird ein Teil der chemisch gebundenen Energie in Form von bei der Oxidation freigesetzten Elektronen (e-) durch den Biofilm auf die Anode gemäß folgender Gleichung übertragen:
Die generierten Elektronen werden im Sinne der Erfindung über den mindestens einen elektrischen Leiter von der Anode zur Kathode und somit vom anodischen Halbelement zum kathodischen Halbelement transportiert. Im Sinne der Erfindung wandern die im anodischen Halbelement erzeugten Protonen durch die ionenleitende Verbindung von dem anodischen Halbelement in das kathodische Halbelement.The generated electrons are transported in the sense of the invention via the at least one electrical conductor from the anode to the cathode and thus from the anodic half-element to the cathodic half-element. For the purposes of the invention, the protons generated in the anodic half-element migrate through the ion-conducting compound from the anodic half-element into the cathodic half-element.
Im Sinne der Erfindung umfasst der Sauerstoffsensor weiterhin eine als Kathode ausgebildete zweite Elektrode, die in der mit Abwasser gefüllten zweiten Kammer angeordnet ist, wobei die zweite Kammer aerobe Bedingungen aufweist und als kathodisches Halbelement ausgebildet ist.For the purposes of the invention, the oxygen sensor further comprises a second electrode designed as a cathode, which is arranged in the second chamber filled with waste water, wherein the second chamber has aerobic conditions and is designed as a cathodic half-element.
Erfindungsgemäß wird durch die Belüftungseinrichtung eine kontinuierliche Luftzufuhr mit einer hinreichenden Menge an gelöstem Sauerstoff in der zweiten Kammer gewährleistet, und der gelöste Sauerstoff in der zweiten Kammer wird durch die an der Kathode austretenden Elektronen reduziert.According to the invention, a continuous supply of air with a sufficient amount of dissolved oxygen in the second chamber is ensured by the aeration device, and the dissolved oxygen in the second chamber is reduced by the electrons emerging at the cathode.
Dabei werden an der Kathode die freigewordenen Elektronen (e-) auf den gelösten Sauerstoff übertragen und dieser dadurch gemäß folgender Gleichung reduziert:
In einer Ausführungsform erfolgt die Reduktion des Sauerstoffs durch aus dem Abwasser stammende Mikroorganismen. In einer bevorzugten Ausführungsform lagern sich die aus dem Abwasser stammenden Mikroorganismen in der zweiten Kammer als Biofilm unter aeroben Bedingungen auf der Oberfläche der Kathode ab und wachsen auf dieser. In einer Ausführungsform ist der so gebildete Biofilm sessil ausgebildet. Das Wachstum des Biofilms erfolgt unter der Verwertung der organischen Verbindungen im Abwasser. Bevorzugt ist die Kathode somit biotisch ausgebildet. In einer alternativen Ausführungsform erfolgt die Reduzierung ohne das Vorhandensein von aus dem Abwasser stammenden Mikroorganismen und somit durch eine abiotisch ausgebildete Kathode.In one embodiment, the reduction of the oxygen is carried out by microorganisms derived from the wastewater. In a preferred embodiment, the microorganisms originating from the wastewater deposit in the second chamber as a biofilm under aerobic conditions on the surface of the cathode and grow thereon. In one embodiment, the biofilm so formed is formed sessile. The growth of the biofilm occurs under the utilization of the organic compounds in the wastewater. The cathode is thus preferably biotic. In an alternative embodiment, the reduction takes place without the presence of microorganisms originating from the waste water and thus by an abiotically formed cathode.
Erfindungsgemäß wird durch die Belüftungseinrichtung eine kontinuierliche Luftzufuhr mit einer hinreichenden Menge an gelöstem Sauerstoff in der zweiten Kammer gewährleistetAccording to the invention, the aeration device ensures a continuous supply of air with a sufficient amount of dissolved oxygen in the second chamber
Bevorzugt erfolgt der biologische bzw. biochemische Abbau der organischen Verbindungen unter Zufuhr von externem Sauerstoff. Dies wird durch eine Belüftung des Abwassers gewährleistet.Preferably, the biological or biochemical degradation of the organic compounds takes place with the supply of external oxygen. This is ensured by aeration of the wastewater.
Durch die Zufuhr von Luft, in welcher auch Sauerstoff enthalten ist, wird in der zweiten Kammer ein aerobes Milieu gewährleistet. In einer Ausführungsform kann die Luftzufuhr zumindest kurzzeitig abgeschaltet werden.The supply of air, in which oxygen is also contained, ensures an aerobic environment in the second chamber. In one embodiment, the air supply can be switched off at least for a short time.
In einer Ausführungsform erfolgt die durch die Belüftungseinrichtung gewährleistete kontinuierliche Luftzufuhr in die zweite Kammer durch eine Pumpe. Alternativ kann diese bei Bedarf oder für eine gewisse Zeitspanne aktiviert werden. Bevorzugt reicht die Konzentration des gelösten Sauerstoffs von 2 mg/l bis 10 mg/l.In one embodiment, the continuous air supply provided by the aeration device into the second chamber is provided by a pump. Alternatively, it can be activated as needed or for a certain period of time. The concentration of dissolved oxygen preferably ranges from 2 mg / l to 10 mg / l.
Der Sauerstoffsensor weist bevorzugt eine als Anode ausgebildete erste Elektrode und eine als Kathode ausgebildete zweite Elektrode auf. An den Elektroden werden Potentiale mit einstellbarer Größe angelegt.The oxygen sensor preferably has a first electrode designed as an anode and a second electrode designed as a cathode. Potentials of adjustable size are applied to the electrodes.
In einer Ausführungsform ist durch das gewählte Flächenverhältnis zwischen erster Elektrode und zweiter Elektrode die Elektronengenerierung gezielt einstellbar. Liegen die Elektronen entsprechend Gleichung (1) im Überschuss vor, hängt der Stromfluss und somit die Stromstärke und/oder die Potentialdifferenz des Sauerstoffsensors lediglich von der Sauerstoffreduktion an der Kathode nach Gleichung (2) ab. Da die aus dem Abwasser stammenden organischen Verbindungen im anodischen Halbelement ebenfalls im Überschuss vorliegen, ist deren Konzentration hinreichend hoch und stellt dadurch keinen limitierenden Faktor für den Stromfluss des Sauerstoffsensors dar.In one embodiment, the electron generation can be selectively adjusted by the selected area ratio between the first electrode and the second electrode. If the electrons are in excess in accordance with equation (1), the current flow and thus the current intensity and / or the potential difference of the oxygen sensor depends only on the oxygen reduction at the cathode according to equation (2). Since the originating from the wastewater organic compounds in the anodic half-element are also present in excess, their concentration is sufficiently high and thus does not constitute a limiting factor for the current flow of the oxygen sensor.
In einer Ausführungsform sind als erste und/oder zweite Elektrode andere geeignete, elektrisch leitfähige Materialien möglich, die eine hohe Stabilität im Abwasser aufweisen und biologisch neutral, d. h. nicht toxisch (z. B. gegenüber Mikroorganismen) sind. Dadurch wird vorteilhaft ein stabiler Elektronentransfer vom auf der Oberfläche der ersten und/oder zweiten Elektrode abgelagerten Biofilm zur jeweiligen Elektrode gewährleistet. In einer Ausführungsform bestehen die erste Elektrode und die zweite Elektrode aus elektrisch leitfähigen Metallen, Metalllegierungen oder anderen elektrisch leitfähigen Materialien.In one embodiment, other suitable, electrically conductive materials are possible as first and / or second electrode, which have a high stability in the wastewater and biologically neutral, d. H. are not toxic (eg to microorganisms). This advantageously ensures stable electron transfer from the biofilm deposited on the surface of the first and / or second electrode to the respective electrode. In one embodiment, the first electrode and the second electrode are made of electrically conductive metals, metal alloys or other electrically conductive materials.
Als elektrisch leitfähige Materialien kommen beispielsweise Kohlenstoff, Graphit, Stahl oder ein elektrisch leitfähiges Granulat in Frage. Als Metalle sind insbesondere Platin, Kupfer, Gold oder andere Metalle geeignet. Bevorzugt besteht zumindest die zweite Elektrode aus Platin oder Kohlenstoff. Vorteilhaft erfolgt durch Platin als Elektrodenmaterial eine erhöhte Reduktion des im Abwasser gelösten Sauerstoffs, da eine effektive Übertragung der Elektronen auf den Sauerstoff ermöglicht wird. In einer weiteren Ausführungsform sind Katalysatoren an der Elektrodenoberfläche zumindest einer Elektrode angeordnet. Damit wird vorteilhaft die Kinetik der an mindestens einer Elektrode stattfindenden chemischen Reaktionen beschleunigt.As electrically conductive materials are, for example, carbon, graphite, steel or an electrically conductive granules in question. Particularly suitable metals are platinum, copper, gold or other metals. Preferably, at least the second electrode is made of platinum or carbon. Platinum as the electrode material advantageously results in an increased reduction of the dissolved oxygen in the wastewater, since an effective transfer of the electrons to the oxygen is made possible. In a further embodiment, catalysts are arranged on the electrode surface of at least one electrode. This advantageously accelerates the kinetics of the chemical reactions taking place at at least one electrode.
In einer Ausführungsform bestehen beide Elektroden aus demselben Material. In einerweiteren Ausführungsform bestehen die erste Elektrode und die zweite Elektrode aus unterschiedlichen Materialien.In one embodiment, both electrodes are made of the same material. In another embodiment, the first electrode and the second electrode are made of different materials.
Im Sinne der Erfindung umfasst der Sauerstoffsensor eine ionenleitende Verbindung. Dabei sind die erste und die zweite Kammer durch die ionenleitende Verbindung miteinander verbunden.For the purposes of the invention, the oxygen sensor comprises an ion-conducting compound. In this case, the first and the second chamber are connected to one another by the ion-conducting connection.
In einer Ausführungsform sind die beiden Kammern der dezentralen Abwasserbehandlungsanlage durch eine ionenleitende Verbindung miteinander verbunden. In einer Ausführungsform ist die ionenleitende Verbindung als Salzbrücke oder Membran oder Diaphragma ausgebildet. Dabei ist die Membran als semipermeable Membran ausgebildet. Geeignete Materialien für die Membran sind dem Fachmann bekannt, diese sind bevorzugt ausgewählt aus Protonen-Austausch-Membranen oder gegossener Keramik.In one embodiment, the two chambers of the decentralized wastewater treatment plant are connected to each other by an ion-conducting connection. In one embodiment, the ion-conducting compound is formed as a salt bridge or membrane or diaphragm. The membrane is designed as a semipermeable membrane. Suitable materials for the membrane are known to those skilled in the art, these are preferably selected from proton exchange membranes or cast ceramic.
Durch die ionenleitende Verbindung können die frei gewordenen Protonen H+ von dem anodischen Halbelement in das kathodische Halbelement wandern. Vorteilhaft verhindert die räumliche Trennung beider Halbelemente, dass im Abwasser gelöster Sauerstoff aus dem Kathodenraum in den Anodenraum diffundiert.Through the ion-conducting compound, the released protons H + from the anodic half-element in the cathodic half-element hike. Advantageously, the spatial separation of the two half-elements prevents oxygen dissolved in the waste water from diffusing out of the cathode space into the anode space.
Im Sinne der Erfindung umfasst der Sauerstoffsensor mindestens einen elektrischen Leiter. Dabei sind die Anode und die Kathode über den mindestens einen elektrischen Leiter mit einem Spannungsmesser und/oder einem Strommesser verbunden.For the purposes of the invention, the oxygen sensor comprises at least one electrical conductor. In this case, the anode and the cathode are connected via the at least one electrical conductor with a voltmeter and / or a current meter.
In einer Ausführungsform sind Anode und Kathode über mindestens einen elektrischen Leiter mit einem Spannungsmesser und/oder einem Strommesser verbunden. Der mindestens eine elektrische Leiter ist als elektrisches Kabel ausgebildet.In one embodiment, the anode and cathode are connected via at least one electrical conductor to a voltmeter and / or an ammeter. The at least one electrical conductor is designed as an electrical cable.
In einer Ausführungsform ist der Strommesser als Amperemeter ausgebildet. In einer Ausführungsform ist der Spannungsmesser als Voltmeter ausgebildet.In one embodiment, the ammeter is designed as an ammeter. In one embodiment, the voltmeter is designed as a voltmeter.
Die Kontrollvorrichtung umfasst im Sinne der Erfindung weiterhin mindestens eine Übertragungseinheit, welche zur Übermittlung von mindestens einen durch den Sauerstoffsensor ermittelten, ausgewerteten und/oder gespeicherten Überwachungsparameter an eine Bedieneinheit dient. Dabei sind der Sauerstoffsensor und die Übertragungseinheit miteinander verbunden.In the sense of the invention, the control device further comprises at least one transmission unit which serves to transmit at least one monitoring parameter determined, evaluated and / or stored by the oxygen sensor to an operating unit. In this case, the oxygen sensor and the transmission unit are interconnected.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird aus dem mindestens einen ermittelten Überwachungsparameter die Konzentration des gelösten Sauerstoffs im Abwasser der zweiten Kammer bestimmt.In a preferred embodiment, the concentration of the dissolved oxygen in the waste water of the second chamber is determined from the at least one determined monitoring parameter.
In einer Ausführungsform umfasst die Übertragungseinheit eine Auswerteeinheit, welche den mindestens einen ermittelten Überwachungsparameter auswertet und/oder speichert.In one embodiment, the transmission unit comprises an evaluation unit which evaluates and / or stores the at least one determined monitoring parameter.
In einer Ausführungsform ist die Bedieneinheit in einem mobilen Gerät angeordnet. Als mobile Geräte kommen beispielsweise Computer oder Smartphones zum Einsatz. Vorteilhaft können somit Nutzer der dezentralen Abwasserbehandlungsanlage jederzeit und in Echtzeit Einblick auf die aktuell ermittelte Sauerstoffkonzentration haben. In einer alternativen Ausführungsform ist die Bedieneinheit als Zentrale ausgebildet.In one embodiment, the operating unit is arranged in a mobile device. For example, computers or smartphones are used as mobile devices. Users of the decentralized wastewater treatment plant can thus advantageously have an insight into the currently determined oxygen concentration at any time and in real time. In an alternative embodiment, the operating unit is designed as a central office.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der vom Sauerstoffsensor ermittelte mindestens eine Überwachungsparameter durch Mittel zur Signalübertragung an die Übertragungseinheit und/oder die Bedieneinheit übermittelt. Bevorzugt sind die Mittel zur Signalübertragung als elektrische Kabel oder drahtlos ausgebildet.In a preferred embodiment, the at least one monitoring parameter determined by the oxygen sensor is transmitted by means for signal transmission to the transmission unit and / or the operating unit. Preferably, the means for signal transmission are designed as electrical cables or wireless.
In einer Ausführungsform wird die durch den Sauerstoffsensor erzeugte Energie für die Steuerung und den Betrieb der mit dem Sauerstoffsensor verbundenen Übertragungseinheit und/oder anderer Komponenten verwendet. Vorteilhaft kann der Sauerstoffsensor somit auch in Gegenden ohne einfach zu realisierenden Zugang zur Stromversorgung verwendet werden.In one embodiment, the energy generated by the oxygen sensor is used to control and operate the transmission unit and / or other components connected to the oxygen sensor. Advantageously, the oxygen sensor can thus also be used in areas without easy access to the power supply.
Erfindungsgemäß ermittelt der Sauerstoffsensor mindestens einen Überwachungsparameter, wobei der mindestens eine Überwachungsparameter die durch den Spannungsmesser gemessene Potentialdifferenz zwischen Anode und Kathode und/oder die durch den Strommesser gemessene Stromstärke ist.According to the invention, the oxygen sensor determines at least one monitoring parameter, wherein the at least one monitoring parameter is the potential difference between the anode and cathode measured by the voltmeter and / or the current intensity measured by the ammeter.
Im Sinne der Erfindung wird der mindestens eine ermittelte Überwachungsparameter als elektronisches Signal an die Übertragungseinheit übermittelt Der mindestens eine ermittelte Überwachungsparameter wird von der Übertragungseinheit gespeichert und/oder ausgewertet und/oder an eine Bedieneinheit übermittelt.For the purposes of the invention, the at least one detected monitoring parameter is transmitted to the transmission unit as an electronic signal. The at least one detected monitoring parameter is stored and / or evaluated by the transmission unit and / or transmitted to an operating unit.
Erfindungsgemäß wird aus dem mindestens einen ermittelten Überwachungsparameter die Konzentration des gelösten Sauerstoffs im Abwasser bestimmt.According to the invention, the concentration of the dissolved oxygen in the wastewater is determined from the at least one determined monitoring parameter.
In einer Ausführungsform erfolgt die Bestimmung der Konzentration des gelösten Sauerstoffs aufgrund einer linearen Korrelation des mindestens einen Überwachungsparameters zu der Sauerstoffkonzentration c(O2) des Abwassers. In einer Ausführungsform weist die durch den Sauerstoffsensor ermittelte Stromstärke aufgrund des Stromflusses der Elektronen zwischen Anode und Kathode eine lineare Korrelation zu der Sauerstoffkonzentration c(O2) auf. In einer Ausführungsform weist die durch den Sauerstoffsensor ermittelte Potentialdifferenz eine lineare Korrelation zu der Sauerstoffkonzentration c(O2) auf.In one embodiment, the determination of the dissolved oxygen concentration is based on a linear correlation of the at least one monitoring parameter with the oxygen concentration c (O 2 ) of the wastewater. In one embodiment, the current determined by the oxygen sensor has a linear correlation with the oxygen concentration c (O 2 ) due to the current flow of the electrons between the anode and cathode. In one embodiment, the potential difference detected by the oxygen sensor has a linear correlation with the oxygen concentration c (O 2 ).
Die Sauerstoffkonzentration wird an der Kathode ermittelt.The oxygen concentration is determined at the cathode.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist dem mindestens einen elektrischen Leiter ein externer Widerstand zwischengeschaltet, wobei der externe Widerstand in Abhängigkeit von dem mindestens einen ermittelten Überwachungsparameter gewählt wird.In a preferred embodiment, the at least one electrical conductor, an external resistor is interposed, wherein the external resistance is selected in dependence on the at least one determined monitoring parameters.
In einer Ausführungsform ist dem mindestens einen elektrischen Leiter, welcher Anode und Kathode verbindet, ein externer Widerstand zwischengeschaltet. Bevorzugt ist der externe Widerstand in Reihe mit dem Strommesser geschalten. In einer alternativen Ausführungsform ist dem mindestens einen elektrischen Leiter kein externer Widerstand zwischengeschaltet. Durch den externen Widerstand erfolgt eine Erhöhung des mikrobiellen Umsatzes der jeweiligen Halbzellenreaktionen, da vorteilhaft die Empfindlichkeit des Sauerstoffsensors verbessert wird.In one embodiment, an external resistor is interposed to the at least one electrical conductor which connects the anode and the cathode. Preferably, the external resistor is connected in series with the ammeter. In an alternative embodiment, the at least one electrical conductor is not an external resistor interposed. The external resistance causes an increase in the microbial conversion of the respective half-cell reactions, since the sensitivity of the oxygen sensor is advantageously improved.
Die Wahl des externen Widerstands hängt von der Auswahl des mindestens einen ermittelten Überwachungsparameters wie Stromstärke und/oder Potentialdifferenz ab. Theoretisch lässt sich die maximale Leistung des Sauerstoffsensors erzielen, wenn der externe Widerstand dem inneren Widerstand des Systems entspricht (
Erfindungsgemäß dient eine Kontrollvorrichtung zur Realisierung des Verfahrens zur automatisierten, kontinuierlichen und autarken Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abwasser einer dezentralen Abwasserbehandlungsanlage. Im Sinne der Erfindung weist die Kontrollvorrichtung mindestens einen Sauerstoffsensor auf. Dabei umfasst der Sauerstoffsensor eine als Anode ausgebildete erste Elektrode, wobei die erste Elektrode in der mit Abwasser gefüllten ersten Kammer angeordnet ist, wobei die erste Kammer anaerobe Bedingungen aufweist und als anodisches Halbelement ausgebildet ist. Weiterhin umfasst der Sauerstoffsensor eine als Kathode ausgebildete zweite Elektrode, wobei die zweite Elektrode in der mit Abwasser gefüllten zweiten Kammer angeordnet ist, wobei die zweite Kammer aerobe Bedingungen aufweist und als kathodisches Halbelement ausgebildet ist. Zudem umfasst der Sauerstoffsensor eine ionenleitende Verbindung und mindestens einen elektrischen Leiter. Dabei sind die erste und die zweite Kammer durch eine ionenleitende Verbindung miteinander verbunden. Die Anode und die Kathode sind über mindestens einen elektrischen Leiter mit einem Spannungsmesser und/oder einem Strommesser verbunden. Der Sauerstoffsensor umfasst weiterhin mindestens eine Übertragungseinheit, welche zur Übermittlung von mindestens einen durch den Sauerstoffsensor ermittelten, ausgewerteten und/oder gespeicherten Überwachungsparameter an eine Bedieneinheit dient. Dabei sind der Sauerstoffsensor und die Übertragungseinheit miteinander verbunden.According to the invention, a control device for implementing the method for the automated, continuous and self-sufficient determination of the oxygen concentration in the waste water of a decentralized wastewater treatment plant is used. For the purposes of the invention, the control device has at least one oxygen sensor. In this case, the oxygen sensor comprises a first electrode designed as an anode, wherein the first electrode is arranged in the first chamber filled with waste water, wherein the first chamber has anaerobic conditions and is designed as anodic half-element. Furthermore, the oxygen sensor comprises a second electrode designed as a cathode, the second electrode being arranged in the second chamber filled with waste water, the second chamber having aerobic conditions and being formed as a cathodic half-element. In addition, the oxygen sensor comprises an ion-conducting connection and at least one electrical conductor. In this case, the first and the second chamber are connected to one another by an ion-conducting connection. The anode and the cathode are connected via at least one electrical conductor with a voltmeter and / or an ammeter. The oxygen sensor furthermore comprises at least one transmission unit, which serves to transmit at least one monitoring parameter determined, evaluated and / or stored by the oxygen sensor to an operating unit. In this case, the oxygen sensor and the transmission unit are interconnected.
Unter einer autarken Bestimmung der Sauerstoffkonzentration wird im Sinne der Erfindung keine extern benötigte Spannung verstanden, welche an die erste Elektrode und zweite Elektrode angelegt werden muss. Unter einer kontinuierlichen Bestimmung der Sauerstoffkonzentration wird im Sinne der Erfindung eine durchgehende Ermittlung verstanden, was sich in einem nahezu wartungsfreien Betrieb wiederspiegelt.Under a self-sufficient determination of the oxygen concentration is understood in the context of the invention, no externally required voltage, which must be applied to the first electrode and second electrode. For the purposes of the invention, a continuous determination of the oxygen concentration is understood as a continuous determination, which is reflected in a virtually maintenance-free operation.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Kontrollvorrichtung ist die Anode der ersten Kammer vor- oder nachgeordnet und/oder ist die Kathode der zweiten Kammer vor- oder nachgeordnet.In a preferred embodiment of the control device, the anode of the first chamber is upstream or downstream and / or the cathode of the second chamber upstream or downstream.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Anode in der ersten Kammer angeordnet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Kathode in der zweiten Kammer angeordnet.In a particularly preferred embodiment, the anode is arranged in the first chamber. In a particularly preferred embodiment, the cathode is arranged in the second chamber.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kontrollvorrichtung oder zumindest Teile der Kontrollvorrichtung austauschbar und/oder nachrüstbar ausgebildet.In a preferred embodiment, the control device or at least parts of the control device is designed to be interchangeable and / or retrofittable.
Vorteilhaft können die mit der erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung betriebenen dezentralen Abwasserbehandlungsanlagen nachgerüstet werden bzw. können einzelne Komponenten der Kontrollvorrichtung durch deren einfachen Aufbau einfach ausgetauscht werden.Advantageously, operated with the control device according to the invention decentralized wastewater treatment plants can be retrofitted or individual components of the control device can be easily replaced by their simple structure.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung weiterhin eine Steuereinheit auf, wobei die Steuereinheit zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.In a preferred embodiment, the control device according to the invention further comprises a control unit, wherein the control unit is set up to implement the method according to the invention.
Die dezentrale Abwasserbehandlungsanlage weist weiterhin mindestens eine Kontrollvorrichtung auf, wobei die Kontrollvorrichtung mindestens einen Sauerstoffsensor aufweist.The decentralized wastewater treatment plant also has at least one control device, wherein the control device has at least one oxygen sensor.
Vorteilhaft entfallen durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration die eingangs erläuterten Nachteile der elektrochemischen Messprinzipien. Vorteilhaft wird die Sauerstoffreduktion direkt an der Kathode ohne Nutzung einer permeablen Membran stattfinden. Weiterhin vorteilhaft wird die Haltbarkeit der eingesetzten Elektroden verlängert, da keine Korrosionserscheinungen auftreten. Zudem entfällt der Einsatz eines, wie beispielsweise bei amperometrischen Messverfahren eingesetzten, Umwandlers, welcher teuer ist. Somit werden die Betriebskosten einer dezentralen Abwasserbehandlungsanlage deutlich reduziert. Da die Funktion des Sauerstoffsensors unmittelbar von der Bildung von Biofilmen abhängt, kann deren übliche Bedeutung als Störgröße weitestgehend vernachlässigt werden. Regelmäßige Reinigungsprozeduren werden daher vorteilhaft nicht benötigt.Advantageously eliminated by the inventive method and the control device according to the invention for the determination of the oxygen concentration, the above-mentioned disadvantages of the electrochemical measurement principles. Advantageously, the oxygen reduction will take place directly at the cathode without the use of a permeable membrane. Further advantageously, the durability of the electrodes used is prolonged, since no corrosion phenomena occur. In addition, the use of a, as used for example in amperometric measurement, converter, which is expensive eliminates. Thus, the operating costs of a decentralized wastewater treatment plant are significantly reduced. Since the function of the oxygen sensor depends directly on the formation of biofilms, their usual importance as a disturbance variable can be largely neglected. Regular cleaning procedures are therefore advantageously not needed.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration von Abwasser wird eine stabile Funktion des Klärprozesses von Abwasser gewährleistet und die Konzentration des Sauerstoffs kann über lange Zeit auf eine einfache Art und Weise aufgrund des simplen Aufbaus und Funktionsweise kontrolliert werden.The inventive method for determining the oxygen concentration of wastewater is a stable function of the treatment process ensured by wastewater and the concentration of oxygen can be controlled for a long time in a simple manner due to the simple structure and operation.
Weiterhin wird keine Referenzelektrode als dritte Elektrode benötigt, da die Umwandlung nur auf dem Anteil der Elektronen beruht, die vom Abbau der organischen Verbindungen im Abwasser abhängen. Auch auf die Verwendung eines Innenelektrolyten, der üblicherweise Bestandteil elektrochemischer Sauerstoffsensoren ist und regelmäßig erneuert werden muss, kann verzichtet werden.Furthermore, no reference electrode is needed as a third electrode, since the conversion is based only on the proportion of electrons that depend on the degradation of the organic compounds in the wastewater. Also on the use of an inner electrolyte, which is usually part of electrochemical oxygen sensors and must be renewed regularly, can be dispensed with.
Vorteilhaft sind die Prozesse in der dezentralen Abwasserbehandlungsanlage und die dabei ermittelten Werte der Sauerstoffkonzentration aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung mit Hilfe einer Datenfernübertragung kontrollierbar. Durch den geringen personellen Kontrollaufwand aufgrund des einfacheren Zugangs zu den Sensordaten können so die Kontrollen kontinuierlich erfolgen, ohne dass dadurch der Kontrollaufwand insgesamt ansteigt. Dadurch werden die durch eine entsprechende Kontrollvorrichtung kontrollierten dezentralen Abwasserbehandlungsanlagen vorteilhaft mit sehr niedrigen Kosten betriebsgesichert. Die übermittelten Sensorwerte können dazu genutzt werden, um Betriebsstörungen zu erkennen und unmittelbar darauf, z. B. über eine Fernwartung, zu reagieren.Advantageously, the processes in the decentralized wastewater treatment plant and the values of the oxygen concentration determined thereby can be controlled by means of remote data transmission by means of the method according to the invention and the control device according to the invention. Due to the low personnel control effort due to the easier access to the sensor data, the controls can be carried out continuously, without increasing the overall control effort. As a result, the controlled by an appropriate control device decentralized wastewater treatment plants are advantageously secured operationally at very low cost. The transmitted sensor values can be used to detect malfunctions and immediately afterwards, for. B. via a remote maintenance to respond.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Betrieb Sauerstoffsensors sowie einer erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung verwendet werden.The method according to the invention can be used to operate an oxygen sensor and a control device according to the invention.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Sauerstoffsensor zur automatisierten, kontinuierlichen und autarken Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abwasser einer dezentralen Abwasserbehandlungsanlage, bevorzugt zur Durchführung des Verfahrens zur automatisierten, kontinuierlichen und autarken Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abwasser einer dezentralen Abwasserbehandlungsanlage verwendet. Dabei umfasst der Sauerstoffsensor eine als Anode ausgebildete erste Elektrode, wobei die erste Elektrode in der mit Abwasser gefüllten ersten Kammer angeordnet ist, wobei die erste Kammer anaerobe Bedingungen aufweist und als anodisches Halbelement ausgebildet ist. Weiterhin umfasst der Sauerstoffsensor eine als Kathode ausgebildete zweite Elektrode, wobei die zweite Elektrode in der mit Abwasser gefüllten zweiten Kammer angeordnet ist, wobei die zweite Kammer aerobe Bedingungen aufweist und als kathodisches Halbelement ausgebildet ist. Zudem umfasst der Sauerstoffsensor eine ionenleitende Verbindung und mindestens einen elektrischen Leiter. Dabei sind die erste und die zweite Kammer durch eine ionenleitende Verbindung miteinander verbunden und die Anode und die Kathode sind über mindestens einen elektrischen Leiter mit einem oder ohne Spannungsmesser und/oder einem Strommesser verbunden. Bevorzugt wir der Sauerstoffsensor zur automatisierten, kontinuierlichen und autarken Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abwasser einer dezentralen Abwasserbehandlungsanlage, verwendet, bevorzugt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.In a preferred embodiment, an oxygen sensor for automated, continuous and self-sufficient determination of the oxygen concentration in the waste water of a decentralized wastewater treatment plant, preferably used for carrying out the method for automated, continuous and self-sufficient determination of the oxygen concentration in the wastewater of a decentralized wastewater treatment plant. In this case, the oxygen sensor comprises a first electrode designed as an anode, wherein the first electrode is arranged in the first chamber filled with waste water, wherein the first chamber has anaerobic conditions and is designed as anodic half-element. Furthermore, the oxygen sensor comprises a second electrode designed as a cathode, the second electrode being arranged in the second chamber filled with waste water, the second chamber having aerobic conditions and being formed as a cathodic half-element. In addition, the oxygen sensor comprises an ion-conducting connection and at least one electrical conductor. In this case, the first and the second chamber are connected to one another by an ion-conducting connection and the anode and the cathode are connected via at least one electrical conductor with or without a voltmeter and / or an ammeter. We prefer the oxygen sensor for automated, continuous and self-sufficient determination of the oxygen concentration in the waste water of a decentralized wastewater treatment plant, preferably used to carry out the method according to the invention.
In einer Ausführungsform wird die Kontrollvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Kontrollvorrichtung oder ein Sauerstoffsensor zum Nachweis einer gelösten Sauerstoffkonzentration in einer dezentralen Abwasserbehandlungsanlage verwendet.In one embodiment, the control device is used to carry out the method according to the invention. In a preferred embodiment, a control device or an oxygen sensor is used to detect a dissolved oxygen concentration in a decentralized wastewater treatment plant.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren zur automatisierten, kontinuierlichen und autarken Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abwasser einer dezentralen Abwasserbehandlungsanlage verwendet.In a preferred embodiment, the inventive method for automated, continuous and self-sufficient determination of the oxygen concentration in the waste water of a decentralized wastewater treatment plant is used.
Dabei können die dezentralen Abwasserbehandlungsanlagen sowohl in der Stadt als auch dem Land gelegen sein. Dies umfasst auch Siedlungen, verstreut gelegene Kleinstsiedlungen oder Bauernhöfe. Weiterhin können die dezentralen Abwasserbehandlungsanlagen in abgelegenen Gebieten oder Entwicklungsländern betrieben werden. Auch der Einsatz in Einzelhäusern, Gaststätten oder Schutzhütten ist möglich.The decentralized wastewater treatment plants can be located both in the city and in the country. This includes settlements, scattered settlements or farms. Furthermore, the decentralized wastewater treatment plants can be operated in remote areas or developing countries. The use in individual houses, restaurants or shelters is possible.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist eine dezentrale Abwasserbehandlungsanlage eine erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung oder einen Sauerstoffsensor auf.In a preferred embodiment, a decentralized wastewater treatment plant has a control device according to the invention or an oxygen sensor.
In einer alternativen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung auch in einer größer ausgebildeten Kläranlage anwendbar.In an alternative embodiment, the method according to the invention and / or the control device according to the invention can also be used in a larger sewage treatment plant.
Für die Realisierung der Erfindung ist es auch zweckmäßig, die vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen, Ausführungsformen und Merkmale der Ansprüche in jeder Anordnung miteinander zu kombinieren.For the realization of the invention, it is also expedient to combine the above-described embodiments according to the invention, embodiments and features of the claims in each arrangement.
Ausführungsbeispieleembodiments
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels eingehender erläutert werden. Das Ausführungsbeispiel soll dabei die Erfindung beschreiben ohne diese zu beschränken.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The embodiment is intended to describe the invention without limiting it.
Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen
-
1 eine Prinzip-Skizze einer dezentralen Abwasserbehandlungsanlage mit der Kontrollvorrichtung zur Messung des gelösten Sauerstoffs, -
2 ein Diagramm mit der linearen Abhängigkeit der Stromstärke bzw. des Potentials vom Sauerstoffgehalt, -
3 eine Prinzip-Skizze einer dezentralen Abwasserbehandlungsanlage mit der Kontrollvorrichtung zur Messung des gelösten Sauerstoffs, wobei der von der Kontrollvorrichtung umfasste Sauerstoffsensor im aeroben Bioreaktor angeordnet ist
-
1 a schematic diagram of a decentralized wastewater treatment plant with the device for measuring the dissolved oxygen, -
2 a diagram with the linear dependence of the current intensity or the potential of the oxygen content, -
3 a schematic diagram of a decentralized wastewater treatment plant with the control device for measuring dissolved oxygen, wherein the oxygen sensor included by the control device is arranged in the aerobic bioreactor
Das Mikroorganismen enthaltene Abwasser wird über einen Zufluss
Der Prozess lässt sich über einen Spannungsmesser
Der Sauerstoffsensor aus
Die vom Sauerstoffsensor erfassten Messwerte (Sensorwerte) wie Stromstärke bzw. Potentialdifferenz können als elektronisches Signal auf eine Übertragungseinheit
Dabei sind der Sauerstoffsensor und die Übertragungseinheit
Das Mikroorganismen enthaltende Abwasser wird vom Vorklärungsbecken (in der Figur nicht gezeigt) über einen Zufluss
Der Prozess lässt sich über einen Spannungsmesser
Der Sauerstoffsensor aus
Die vom Sauerstoffsensor erfassten Messwerte (Sensorwerte) wie Stromstärke bzw. Potentialdifferenz können als elektronisches Signal auf eine Übertragungseinheit
Dabei sind der Sauerstoffsensor und die Übertragungseinheit
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Dezentrale AbwasserbehandlungsanlageDecentralized wastewater treatment plant
- 22
- Erste Kammer (Anodenkammer)First chamber (anode chamber)
- 33
- Erste Elektrode (Anode)First electrode (anode)
- 44
- Biofilm auf der ersten ElektrodeBiofilm on the first electrode
- 55
- Zweite Kammer (Kathodenkammer; Bioreaktor)Second chamber (cathode chamber, bioreactor)
- 66
- Zweite Elektrode (Kathode)Second electrode (cathode)
- 77
- Biofilm auf der zweiten ElektrodeBiofilm on the second electrode
- 88th
- lonenleitende Verbindungion conducting compound
- 99
- Spannungsmesservoltmeter
- 1010
- Externer WiderstandExternal resistance
- 1111
- Strommesserammeter
- 1212
- Übertragungseinheittransmission unit
- 1313
- Zuflussinflow
- 1414
- Abflussoutflow
- 1515
- Belüftungseinrichtungaerator
- 1616
- Elektrischer LeiterElectrical conductor
- 1717
- Verbindungselement von der ersten Kammer in die zweite KammerConnecting element from the first chamber into the second chamber
- 1818
- Abwasser der ersten KammerWastewater of the first chamber
- 1919
- Abwasser der zweiten KammerWastewater of the second chamber
- 2020
- aus dem Abwasser stammende organische Verbindungenderived from the wastewater organic compounds
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 2349579 A [0010]DE 2349579A [0010]
- US 3856634 [0011]US 3856634 [0011]
- EP 0340654 A2 [0012]EP 0340654 A2 [0012]
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- DE 4024947 A1 [0015]DE 4024947 A1 [0015]
- DE 4332815 A1 [0015]DE 4332815 A1 [0015]
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Logan, B. et al., Critical Review Microbial Fuel Cells Methodology and Technology. Environ. Sci. Technol. 2006, 40, 5181-5192 [0083]Logan, B. et al., Critical Review Microbial Fuel Cells Methodology and Technology. Environ. Sci. Technol. 2006, 40, 5181-5192 [0083]
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102022120539A1 (en) | 2022-08-15 | 2024-02-15 | Technische Universität Dresden, Körperschaft des öffentlichen Rechts | MICROBIOLOGICAL SENSOR DEVICE FOR DETERMINING THE OXYGEN CONCENTRATION IN LIQUIDS |
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