DE2723354A1 - Verfahren zur automatischen regulierung einer anlage zur behandlung von produkten durch gase und behandlungsanlagen fuer produkte zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einmal ein Verfahren und eine Behandlungsanlage für ein auf biochemischem Wege oxydierbares Material. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf jede Behandlung eines oxydierbaren Materials auf biochemischem Weg, gemäß dem mindestens eine Oxydation eines Gemisches erfolgt, welches Wasser, das niedergeschlagene oxydierbare Material und eine Biomasse aufweist.

Allgemein ist Gegenstand der Erfindung ein Behandlungsverfahren eines oxydierbaren Materials oder Stoffes auf biochemischem Wege mit mindestens einer Oxydation eines Gemisches, welches Wasser, den ausgefällten oxydierbaren Stoff und eine Biomasse bzw. eine biochemische Masse aifWeist und ist gekennzeichnet:

1) Durch Betriebseigenschaften bzw. -bedingungen der Oxydation, wodurch es möglich ist, die Menge des aus der Oxydationszone pro Zeiteinheit abgezogenen Reinigungs- oder Entleerungsgases zu vermindern, wenn nicht sogar auf null zu bringen, dies aber einerseits dadurch, daß ein mit dem mechanischen Widerstand der verwendeten Ausrüstungen verträglicher Druck im Inneren der Oxydationszone bewahrt wird und daß andererseits in der Oxydationszone die Konzentration der Gasatmosphäre an gasförmigem Sauerstoff auf einem Niveau gehalten wird, durch welches ein hinreichender Übergang von Sauerstoff zu der biochemischen Masse möglich ist,

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insbesondere bei konstanter mechanischer Leistung, überführt mit Hilfe mechanischer Oxydation,

2) durch Eigenschaften oder Bestimmungen automatischer Steueranlage der biochemischem Oxydationsanlage in der Oxydationszone, wodurch es möglich ist, die Menge an pro Zeiteinheit übertragenem Sauerstoff von der Quelle des Oxydationsgases bis zu der biochemischen Masse mit der Menge Sauerstoff eng zu beherrschen, welche durch die biochemische Masse pro Zeiteinheit verbraucht wird.

Hinsichtlich des ersten Merkmals ist es insbesondere Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die Betriebsbedingungen zu bestimmen, welche auf eine kontinuierliche, einstufige Oxydation zielen, und wodurch es in diesem Falle möglich wird, die Notwendigkeit, ein Reinigungsgas aus der Oxydationszone abzuziehen, zu vermindern, wenn nicht sogar auszuschalten; kurz gesagt, ist es insbesondere Aufgabe der Erfindung, in der industriellen Praxis eine kontinuierliche, einstöckige bzw. einstufige Oxydation bzw. Oxygen!erung zu rehabilitieren bzw. in den früheren Stand zu setzen.

Hinsichtlich des zweiten Merkmals bezweckt die vorliegende Erfindung insbesondere die Steueranlagen-Nachfolgesteuerungsbedingungen, durch welche es einerseits möglich ist, zuverlässiger und genauer die Übereinstimmung darzustellen zwischen der pro Zeiteinheit zu der biochemischen Masse übertrager». Sauerstoffmenge und der pro Zeiteinheit durch die biochemische Masse ver-

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brauchte Sauerstoffmenge, und andererseits maximal den Ansprechzeiten und den relativ langen Korrekturzeiten des biochemischen Oxydationssystems entgegenzuarbeiten bzw. diese zu vereiteln.

Um eine Lösung zu finden, welche es erlaubt, das vorerwähnte, definierte erste Merkmal zu erfüllen, hat man sich erneut den physikalischen Mechanismen zugewandt, die im Verlaufe der Oxydation oder Oxygenierung des vorbehandelten, Gebrauchtw-*assers zu einer allmählichen Anreicherung der Gasatmosphäre der biochemischen Oxydationsanlage an kohlensaurem Gas und Stickstoff führen, und folglich zur Erzeugung eines Reinigungsgases und zur Notwendigkeit des Abzugs des letzteren.

Man hat somit festgestellt, daß die oben erwähnte Anreicherung und folglich die entsprechende Überführung von kohlensaurem Gas und Stickstoff von der flüssigen Masse bis zur Gasatmosphäre des biochemischen Oxydationssystems im wesentlichen von der Tatsache stammen, daß in jedem Augenblick der Oxydation des vorbehandelten Gebrauchtw-assera die Massenkonzentration an kohlensaurem Gas und Stickstoff in dem flüssigen Volumen ständig grosser ist als in der Gasatmosphäre der genannten biochemischen Oxydationsanlage. Entsprechend werden im Verlaufe der Oxygenierung oder Oxydation des vorbehandelten Gebraucht-wassers die Bedingungen, die für einen kontinuierlichen Maseenübergang von kohlensaurem Gas und Stickstoff von der flüssigen Masse zur Gasataosphäre der Oxydationszone notwendig sind, laufend nach-

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geprüft bzw. kontrolliert. Dies ist der primäre und fundamentale Grund für die Entgasung des kohlensauren Gases und des Stickstoffs.

Wenn man im Gegensatz dazu Betriebseigenschaften oder -be_ dingungen antrifft, die es in dem einen oder anderen Augenblick der Oxydation die vorgenannten, definierten Massenübergangsbedingungen umzukehren, d.h. eine Massenkonzentration an kohlensaurem Gas und Stickstoff herzustellen, die in der Gasatmosphäre größer ist als in der flüssigen Masse des biochemischen Oxydationssystems, dann werden folglich die vorstehend festgestellten Erscheinungen auch umgekehrt. Auch wird somit eine Wiederauflösung des entgasten kohlensauren Gases und des Stickstoffs in der flüssigen Masse des biochemischen Oxydationssystems unterstützt. Da aber zumindest ein Teil der in Frage stehenden flüssigen Masse (Flüssigkeitsgemisch) kontinuierlich oder diskontinuierlich sub der Oxydationszone abgezogen wird, befinden sich das kohlensaure Gas und der Stickstoff, die sich aus der Oxygenierung des vorbehandelten Gebrauchtwassers ergeben und somit aus der Oxydationszone abgezogen sind, nicht mehr in im wesentlichen gasförmig, alt dem Reinigungsgas, sondern im wesentlichen in aufgelöster Form, mit dem Flüssigkeitsgemisch. Unter diesen Bedingungen stößt mal auf eine Oxydation oder Oxygenierung mit "flüssige Reinigung" und nicht mehr gasförmige Reinigung der Oxydationezone. Demgemäß ist die Menge des pro Zeiteinheit aus der Oxydationszone abgezogenen Reinigungsgases erheblich verringert, wenn

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nicht zu null gemacht, während das vorgenannte definierte erste Merkmal also erfüllt ist.

Erfindungsgemäß hat man genau festgestellt, daß eine Wklerauflösung des entgasten kohlensauren Gases und des Stickstoffs in der Misch flüssigkeit in der Oxydationszone oder Oxygenierungszone durch die folgenden Betriebsbedingungen in Kombination erhalten werden kann, und dies ohne Weglassen eines einzigen:

1) Die Versorgung der Oxygenierungszone mit dem Oxygenierungsgas erfolgt durch Einführen des letzteren mitten in die flüssige Masse der biochemischen Oxydationsanlage in einer beschränkten Zone aufsteigender Gaszirkulation, welche zu der in Frage stehenden flüssigen Masse gehört,

2) wenn das Oxydations- bzw. Oxygenierungsgas die Oxydationszone versorgt, tritt nur das Gas in die vorgenannte steigende Gaszirkulationszone mindestens ein,

3) die Versorgung der Oxydationszone mit dem Oxydationsgas erfolgt in fraktionierter Weise, d.h. sie weist mehrere sukzessive Folgen auf, deren jede eine Zulieferungsperiode für Oxydationsgas, dann eine Unterbrechungsperiode der Oxydationsgaszulieferung enthält,

k) die Dauer der genannten Zulieferungsperiode ist überdies gleich der mittleren Dauer des Blasendurchlaufs des Oxydationsgases von der Einführstelle des Gases mitten in die flüssige Masse hinein bis zur Grenzfläche zwischen der gas-

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förmigen Atmosphäre und der flüssigen Masse des biochemischen Oxydationssystems; für eine gegebene Dauer der oben erwähnten Zulieferungsperiode wird mindestens irgendeiner der folgenden Parameter der Oxydationsgasbeschickung, nämlich die Dauer der Unterbrechungsperiode, die Dauer der Folge und der Massendurchsatz des Oxydationsgases während der Zulieferungsperiode, derart ausgewählt, daß die Menge an Oxydationsgas wesentlich dem Sauerstoffverbrauch pro Zeiteinheit der biochemischen Oxydationsanlage entspricht.

Wenn die Versorgung an Oxydationsgas in fraktionierter Weise erfolgt durch Zuführen einer Menge Oxydationsgas pro Zeiteinheit zur Oxydationszone, versteht man einerseits das Verhältnis der Gesamtmenge des Oxydationsgases, ausgedrückt in Masseneinheiten, welche während eines zuvor ausgewählten Zeitraumes der Oxydationszone zugeführt wird, z.B. eine oder mehrere Minuten lang, und andererseits der zuvor ausgewählten Zeitdauer.

Der Verbrauch an Sauerstoff der biochemischen Oxydationsanlage pro Zeiteinheit kann nicht direkt auf der Höhe der biochemischen Masse festgestellt werden. Dagegen kann der mittlere Verbrauch der biochemischen Masse an Sauerstoff indirekt aus der mittleren auf die Oxydationszone aufgebrachte Verunreinigungsbeladung und folglich von den ausgewählten Nominalbedingungen für die Berechnung und die Bestimmung unterschiedlicher Geräte der Oxydationszone bestimmt werden. Übrigens können, wie man

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oben gesehen hat, die Veränderungen des Verbrauchs der biochemischen Masse an Sauerstoff indirekt durch die Erfassung der Veränderungen eines Regulierparameters bestimmt werden,

in der geeigneterVfeise ausgewählt ist.

Um eine Lösung zu finden, welche es gestattet, das zweite oben definierte Merkmal zu erfüllen, ist man zunächst nach folgendem Versuch gefahren:

Man het den Eintritt der Oxydationszone geschlossen, welche für die Einführung des vorbehandelten, Gebraucht- wassers reserviert sowie den Ausgang dieser Zone, welcher für den Abzug der gemischten Flüssigkeit vorgesehen ist, indem man das mechanische Oxydationsmittel in Punktion hält.

Zu einem anfänglichen Bezugsugenblick hat man somit eine vorbestimmte Menge Oxydationsgas in die Oxydationszone eingeführt, wobei diese Menge in der genannten Zone unverzögert eingeführt wird. Dann hat man die Entwicklung des Gesamtdruckes der Gasatmosphäre der biochemischen Oxydationsanlage, der Konzentration an gasförmigem Sauerstoff dieser gasförmigen Atmosphäre und der Konzentration des biochemischen Oxydationssystems an in der flüssigen Masse aufgelöstem Sauerstoff beobachtet. Somit warden die folgenden Feststellungen gefunden:

1) Nach dem anfänglichen Bezugsaugenblick erhöhte sich der Gesamtdruck in relativ kurzer Zeit, z.B. in der Größenordnung von 30 Sek.

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2) Nach diesem anfänglichen Dezugsaugenblick stieg die Konzentration an gasförmigem Sauerstoff in einer ziemlich längeren Zeitdauer als zuvor, z.B. in der Größenordnung von ^tO Sekunden,

3) nach demselben anfänglichen llezugsaugenblick steigt die Konzentration an gelöstem Sauerstoff in einer relativ langen Zeit, z.B. in der Größenordnung von 3 bis U Minuten .

Dieser Versuch erbringt die folgenden Feststellungen:

a) Der Gesamtübergang einer gegebenen Menge Sauerstoff der Quelle des Oxydationsgases zur biochemischen Masse hin setzt sich tatsächlich aus mindestens drei elementaren kinetischen bzw. unterschiedlichen Übergängen zusammen, nämlich einem ersten Übergang des Oxygenierungs- bzw. Oxydationsgases von der genannten Quelle bis mitten in die gasförmige Atmosphäre der biochemischen Oxydationsanlage, ein zweiter Übergang von Sauerstoff, welcher durch das Oxydationsgas zugeführt ist, und zwar von der genannten Gasatmosphäre bis mitten in die flüssige Masse der biochemischen Oxydationsanlage, und ein dritter und letzter Übergang von Sauerstoff, der in der gemischten Flüssigkeit gelöst ist, und zwar von der genannten flüssigen Masse aus bis in das Innere der die biochemische Masse darstellenden lebenden Zellen.

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b) der zweite, vorstehend definierte Übergang, d.h. die Auflösung von gasförmigem Sauerstoff in der gemischten Flüssigkeit oder umgekehrt die Entgasung des in der gasförmigen Atmosphäre gelösten Sauerstoffs ist eine recht langsame oder träge Erscheinung, und dies drückt a posteriori einesteils die relativ lange Ansprechzeit aus, die zuvor beobachtet wurde, da der ausgewählte Regulierparameter der Gesamtdruck oder die Konzentration an gasförmigem Sauerstoff ist, und andererseits die relativ lange Korrekturzeit, die zuvor beobachtet wurde, wenn der ausgewählte Uegulierparameter die Konzentration an gelöstem Sauerstoff ist.

Infolgedessen nimmt man, ausgehend von dem vorstehenden Versuch, den Ursprung der Nachteile im Verhältnis zum Stand der

besser

Technik wahr, die sich aus der Auswahl nur eines Regulierparameters ergeben, um die Gleichheit zwischen der Menge pro Zeiteinheit übertragenen Sauerstoffs von der Quelle des Oxydationsgases bis zur biochemischen Masse und die Menge an pro Zeiteinheit durch diese Masse verbrauchtem Sauerstoff darzustellen. Wenn diese Darstellungsart nicht paßt, so im wesentlichen deshalb, weil sie global und künstlich ist und nicht fein und analytisch. Jedenfalls kann diese Darstellungsart nur einen der vorgenannten definierten Elementarübergänge darstellen.

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Wenn man die Tatsache feststellt, daß der Übergang von Sauerstoff zur biochemischen Masse aus elementaren kinetischen bzw. unterschiedlichen Stufen und folglich unterschiedlichen Trägheiten zusammengesetzt ist, hat die vorliegende Erfindung zum Ausgangsgegenstand die Folgerung, wonach die gesuchte Zweckmäßigkeit oder Übereinstimmung nicht nur von nur einem Regulierparameter ergriffen werden muß, sondern in einem Zustand der biochemischen Oxydationsanlage, der sich aus den vorstehend definierten drei elementaren Übergängen ergibt.

Folglich besteht ein erstes Merkmal der automatischen Steueranlage gemäß der Erfindung in der¹ Kennzeichnung des Zu Standes des biochemischen Oxydationssystems durch das Erfassen der Summe von mindestens den drei folgenden Regulierparametern, nämlich:

1) Der Gesamtdruck, der mindestens in einem Teil der Gasatmosphäre der biochemischen Oxydationsanlage herrscht; dieser Regulierparameter ist wirklich repräsentativ für die gesuchte Übereinstimmung beim ersten oben definierten Elementarübergang, d.h. die Einführung von Oxydationsgas mitten in die gasförmige Atmosphäre der genannten Anlage,

2) (Jie Konzentration an gasförmigem Sauerstoff in mindestens einem Teil der· Gasatmosphäre der biochemischen Oxydationsnnlage; dieser Regulierparameter ist wirklich repräsentativ für die gesuchte Übereinstimmung bei dem zweiten oben

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definierten Elementarübergang, d.h. die Auflösung von gasförmigem Sauerstoff innerhalb der flüssigen Masse der genannten Anlage,

3) die Konzentration an in mindestens einem Teil dbr flüssigen Masse der biochemischen Oxydationsanlage gelöstem Sauerstoff; dieser Regulierparameter ist wirklich repräsentativ für die gesuchte Übereinstimmung bei dem dritten, oben definierten Elementarübergang, d.h. die Diffusion oder Ausbreitung des gelösten Sauerstoffs innerhalb des lebenden Stoffes, d.h. der biochemischen Masse.

Um die Tatsache ermitteln zu können, daß die gesuchte Übereinstimmung erhalten ist oder nicht, und dies bei einem oder mehreren unterschiedlichen Niveaus des Sauerstoffüberganges zur biochemischen Masse, setzt man einen Befehlszustand für das biochemische Oxydationssystem fest; dieser Befehlszustand ist gekennzeichnet durch mindestens drei Befehlsgrößen, die jeweils für drei zuvor definierte Regulierparameter festgesetzt sind.

Venn man den SauerstoffUbergang zu der biochemischen Masse in drei Elementarübergänge zerlegt, folgert man daraus, daß jede Abweichung der biochemischen Oxydationsanlage hinsichtlich ihres Befehlszustandes von der Tätigkeit einer oder mehrerer Störgrößen bei einem oder mehreren der genannten Elementarübergänge stammt. Folglich muß die ausgewählte automatische Steuer-

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anlage bei den drei genannten elementaren Übergängen arbeiten

einzige und automatisch regeln, wobei nicht nur eine Regelgröße, wie beim Stand der Technik vorgeschlagen, sondern mindestens drei Regelgrößen die Möglichkeit vorsehen, die gesuchte Übereinstimmung bei drei entsprechenden Niveaus wiederherzustellen. Also müssen die drei ausgewählten Reguliergrößen einen bestimmenden und überwiegenden Einfluß auf die drei entsprechenden Elementarübergänge haben, um die gesuchte Übereinstimmung bei den jeweiligen drei Niveaus wiederzugewinnen.

Hinsichtlich des ersten klementarüberganges ist erfindungsgemäß die ausgesuchte Reguliergröße die Menge des Oxydationsgases, welches pro Zeiteinheit der Oxydations- bzw. Oxygenierungszone zugeführt wird.

Hinsichtlich des zweiten ElementarUberganges ist erfindungsgemäß die ausgewählte Regelgröße entweder die Konzentration an gasförmigem Sauerstoff in mindestens einem Teil der Gasatmosphäre der biochemischen Oxydationsanlage oder die mechanische Leistuig, die mittels mechanischer Oxydation übertragen ist.

Hinsichtlich des dritten ElementarUberganges kennt man bis heute keine Regelgröße, die einen vorherrschenden und bestimmenden Einfluß auf die Assimilation des durch die lebenden Zellen der biochemischen Masse gelösten Sauerstoffes und folglich auf die gesuchte Übereinstimmung bei der biochemischen Masse haben kön-

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nen. Wenn man ferner die Verwertung des Oxydationsgases in Betracht zieht, muß die Konzentration an in der Mischflüssigkeit gelöstem Sauerstoff auf einem recht schwachen konstanten Wert gehalten werden, wobei die Möglichkeit geschaffen ist, aus der Oxydationszone das Minimum an Sauerstoff in aufgelöster Form abzuziehen und zu verlieren. Bei einmal festgelegter Konzentration an gelöstem Sauerstoff ist es also nicht mehr möglich, diese physikalische Größe zu modifizieren und sie als Regelgröße des dritten und letzten Sauerstoffüberganges zu benutzen. Folglich wird auf dem Niveau des dritten Elementarübergang erfindungsgemäß keine spezielle Reguliergröße ausgewählt.

Deshalb besteht ein zweites Merkmal einer automatischen Steueranlage gemäß der Erfindung darin, auf die biochemische Oxydationsanlage einzuwirken, um sie in ihrem Befehlszustand zu halten und jeden der drei ausgewählten Regelparameter auf einen Befehlswert entsprechend dem zuvor definierten Befehlszustand zu hatten. Dies erhält man durch automatische Regulierung der Gesamtheit mindestens zweier folgender Regelgrößen, nämlich erstens eine beliebige der zwei folgenden Größen bzw. die Konzentration an gasförmigem Sauerstoff in mindestens einem Teil der Gasatmosphäre der biochemischen Oxydationsanlage und die mechanische Leistung, welche auf dem Wege mechanischer Oxydation oder Oxygenierung erteilt ist, zweitens die Menge an Oxydationsgas, die pro Zeiteinheit der Oxydationszone zugeführt wird.

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Schließlich wirkt die Regelung der ersten ausgewählten Regelgröße, nämlich entweder der Konzentration an gasförmige« Sauerstoff in mindestens einem Teil der Gasatmosphäre der biochemischen Oxydationsanlage oder der mechanischen Leistung, die mit Hilfe mechanischer Oxydation erteilt ist, eine Wirkung nicht nur bei dem zweiten zuvor definierten Elementarübergang, sondern auch bei dem dritten urd letzten vorher definierten Übergang aus, der abstromig vom zweiten Übergang im Sinne des Überganges des Sauerstoffes zur biochemischen Masse hin angeordnet ist. Auch wird man erfindungsgemäß dazu gebracht, automatisch die erste Regelgröße in Funktion von mindestens dem folgenden Faktor zu regeln, nämlich die Abweichung oder der Abstand zwischen dem erfaßten Wert des dritten Regelparameters und ei ηera Bezugswert des letzteren. Und dies stellt ein drittes Merkmal einer automatischen Steueranlage gemäß der Erfindung dar.

Durch Anwendung derselben Überlegungen wird man auch zu der Feststellung gebracht, wonach die Regelung der zweiten ausgewählten Regelgröße, nämlich der Menge des Oxydationsgases, welches pro Zeiteinheit der Oxydationszone zugeführt wird, eine Wirkung nicht nur bei dem oben definierten elementaren ersten Übergang ausübt, sondern auch bei den zuvor definierten zweiten und dritten Übergängen, die abstromig von dem ersten Übergang angeordnet sind. Erfindungsgemäß wird man auch dazu gebracht, automatisch die zweite Regelgröße in Funktion der Summe mindestens der drei folgenden Faktoren zu regulieren, nämlich

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erstens die Abweichung oder der Absland zwischen dem erfaßten Wert des ersten Regelparameters und seines Sollwertes, zweitens die Abweichung zwischen dem erfaßten Wert des zweiten Regelparameters und seinem Sollwert und drittens der Abweichung zwischen dem erfaßten Wert des dritten Regelparameters und seines Sollwertes. Und dies stellt ein drittes und letztes Merkmal einer automatischen Steueranlage gemäß der Erfindung.

Wenn man nun die Betriebseigenschaften, welche die Möglichkeit schaffen, dem ersten Merkmal gemäß der Erfindung zu genügen, und die automatischen Steuereigenschaften zusammenfaßt, welche die Möglichkeit schaffen, dem zweiten Merkmal gemäß der Erfindung zu genügen, kommt man zu einer Oxydations- bzw. Oxygenierungsbetriebsart, welche die Möglichkeit vorsieht, einen hervorragenden Wirkungsgrad der Verwendung von Oxydationsgas zu erhalten, mindestens gleich 95 $·» welcher vollständig den Zweck erfüllt, der zu Anfang der vorliegenden Beschreibung festgelegt war.

Über die vorstehend definierten allgemeinen Merkmale hinaus bietet diese Oxydationsmethode ferner die folgenden Besonderheiten :

i) Die zweite Regelgröße der automatischen Steueranlage entspricht dem Oxydationsgas, welches die Oxydationszone in fraktionierter Weise speist,

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2) die automatische Regelung der z\veiten Regelgröße bestellt in der automatischen Regelung mindestens eines der folgenden Speiseparameter für Oxydationsgas, nämlich:

- Die Dauer der Zulieferungsperiode von Oxydationsgas; diese muß jedoch höchstens die gleiche Dauer der mittleren Durchgangsdauer der Blasen des Oxydationsgases haben,

- die Dauer der Unterbrechungsperiode der Zuführung an

Oxyda tionsgas,

- die Dauer der Beschickungsfolge an Oxydationsgas der Oxydationsζone,

- der Massendurchsatz des Oxydationsgases während der genannten Zuführperiode.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit; den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Oxydations- bzw. Oxygenierungsvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Diagrammdarstellung für das Verstehen der Betriebseigenschaften der erfindungsgemäßen Oxydation, durch welche es möglich ist, eine Wiederauflösung des kohlensauren Gases und des entgasten Stick-

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stoffes in der Mischflüssigkeit zu erhalten, wobei

Figur 2a den Massendurchsatz des Oxydationsgases (auf der Ordinate) darstellt, welcher die Oxydationszone der Fig. 1 versorgt, in Funktion der Temperatur (Abszisse),

Figur 2b die Menge an pro Zeiteinheit übertragenem Sauerstoff darstellt von der gasförmigen Atmosphäre in der flüssigen Masse (Mischflüssigkeit) der biochemischen Oxydationsanlage in der Oxydationszone der Fig. 1; diese Menge (auf der Ordinate), die noch spezifischer Übergang genannt wird, ist in Funktion der Zeit (Abszisse) ausgedrückt,

Figur 2c einerseits die ausgezogene Kurve, die Konzentration an gelöstem Sauerstoff (Ordinate) in der flüssigen Masse der Figur 1 in Funktion der Zeit (Abszisse) und andererseits (gestrichelte Kurve) die Konzentration an gasförmigem Sauerstoff (Ordinate) in der gasförmigen Atmosphäre der biochemischen Oxydationsanlage in der Oxydationszone der Figur 1 in Funktion der Zeit (Abszissen) darstellt,

Figur 2d einerseits (durchgezogene Kurve) die Konzentration an gelöstem kohlensaurem Gas (Ordinate) in

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der flüssigen Masse der Figur 1 in Funktion der Zeit (Abszisse) und andererseits (gestrichelte Kurve) die Konzentration an gelöstem Stickstoff (Ordinate) in der flüssigen Masse der Figur 1 in Funktion der Zeit (Abszisse) darstellt,

Fig. 2e 1. (ausgezogene Kurve) die Konzentration an gasförmigem Stickstoff (Ordinate) in der gasförmigen Atmosphäre der Figur 1 in Funktion der Zeit (Abszisse), 2. (gestrichelte Kurve) die Konzentration an kohlensaurem Gas (Ordinate) in der gasförmigen Atmosphäre der Figur 1 in Funktion der Zeit (Abszisse) und 3· (Kurve länglich gestrichelt) den Gesamtdruck (Ordinate) in der gasförmigen Atmosphäre der Figur 1 in Funktion der Zeit (Abszisse) darstellt.

Für die Verständlichkeit des Diagramms sind die Maßstäbe auf den Ordinaten und Abszissen nicht repräsentativ; es ist jedoch zu bemerken, daß die Zeitmaßstäbe in den Fig. 2a bis 2e die gleichen sind; ebenfalls ist zu bemerken, daß

der Massendurchsatz der Figur 1 in Gramm pro Stunde ausgedrückt werden kann,

der spezifische Übergang des Sauerstoffs in Gramm pro Liter und pro Stunde ausgedrückt werden kann,

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- die Konzentrationen an gelöstem Gas in Gramm pro Liter und die gasförmigen Konzentrationen in Volumprozenten angegeben werden können,

- der Gesamtdruck in cm Wassersäule ausgedrückt werden kann,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer anderen Oxydationsvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. h die schematische Darstellung einer Behandlungsanlage für Gebrauchtwasser gemäß der Erfindung,

Fig. 5 schematisch eine Oxydationsvorrichtung, die mit einer automatischen Steueranlage mit logischer Programmierung (Mikroprozessor) versehen ist, wobei in dieser Figur schematisch das Programm der automatischen Steueranlage gezeigt ist,

Fig. 6 ein Funktionsdiagramm der in Figur 5 gezeigten automatischen Steueranlage,

Fig. 7 schematisch eine Oxydationsvorrichtung, die mit einer anderen automatischen Steueranlage gemäß der Erfindung mit logischer Verdrahtung versehen ist,

Fig. 8a bis 8c unterschiedliche Funktionsdiagramme der in Fig. 7 veranschaulichten automatischen Steueranlage; wobei Fig. 8a

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die unterschiedlichen Betriebsverhältnisse des erwähnten Systems bzw. der genannten Anlage darstellt, entsprechend der Konzentration der gasförmigen Atmosphäre an gasförmigem Sauerstoff (Abszisse) und der Konzentration der flüssigen Masse des biochemischen Oxydationssystems an gelöstem Sauerstoff (Ordinate);

Fig.8b die Konzentration an dem genannten gelösten Sauerstoff (Ordinate) in Funktion der Zeit (Abszisse) darstellt;

Fig.8c den Massendurchsatz des Oxydationsgases (Ordinate), welches die Oxydationsvorrichtung kk gemäß Fig. 7 speist, in Funktion der Zeit (Abszisse) darstellt; und wobei der Zeitmaßstab der Fig. 8b identisch dem der Fig. 8c ist,

Fig.9 schematisch eine Oxydationsvorrichtung, die mit einer anderen automatischen Steueranlage mit logischer Verdrahtung gemäß der Erfindung versehen ist,

Fig. 10a bis 1Od unterschiedliche Funktionsdiagramme der in Fig. 9 veranschaulichten automatischen Steueranlage, wobei Fig. 10a unterschiedliche Betriebsverhältnisse der genannten Anlage darstellt, gemäß der Konzentration der gasförmigen Atmosphäre an gasförmigem Sauerstoff (Abszisse) und der Konzentration der flüssigen Masse der biochemischen Oxydationsanlage an gelöstem Sauerstoff (Ordinate darstellt);

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Fig. 10b die Konzentration an dem vorgenannten gelösten Sauerstoff (Ordinate) in Punktion der Zeit (Abszisse) darstellt;

Fig. 10c zum einen (gestrichelt) den Massendurchsatz (Ordinate) des Oxydationsgases in Funktion der Zeit (Abszisse) und zum anderen (durchgezogene Linie) die Betriebszeiten der in Fig. 9 veranschaulichten Kompressoren 12, 14 und 16 darstellt; und wobei

Fig. 1Od die elektrische, durch die genannten Kompressoren verbrauchte Energie (Ordinate) in Funktion der Zeit (Abszisse) darstellt,

Fig. 11 schematisch eine Oxydationsvorrichtung, die mit einer anderen automatischen Steueranlage mit logischer Programmierung gemäß der Erfindung versehen ist, wobei in dieser Figur schematisch die Programmierung der automatischen Steueranlage dargestellt ist,

Fig. 12 schematisch eine Oxydationsvordchtung, die mehretatig und kontinuierlich ist und mit einer automatischen Steueranlage gemäß der Erfindung versehen ist,

Fig. 13 schematisch eine diskontinuierliche einstufige Oxydationsvorrichtung, die mit einer automatischen Steueranlage gemäß der Erfindung versehen ist,

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Fig. Ik schematisch eine sekundäre oder biologische Behandlungsapparatur für vorbehandeltes Gebrauchtwasser gemäß der Erfindung, welche eine Oxydationsvorrichtung kk und eine Kläreinrichtung aufweist, die in ein- und derselben Anlage umgruppiert sind, wobei diese Apparatur den Versuchen gemäß der Erfindung gedient hat.

In Fig. 1 ist eine Oxydationsvorrichtung beschrieben, die zur Behandlung eines Gemisches bestimmt ist, welches Wasser aufweist, welches duch vorbehandeltes Gebrauchtwasser herangeführt wird, einen auf biochemischem Wege oxydierbaren Stoff aufweist, der identisch dem durch das vorbehandelte Gebrauchtwasser zugeführten, biochemisch abgebauten Verunreinigungsstoff ist, und eine biochemische Masse oder aktivierten Schlamm aufweist, der von der Kläreinrichtung der Mischflüssigkeit zugeführt und rezykliert wird.

Hinsichtlich der verwendeten Oxydationsart weist eine Oxydationsvorrichtung im allgemeinen folgende Teile auf:

a) ein Behälter 1 oder eine Oxydationszone, die im allgemeinen gegen Umgebungsluft isoliert ist und dazu bestimmt ist, eine biochemische Oxydationsanlage vorzusehen, die einerseits eine zu behandelnde flüssige Masse 2 enthält, die identisch der genannten Mischflüssigkeit ist und folglich dem oben definierten Gemisch, und welche durch den unteren Teil des

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Oxydationsbehälters 1 begrenzt ist, und andererseits eine gasförmige Atmosphäre 3 aufweist, die die flüssige Masse 2 übersteigenden, durch den oberen Teil des Oxydationsbehälters 1 begrenzten Sauerstoff aufweist,

b) ein mechanisches Oxydationsmittel, welches zumindest einem Teil, wenn nicht der Gesamtheit des Oxydationsbehälters 1 zugeordnet ist und dazu bestimmt ist, einen der Reaktionsteilnehmer der oben definierten biochemischen Oxydationsanlage zirkulieren zu lassen, nämlich den Teil der flüssigen Masse 2 und den Teil der gasförmigen Atmosphäre 3, die jeweils durch den vor genannten Teil des Behälters 1 oder den ganzen Behälter in Berührung miteinander begrenzt sind; gemäß Fig. 1 weist das mechanische Oxydationsmittel ein mechanisches Gaszirkulationsmittel, z.B. einen Kompressor 12 auf, welcher die gasförmige Atmosphäre 3 i"i oberen Teil der Oxydationszone 1 ansaugt und die angesaugte gasförmige Atmosphäre im unteren Teil der Oxydationszone oder des Oxydationsbehälters 1 in der flüssigen Masse 2 der biochemischen Oxydationsanlage aufpumpt.

:) ein Speisemittel 27 des Oxydationsbehälters 1 mit einem Oxydationsgas, welches mindestens 50 $ (an Volumen) Sauerstoff enthält und dazu bestimmt ist, den für die biochemische Oxydation notwendigen Sauerstoff zu liefern.

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Wenn die Oxydation kontinuierlich mit einer Etage ist, dann weist die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung unter anderem die folgenden Kennzeichen auf:

1) Sie ist im unteren Teil der Oxydationszone 1 mit einer Einführleitung h versehen, welche das kontinuierliche Einführen eines zu behandelnden, vorbehandelten Gebrauchsvasierstromes ermöglicht und folglich einen Wasserstrom und auf biochemischem Wege oxydierbaren Stoff (biochemisch abbaubarer Verunreinigungsstoff) aufweist,

2) im unteren Teil der Oxydationszone 1 ist eine Abzugsleitung vorgesehen, welche die Möglichkeit schafft, kontinuierlich einen behandelten Strom von gemischter Flüssigkeit, folglich einen Strom abzuziehen, der Wasser, mindestens einen Teil der biochemischen Masse oder des aktivierten Schlammes und möglicherweise einen nicht auf biochemischem Wege oxydierten Restteil des eingeführten oxydierbaren Stoffes enthält, d.h. des biochemisch abbaubaren Verunreinigungsstoffes,

3) möglicherweise ist eine Leitung Jh vorgesehen, welche die Einführung mindestens eines Teils der biochemischen Masse, der bei der biochemischen Oxydation notwendig ist^ in die Oxydationszone 1 einzuführen gestattet, wobei dieser Teil z.B. aus der Kläreinrichtung der Mischflüssigkeit erhalten wird,

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k) der Oxydationsbehälter 1 besteht aus nur einer Oxydationskammer, in welcher infolge des mechanischen Oxydationsmittels 12 die Umwälzung eines der Reaktionsteilnehmer der biochemischen Oxydationsanlage bewirkt wird, nämlich die gasförmige Atmosphäre 3 t und zwar in Berührung mit der anderen, nämlich der flüssigen Masse 2; die Rückführung der gasförmigen Atmosphäre 3 erfolgt mittels Leitung 11, Kompressor 12 und Einführmittel 26, welches aus einem Gasdiffusor besteht; der Diffusor oder Zerstäuber 26 erlaubt das Einführen von gasförmiger Atmosphäre 3 mitten in die flüssige Masse 2 in einer begrenzten Zone 700 gasförmiger Steigungszirkulation, die nachfo^nd definiert wird und der genannten flüssigen Masse gehört.

Erfindungsgeraäß kann man die Zusatzkennzeichen wie folgt darstellen:

1) Hinsichtlich der Versorgungseinrichtung 27 an Oxydationsgas ist eine Einführeinrichtung 21 oder ein Zerstäuber für Oxydationsgas im unteren Teil des Oxydationsbehälters 1 angeordnet und dazu bestimmt, Oxydationsgas mitten in die flüssige Masse 2 der biochemischen Oxydationsanlage bzw. des -systems einzuführen, und zwar in einer begrenzten Steiggaszirkulationszone 600, die nachfolgend definiert wird und zur flüssigen Masse 2 gehört; diese Einführvorrichtung 21 ist mit einer Quelle 25 für Oxydationsgas über die Speiseleitung 9 verbunden,

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2) Ein Isolationsmittel 31 ist vorgesehen, welches die Isolierung mindestens der Zone 6OO für gasförmige Steigzirkulation ermöglicht und genauer die Gesamtheit des Oxydationsbehälters 1, und zwar vor der ganzen Gasbeschickung außer Oxydationsgas, da letzteres die Einführvorrichtung 21 versorgt; gemäß Fig. 1 weist das Isoliermittel 31 ein Ventil 29 auf, welches in der Einführleitung 9 angeordnet ist, ferner ein Ventil JO, das zwischen dem Abpumpen des Kompressors 12 und dem Zerstäuber 26 angeordnet ist, und weist ein Steuermittel der Ventile 29 und 30 auf, welches identisch dem nachfolgend definierten Fraktioniermittel 7 ist,

3) das Fraktioniermittel 7 steuert die Beschickung an Oxydationsgas und gestattet nachfolgend die Zufuhr und Unterbrechung der Zufuhr an Oxydationsgas in wiederholter Weise;

7
das Mittel erlaubt somit in einer ersten Zeit das Offnen des Ventils 29 und das Schließen des Ventils 30 und in einer zweiten Zeit das Schließen des Ventils 29 und das Öffnen des Ventils 30 usw.

Die Oxydationszone 1 weist eine Entleerungsleitung 32 auf, welche die Entleerung der Zone 1 in kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Weise an möglichem Verunreinigungsgas erlaubt. Diese Leitung 32 wird durch ein Ventil 33 gesteuert.

809809/0654 - k3 -

Gemäß Figur 1 und bei welcher Oxydationsmethode auch immer besteht letztere daraus, das zuvor definierte Gemisch zu behandeln, d.h. die Mischflüssigkeit, welche Wasser, auf biochemischem Wege oxydierbaren Stoff und die biochemische Masse gemäß der Kombination mindestens der drei folgenden Tätigkeiten aufweist:

der

a) In Oxydationszone 1, die im wesentlichen von der Umgebungsluft isoliert ist, schafft man eine biochemische Oxydationsanlage oder ein -system, welches einerseits die zu behandelnde flüssige Masse 2 des genannten Gemisches, welche durch den unteren Teil der Oxydationszone 1 begrenzt ist, und andererseits die gasförmige Atmosphäre 3 aufweist, welche Sauerstoff, der in der flüssigen Masse 2 hochsteigt, durch den oberen Teil der Oxydationszone 1 begrenzt ist, aufweist,

b) in mindestens einem Teil, wenn nicht in der Gesamtheit der Oxydationszone 1, läßt man infolge der mechanischen Oxydationseinrichtung 12 einen der Reaktionsteilnehmer des oben definierten biochemischen Oxydationssystemes zirkulieren, nämlich den Teil der flüssigen Masse 2 und den Teil der gasförmigen Atmosphäre 31 die jeweils durch den genannten Teil oder die Gesamtheit der Oxydationszone 1 begrenzt sind, und zwar in Berührung miteinander; wenn gemäß Fig. 1 das mechanische Oxydationsmittel 12 ein gas-

- kk -

809809/0654 * —

förmiges Zirkulationsmittel aufweist, läßt man in diesem Fall die gasförmige Atmosphäre 3 in Berührung mit der flüssigen Masse 2 zirkulieren,

c) infolge der oben beschriebenen Versorgungseinrichtung 27 beschickt man die Oxydationszone 1 mit dem Oxydationsgas, welches mindestens 5° Volumenprozent Sauerstoff aufweist, um den für die biochemische Oxydation im Verlauf der Zone 1 notwendigen Sauerstoff zuzuführen.

Gemäß Figur 1 weist eine Oxydation der kontinuierlichen einstufigen Art unter anderem die folgenden Kennzeichen auf:

1) Durch die Einführleitung k führt man kontinuierlich in die Oxydationszone 1 einen zu behandelnden Strom an vorbehandeltem Gebrauchtwasser ein, folglich einen zu behandelnden Strom mit Wasser und biochemisch abbaubarem Verunreinigungsstoff (auf biochemischem Wege oxydierbaren Stoff),

Z) durch die Abzugsleitung 5 zieht man kontinuierlich von der Oxydationszone 1 eine behandelte Mischflüssigleit ab und folglich einen behandelten Strom mit Wasser, mindestens einem Teil des aktivierten Schlammes (biochemische Masse), der in der Oxydationszone 1 zugegen ist, und möglicherweise einen nicht auf biochemischem Wege oxydierten Restteil an biochemisch abbaubarem Verunreinigungsstoff (auf biochemischem Wege oxydierbarer Stoff), der in die Oxydationszone 1 eingeführt ist, .

809809/0654

-H₅-

3) durch die Leitung 3^ führt man möglicherweise in die Oxydationszone 1 mindestens einen Teil des aktivierten Schlammes (biochemische Masse) ein, der für die biochemische
Oxydation notwendig ist; wie zuvor angedeutet, rührt diese eingeführte, aktivierte Schlamm vom Dekantieren oder Reinigen der Mischflüssigkeit und wird folglich von der Separierung geklärtes Wasser/aktivierter Schlamm rezykliert.

k) Die Oxydationszone 1 besteht aus einer einzigen Oxyda-

tionskammer, in welcher infolge des mechanischen Oxydationsmittels 12 die Umwälzung eines der Reaktionsteilnehmer des biochemischen Oxydationssystems in Berührung mit dem anderen erfolgt, d.h. im vorliegenden Falle die Umwälzung oder Zirkulation der gasförmigen Atmosphäre 3 in Berührung mit der flüssigen Masse 2,

5) durch die Abzugs- oder Entleerungsleitung 32, welche durch das Ventil 33 gesteuert ist, zieht man von der Oxydationszone 1 zur Umgebungsluft hin kontinuierlich oder diskontinuierlich mindestens einen Teil der gasförmigen Atmosphäre 3 ab, welcher in der Oxydationszone zugegeben ist; entsprechend Figur 1 erfolgt dieses Entleeren direkt unter Abziehen der gasförmigen Atmosphäre 3 aus dem oberen Teil der Oxydationszone 1.

Gemäß der Erfindung und nach den Figuren 1 und 2a kann man die folgenden Zusatzkennzeichen feststellen:

- k6 -

80-9809/065£

- k6 -

1) Inßlge der Einführvorrichtung 21 erfolgt die Beschikkung der Oxydationszone 1 mit dem Oxydationsgas (welches von der Quelle 25 stammt) durch Einführen des letzteren mitten in die flüssige Masse 2 des biochemischen Oxydationssystems; genauer gesagt, w±d das Oxydationsgas in die begrenzte Zone 600 der gasförmigen Aufwärtszirkulation eingeführt, und zwar ungefähr entsprechend der vertikalen Flüssigkeitssäule, deren vertikale Erzeugende durch die horizontale Umfangskontur des Zerstäubers 21 gehen} diese Zone 26 mit Aufwärtszirkulation erstreckt sich vertikal beiderseits des Zerstäubers und gehört folglich zu der flüssigen Masse 2, die vielleicht physikalisch durch eine vertikale Drehwand begrenzt ist, z.B. ein vertikales, an seinem oberen und unteren Ende offenes Roh-,

2) wenn das Oxydationsgas die Oxydationszone 1 versorgt oder beschickt, ist es dank der vorgenannten Isolationseinrichtung 31 das einzige Gas, das zumindest in die Zone 600 mit steigender Gaszirkulation eingeführt ist, aber auh in allen anderen Zonen der flüssigen Masse 2 als die Zone 600, z.B. in die Zone 700 mit aufsteigender Gaszirkulation der gasförmigen, rezyklierten Atmosphäre 3» ungefähr entsprechend der vertikalen Flüssigkeitssäule, deren Erzeugende durch die horizontale Umfangskontur des Zerstäubers 26 gehen; mit anderen Worten, wenn das Oxydationsgas die Oxydationszone 1 versorgt, ist es dank der Iso-

-hf -

809809/0654

llereinrichtung 31 das einzige Gas, welches mitten in die flüssige Masse 2 eingeführt wird,

3) gemäß Pig. 2a erfolgt die Beschickung der Oxydationszone 1 mit dem Oxydationsgas in fraktionierter Weise, d.h. sie weist mehrere Folgen c auf, wobei jede eine Zulieferungsperiode a für Oxydationsgas aufweist, gefolgt durch eine Periode b der Zulierungsunterbrechung an Oxydationsgas,

h) gemäß Fig. 2a ist die Dauer der Zulieferungsperiode a höchstens giß ich der mittleren Dauer d der Blasendurchläufe des Oxydationsgases von der Einfuhrstelle 21 des Gases in die Mitte der flüssigen Masse 2 bis zur Grenze zwischen der gasförmigen Atmosphäre 3 und der flüssigen Masse 2 des biochemischen Oxydationssystems; ferner wird für eine gegebene Dauer a der Zulieferungsperiode mindestens der eine der der Beschickung an Oxydationsgas folgenden Parameter, nämlich die Dauer b der Unterbrechungsperlode, die Dauer c der Beschickungsfolge und der Massendurchsatz q des Oxydationsgases und der Zuführperiode a, derart ausgewählt, daß die Menge des pro Zeiteinheit der Oxydationszone 1 zugeführten Oxydationsgases fühlbar dem Verbrauch des biochemischen Oxydationssystems ein Sauerstoff pro Zeiteinheit und genauer der biochemischen Masse entspricht.

809809/065A

Es wird jetzt unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 erläutert, wie die Betriebsbestimmungen oder -eigenscharten, welche die vorliegende Erfindung kennzeichnen, eine Wiederauflösung des kohlensauren Gases und des entgasten Stickstoffes in der in der Oxydationszone 1 vorhandenen Mischflüssigkeit 2 erlauben.

Zu Darstelungszwecken wird vorausgesetzt, daß die folgenden Betriebsbedingungen im Verlaufe der Oxydation der Mischflüssigkeit konstant bleiben, welche - wie zuvor ausgeführt aus einem Gemisch von Wasser, biochemisch abbaubarem Verunreinigungsstoff (auf biochemischem Wege oxydierbarer Stoff) und einem aktivierten Schlamm (biochemische Masse) bestehtt

1) die mechanische Leistung, die durch jedes geeignete Mittel, das mechanische Mittel 12, erteilt oder vorgesehen ist, (z.B. ein Kompressor) für die Oxydation, bleibt konstant,

2) der Durchsatz des zu behandelnden Stromes von vorbehandeltem Gebrauchtwasser, der in die Oxydationszone I durch die Einfuhrleitung k eingeführt ist, und der Durchsatz des Stromes, der mit Mischflüssigkeit behandelt i& und aus der. Oxydationszone 1 durch die Abzugsleitung 5 entfernt ist, bleiben konstant und einander glei<h,

809809/065^

3) der anfängliche DBO-Wert des genannten zu behandelnden Stromes und der End-DBO-Wert des genannten behandelten Stromes bleiben konstant,

h) das aus der Quelle 25 stammende, mitten in die flüssige Masse 2 des biochemischen Oxydationssystems eingeführte Oxydationsgas ist infolge der Einführleitung 9 und der Einführvorrichtung 21 im wesentlichen reiner Sauerstoff, dessen Reinheit und Massendurchsatz q währen! der Zulieferungsperiode a und von einer Zulieferungsperiode zur anderen konstant bleiben,

5) unter diesen Bedingungen weist die frakionierte Beschikkung (vergleiche Fig. 2a) an Oxydationsgas, welche infolge der Isoliermittel 31 und der Fraktioniermittel 7 erfolgt, mehrere Folgen nacheinander gleicher konstanter Dauer c auf; alle diese Folgen weisen eine Zulieferungsperiode für Oxydationsgas gleiche!· konstanter Dauer a auf, gefolgt von einer Zulieferungsunterbrechungsperiode an Oxydationsgas gleicher Dauer b; die Dauer a de^Zulieferungsperiode ist kleiner als die mittlere Dauer d (vergleiche Fig. 2a) der Durchläufe der Blasen des Oxydationsgases von der Einführeinrichtung 21 (Einführeteile des Oxydationsgases mitten in die flüssige Masse Z) bis zur Grenzfläche zwischen der gasförmigen Atmosphäre 3 und der flüssigen Masse 2 des biochemischen Oxydationssystems; z.B.

8Q9809/065' " ⁵° "

beträgt die mittlere Dauer d etwa 15-20 Sekunden für eine Flüssigkeitshöhe in der Größenordnung von 3t 50 m,

6) Wohlverstanden werden für eine gegebene Dauer a der Zulieferungsperiode die Dauer b der Zulieferungsunterbrechungsperiode und/oder die Dauer c der Beschickungsfolge und/oder der Massendmhsatz q des Oxydationsgases während der Zulieferungsperiode a derart ausgewählt, daß die Menge des Oxydationsgases, welches pro Zeiteinheit die Oxydationszone (im zuvor definierten Sinne) versorgt, konstant und merklich gleich dem Verbrauch des biochemischen Oxydationssystems an Sauerstoff pro Zeiteinheit bleibt, wobei dieser Verbrauch ebenfalls konstant bleibt.

Der Betrieb der Oxydationszone 1 ist somit folgender:

1. Während der Zulieferungsperiode a ist das Ventil 9 offen und das Ventil 30 ist geschlossen, und zwar infoJgB der Fraktionierung 7 der Beschickung an Oxydationsgas; folglich erfolgt die Versorgung an Oxydationsgas während der Zulieferungsperiode a mitten in die flüssige Masse des biochemischen Oxydationssystems hinein infolge der Einführmittel 21; und das aus der Quelle 25 stammende Oxydationsgas ist das einzige, mitten in die flüssige Masse des biochemischen Oxydationssystem eingeführte Gas während der Periode a,

- 51 -

809809/065/,

2) dann ist während der Zulieferungsunterbrechungsperiode

b das Ventil 9 geschlossen, und das Ventil 30 ist offen, und zwar infolge der Fraktionierung 7i folglich wird während der Unterbrechungsperiode b die gasförmige Atmosphäre 3 des biochemischen Oxydationssystemes mitten in die flüssige Masse 2 des letzteren eingeführt, und zwar infolge der gasförmigen Zirkulation 12 (mechanisches Oxydationsmittel) und mittels der Einführung 26; und die gasförmige Atmosphäre, welche aus dem oberen Teil der Zone 1 stammt, ist also das einzige Gas, das mitten in die flüssige Masse 2 des biochemischen Oxydationssystems während der Periode b eingeführt wird,

3) usw.

Folglich befindet sich während der Zulieferungsperiode a nur der Kreislauf (25, 29t 9, 21) der Einführung für Oxydationsgas im Betrieb, wie auch während der Zulieferungs-Unterbrechungsperiode b nur der Kreislauf (11, 12, 30, 26) der Zirkulation und Rezyklierung oder Umwälzung der gasförmigen Atmosphäre 3 im Betrieb ist.

Während der Periode a werden also die folgenden Bedingungen nachgeprüft bzw. kontrdLliert >

a) keine Oxydationsgasblase erreicht noch die Grenze zwischen der gasförmigen Atmosphäre 3 und der flüssigen Masse 2; folglich gelangt keine Oxydationsgasblase noch

809809/0654 _ ₅₂ _

dazu, sich innerhalb der gasförmigen Atmosphäre 3 zu vermischen,

b) die gasförmige Atmosphäre 3 wird nicht innerhalb der flüssigen Masse 2 rezykliert oder umgewälzt,

Die Periode b kann in drei Unterperioden aufgeteilt werden und hat entsprechend eine Periode e, die gleich der Dauer d ist abzüglich der Dauer a, eine Dauer f_f die gleich der Dauer a ist, und eine Dauer g, die gleich der Dauer b ist, abzüglich der Zeitdauerne und f.

Während der Unterperiode e werden die folgenden Bedingungen kontrolliert bzw. nachgeprüft:

a) keine Oxydationsglasblase kommt noch dazu, sich innerhalb der gasförmigen Atmosphäre 3 zu mischen,

b) die gasförmige Atmosphäre 3 wird innerhalb der flüssigen Masse rezykliert oder umgewälzt.

Während der Unterperiode f werden die folgenden Bedingungen nachgeprüft:

a) Die Oxydationsgasblasen, die während der Zulieferungsperiode a von der Einführungsstelle 21 emittiert sind, kommen zu einem Vermischen innerhalb der gasförmigen Atmosphäre 3»

-53 -

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27233b4

b) die gasförmige Atmosphäre 3 wird immer innerhalb der flüssigen Masse 2 umgewälzt.

Während der Unterperiode g werden folgende Bedingungen nachgeprüft:

a) weiter kommt keine Oxydationsg/asblase zum Vermischen innerhalb der gasförmigen Atmosphäre 3,

b) die gasförmige Atmosphäre 3 wird immer innerhalb der flüssigen Masse 2 umgewälzt.

Zu Anfang der ersten Periode a setzt man voraus, daß die effektive Kapazität der Oxydation des biochemischen Oxydationssystems in der Oxydationszone 1 relativ schwach geworden ist. Die Einführung des Oxydationsgases mit Hilfe der Vorrichtung 21 hat insbesondere zum Gegenstand, diese effektive Oxydationskapazität zu verbessern. Polglich wird zu Anfang der Periode angenommen, daß das biochemische Oxydationssystem sich in folgenden Zuständen oder unter folgenden Bedingungen befindet:

i) Die gasförmige Atmosphäre 3 bietet die folgenden anfänglichen Kennzeichen:

- Die Konzentration an gasförmigem Sauerstoff ist die größte und liegt z.B. in der Größenordnung von 5° Ί°\ dennoch ist sie relativ schwach im Hinblick auf die ef-

809809/0654 - ^ -

fektive gesuchte Oxydationskapazität,

- die Konzentration an Stickstoff ist in der Reihe der Bedeutung oder Größe die zweite und liegt z.B. in der Grössenordnunß von ko $; sie ist dennoch relativ hoch im Hinblick auf die gesuchte effektive Oxydationskapazität,

- die Konzentration an kohlensaurem Gas ist am geringsten

im Hinblick auf die große Löslichkeit dieses Gases im Wasser, und sie liegt z.B. in der Größenordnung von 10 %; sie ist dennoch relativ hoch im Hinblick auf die gesuchte effektive Oxydationskapazität,

2) Die flüssige Masse 2 bietet die folgenden anfänglichen Kennzeichen oder Eigenschaftent

- die Anfangskonzentration an gelöstem kohlensaurem Gas ist die größte und sie liegt z.B. in der Größenordnung von 175 rag pro Liter; sie ist relativ bedeutend im Vergleich zu der Wiederauflösung von kohlensaurem Gas während der Periode b, wie nachfolgend beschrieben wird,

- die Anfangskonzentration an gelöstem Sauerstoff ist in der Reihe der Größe oder Bedeutung die Zweite und liegt z.B.

in der Größenordnung von 22,3 mg/l; sie ist relativ schwach im Hinblick auf den dauernden Verbrauch der biochemischen Masse an Sauerstoff,

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809809/0654

27233b4

- die Konzentration an gelöstem Stickstoff ist die geringste, und sie liegt z.B. in der Größenordnung von 7,7 mg/l; sie ist relativ groß im Hinblick auf die Viederauflösung von Stikstoff während der Periode b, die nachfolgend beschrieben wird«

Während der ersten Periode a) werden zwei Gas/Flüssigkeitsgrenzen in der biochemischen Oxydationsanlage entwickelt, nämlich eine erste horizontale Grenze zwischen der flüssigen Masse 2 und der gasförmigen Atmosphäre 3» und eine zweite Grenze zwischen der flüssigen Masse 2 und den Oxydationsgasblasen im Verlauf des Aufsteigens zur ersten Grenze hin und entsprechend treten zwei Sauerstoffauflösungen gemeinsam gemäß der ersten bzw. zweiten Grenzfläche dazwischen.

Der spezifische TeilUbergang entsprechend der ersten Auflösung ist zu Beginn der Periode a) relativ schwach, denn die erste Anfangskonzentration der Sättigung an gelöstem Sauerstoff der flüssigen Masse 2 ist entsprechend der Anfangskonzentration an gasförmigem Sauerstoff der gasförmigen Atmosphäre 3 (letztere ist während der Periode a) nicht modifiziert) anfänglich sehr wenig über der Anfangskonzentration an gelöstem Sauerstoff der flüssigen Masse

Während der Periode a) nimmt der spezifische Übergang entsprechend der ersten Auflösung ziemlich wenig ab von seinem

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27233H

Anfangsweit, dann kommt die Konzentration an gelöstem Sauerstoff sehr nahe an die erste Anfangskonzentration der Sättigung an gelöstem Sauerstoff (diese Konzentration ist während der Periode a) nicht modifiziert) und kommt sehr schnell auf null, dann wird die Konzentration an gelöstem Sauerstoff sehr schnell gleich und geht dann über die erste Anfangskonzentration der Sättigung an gelöstem Sauerstoff.

Der spezifische partielle Übergang entsprechend der zweiten Auflösung ist zu Anfang der Periode a) relativ hoch, denn die zweite anfängliche Sättigungskonzentration an gelöstem Sauerstoff der flüssigen Masse 2 entsprechend der Anfangskonzentration an gasförmigem Sauerstoff an Oxydationsblasen (diese Konzentration ist im Verlaufe des Aufstiegs der gasförmigen Blasen modifiziert) ist anfänglich sehr wenig über der Anfangskonzentration an gelöstem Sauerstoff der flüssigen Masse 2.

Während der Periode a) nimmt der spezifische Übergang entsprechend der zweiten Auflösung ziemlich viel ab von seinem anfänglichen Wert, obgleich er am Anfang der Periode a) weit über dem spezifischen Übergang der ersten Auflösung bleibt, wird dann ziemlich hoch, dann bleibt die Konzentration an gelöstem Sauerstoff während der ganzen Periode a) von der zweiten Sättigungskonzentration an gelöstem Sauerstoff (diese Konzentration ist im Verlaufe des Aufsteigens des Oxydationsgases modifiziert) sehr weit entfernt.

8Ö9809/0654 _ ₅₇ _

27233bA

Insgesamt kann während der Periode a) der spezifische Übergang der ersten Auflösung zu Anfang vernachlässigt werden im Hinblick auf den spezfiischen Übergang der zweiten Auflösung, und ist dann null. Folglich ist dor spezifische Gesamtübergang des Sauerstoffs während der Periode a) praktisch identisch mit dem spezifischen partiellen Übergang der zweiten Auflösung.

Während der ganzen Periode a), aber auch während der Unterperioden e) und f), ändert sich die Zusammensetzung der gasförmigen Blasen im Verlaufe ihres Aufsteigens zur ersten Grenzfläche in der Zone 600 der Aufwärtsgaszirkulation; es besteht tatsächlich ein Massenübergang, der in den zwei Richtungen gemäß der zweiten Grenzfläche bewirtet ist. Wenn die gasförmigen Blasen die erste Trennfläche oder Grenzfläche erreichen; gilt:

- ein Teil des anfänglichen, durch das Oxydationsgas gehal-

g
tenen auerstoffs wird von den Glasblasen zur flüssigen Masse 2 übertragen,

- ein Teil des kohlensauren Gases und des Stickstoffs, die durch die flüssige Masse 2 gehalten sind, wird von dieser Masse zu den Glasblasen übertragen.

Wenn also insgesamt die Glasblasen die erste Grenzfläche erreichen, mischt sich das Gas mit der gasförmigen Atmosphäre und bietet die folgenden Eigenschaften oder Kennzeichen:

808809/0654 - 58 -

- die Konzentration an gasförmigem Sauerstoff ist bedeutender und beträgt z.B. etwa 85 >, dennoch ist sie relativ schwach im Hinblick auf die Anfangskonzentration an gasförmigem Oxydationssauerstoff, welcher die Oxydationszone versorgt,

- die Konzentration an gasförmigem Stickstoff ist in der Reihenfolge der Bedeutung oder Größe die zweite und liegt z.B. etwa bei 12 %', sie ist dennoch relativ bedeutend im Hinblick auf die Tatsache, daß das Oxydationsgas praktisch kein Stickstoff enthält,

- die Konzentration an kohlensaurem Gas ist die geringste

oder unbedeutendste und beträgt beispielsweise etwa 3 $i sie ist dennoch relativ bedeutend im Hinblick auf die Tatsache, daß das Oxydationsgas kein kohlensaures Gas enthält.

Folglich gilt während der ersten Periode a):

- die Konzentration an gelöstem Sauerstoff der flüssigen Masse 2 wächst stark von ihrem relativ schwachen Anfangswert ,

- die Konzentration an gasförmigem Sauerstoff der gasförmigen Atmosphäre nimmt sehr wenig ab, ausgehend von ihrem relativ schwachen Anfangswert, und zwar im Hinblick auf den sehr schwachen Wert des spezifischen partiellen Übergangs entsprechend der ersten Auflösung, wird dann schnell merklich konstant im Hinblick auf den Vert O des spezifischen Übergangs der ersten Auflösung und/im Hinblick auf die

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809809/0654

schwache Zunahme (auf biologischem Wege) der Konzentration an kohlensaurem Gas der gasförmigen Atmosphäre 3 während der Periode a); auch kann mai insgesamt berücksichtigen, daß die Konzentration an gasförmigem Sauerstoff während der ersten Periode merklich konstant bleibt, die Konzentrationen an gelöstem kohlensaurem Gas und an gelöstem Stickstoff der flüssigen Masse 2 verändern sich unterschiedlich, ausgehend von ihren jeweiligen Anfangswerten, und zwar in umgekehrter Richtung der Konzentration an gelöstem Sauerstoff; erstere nimmt im Hinblick auf die biologische Produktion an kohlensaurem Gas, welche die Entgasung des letzteren kompensiert, abgeschwächt ab, und die zweite vermindert sich frei, die Konzentration an gasförmigem Stickstoff der gasförmigen Atmosphäre 3 bleibt merklich konstant und gleidi ihrem Anfangswert ,

die Konzentration der gasförmigen Atmosphäre an kohlensaurem Gas steigt relativ wenig, und diese Zunahme entspricht nicht einer Versetzung oder Verschiebung des kohlensauren Gases durch Sauerstoff, sondern dem Stoffwechsel der biochemischen Masse,

im Gegensatz dazu läßt die Einführung einer gewissen Menge Oxydationsgas während der Periode a) den Gesamtdruck in der Oxydationszone steigen, und zwar aufgrund einer dem freien Volumen der gasförmigen Atmosphäre 3 entsprechenden Reduktion.

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Die Betriebsbedingungen der Unterperiode e) unterscheiden sich nur von denen der Periode a) durch die Tatsache, daß die erste Grenzfläche in der anderen Zone 7OO der gasförmigen Steißzirkulation um eine dritte Grenzfläche Gas/Flüssigkeit zwischen der flüssigen Masse 2 und den Blasen der rezyklierten gasförmigen Atmosphäre 3 im Verlaufe des Hochsteigens zu der ersten Grenzfläche hin vergrößert wird. Dennoch ist aus denselben Gründen wie denen, die hinsichtlich der ersten Auflösung von Sauerstoff und der ersten Grenzfläche hervorgerufen sind, der spezifische partielle Übergang von Sauerstoff quer durch die dritte Grenzfläche gleit null. Folglich ist während der ersten Unterperiode e) der spezifische Gesamtübergang von Sauerstoff identisch dem spezifischen Teilübergang gemäß der zweiten Grenzfläche. Hinsichtlich des Sauerstoffs findet man während der Unterperiode e) wieder die gleichen Bedingungen wie die vorherigen im Verlaufe der Periode a), was heißt:

- der spezifische Übergang von Sauerstoff nimmt weiter ab, aber jetzt relativ wenig; er bleibt gleichwohl etwas eiöht,

- die Konzentration der flüssigen Masse 2 an gelöstem Sauerstoff wächst weiter, aber jetzt relativ weniger.

Insgesamt bleibt während der Unterperiode e) die Konzentration an gasförmigem Sauerstoff der Atmosphäre 3 praktisch konstant hinsichtlich der Tatsache, daß aus denselben Gründen wie zuvor

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die Atmosphäre 3 an saurem Gas weiterhin wenig zunimmt.

Hinsichtlich des kohlensauren Gases und des gelösten Stidcstoffes verringert sich wegen der Unterperiode e) die Einführung der Blasen an rezyklierter gasförmiger Atmosphäre

3 der flüssigen Masse 2 _nur die während der Periode a) festgestellten Ergebnisse. Es gilt daher entsprechend während der Unterperiode e):

- die Konzentrationen an gelöstem kohlensaurem Gas und gelöstem Stickstoff der flüssigen Masse 2 nehmen ziemlich langsamer ab,

- die Konzentration an kohlensaurem Gas der gasförmigen Atmosphäre 3 nimmt weiterhin recht wenig zu; und die Konzentration an gasförmigem Stickstoff bleibt merklich kons tart,

- der Gesamtdruck in der der Oxydationszone bleibt merklich konstant und gleicht seinem Maximalwert, den er während der Periode a) annimmt.

Hinsichtlich des kohlensauren Gases und des Stickstoffes werden etwa gegen Ende der Unterperiode e) die folgenden Bedingungen nachgeprüft:

- die Konzentrationen an kohlensaurem, gelöstem Gas und an gelöstem Stickstoff sind relativ schwach geworden hinsichtlich der während der Periode a) und der Unterperiode e) erfolgten Entgasung, und zwar unter der wirkung dee Durchgangs des Oxydationsgases in der flüssigen Masse 2,

»/uu^ ,n*c/~ ⁶² "

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- die Sättigungskonzentrationen an gelöstem kohlensaurem Gas und an gelöstem Stickstoff der flüssigen Masse 2 entsprechend den Konzentrationen an kohlensaurem Gas bzw. gasförmigem Stickstoff der gasförmigen Atmosphäre 3 sind also weit über den Konzentrationen an kohlensaurem, gelöstem Gas bzw. gelöstem Stickstoff der flüssigen Masse 2; diese Sättigungskonzentrationen sind während der Periode a)und der Unterperiode e) wirklich nicht erheblich modifiziert worden.

Unter diesen Bedingungen befinden sich also der Anfang der Unterperiode f), die Bedingungen einer Wiederauflösung des kohlensauren Gases und Stickstoffes am Anfang für das kohlensaure Gas vereinigt (näherungsweise zu Anfang der Unterperiode f), und zwar hinsichtlich der Tatsache, daß die biologische Produktion an kohlensaurem Gas sich auf den physikalischen Übergang dieses Gases zur gasförmigen Atmosphäre 3 hin erhöht und folglich die Anreicherung an kohlensaurem Gas der letzteren Atmosphäre sich beschleunigt, dann für den gasförmigen Stickstoff (etwa am Ende der zweiten Unterpariode f) hinsichtlich der langsameren Anreicherung der At-? mosphäre 3 an gasförmigem Stickstoff. Am Ende der Unterperiode f) bilden sich die für eine Wiederauflösung notwendigen physikalischen bedingungen auf einmal für den flüssigen Stickstoff und das kohlensaure Gas aus.

809809/0654

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27233B4

Während der Unterperiode f) verschwindet einerseiis die zweite Grenzfläche der Auflösung allmählich, und andererseits vermischen sich die Blasen des Oxydationsgases, deren gasförmige Zusammensetzung infolge ihres Anstieges in der flüssigen Masse 2 modifiziert ist, allmählich innerhalb der gasförmigen Atmosphäre. Während der Unterperiode f) bleibei die erste und dritte Grenzfläche, die zuvor bestimmt waren.

Folglich entwickelt sich während der Unterperiode f) die gasförmige Atmosphäre 3 zu einer neuen Endzusammensetzung:

- Somit ist die Konzentration an gasförmigem Sauerstoff relativ größer als der zu Anfang der Periode a) Anfangswert,

- somit sind die Konzentrationen an kohlensaurem Gas und gasförmigem Stickstoff relativ geringer als die jeweiligen Anfangswerte, die man zu Beginn der Periode a) beobachtet hat.

Während der Unterperiode f) nimmt der spezifische Partialübergang an Sauerstoff quer zu der ersten und dritten Grenzfläche langsam aus den folgenden Gründen ab:

- die Sättigungskonzentration an gelöstem Sauerstoff der flüssigen Masse 2 entsprechend der Konzentration an gasförmigem Sauerstoff der Gasatmosphäre 3 nimmt sehr schnell im Verlaufe der Unterperiode f) zu einem Maximalwert in dem Maße

zu, wie die Konzentration an dem gasförmigen Sauerstoff sehr schnell wächst, und zwar auch zu einem Maximalwert;

B09809/06S4 _ _6k .

-Gk-

vom Anfang der Unterperiode f) überholt diese Sättigungskonzentration die Konzentration an gelöstein Sauerstoff der flüssigen Masse 2, und der Übergang an Sauerstoff quer durch die erste und dritte Grenzfläche fängt unmittelbar wieder an,

- dann nähert sicli während des Restes der Unterperiode f) , nach welcher die Sättigungskonzentration ihr Maximum erreicht hat, die Konzentration an gelöstem Sauerstrff, letzterer derart, daß der partielle spezifische Übergang quer durch die in Rede stehenden Grenzflächen langsam abnimmt;

Während der Unterperiode f) wird der spezifische Übergang an Sauerstoff quer durch die zweite Grenzfläche allmählich null, da diese Grenzfläche allmählich verschwindet.

Insgesamt nimmt der spezifische Gesamtübergang an Sauerstoff während der Unterperiode f) weiterhin langsam ab, und zwar aus unterschiedlichen Gründen, welche für die Zeitdauern a) und e) ausgeführt sind. Und am Ende der Unterperiode f) erreicht die Konzentration an gelöstem Sauerstoff einen Maximalwert .

Hinsichtlich des kohlensauren Gases des Stickstoffes erbringen die vorstehenden Betrachtungen bezüglich der Wiederauflösung des kohlensauren Gases und des gasförmigen Stickstoffes während der Unterperiode f) folgende Betrachtungen!

- 65 809809/065*

- die Konzentration an gelöstem kohlensaurem Gas der flüssigen Masse 2 beginnt sich zu erhöhen, aber relativ wenig,

- die Konzentration der flüssigen Masse 2 an gelöstem Stikstoff nimmt aufgrund des Übergangs gemäß der zweiten Trennfläche ab; und diose Verringerung ist jetzt sehr langsam,

- die Konzentrationen an kohlensaurem Gas und gasförmigem Stickstoff der gasförmigen Atmosphäre 3 nehmen in abgeschwächter Weise für das kohlensaure Gas durch die Verdünnungswirkung und deutliner für den gasförmigen Stickstoff ab,

- der Gesamtdruck beginnt sich langsam zu verringern.

Während der Periode g) nimmt die Konzentration der flüssigen Masse 2 an gelöstem Sauerstoff* von ihrem Maximum unter der Wirkung des biologischen Verbrauchs an Sauerstoff ab. Folglich weicht die Konzentration an gelöstem Sauerstoff erneut durch das Fehlen der Konzentration von der maximalen Sättigung an gelöstem Sauerstoff ab, welche für die Periode f) bestimmt ist, und der spezifische Übergang an Sauerstoff gemäß der ersten und dritten Grenzfläche dauert fort. Dieser Übergang nimmt weiter ab bei merklicher unterschiedlicher Abnahme von der, die man während der Perioden a), e) und f) beobachtet, denn die Verringerung stammt jetzt von einer Verarmung an gasförmigem Sauerstoff der· gasförmigen Atmosphäre 3 in Übereinstimmung mit einer Abnahme der Konzentration an gelöstem Sauerstoff.

809809/065 4"

-GG-

Folglich gilt während der Periode g:

- die Konzentration an gelöstem Sauerstoff der flüssigen Masse 2 nimmt ab.

- die Konzentration der gasförmigen Atmosphäre 3 an gasförmigem Sauerstoff nimmt in abgeschwächter Weise ab.

Hinsichtlich des kohlensauren Gases und Stickstoffes beobachtet man aus denselben Gründen, wie bei denen, die bei der Unterperiode f) gezeigt waren, während der Unterperiode g)eine deutliche Wiederauflösung dieses Gases. Folglich gilt während der Unterperiode g):

- die Konzentration der flüssigen Masse 2 an gelöstem kohlensaurem Gas steigt weiter, aber jetzt ziemlich viel; die Konzentration an gelöstem Stickstoff steigt jetzt mit einem Gefällebruch entsprechend dem Maximum der Konzentrationen an gasförmigem Sauerstoff und an gelöstem Sauerstoff,

- die Konzentrationen an kohlensaurem Gas und gasförmigem Stickstoff der gasförmigen Atmosphäre 3 vergrößern sich etwas im Hinblick auf die biologische Aktivität der biochemischen Masse und der entsprechenden Umsetzung des Stickstoffes durch den Sauerstoff, der zu den biologischen Feinstoffen übertragen ist,

- der Gesamtdruck nimmt weiter ab, aber mehr und mehr langsamer.

- 67 -ÖQ9809/0654

Hinsichtlich der Figuren 2a bis 2e stellt man also fest, daß die die vorliegende Erfindung kennzeichnenden Betriebseigenschaften die Möglichkeit schaffen, nacheinander eine Erschöpfung oder ein Aufbrauch der Mischflüssigkeit an kohlensaurem Gas und Stickstoff mindestens während der Zulieferungsperiode a) und eine Wiederauflösung des kohlensauren Gases und entgasten Stickstoffes in der Mischflüssigkeit während mindestens der Unterbrechungsperiode b) der Zulieferung an Oxydationsgas (siehe Fig. 2d) zu bewirken. Dementsprechend sind das kohlensaure Gas und der Stickstoff während der genannten Periode b) von der Oxydationszone 1 in aufgelöster Form mit dem behandelten Strom der Mischflüssigkeit eliminiert, welche durch die Entleerungsleitung 5 aus der Zone 1 abgezogen ist. Also verringert man im Verlaufe der Oxydation die Menge an aus der Zone 1 durch die Leitung und das Ventil 33 abgezogene Reinigungsgas, und in einigen Fällen macht man diese Menge zu null.

Die Betriebskennzeichei gemäß der Erfindung erbringen u.a. die folgenden Vorteile:

1) Veil der Gesamtdruck in der Oxydationszone 1 der höchste ist, insbesondere gegen Ende der Zulieferungsperiode a\ ist die Konzentration der gasförmigen Atmosphäre 3 an gasförmigem Sauerstoff also die schwächste; wenn entsprechend gegen Ende der Periode a) ein Reinigungsgas aus der Zone 1 abgezogen werden muß, ist dieses relativ arm

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809809/065'

an Sauerstoff, und der Nutzungsertrag des Oxydationsgases ist nicht merklich durch die erfolgte Reinigung beeinträchtigt.

2) Hinsichtlich der während der Periode a) und der Unterperiode e) vorherrschenden physikalischen Bedingungen ist die Oxydation der Mischflüssigkeit oder gemischten Flüssigkeit besonders wirkungsvoll; einerseits ist die Menge an während der Perioden a) und b) zu der biochemischen Masse übertragenen Sauerstoff besonders groß, andererseits erfolgt dieser Übergang mit einer besonders schnellen Kinetik, dies ist insgesamt sehr günstig für den Oxydationsprozeß der Gemischflüssigkeit.

Die vorstehenden Betriebseigenschaften oder -bedingungen , welche die Erfindung kennzeichnen, können auf zwei unterschiedliche Arten verwendet werden.

Erstens gilt gemäß Figur 1:

- Das aus der Quelle 25 stammende Oxydationsgas und die vom Kompressor 12 zurückgepumpte gasförmige Atmosphäre 3 werden mitten in die flüssige Masse 2 des biochemischen Oxydationssystems in den Zonen 6OO und 700 der entsprechend unterschiedlichen gasförmigen Anstiegszirkulation durch zwei gasförmige Einführungsmittel eingeführt und getrennt, nämlich

21
durch den Diffusor/und den Diffusor 26,

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- man schließt das Ventil 30 und folglich das erste Gaseinführmittel 26, die bei der Gasatmosphäre 3 gehalten sind, wenn man das Ventil 29 öffnet, und folglich das zweite Gaseinführmittel 21, das für das Oxydationsgas zurückgehalten ist; und man öffne L das erste GaseinführmiLtel 26 mittels des Ventils 30, wenn man das zweite Gaseinfü hrmittel 21 mittels des Ventils 29 schließt.

Zweitens gilt gemäß Fig. 3:

- das von der Quelle 25 stammende Oxydationsgas und die durch den Kompressor 12 zurückgepumpte Gasatmosphäre werden mitten in die flüssige Masse 2 des biochemischen Oxydationssystems in derselben Zone 6OO für steigende Gaszirkulation durch dasselbe Gaseinführmittel 21 eingeführt.

Der Einführdruck des Oxydationsgases, d.h. der Druck am Ausgang des Ventils 29, liegt über dem Einführdruck der Gasatmosphäre innerhalb der flüssigen Masse 2, d.h. dem RUckpumpdruck des Kompressors 12.

Eine andere Ausführungsart gemäß der Erfindung besteht darin, daß man ausgehend von der Ausführung form der Fig. 1 das Oxydationsgas und die gasförmige Atmosphäre 3 in dieselbe Zone 6OO für steigende Gaszirkulation einführt.

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809809/065',

Da das Oxydationsgas die Zone 1 versorgt, wird das Zurückpumpen des Kompressors 12 unter diesen Bedingungen derart blockiert, daß die rückgewälzte oder rezyklierte gasförmige Atmosphäre nicht innerhalb der flüssigen Masse 2 durchdringen kann, so lange das Oxydationsgas letztere Masse oder letzteres Volumen versorgt.

Gemäß Fig. h integriert sich die unter Bezugnahme auf die Figuren 1-3 beschriebene Oxydation in einer Reinigungsbelnmdlung für Gebrauchtwasser mit

1) einer Sammelmenge 35 an Gebrauchtwasser durch ein geeignetes Sammelnetz oder Sammelgitter (z.B. Abschlüsse),

2) einer primären Behandlung (i) oder Vorbehandlung des rohen Gebrauchtwassers, welches durch das Sanunelnetz 35 zugeführt ist, welche dafür bestimmt ist, die schwereren Teilchen und die voluminöseren Teilchen zurückzuhdten und zu eliminieren; diese Primärbehandlung besteht z.B. aus einet Dekantierung, die in dem Behälter 36 erfolgt,

3) einer Sekundärbehandlung (3) oder biologischen Behandlung des vorbehandelten Wassers, die dazu bestimmt ist, Kolloidteilchen und organische Stoffe in Suspension und in Lösung in dem vorbehandelten Wasser zurückzuhalten und zu eliminieren} im Verlaufe dieser zweiten Behandlung erfolgt nacheinander einerseits eine Oxydation des vorbehandelten Wassers, wie unter Bezugnahme auf die Figuren 1-3 beschrieben ist, im Verlaufe deren man eine Suspension erhielt, die

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genannte Mischflüssigkeit, und andererseits eine Separation oder Dekantierung der Mischflüssigkeit, durch welche man ein geklärtes Wasser erhielt; die genannte Dekantierung erfolgte in einer Kläreinrichtung 37 mit einem Eingang, der mit der Entleerungsleitung 5 der Oxydationszone 1 verbunden ist, einem Ausgang 38» der über die Pumpe 39 mit dem Eingang "}k des aktivierten Schlammes in der Oxydationszone 1 verbunden ist, und mit einem Ausgang ho für geklärtes Wasser zu einer möglichen Tertiärbehandlung hin,

k) möglicherweise die tertiäre Behandlung (ill) des geklärten Wassers, die dazu bestimmt ist, gewisse kleine Verunreinigungsmittel zu trennen, die nicht im Verlaufe der sekundären biologischen Behandlung eliminiert sind,

5) ein Ausschuß 4i an geklärtem Wasser, der möglicherweise einer Tertiärbehandlung unterzogen worden ist, und zwar in einem Verbrauchermilieu, z.B. ein Wasserlauf. Unter Bezugnahme auf die Figuren 5-13 werden jetzt unterschiedliche automatische Steuersysteme gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zur Vereinfachung der Figuren 5» 7» 9 und 11 ist die Oxydationsvorrichtung, die unter Bezugnahme auf Fig. 1 acfer Fig. beschrieben wurde, in diesen Figuren durch ein einfaches Rechteck kh dargestellt:

- in welchem das vorbehandelte Gebrauchtwasser durch die Einführleitung k eintritt, der aktivierte Schlamm durch die

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Leitung 3h austritt und das Oxydationsgas durch die Leitung 6, das Ventil 29 und die Leitung 9 eintritt,

- und dessen Gemischflüssigkeit durch die Leitung 5 austritt und das ganze mögliche Reinigungsgas durch die Leitung 32 und das Ventil 33 austritt.

Folglich bildet gemäß den Figuren 5, 7, 9 und 11 der Umwälzkreis und Kreislauf für gasförmige Rezyklierung (11, 12) der Fig. 1 und 3 Teil des Rechteckes hk.

Also ist gemäß den Figuren 5» 7» 9 und 11 die dargestellte Oxydationsvorrichtung eine kontinuierliche Oxydationsvorrichtung mit einer Etage.

Es werden die gleichen Bezugszahlen in den Figuren 5-13 für die gleichen Elemente wie bei den Figuren 1-4 verwendet.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 5-13 erfolgt die Beschreibung der unterschiedlichen automatischen Steuerarten gemäß der Erfindung mit den folgenden Symbolen:

- P: Gesamtdruck, der in mindestens einem Teil, wenn nicht in der gesamten gasförmigen Atmosphäre 3 in der Oxydationszone 1 vorherrscht; dieser Druck wird durch ein Detektororgan k6 erfaßt und in ein analoges Signal umgewandelt (Luftdruck oder elektrische Spannung zum Beispiel), und zwar durch ein Übertragungsorgan h7, z.B. einen Druckmes-

- 73 -

809809/0654

ser; dieser Gesamtdruck ist der erste ausgewählte Regelparameter gemäß dejrtSrf indung,

- z: Der Wert des Analogsignales des Gesaml.druck.es P; genauer der reelle Wert und der rerfaßie Wert dos Gesamtiruckes P oder ersten RegelparameLers, welche durcli den Buchstaben ζ bezeichnet werden,

- 0 : Die Konzentrationen gasförmigem Sauerstoff in rain-

destens einem Teil, wenn nicht in der Gesamtheit der gasförmigen Atmosphäre 3 in der Oxydationszone 1; diese Konzentration an gasförmigem Sauerstoff wird durcli ein Detektororgan 43 erfaßt und in ein analoges Signal durch ein Übertragungsorgan ^9 umgewandelt, z.B. einen Analysator für gasförmigen Sauerstoff; diese Konzentration an gasförmigem Sauerstoff ist der zweite erfindungsgemäß ausgewählte Regelparameter,

- y: Der Wert des Analogsignals der Konzentration an gasförmigem Sauerstoff 0 ; genauer werden der Realwert und

Si

der erfaßte Wert der Konzentration an gasförmigem Sauerstoff 0 oder der zweite Regulierparameter durcli den Buchstaben y bestimmt;

- 0 : Die Konzentration an gelöstem Sauerstoff in mindestens einem Teil, wenn nicht der Gesamtheit der flüssigen Masse 2 in der Oxydationszone 1; diese Konzentration wird durch

- lh -

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BAD ORIGINAL

ein Detektororgan 50 bestimmt und in ein analoges Signal durch ein Wandlerorgan 5' umgewandelt, z.B. ein Analysator für gelösten Sauerstoff; diese Konzentration an gelöstem Sauerstoff ist der dritte erfindungsgemäß ausgewählte Regelparameter,

x: Der Wert des analogen Signals der Konzentration an gelöstem Sauerstoff 0 ; genauer gesagt werden der Realwert und der erfaßte tfert der Konzentration an gelöstem Sauerstoff 0 oder der dritte Regelparameter durch den Buchstäben χ bezeichnet,

χ , y , ζ : Sollwerte für 0 , 0 bzw. P, welche den Soll-

OCC 6 el

zustand C des biochemischen Oxydationssystems iinfer Oxydationszone 1 kennzeichnen: für eine gegebene Oxydationsvorrichtung kh und für eine gegebene mechanische Leistung, mit dem mechanischen Oxydationsmittel 12 erteilt, bestimmen der Sollzustand C, welcher für das biochemische Oxydationssystem ausgewählt ist, und folglich die Werte χ , y ,

C C

ζ eindeutig oder gleichlautend einen genannten Sollwert, der insbesondere gleich einem genannten Nennwert sein kann für die Menge an übertragenem Sauerstoff pro Zeiteinheit, und zwar von der Quelle 25 für Oxydationsgas bis zu der biochemischen Masse, die in der Oxydationszone 1 zugegen ist;

dieser Nominalwert der Menge an übertragenem Sauerstoff steht in Übereinstimmung mit dem ausgewählten Signalwert für die pro Zeiteinheit durch die biochemische Masse ver-

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brauchte Sauerstoffmenge in Funktion der Änderungen der Verunreinigungsbeladung, die in der Oxydationszone 1 aufgegeben ist; allgemein ist der für die Menge an verbrauchtem Sauerstoff zurückgehaltene Nennwert gleich der Menge an verbrauchten Sauerstoff für die mittlere Verunreinigungsweiche auf die Oxydationszone 1 aufgebracht ist; folglich können die Werte χ , y und ζ die vom Fachmann zurückgehaltenen Werte sein, und zwar einerseits für die Bestimmung der Betriebsnennbedingungen der Oxydationsvorrichtung 44 und andererseits für die Bemessung und die Eigenschaften der für letztere notwendigen Ausstattungen oder Geräte; die Gesamtheit der erfaßten x, y und ζ kennzeichnen somit einen augenblicklichen Zustand des biochemischen Oxydationssystems und erlaubt die Bewertung seiner Abweichung hinsichtlich des SolIauBtandes C,

- zt Der vorbestimmte Wert des ersten Parameters P, genannt wirtschaftliche Sicherheit; dieser Wert ζ entspricht der obigen Schwelle, deren ganze Versorgung an Oxydationsgas durch das Ventt.1 29 Gefahr läuft, zu einen Abzug von Reinigung sgas durch das Ventil 33 zu führen; im F lie der Fig. 5, 11, 12 und 13 1st ζ über ζ , und im Falle der Fig. 7 und 9

β C

ist ζ gleich ζ ,

C ©

- 0* : Konzentration an gasförmigem Sauerstoff in mindestens einem Teil, der identisch oder anders ist als derjenige Teil, in welchem 0 erfaßt wird, oder in der Gesamtheit der

8.

gasfctaigen Atmosphäre 3 In der Oxydationszone 1; wie für 0

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kann notwendigenfalls O¹ erfaßt und in der Form eines ana-

logen Signals des Wertes y¹ überführt werden; diese Konzentration an gasförmigem Sauerstoff kann die erste ausgewählte Regelgröße gemäß der Erfindung sein; durch Erweiterung oder Vergrößerung wird der tatsächliche und/oder korrigierte Wert von 0' , oder die erste Regelgröße, durch den Buchstaben y¹

el

bezeichnet,

- /j : mechanische Leistung, die mit dem mechanischen Oxydationsmittel 12 oder (12, 14, 16) verglichen ist; diese mechanische Leistung kann die erfindungsgemäß ausgewählte erste Regelgröße sein; diese mechanische Leistung kann sich aus der Umwandlung eines analogen Korrektursignals ergeben, des Wertes p, und zwar mittels eines Übertragers 52, z.B. ein Kontaktgeber des elektrischen Motors M (in Fig. 7 nicht dargestellt), der mit dem Kompressor 12 gekoppelt ist, oder ein Kontaktgeber bzw. Einschalter unterschiedlicher Elektromotoren M , M , M_ (in Fig. 9 nicht dargestellt), die mit dem Kompressor 12 bzw. 14 bzw. 16 gekoppelt sind; durch Ausdehnung oder Vergrößerung kann der tatsächliche und/oder korrigierte Wert der genannten mechanischen Leistung, oder die erste Regelgröße, durch den Buchstaben ρ bezeichnet werden,

P-: Nennwert und konstanter Wert der mechanischen Leistung / ( , der mit dem mechanischen Oxydationsmittel 12 verglichen ist; dieser Nennwert entspricht den nominalen Funktionsbedingungen, welche durch den Fachmann für die Oxydationsvorrichtung 44 erhalten werden,

809809/065/;

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O₁: Die Menge des Oxydationsgases, welches pro Zeiteinheit die Oxydationszone 1 versorgt; diese Menge ist die zweite erfindungsgemäß ausgewählte Regelgröße; we Ll die Versorgung an Oxydationsgas in fraktionierter Weise erfolgt, wie zuvor erwähnt, ist O das Verhältnis zwischen einerseits der Gesamtmenge an Oxydationsgas, ausgedrückt in Masseneinheiten, welches der Oxydationszone während einer zuvor ausgewählten Zeitdauer zugeführt wird, z.B. während einer oder mehrerer Minuten, und andererseits dieser zuvor ausgewählten Zeiten; diese Menge 0 kann aus

der Umwandlung eines analogen Korrektursignals des Wertes ο mittels eines Wnndlers, z.B. des Befehlsorganes 7 des Ventils 29 stammen; z.B. wird der Belle Wert und/oder korrigierte Wert der Menge an Oxydationsgas, welches pro Zeiteinheit der Oxydationszone 1 zugeführt wird, odor die zweite Regelgröße durch den Buchstaben ο bestimmt,

a, b: Da die Versorgung an Oxydatjmsgas, wie oben beschrieben, in fraktionierter Weise erfolgt, bezeichnen a und b (vergleiche Figur 2a) jeweils die Dauer der Zulieferungsperiode an Oxydationsgas und die Dauer der Zulieferungsunterbrechungsperiode an Oxydationsgas; die eine und/oder die andere der Zeitdauern a und b konditionieren bzw. stellen den Wert von 0 ein; da auch die Versorgung an Oxydationsgas in fraktionierter Weise erfolgt, wird das analoge Korrektursignal von O₁, des Wertes o, im Steuerorgan 7 umgewandelt oder Wandler, und zwar in ein Steuersignal des

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8 -

Ventils 29, welches zwei Bestandteile hat, nämlich eine Öl'.fnungsdauo ι· a des Ventils 29 und eine Schließdauer b dos Ventiles 29; genauer gesagt, werden die reellen Werte und/oder korrigierten Werte der Öffnungszei ten bzw. Schließzeiten des Ventiles 29 und folglich die Zeitdauern der Zulieferungsperioden und Zulieferungs-Unterbrechungsperioden an Oxydationsgas durch die Buchstaben a bzw. b bezeichnet,

a , b : Nennwerte und Konstante der Öffnungsdauer a des Ventiles 29 bzw. der Schließdauer b des Ventiles 29» diese Nennwerte und Konstanten entsprechen den Betriebsnennbedingungen, die vom Fachmann für die Oxydationsvorrichcung hk gehalten werden,

a , b : Sollwerte der Zeitdauern a und b der Zulieferungsbzw. Zulieferungsunterbrechungsperioden an Oxydationsgas; diese Sollwerte können insbesondere mit Hilfe des automatischen Steuersystems gemäß Fig. 7 reguliert werden,

a . π , a*", a"', a : Eingeregelte und verminderte Größen des

c' c c c c ° ^ö

Sollwertes a der Dauer a gemäß dem vorhergehenden Absatz;

a = dem Nennwert a der Dauer a,
c ο

ο 1 2 3 h
b , b , b^, b , b : Geregelte und solche Werte, die von dem Sollwert b der Zeitdauer b wachsen, und zwar gemäß dem vorhergehenden Absatz; b ist gleich dem Nennwert b der Zeitdauer b,

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ο
y : Nennwert und konstanter Wert des Sollwertes y

des zweiten Parameters 0 : wenn man dies danach unter

Bezugnahme auf die Figuren 5-8 und 11 sieht, unterliegt der Sollwert y der Korrektur bzw. er ist für diese geeignet, und zwar gemäß der Abweichung des biochemischen Oxydationssystems im Hinblick auf seinen Sollzustand C;

2
der Nominalwert y entspricht den Betriebsnennbedingungen, die vom Fachmann für die Oxydationsvorrichtung ^U erhalten werden,
y , y , y , y usw: korrigierte und verminderte Werte vom

C C C C

Sollwert des zweiten Parameters 0 entsprechend dem vorherstehenden Absatz,

0 : Nennwert und Konstante der zweiten Reguliergröße 0'; diese Größe entspriiit den Betriebsnennbedingungen, die vom Fachmann für die Oxydationsvorrichtung hk erhalten werden; weil die Versorgung an Oxydationsgas in fraktionierter Weise erfolgt, ist 0 der Nennwert von 0., weil die Zulieferungsperioden a) und die Zulieferungsunterbrechungs-Perioden b) jeweils gleich sind a und b oder a bzw. b , ο t Sollwert der zweiten Regelgröße O₁, der insbesondere mit Hilfe des automatischen Regelsystems gemäß Fig. 7 reguliert werden kann,

ο , ο , ο , ο , ο : Regulierte und Werte, die vermindert sind vom Sollwert ο der zweiten Regelgröße O₁ entsprechend dem vorhergehenden Absatz ο ist gleich der Nenngröße ο der zweiten Regelgröße.

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- χ , X₁, χ , χ_, χ. usw: Voi'bestimmte Werte und wachsende Weite vom dritten Parameter 0 , wobei χ z.B. gleich x. und χ gleich χ oder χ ist; gemäß den Fig. 7 und 8a

(L Π C

werden diese vorbestimmten Werte zur automatischen Regelung von χ , ο , a und/oder b verwendet; gemäß den Figuren 91 10 und 10 werden diese vorbestimmten Werte auch zur automatischen Regelung von ρ verwendet,

- x,: vorbestimmter Wert des dritten Parameters 0 , bio-

b e

logische Sicherheit genannt, der unter χ sein kann dieser Wert x, entspricht der Schwelle, unter der die biochemische Masse in anaerobischer oder keinen Sauerstoff verbrauchenden Weise stoffwechselartig den biochemisch abbaubaren Verunreinigungsstoff verbracht; x, ist z.B. gleich 2 ppm an gelöstem Sauerstoff,

- χ : Vorbestimmter Wert des dritten Parameters 0 , genannt wirtschaftliche Sicherheit, liegt über χ, , kann über χ

D C

liegen; dieser Vert χ entspricht der Schwelle ₉ unter der

die gesamte Versorgung an Oxydationsgas durch das Ventil 29 Gefahr läuft, zu einem Abzug an Reinigungsgas durch das ventil 33 zu führen,

- χ : Bezugswert von x, ist gleich χ oder x. gemäß den Ausführungsarten der Erfindung; der die Abweichung oder der Abstand von χ bezüglich χ wird für die automatische Korrektur von y , ο , a und/oder b verwendet,

- χ : Nennwert von x, möglicherweise gleich χ oder χ , entspricht den Betriebsnennbedingungen, die vom Fachmann für die Oxydationsvorrichtung kk erhalten werden,

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ο. : Vorbestimmter Vert der zweiten Größe 0 , genannt biologische Sicherheit, ist über ο ; dieser Wert entspricht z.B. der Menge an Oxydationsgas, welches pro Zeiteinheit der Oxydationsvorrichtung kh zugeführt wird, wenn das Ventil 29 vollständig geöffnet ist; oder wenn die Beschikkung an Oxydationsgas in fraktionierter Weise erfolg^ entspricht dieser Wert der Menge an Oxydationsgas, welches pro Zeiteinheit der Oxydationsvorrichtung kh zugeführt wird, wenn das Ventil 29 dauernd offen ist, z_: Vorbesuimmter Wert des ersten Parameters P, Überdruck-Sicherheit genannt, liegt über dem Atmosphärendruck und über ζ ; ζ ist die Schwelle, über welcher man ein Reinigungs-

C X

gas aus der Oxydationszone 1 durch die Leitung 32 und das Steuerventil 33 abzieht,

z.: Vorbestimmter Wert des ersten Parameters P, Unterdrucksicherheit genannt, liegt unter dem Atino Sphärendruck und unter ζ ; ζ. ist die Schwelle, oberhalb deren man die atmosphärische Lvft in die Oxydationszone 1 einführt, und zwar durch die Leitung hZ und das Steuerventil {^li3) ι DTOt Gesamtbedarf des zu behandelnden Stromes an Sauerstoff, der in die Oxydationsvorrichtung kh eingeführt ist und insbesondere in die Oxydationszone 1, und zwar durch die Leitung h\ dieses DTO stellt einen ersten Oxydationsniveauparameter und kennzeichnet mindestens zum Teil die Verunreinigungsbeschickung, welche auf die Oxydationszone 1 aufgebracht ist, und folglich den vorhersehbaren Verbrauch an Sauerstoff der biochemischen Masse; je mehr der in die Oxy-

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dationszone 1 eingeführte DTO-Wert wichtig ist, desto mehr verbraucht die biochemische Masse Sauerstoff pro Zeiteinheit; dieser DTO-Wert wird (vergleiche Fig. 1i) durch ein Detektororgan 56 erfaßt, welches aufstromseitig von der Oxydationszone 1 angeordnet ist, z.B. aufstromsei tig von der Primärbehandlung (l), welche in Fig. k dargestellt ist; der erfaßte DTO-Wert wird durcii ein geeignetes Wandlerorgan 58 in ein Analogsignal umgewandelt,

κ: Wert oiler Größe des analogen Signals des DTO; genauer werden der reelle Wert und der erfaßte Wert des DTO oder der erste Parameter des Oxydationsniveaus mit dem Buchstaben w bezeichnet ,

D: Durchsatz der zu behandelnden Strömung, die in die Oxydationsvorrichtung kk eingeführt ist und insbesondere in die Oxydationszone 1 durch Leitung 4; dieser Durchsatz D stellt den zweiten Parameter des Oxydationsniveaus und kennzeichnet zumindest teilweise die auf die Oxydationszone 1 aufgebrachte Verunreinigungsbeladung und folglich den vorhersehbaren Verbrauch der biochemischen Masse an Sauerstoff; tatsächlich ist der in die Oxydationszone 1 eingeführte Durchsatz D bedeutend, umso mehr die biochemische Masse Sauerstoff pro Zeiteinheit verbraucht; dieser Durchsatz wird durch ein Detektororgan 55 (vergleiche Figur 11) erfaßt, welches abstromig von der Oxydationszone angeordnet ist, z.B. an derselben Stelle wie der Detektor 56; der erfaßte Durchsatz D wird durch ein geeignetes Wandlerorgan 57 in ein analoges Signal umgewandelt,

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Wert oder Größe des analogen Signals des Durchsatzes D; genauer werden der Realwert und der erfaßte Wert des Durchsatzes D oder der zweite Parameter des Oxydationsniveaus durch den Buchstaben ν bezeichnet,

- w , ν : Nennwerte von w bzw. v; diese Größen entsprechen den Funktionsnennbedingungen, welche vom Fachmann für die Oxydationsvorrichtung hk erhalten werden.

Alle diese automatischen Steuersysteme, welche in den Fig. 5> 7t 9» 11, 12 und 13 veranschaulicht sind, weisen folgende Teile auf:

1) Ein Mittel zur Kennzeichnung des Zustande des in der Oxydationszone 1 befindlichen biochemischen Oxydationssystems, welches einerseits die Gesamtheit von mindestens drei Detektoren k6, 48 und 50 zum Erfassen der drei Regelparameter P_t 0 bzw. 0 und andererseits die Gesamtheit von mindestens der drei WaidLer 4 7, k9 bzw. 52 aufweist, welche den Detektoren 46, 48 bzw. 50 zugeordnet sind,

2) Mittel zum Einwirken auf das genannte biochemische Oxydationssystem, welches die Möglichkeit schafft, es in einem Zustand, Sollzustand genannt, zu halten und jeden der drei Regelparameter P, 0 und 0 auf dem Sollwert ζ , y , χ jeweils zu halten; diese Tätigkeits- bzw. Wirkeinrichtung ist eine Gesamtheit, die sich aus mindestens einer ersten Regeleinrichtung für einen von zwei ersten Regelgrößen, nämlich

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O^! und M, und eine zweite Regeleinrichtung der zweiten Regelgröße O gebildet ist; das Vorhandensein und die Eigenschaft der ersten Regeleinrichtung hängen von der verwendeten Ausführungsart der Erfindung ab, die nachfolgend erläutert werden; die zweite Regeleinrichtung ist identisch dem Steuerorgan 7 des Ventils 29»

3) ein automatisches Regelmittel 20 (Figuren 5» 7> 11 und 12 und 15) oder 10 (Fig. 9) des Reglers der ersten Regelgröße

0^f in Funktion des Abstandes zwischen dem erfaßten Wert χ a

des dritten Regelparameters 0 und seines Bezugswertes χ ,

e x^

k) ein automatisches Regelmittel 20 oder 10, welches identisch dem vor-genannten Regelmittel ist, und zwar vom Regler 7 der zweiten Regelgröße O₁ in Funktion erstens von dem Abstand zwischen der erfaßten Größe ζ des ersten Regelparameters P und seines Sollwertes ζ , zweitens dem Abstand zwischen der erfaßten Größe y des zweiten Parameters 0

und seines Vergleichswertes y und drittens dem Abstand zwischen dem erfaßten Wert χ des dritten Regelparameters

0 und seines Sollwertes χ .
e c

Gemäß den Figuren 5 und 11 ist die automatische Reguliereinrichtung 20 eine Programmeinrichtung 53 von Art eines "Mikroprozessors", also eines programmierten logischen Systems. Dieses System 53» beispielsweise ein "Mikroprozessor", der unter der Bezeichnung PB 6" von der französischen Firma Merlin Gerin vertrieben wird, ist in den vorgenannten Figuren symbo-

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lisch dargestellt, und es weist auf:

- Eine Behandlungeinheit UT,

- ein Speicher M, um einerseits die für die automatische Steuerung des biochemischen Oxydationssystems notwendigen Informationen I und andererseits das für die Durchführung der genannten automatischen Steuerung notwendige Programm P zu speichern,

- einen Eingang E für die Aufnahme digitaler Erfassungssignale und einen Ausgang S zum Aussenden digitaler Korrektursignale.

Die Programmiereinrichtung 53 ist mil einem Wandler $h gekoppelt, wodurch die Möglichkeit geschaffen ist, jedes analoge Signal in ein digitales Signal umzuwandeln und umgekehrt.

Gemäß Figur 7 ist das automatische Regelsystem 20 ein elektrisches System, also ein System mit logischer Verdrahtung. Dieses System weist auf:

1) Ein Elektroventil mit einem Steuerorgan 7 und dem Ventil 29» wie zuvor beschrieben; das Steuerorgan 7 wird zwischen zwei elektrische Leitungen 67 und 68 versorgt, und das Ventil 29 ist geschlossen, wenn das Steuerorgan 7 sich unter Spannung befindet, und offen, wenn sich das Organ 7 nicht unter Spannung befindet,

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2) eine Vergleichseinrichtung 59 von ζ mit ζ ; Im Falle der Figuren 7, 8, 9, aber auch 10, 11, 12 ist der Sollwert ζ des eisten Parameters E gleich dem wirtschaftlichen Sicherheitswert ζ derart, daß die Verweiseinrichtung ζ mit ζ vergleicht; die Vergleichseinrichtung 59 weist eine Kontaktiereinrichtung 62 und zwei Kontakte 6θ und 61 auf, entsprechend den Bedingungen ζ < ζ bzw. ζ ^ ζ

β θ

welche jeweils elektrisch der Kontaktiereinrichtung 6k der nachfolgend beschriebenen Vergleichseinrichtung 63 und mit der elektrischen Leitu-ng 68 verbunden sind; die Kontakteinrichtung 62 kann unter Berührung des Kontaktes 60 bzw. 61 nur zwei Stellungen annehmen:

3) Eine VergleichseinriclUung 63 zwischen y und y ; die Vergleichseinrichtung 63 weist eine Kontaktiereinrichtung 6k und zwei Kontakte 65 und 66 auf, welche den Bedingungen y ^ y bzw. y ^ y entsprechen, welche elektrisch mit der

C C

Kon taktiereinrichtung 69 der ersten Kammer oder des ersten Abteils 70 der Vergleichseinrichtung 7I» die nachfolgend beschrieben wird, und mit der elektrischen Leitung 68 verbunden sind; die Kontakteinrichtung 6k kann unter Berührung der Kontakte 65 bzw. 66 nur zwei Stellungen annehmen,

k) eine Vergleichseinrichtung 71 zwischen χ und x, bzw. χ ; welche ein erstes Abteil 70 für den Vergleich von χ mit χ und ein zweites Abteil J2 für den Vergleich von χ mit χ, aufweist; das erste Abteil 70 weist eine Kontaktier-

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einrichtung 69 und zwei Kontakte 73 und Jk auf, welche den Bedingungen x<x bzw. χ ^ χ entsprechen und die

e e

elektrisch jeweils mit der Kontakteinrichtung 75 des zweiten Abteils J2 und mit der elektrischen Leitung 68 verbunden sind; die Kontakteinrichtung 69 nimmt in Berührung mit dem Kontakt 73 bzw. 7^ nur zwei Stellungen an; das zweite Abteil 72 weist eine Kontaktiereinrichtung

75 und zwei Kontakte 76 und 77 auf, entsprechend den jeweiligen Bedingungen χ ^! χ, und χ ^ χ. , und sie stehen elektrisch jeweils in Verbindung mit der elektrischen Leitung 78 für die Versorgung des Relais 80, welches nachfolgend beschrieben vid, und mit der Kontaktiereinrichtung 81 der Impulsreguliereinrichtung 82 mit Proportionaltätigkeit, die nachfolgend beschrieben wird; die Kontaktiereinrichtung 75 kann jeweils in Berührung mit den Kontakten

76 bzw. 77 nur zwei Stellungen annehmen,

5) ein Relais 80, das elektrisch zwischen den Leitungen 67 und 78 gespeist wird; dieses Relais steuert eine in der elektrischen Leitung 67 angeordnete Kontaktiereinrichtung 83, wodurch die Möglichkeit geschaffen ist, diese Leitung je nach dem Vorhandensein einer elektrischen Spannung zwischen den Leitungen 67 und 78 zu öffnen oder zu schließen,

6) einen Impulsgenerator 82 mit Proportionaltätigkeit, z.B. eine Reguliereinrichtung, die unter der Bezeichnung "IPELO"

BQ9809/0654

von der französischen Firma Merlin Gerin vertrieben wird; diese Reguliereinrichtung 82 weist eine Kontaktiereinrichtung 81 und zwei Kontakte 8'· und 85 auf, wobei der erste nicht und der zweite mit der elektrischen Speiseleitung 78 des Relais 80 verbunden ist; die Kontaktiereinrichtung 81 kann unter Berührung mit dem Kontakt 8h bzw. 85 nur zwei Stellungen einnehmen; die Regulierminrichtung 82 liefert nacheinander Impulse der Dauer a), während welcher die Kontaktiereinrichtung 81 sich in Berührung mit dem Kontakt 85 befindet, und diese Impulse sind von den Intervallen b) getrennt, während weicher die Kontaktiereinrichtung sich in Berührung mit dem Kontakt 84 befindet; folglich ist das Relais 80 während der Impulse mit der Dauer a) unter Spannung, die Kontakteinrichtung 83 befindet sich in offener Stellung, und das Ventil 29 ist offen, und ebenso ist das Relais 80 während der Intervalle der Dauer b) nicht unter Spannung, die Kontaktiereinrichtung 80 befindet sich in der geschlossenen Stellung, und das Ventil 29 ist geschlossen; gemäß den Fig. 8b und 8c schafft die Reguliereinrichtung 82 die Möglichkeit, automatisch die Dauer a) zu regulieren, und zwar auf einen korrigierten Wert, der sich je nach dem Wert a

ändert, und zwar im umgekehrten Sinne zur Änderung von χ je nach χ , wobei der Abstand zwischen dem korrigierten Wert von a und a proportional dem Abstand zwischen χ und χ ist,

- 89 -

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7) eine Reguliereinrichtung 86 für y und a , die laufend zwischen der Leitung 6? über eine Abzweigung 8? und eine andere Leibung 88 versorgt wird; diese Reguliereinrichtung 86 weist einen Zeiger J6 und beispielsweise fünf mit den Ziffern 0, 1, 2, 3 und k bezeichnete Kontakte auf; diese fünf Kontakte entsprechen den vorbestimmten Werten und zu vorbestimmten Zuwachsgrößen χ , X₁, x_, x„, X^ auf; diese fünf Kontakte definieren vier gleiche automatische Regelintervalle von y und a der Ordnung oder Reihe ^-h_t

C C

und die Funktion ist folgende:

Zwischen χ und χ , d.h. in dem Intervall der Ordnung 1,

sind y und a automatisch für die Werte y bzw. a becc cc

s timmt,

- zwischen X₁ und χ , d.h. dem Intervall der Ordnung 2, werden y und a automatisch den Werten y bzw. a be-

CC ^CC

stimmt,

- da χ gleich x„ ist, werden y und a automatisch für die

£ CC

2 2
Werte y bzw. a eingeregelt,

C C

- zwischen x_ und x„, d.h. im Intervall der Ordnung 3» wer-

3 3

den y und a automatisch für die Werte y bzw. a eincc cc

geregelt,

- zwischen x_ und x. , d.h. im Intervall der Ordnung 4, wer-

k k den y und a automatisch für die Werte y bzw. a einge-

cc cc

regelt.

809809/065/

Folglich wird in den vier automatischen Regulierintervallen χ -X₁, x.-x„, χ -x„ und x-xi die Größe ο automatisch auf

0 I l je iC _j Jt τ C

die Werte eingeregelt:

ο , ο , o^: Und ο , und für χ = x_ wird ο automatisch auf c c' c c' 2 c

den Wert ο reguliert; die Intervalle zwischen y und y _t

C CC

1 Ί Ί h

y und y und y und y sind z.B. gleich, das gleiche gilt

CCCC

z.B. für die Intervalle zwischen a und a , a und a und

c c' c c

3 I₁
a und a ; entsprechendes gilt z.B. für die Intervalle

C C

0.11,3 3 j ²* zwischen ο und ο , ο und ο sowie ο und ο . c c'c c c c

In der gleichen Weise wie zuvor ist das automatische Reguliermittei 20 in der Lage, automatisch jeden Parameter für fraktionierte Versorgung an Sauerstoffgas unterschiedlich von der Öffnungsdauer des Ventiles 29 und folglich der Dauer a dei- Versorgungsperiode an Oxydationsgas einzuregeln. Der eingeregelte Parameter kann z.B. sein:

Die Schließdauer des Ventils 29 und folglich die Dauer b) der Zulieferungsunterbrechungsperiode an Oxydationsgas,

- und/oder die Dauer c) der Versorgungsfolge (s. Fig. 2a) an Oxydationsgas, d.h. die Gesamtdauer einer Zulieferungsperiode a), gefolgt von einer Zulief erungsunterbrechungsperiode b) an Oxydationsgas,

- 91 -

809809/0854

- und/oder der Massendurchsatz q (s. Fig. 2a) an Oxydationsgas während der Zulieferungsperiode a) an Oxydationsgas,
wobei alle diese Parameter teilweise den Wert ο der zweiten Reguliergröße O₁ kennzeichnen und konditionieren.

Vie oben dargelegt, müssen die regulierten Werte der Öffnungsdauer a) des Ventils 29 derart ausgewählt werden, daß a) ferner gleich der mittleren Dauer des Durchlaufs d) (siehe Fig. 2a) der Blasen an Oxydationsgas bleibt. Zur Beachtung der Übereinstimmung oder Definition zwischen ο und der Menge an pro Zeiteinheit von der biochemischen Masse verbrauchtem Sauerstoff ist also der korrigierte Wert von a) gleich d) gemacht und geht sogar über diesen hinaus, und es ist somit notwendig, einen anderen Parameter der fraktionierten Beschickung an Oxydationsgas einzuregulieren, und zwar identisch im

vor-

ersten dieser zuvor definierten Werte, um die genannte Übereinstimmung oder Definition zu beachten, und zwar mit einer

höchstens
Regulierung von a) auf einen korrigierten Wert/gleich d);

somit kann man über die Regulierung von a) hinaus automatisch b) und c) regulieren und verringern oder automatisch q) regulieren und vergrößern.

Gemäß Figur 9 ist das automatische Reguliermittel 10 auch
ein elektrisches System, also ein System mit logischer Schaltung. Dieses weist auf:

- 92 -

809809/0654

1) Ein Elektroventil, wie es z.B. in Absatz (i) im Hinblick auf Fig. 7 beschrieben ist,

2) eine Vergleichseinrichtung 59 von ζ und ζ (ζ = ζ ),

cc β

wie es im vorhergehenden Absatz (2) im Hinblick auf* Fig. 7 beschrieben ist,

3) eine Vergleichseinrichtung 63 für y mit y , wie in dem vorherigen Absatz (3) im Hinblick auf Fig. 7 be schrieben ist ,

h) eine Vergleichseinrichtung 71 für χ mit x, und χ , anders als im vorhergehenden Absatz (k) beschrieben, und zwar in dem Sinne, daß die Impulsreguliereinrichtung 82 der Fig. 7 - wie nachfolgend beschrieben -jetzt durch einen nicht durch Impulse regulierbaren Generator 90 ersetzt ist,

5) ein Relais 80, wie es z.B. in dem vorstehenden Absatz (5) im Hinblick auf Fig. 7 beschrieben ist,

6) einen Impulsgenerator 90 mit den Elementen 81, 8k_t 85 entsprechend den Definitionen in dem Vorstehenden Absatz (6); der Generator 90 liefert aufeinanderfolgende Impulse bestimmter Daur a , welche durch die Intervalle mit vorbestimmter Dauer b getrennt sind,

7) eine Reguliereinrichtung 91 von ρ und a , die elektrisch zwischen der Leitung 67 durch eine Abzweigung 87 und den Kontakt 76 durch eine Zweigleitung 88 versorgt wird; diese Vergleichseinrichtung 91 weist eine Kontaktier einrichtung 87 und z.B. drei Kontakte auf, die mit den Ziffern 0, 1, 2 bezeichnet sind, wobei die drei vorge-

- 93 -

€09809/0654

nannten Kontakte jeweils den Werten entsprechen, die vorbestimmt sind und verringert sind, x_, X₁, x; diese drei Kontakte bilden zwei automatische Iiegulierintervalle von ρ und a der Ordnung 1 und 2 wie folgt:

- Zwischen x_ und χ , d.h. in dem ersten Regulierintervall, ist die Kontaktiereinrichtung 8?' in Berührung mit dem durch die Ziffer 1 bezeichneten Ronuakt, und ρ und a werden automatisch für die Werte p, bzw. a ^r c ic

bestimmt; im vorhergehenden Falle ist χ gleich x, .

- Zwischen X₁ und χ , d.h. im zweiten Regulierintervall, befindet sididie Kontaktiereinrichtung 87' in Berührung mit dem durch die Ziffer 2 bezeichneten Kontakt, und ρ und a werden automatisch für den Wert ρ bzw. a bestimmt; ρ liegt über p, die Intervalle zwischen p„ und P₁, P₁ und ρ sind z.B. gleich, denn P₁ = 2p_? und ρ =3 Po» das gleiche gilt z.B. für die Intervalle zwischen a und a , a und a ; in den Intervallen x_o-x ,

χ,-χ wird ο automatisch auf die Werte ο bzw. ο ein-1 ο c cc

geregelt.

8) Eine Nullstelleinrichtung 89, die elektrisch zwischen dem Kontakt 7^ und der Zweigleitung 87 versorgt ist; diese Vorrichtung 89 bringt die Kontaktiereinrichtung 87· der Reguliereinrichtung 36 wieder in Berührung mit dem mit der Ziffer 0 bezeichneten Kontakt, sobald eine elektrische Span-

- 9h -

809809/0654

- 9k -

nung zwischen 7^ und 87 vorhanden ist; entsprechend ist der Betrieb der Reguliereinrichtung 91 folgender:

- so lange χ größer x, und kleiner χ bleibt, steht die

D e

Reguliereinrichtung 91 nicht unter Spannung, die Kontaktiereinrichtung 87 bleibt in Berührung mit dem durch die Ziffer 0 bezeichneten Kontakt und ρ und a bleiben

2
auf ihren Werten p_p bzw. a eingeregelt; dies besagt, daß das biochemische Oxydationssystem unter Normalbedingungen arbeitet.

- Sobald χ höchstensgleich x, wird, ist die Reguliereinrichtung 91 unter Spannung gesetzt, und dies, bis χ wieder größer x, wird; während dieses Zustandes unter Spannung stellt sich die Kontaktiereinrichtung 87' automatisch in Berührung mit einem der durch die Ziffern und 2 bezeichneten Kontakte, und ρ und a werden also

2
auf neue vom Wert p_o bzw. a unterschiedliche Werte eingeregelt, und zwar gemäß der Ordnung 1 oder 2 des Regulierintervalles, in welchem χ liegt; dies will besagen, daß das biochemische Oxydationssystem bei Fehlen der Betriebsnennbedingungpi abweicht.

- Wenn χ wieder größer x, wird, aber unter x_e bleibt, lab die Reguliereinrichtung 91 nicht mehr unter Spannung, währenddessen bleibt die Kontaktiereinrichtung 87' mit dem Kontakt in Berührung, auf welchen sie im Augenblick des Öffnens des elektrischen Speisekreises der Reguliereinrichtung 91 eingestellt war; ρ und a bleiben also

- 95 -

809809/0654

272335A

auf ihren neuen Werten einreguliert; dies will sagen, daß das biochemische Oxydationssystem in stabiler Weise bei Fehlen von nominellen Betriebsbedingungen abweicht. Sobald χ mindestens gleich χ wird, wird die Nullein-

Stellvorrichtung 89 unter Spannung gesetzt, und die Kontaktiereinrichtung 87' befindet sich also automatisch wieder in Berührung mit dem durch die Ziffer 0 bezeichneten Kontakt; entsprechend sind ρ und a erneut auf

2
ihren Werten p_o bzw. a einreguliert, was besagen will, daß das biochemische Oxydationssystem wieder auf seine Nennbetriebsbedingungen zurückkommt.

Es versteht sich daraus, daß die automatische Reguliereinrichtung 10 in der Lage ist, automatisch jeden Parameter der fraktionierten Versorgung an Oxydationsgas unterschiedlich von B₁ z.B. b und/oder c und/oder q einzuregeln und dies unter Erfüllung der Bedingung a kleiner gleich d, welche auch immer die von der biochemischen Masse pro Zeiteinheit verbrauchte Sauerstoffmasse ist.

Gemäß Fig. 9 weist die Oxydationsvorrichtung kk eine mechanische Oxydationseinrichtung auf, die aus (2 + 1) Rezyklierkompressoren in paralleler Schaltung besteht, nämlich 12, 1*l· 16, deren jeder von der Seite der gasförmigen Atmosphäre 3 ansaugt und von der gasförmigen atmosphärischen Ansaugseite in die flüssige Masse 2 des biochemischen Oxydationssystems zurückpumpt. Jeder Kompressor 12 oder ~\h oder 16 verbraucht

- 96 -

809809/0654

cine mechanische Leistung, die gleich dem Nominalwert p„ von ΓΊ ist.

Das analoge Korrektursignal p, welches von der Reguliereinrichtung 91 ausgesandt ist, wird im Wandler 52 in ein Steuersignal umgewandelt für die Motoren M , M. und M_ (in den Figuren 10 und 11 nicht dargestellt), wobei die Kompressoren 12, 14 bzw. i6 in Bewegung gesetzt werden, und dies wie folgt:

- Bei welchem Wert von ρ auch immer, der Kompressor 12 für die Nennrezyklierung, welcher unter den vorgenannten (2 + 1) Kompressoren ausgewählt ist, arbeitet dauernd unter Verbrauch der Nenngröße p_ von %f ,

- gemäß dem korrigierten Wert von p, nämlich P₁ = ^p_? oder ρ = 3Poi ^d«h. in Funktion des Wertes χ im Hinblick auf die zwei automatischen Regulierintervalle von p, welche auf der Reguliereinrichtung 91 voreingestellt sind, unl genauer in Funktion des Intervalles der Ordnung 1 oder 2, in welchen χ liegt, bringt man automatisch den Kompressor 14 oder die Kompressoren 14 und 16 für die Hilfsrezyklierung in Betrieb.

Folglich ist gemäß der Ausführungsform der Fig. 9 die erste Reguliereinrichtung der ersten ausgewählten Reguliergröße,

nämlich Π, durch die Reguliereinrichtung 91 gebildet.

809809/0651«

Wie man nachfolgend sehen wird, ist gemäß den Ausführungsformen nach den Figuren 5, 7 und 11 die erste ausgewählte Regelgröße, nämlich 0 , identisch der zweiten Regelgröße,

£1

nämlich 0 , wodurch die Regulierung von y in einer Regu-

Ql

lierung von y besteht. Entsprechend ist gemäß Fig. 7 die erste Reguliereinrichtung der ersten ausgewählten Reguliergröße, nämlich 0 , durch die Reguliereinrichtung 86 gebildet.

Gemäß den Figuren 5 und 11 und wie man nachfolgend sehen wird, sind die Informationen I und das Programm P, welche im Speicher M der Programmiereinrichtung 53 gespeichert sind, dergestalt, daß für einen augenblicklichen Zustand des biochemischen Oxydationssystems und folglich für eine gegebene Abweichung des letzteren hinsichtlich des Sollzustandes C die in dem Speicher M gespeicherten korrigierten Werte a und b die Möglichkeit vorsehen, erstens y auf einen neuen anderen

2
Wert als y zu korrigieren und zweitens ο auf einen neuen

C C

Wert unterschiedlich von ο zu korrigieren; deyheue Wert von

ο erlaubt auf einmal die Korrektur von y auf seinen neuen c c

Wert und genügt dem neuen Verbrauch an Sauerstoff der biochemischen Masse pro Zeiteinheit, welcher durch den Abstand des vorgenannten Systems im Hinblick auf seinen Sollzustand C erfaßt ist. Folglich wird gemäß den Fig. 5 und 11 die erste Reguliereinrichtung mit der zweiten Reguliereinrichtung 7 vermischt und ist mit dieser identisch.

Wie man nachfolgend sehen wird, ist gemäß Fig. 12 hinsichtlich einer kontinuierlichen Oxydation mit vielen Etagen die erste

809809/065'

- 98 -

ausgewählte R_eguliergröße, nämlich Ο', identisch der Konzentration an gasförmigem Sauerstoff im Teil 3a der gasförmigen Atmosphäre 3 des biochemischen Oxydationssystems, welcher durch den oberen Teil der ersten Oxydationskammer 92a begrenzt ist. In gleicher »eise wie zuvor besteht das automaLische Reguliermittel 20 aus einer Programmiereinrichtung 53; und infolge der Informationen I und des Programmes P, welche in dem Speicher M gespeichert sind, in Funktion des Abstandes des biochemischen Oxydationssystems hinsichtlich seines Sollzustandes C werden a und b automatisch derart korrigiert, daß y auf einen neuen Wert gebracht wird und ο auf einen neuen Wert gebracht wird, und zwar in Übereinstimmung auf einmal mit dem neuen Wert von y¹ und dem neuen Wert des biologisdBn Verbrauchs an Sauerstoff. Folglich ist, gemäß Fig. 12 die erste Reguliereinrichtung identisch der zweiten Reguliereinrichtung 7·

Wie man nachfolgend sehen wi rd, wiri gemäß Fig. 13 hinsichtlich eins~ Oxydation der diskontinuierlichen einstufigen Art die erste Regelgröße, nämlich 0', wie für die Vorrichtungen der

kontinuierlichen einstufigen Oxydation ausgewählt, welche in den Figuren 5 und 11 dargestellt sind. Wie das automatische Reguliermittel 20 auch im Falle einer Programmiereinrichtung 53 besteht, welches wie in den Fig. 5 und 11 programmiert ist, ist auch die erste Regeleinrichtung identisch der zweiten Regeleinrichtung 7·

- 99 -809809/0654

27233S4

Alle die in den in den Fig. 5, 7. 9, 11» 12 und 13 dargestellten automatischen Steuersysteme schaffen die Möglichkeit, das durch die Oxydationsvorrichtung bh und genauer in der Oxydationszone 1 erhaltene biochemische Oxydationssystem gemäß der allgemeinen folgenden Definition zu steuern.

Erstens wird infolge der Gruppe (h6, 48, 50) für die Erfassung der Gruppe (ki, U9, 51) für die Übermittlung der augenblickliche Zustand (x, y, z) des biochemischen Oxydationssystems durch die Erfassung oder den Nachweis der Gruppe mindestens der drei folgenden Parameter gekennzeichnet:

- P; dieser Parameter ist für den Gesamtdruck repräsentativ, der einerseits in der Gesamtheit der gasförmigen Atmosphäre 3 der biochemischen Oxydationsanlage und genauer im oberen Teil des Oxydationsabteils 1, nämlich im Falle der Figuren 5, 7, 9» 11 und 13 herrscht und andererseits im Teil 3a der gasförmigen Atmosphäre 3 des vorgenannten Systems herrscht, welche hier durch den oberen Teil des ersten Oxydationsabteils 92a im Falle der Fig. 12 begrenzt ist,

- O ; dieser Parameter ist für die Konzentration ai gasförmigem

Sauerstoff repräsentativ, und zwar einesteils in der Gesamtheit der gasförmigen Atmosphäre 3 des vorgenannten Systems

genauer im oberen Teil der Oxydati on skamnx' 1 im Falle der . 5, 7t 9» 11 und I3 und andererseits im Teil 3c der gasförmigen Atmosphäre 3 des vorgenannten Systems, welche durch den oberen Teil der letzten Oxydationskammer 92c im Falle der Fig. 12 begrenzt ist,

8098 09/06 5/ " ¹⁰° "

- IOD -

272336A

- () ; (IJi¹KCi' Ρ,'ΐτ·,Ίπκ!ΐ.(Μ' ist repräsentativ Tür din Konzentration ,-in ijoJü.^t oin S.'iuorslotT, und zv^r;i r piiici-fei is in der (;«>b;Mri ι lic j t cioj flüssigen Masse 2 dun sogenannten h'ystem:? mni genauer in «loiii un'.orcn Teil des- (ixjdnLionsabteiJs 1

im Γη J I ο derl^ig. 3» 71 9» '1 umi 13 um! andoi ersoits im Toi J 2e <loi' flüssigen Masse 2 dos genannten Systems, welcher durch den unteren Teil des letzten Ox ydat ionsabtei Is 92c im F;il le dor Fig. \2 begrenzt ist.

Zwei teils wirkt m;in infolge einerseits dei ersten Reguliereinrjcliiung 7 im F,-ilJe der Fig. 51 7 t 11» 12 und 13 oder der eisten Ho/'.u J icreinri cli( uii;; 9' i"¹ Falle der Fig. 19 und andererseits de ι /v.oitüii Reguliereiiuicli tun;; 7 im Falle der Fig. 5f 7, 9i 11, 12 und 13 auf das biochemische Oxydationssystem ein, um cp im SoJlzustand C zu hallen, nämlich (λ , y , ζ ) im F.Jle d^r Via. 5. 11. 12 und 13 oder (x , y , ζ ) im Falle der

c c e

Fj r, · 7 und 9» und um jeden der drei Parameter P, O , O auf

a e

einen Sollwert entsprechend dem ausgewählten bollzustand C aufrecht zu erhallen. Um dieses durchzurühren, reguliert man ••till οιιι,ί 1 j >t,li, wie nachfolgend beschrieben, die Gruppe mindestens xw<>icj folgender Kegul i ergröiien :

1) Nämlich O in der Gesamtheit der gasförmigen Atmosphäre 3 des biochemischen Oxyda t ionssy s t ems im Falle der Fig. _■>» 7,

1
11 mil I ! 0 im Teil 3a der gasförmigen Atmosphäre ') des vorgenannten üjslcms, WeIcIi(¹I' durch den oberen Teil des (.■r· I cn o.\ \ da t i iiiinnbt c i J s 92a j πι Fa I] ο iinr Fig. 12 begrenzt i ;■· ι , nämlich Π im Vergleich /11 dem mechanischen Oxydation«-

809809/06 54 - 101 -

BAD ORIGINAL

- ΙΟΙ -

27233b«

mittel. (12, 1 h, 16) im FaIJe der FLf,. 9, 2) die· Größe o.

Drittens regelt man infolge des au ι oma t Lochen Uegulie:·- mittels IO ödet- 20 und genauer der l'rog rnmniie ro inricli time 53 im FaLIe der· Figuren 5, M, 12 und IJ, der He^u I Loreinrichtung 86 im Falle der· Fig. J un<l dnr Uegu L io roinrielitung 91 im Falle der Fig. 0 automatisch y¹ odoi ρ (bi'ei.c Regelgröße) in Funktion des Absturules zwischen \ und \ .

Viertens rege i t man infolge der automatischen Ueguliereinrichtung 10 oder 20 und genauer der Programmiereinrichtung h'J im Falle der Fig. 5, II, 12 und 1" und der Verg Leichseinrichtungen 59, 68, 71 und der ReguliereLnrxchtung 82 im Falle der Fig. 7 oder der Vergleichsuinrich tuiigen ^ry), 63, 71 und dei' Regul iereinri ch l.ung 91 im FaLIe der Fig. 0 automatisch die zweite ReguL iergröße ο in Funktion iIüs Aiistatules zwischen ζ und κ (Fig. 5» 1 ', 12, 115) ocier zwischen ζ und ζ (Fig. 7 und 9), im Abstand zwischen y und y und im Abstand zwischen χ und χ .

Gemäß den Fig. 5, 7, Π, 12 und I') i.** die ersio Wogolgröße die Konzentration an gasförmigem Sauerstoff 0' in mindestens

ti

einem TeiL der· gasförmigen Atmosphäre Ί des biochemischen Oxydationssystems, und zwar unterschiedlich von dem Tc; ί I derselben gasförmigen Atmosphäre oder Identisch πι ί 1 diesem, Ln

- HK? -

809809/06 5 4 BAD ORIGtINAL

- ΙΟ? -

wo 1 ehern der erste Regu Lie rpa rama tor O erfaß t irft · Soini t

£3

- Im Ka11ο Her Fig. 5? 7» ''» 13 sind der vorgenannte Anteil und der vorgeiiatmtn Teil einander identisch und gleich der· Gesamtheit der gasförmigen Atmosphäre '} des biochemischen Oxydn t Ionssy s temts; unter diesen Bedingungen ist y' gleich y,

- im FaLLe der Fig. II? der vor-genannle Anteil Ja der gasförmigen Atmosphäre, der oben definiert ist; unter diesen Bedingungen unterscheidet sich y¹ von y.

Auf alle Arten, w;i s besagen soll, daß y und y¹ voneinander abhängen (Fig. 12), wenn nicht identisch sind (Fig. 5i 7, 11 und 1'i)i im Falle der Fig. 12 besteht ein zuvor eingestelltes Verhältnis zwischen y¹ und y in Abhängigkeit von dein Aufbrauch oder der Erschöpfung der gasförmigen Atmosphäre 'J an Sauerstoff, und zwar des eisten Abteils 92a zum Letzten Ab Lei ι <J2c .

Wenn man unter diesen Bedingungen y¹ korrigieren will, muß man y, und genauer y\ , derart korrigieren, daß man nicht: die Funktion dot- automatischen S teuer'anlage durch ein Uloekiereii derselben auf dem Niveau von 0 behindert. Auch reguliert man gemäß den Flg. 5, 7, 11, 12 und 13 automatisch y in Funktion des Abs Landes zwischen χ und χ ein.

809809/0654 BAD ORIGINAL

27233b*

Um nun aber y in dor gowünseht en Keift" zu korrigieren, regeJt innii automatisch ο gleichfalls in Funktion dos Abstandes zwischen dein ruguliot ton Vei I von y und dem Neniiwert >*^ ein, wobei übrigens ο au t oma ι i;-< Ii wie ober, bestimmt reguliert wird.

Gemäß den Figuren 5» 7» 11 und I') x.^i der Anteil der förmigen Atmof-:phiiro 'J des biochemischen Oxyd.-i t ioiii-«} κ l.ems ,

wo man ο rcßulicrt, und i'olf.J icli die erste HoßelßrülJr?,

el

idenliscii dem Teil deisclben <;asi'örminen Atmosphäre, avo

man O_- untl folglich dnn zweiten zu l'ufjul iereiidon Parameter a

nachweist. Unter diesen 13ediiM;un,-;i>n ist O' i<ioTiliHch O ,

a a

und die automatische llegul i erun/; von j¹ i:;t eino automatische Regulierunii von y . Dement »pi'cclieiKi eii'olr.t nach den Figuren 51 11» 13 diese automatische Regulierung mii. llill'e de: Pi'ogi'animioj'eini'ichtun,·; 513» und gemäß Fig. 7 erfolgt diese automatische Regulierung mit Hilfe der Regulier· einrichtung 86.

Nach den Fig. 5 und 0 drückt man jetzt die Hetriobaart der Programmiereinrichtung 53 au.·.

Das Programm P, welches im Speicher M ge.spoichej t ibt , erlaubt bei <ler Behandlungseiiihei t 111' din wiederhol ι e Durchfiih ■ Uli,, «ic¹ ('tilgenden iiiiupt l.'ii ιι,Κιύ ι imi:

809809/065* BAD ORIGINAL

2723364

1) Das Abfragen der Wandler k"J, l\9 und 51 in Kaskade; Umwandlung der analogen Nachweissignale entsprechend z, y, χ in digitale Nachweissignale ζ., y. , x, im

ν Jj Xt

Wandler $k,

2) nacheinander^olgendes Eintreten der digitalen Nachweissignale z,, y , x, in eine Matrix m mit drei Dimensionen entsprechend jeweils P, 0 , 0_e; Einstellen der digitalen NacJiweissignale auf die Achse der z, die Achse der y bzw. die x-Achse; der augenblickliche Zustand des biochemischen Oxydationssystems wird also in der Matrix m innerhalb eines Kubus 93 mit den Koordinaten

ζ -z ,,y - y * t χ -*. ., η n+1' ^J ρ ^Jp+1' q q + 1

geortet, wobei jeweils die Werte z., y, und x, eingeschoben werden;

3) Abziehen von Weisungen bezüglich des Kubus 93 ini Teil I des Speichers M und Beobachten oder Zielen auf die Öffnungszeiten a und öle Schließzeiten b des Ventils 29»

h) Emission eines digitalen Korrektursignals ο., welches zwei digitale Korrekturbestandteile a, und b. hat; Wandlung des Digitalsignals o. im Wandler $h in ein analoges Korrektursignal o, welches zwei analoge Korrekturbestandteile a und b aufweist,

5) und so weiter unter Wiederholung.

- 105 -

809809/065V

Gemäß Fig. 5 wird der Sollzustand des biochemischen Oxydationssystems in der Matrix m innerhalb eines Kubus 9'' mit

2
den Koordinaten χ , y , ζ im Unterschied vom Kubus 93 geortet. Insgesamt veranschaulicht der Abstand zwischen dem Kubus 93uid dem Kubus <)h die Entfernung des vorgenannten Systems von seinem Sollzustand C. Im Teil I des Speichers M entsprechen die gespeicherten Instruktionen bezüglich Kubus <)h den Werten a und b der Öffnungszeit und der Schließzeit des Ventils 29 und folglich den Wert ο der zweiten Regelgröße O₁.

Immer gemäß Fig. 5 weist der Teil I des Speichers M eine Mehrzahl vonEächern auf, welche der Mehrzahl de:- Kuben der Matrix m entspricht, wobei diese Fächer jeweils unterschiedliche Öffnungs- und Schließinstruktionen des Ventils 29 enthalten. Obgleich dieFächer des Teils I des Speichers M sehr zahlreich sind, sind sie zahlenmäßig doch begrenzt und entsprechen einer vorbestimmten Anzahl von Kuben 93» die in der Matrix m zwischen den Grenzen z_T - ζ , y. - y und χ. - x. enthalten sind. Folglich entsprechen die Kuben 93 der Matrix m und die entsprechenden Fächer des Teils I des Speichers M einem bestimmten Arbeitsbereich der biochemischen Oxydationsanlage und damit einem bestimmten biochemischen Verbrauchsbereich der biochemischen Masse an Sauerstoff und folglich einem bestimmten zu erreichenden Oxydationsniveau.

- 106 -

809809/0654

Gemäß Fig. 6 ist die Matrix m in der Ebene (x, y) dargesteJlt gewesen und wird von vier Ecken entsprechend den vorbeschriebenen Kuben 93 gebildet, die auf der x-Achse

u.
durch die Buchstaben a¹ bis j¹ auf der y-Achse durch die

Buchstaben a" bis j" geortet werden.

FUi' ein gegebenes biochemisches Oxydationssystem sind die in jedem der Fälle des Teils I des Speichers M gespeicherten Instruktionen, die jedem Kubus 93 der Matrix m entsprechen, in folgender Weise berechnet worden:

Erstens berücksichtigt man gemäß der x-Achse den Abstand zwischen dem Kubus 93 und dem Sollkubus 9h und folglich den Abstand zwischen χ und χ . Ausgehend von diesem Abstand bestimmt man einen neuen Wert bei y gemäß der folgenden Methode

l) Wenn χ unter χ ist, erhöht man y auf einen korrigierten

C C

2
Sollwert, der sich von y unterscheidet; je größer der

Abstand zwischen χ und χ ist, umso mehr vergrößert; man

2
y im Hinblick auf y ; somit zielen für den Kubus 93i* der

O C

für die Koordinaten d' und c" in Fig. 6 die in dem entsprechenden Fach des Teils I des Speichers M gespeicherten Instruktionen hat, darauf ab, den Zustand des biochemischen Oxydationssystem in dem Fach f '/hⁿ der Matric m einzustellen; somit zielen für den Kubus 931» welcher für die Koordinaten c¹ und i" in Fig. 6 die Instruktionen hat, welche in dem entsprechenden Fach des Teils I des Speichers M gespeichert sind, darauf ab, den Zustand des

809809/0654 " ¹⁰⁷ "

27233S4

vorgenannten Systems in das Fach f'/j" der Matrix m einzustellen,

2) wenn χ größer als χ ist, vermindert man y auf einen korri-

C C

2
gierten Sollwert, der sich von y unterscheidet; je größer

der Abstand zwischen χ und χ ist, umso mehr verringert man

2
y im Hinblick auf y ; somit zielen für den Kubus 933_f weleher für die Koordinaten d' und c" in Fig. 6 in Instruktionen hat, die in dem entsprechenden Fach des Teils I des Speichers M gespeichert sind, darauf ab, den Zustand des biochemischen Oxydationssystems in das Fach f'/e" der Matrix m einzustellen; somit zielen für den Kubus 93^i welcher für die Koordinaten h¹ und i^w in Fig. 6 die Instruktionen hat, die in dem entsprechenden Fach des Teils I des Speichers M gespeichert sind, darauf ab, den Zustand des vorgenannten Systems in das Fach f'/d" der Matrix M zu bringen.

Zweitens berücksichtigt man gemäß der z-Achse den Abstand/zwischen dem Kubus 93 und dem Sollkubus 9^ der Matrix m und folglich den Abstand zwischen ζ und ζ · Ausgehend von diesem Abstand bestimmt man einen neuen Wert auf ο in Abhängigkeit von folgenden Betrachtungen:

1) Venn ζ größer ist als ζ , vermindert man o; je größer der Abstand oder die Abweichung zwischen ζ und ζ ist, umso mehr vermindert man ο im Hinblick auf ο ,

- 108 -

809809/0654

ζ) wenn ζ unter ζ ist, erhöht man ο; je größer der Abstand

zwischen ζ und z, ist, umso mehr erhöht man ο im Hinblick auf ο .

Drittens, gemäß der y-Achse berücksxchtigt man den Abstand zwischen dem Kubus 93 und dem Sollkubus 9^ der Matrix m und

2 folglich den Abstand zwischen y und y . Ausgehend von diesem Abstand bestimmt man einen neuen Wert auf o, der von den folgenden Betrachtungen abhängt:

1) Wenn χ sich von χ unterscheidet und y kleiner als y ist,

c . c

verstärkt man o; je größer der Abstand zwischen y und y

ist, umso mehl' verstärkt man ο bezüglich ο ;

2) wenn χ von χ unterschiedlich ist und y größer als y ist,

verringert man o; je größer der Abstand zwischen y und y

ist, umso mehr verringert man ο im Hinblick auf ο ·

Viertens betrachtet man gemäß der x-Achse den Abstand zwischen dem Kubus 93 und dem Vergloichskubus 9h der Matrix m und folglich den Abstand zwischen χ und χ . Ausgehend von diesem Ab-

stand bestimmt man einen neuen Wert von o, der von folgenden Betrachtungen abhängt:

1) Wenn χ kleiner.ist als χ , vergrößert man o; je größer der Abstand zwischen χ und χ ist, umso mehr vergrößert man ο im Hinblick auf ο ;

- 109 809809/0654

27233b4

2) wenn χ größer als χ ist, verringert mr.ii o; je größer

der Abstand zwischen χ und χ ist, umso mehr verringert man ο im Hinblick auf ο .

Fünftens betrachtet man gemäß der Achse, die χ entspricht, den Abstand zwischen einerseits dem neuen gestielten Wert i'ür y in Funktion der vorstehenden Betrachtungen und anderer-

2
seits y . Bestimmt man einen neuen Wert von o, der von den folgenden Betrachtungen abhängt:

1) Venn der gesuchte regulierte Wert von y größer als y^fc

C C

ist, vergrößert man o; je größer der Abstand zwischen

2
dem gesuchton y und y ist, umso mehr vergrößert man ο

C C

im Hinblick auf ο ,

2) wenn der gesuchte regulierte Wert von y kleiner ist als

2
y , vermindert man o; je größer der Abstand zwischen dem

gesuchten y ist, umso mehr vermindert man ο im Hinblick auf o_o.

Insgesamt erhält man für jedes Fach des Teils 1 des Speichers M entsprechend jedem Kubus der Matrix m den korrigiorten Wert von ο durch algebraische Summierung der vier partiellen Korrekturen, die wie vorstehend erhalten wurden, und zvar aufgrund von den jeweiligen Abständen:

- Z hinsichtlich ζ ,

- y hinsichtlich y ,

809809/065A

χ hinsichtlich x_>f

2
y , korrigiert hinsichtlich y .

Wenn man somit Fig. 6 betrachtet und voraussetzt, daß ζ gleich ist. ζ , wird der korrigierte Wert von o, der in jedem der Fächer 931, 932, 933 und 934 gespeichert ist, auf folgende Weise erhalten. Um die Darstellung zu schematisieren und klarzustellen, setzt man voraus, daß ein Abstand eines Faches hinsichtlich des Sollfaches <)h eine Korrektur einer Einheit von ο hinsichtlich ο bestimmt.

Für das Fach 931 ist die hinsichtlich ο anzubringende Korrektur gleich:

- 3 (Korrektur gegenüber y ) + 3 (Korrektur- gegenüber χ )

O C

+h (Korrektur von y gegenüber y ) = + 1.

C C

Für das Fach 932 ist die anzubringende Korrektur hinsichtlich ο gleich:

+ 3 (Korrektur gegenüber y*") + 2 (Korrektur gegenüber χ ) + 2 (Korrektur von y gegenüber y ) = + 7.

C C

Für das Fach 933 ist die hinsichtlich ο anzubringende Korrektur gleich:

+ 3 (Korrektur gegenüber y ) - 1 (Korrektur gegenüber χ ) - 1 (Korrektur von y gegenüber y ) = + 1

C C

809809/0654 " ¹¹¹ "

Für das Facli 93^ ist die hinsichtlich ο anzubringende Korrektur:

- 3 (Korrektur gegenüber y ) - 3 (Korrektur gegenüber χ )

C C

- 2 (Korrektur von y gegenüber y ) = - 8

c c

Die neuen Werte von o, die hinsichtlich ο korrigiert sind, wie oben gezeigt, werden im Teil I des Speichers M in ihren entsprechenden Fächern in Form von zwei Bestandteilen a und b, der Öffnung und des Schließens des Ventils 29 gespeichert. Diese Bestandteile a und b sind in Funktion des korrigierten Vertes von ο ausgewählt. Somit kann der Wert o, a und b in folgender Weise ausgewählt werden:

- So lange ο einen gewissen Wert nicht überschreitet, wird nur die Dauer a der Öffnung des Ventils 29 modifiziert,

- sobald ο den in Frage stehenden Wert überschreitet, wird die Dauer b des Schließens des Ventils 29 ebenfalls modifiziert. Folglich stellt man gemäß den Diagrammen der Fig. 5 und 6 fest, daß die verwendete automatische Steueranlage eine extrem elastische und progressive Steuerung des biochemischen Oxydationssystems erlaubt. Insbesondere kann die Konzentration der gasförmigen Atmosphäre 3 des genannten Systems an gasförmigem Sauerstoff 0 sich in einem gewissen Bereich an alle auf die Oxydationszone 1 aufgebrachten Verunreinigungsbeschickungen oder -beladungen anpassen; 0 ist tatsächlich in der Lage, zwischen 0 und 100 $

St

zu variieren. - 112 -

809809/0654

27233S4

Es werden jetzt unterschiedliche Merkmale des automatischen Steuersystems nach den Fig. 5, 7, 9 und 11, 12, 13 beschrieben .

Gemäß den Figuren 5» 7 reguliert man automatisch y auf einen

2 korrigierten Wert ein, der über oder unter y ist, und zwar jeweils in Funktion der Unterlegenheit oder Überlegenheit von χ hinsichtlich χ .

Gemäß Fig. 6 ist χ gleich χ , χ und x_. Wie zuvor im Hinb]ick auf die Figuren 5 und 6 beschrieben erlauben die Öffnungszeit a und die Schließzeit b des Ventils 29» die in den entsprechenden Fächern des Speichers M der Programmiereinrichtung 53 gespeichert sind, umso mehr die Bestimmung eines

2
korrigierten Wertes y , der· über y liegt, je mehr χ unter χ liegt und folglich χ liegt.

Gemäß Fig. 7 ist χ gleich χ . Wie man oben schon gesehen hat, definiert man infolge der Reguliereinrichtung 86 der Fig. 7 beidseitig von x„ vier automatische Regulierintervalle für y der Ordnung 1 bis k, wobei jedes zwischen einem vorbestimmten Wert von x, z.B. χ , und einem anderen vorbestimmten Wert über x, z.B. χ , enthalten ist. Das erste automatische Regulierintervall ist zwischen χ und folglich x. und X₁ enthalten. Infolge der Reguliereinrichtung 86 stellt man automatisch vier wachsende korrigierte Werte auf y , nämlich

431

y_» y , y ο für die automatischen Regulierintervalle der ^{c c c> y}c

- 113 -809809/0654

Ordnung k bis 1 jeweils, wie zuvor definiert; umi y wird

2
automatisch auf den Wert y einreguliert, wenn χ gleich x_o

C ^

oder χ ist.
η

Gemäß den Figuren 5, 7 und 9 regelt man ο in Funktion der zwei folgenden anderen Faktoren ein, nämlich einerseits der Abstand zwischen χ uncl x, und andererseits der Abstand

zwischen χ und χ , wobei x, und χ jeweils unter χ und über

c b c c

χ liegen.

Genauer reguliert man wie in Fig. 5 in den Fig. 7 und 9 automatisch ο gemäß den folgenden Bedingungen ein.

Erstens, wenn χ höchsteregleich x, ist, reguliert man ο automatisch auf den Wert o, ein. Somit entspricht in den Diagrammen der Figuren 5 und 6 die Bedingung, wonach χ höchstens gleich x, ist, der Tatsache, daß der Zustand des biochemischen Oxydationssystems durch einen Kubus 93 dargestellt ist, der in der Zone i der Matrix m angeordnet ist. In den Fächern des Speichers M der Programmiereinrichtung 53 entsprechend der Zone i bestimmen die gespeicherten Instruktionen eine Dauer Null für die Schließzeit b des Ventils 29 und folglich eine dauernde Öffnung dieses Ventils 29, welches auch immer die liierte von ζ und y hinsichtlich ζ und y sind, insbeson-

C C

dere, welches auch immer der Vert von ζ hinsichtlich ζ ist. Entsprechend den Figuren 7 und 8a entspricht die Bedingung, wonach χ größer gleich x, ist, der Tatsache, daß die Kontak-

- 11'v -

809809/0654

- 1 I 'Ί -

27233S4

tiereinriclitungen 62, 6h, 69 und 75 in Berührung sind mit den Kontakten 60, 65» 73 bzw. 76. Unter diesen Bedingungen befindet sich gemäß dem Diagramm der Fig. 8a der Zustand des biochemischen Oxydationssystems in der Zone i. In dieser befindet sich das Relais 8O unter Spannung, wodurch die Öffnung des Ventils 29 und dann die Öffnung der elektronischen Leitung 67 he vorgerufen werden, und dies bei dem Zustand, wo ζ kleiner ζ ist und y unter seinem regulierten Sollwert y ist. Unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10a bringt die Bedingung, nach welcher χ höchstens gleich x. ist, die gleichen Konsequenzen mit sich, wie die nach den Fig. 7 und 8a.

Zweirens, wenn eine beliebige der folgenden Bedingungen erfüllt ist , nämlich:

- ζ ist. mindestens gleich ζ ,

- χ ist mindestens gleich χ ,

reguliurt man automatisch ο auf einen Wert null. Gemäß den Diagrammen nach den Fig. 5 und 6 entsprechen die zwei vagenannten Bedingungen der Tatsache, daß der Zustand des biochemischen Oxydationssystems dreh einen Kubus 93 dargestellt ist, der jeweils in der Zone a und der Zone j der Matrix m angeordnet ist. In diesen Fächern des Speichers M der Programmiereinrichtung 53 entsprechend den Zonen h und j der Matrix m erlauben die gespeicherten Instruktionen die Bestimmung eines Wertes null mit einer Dauer a der Öffnungs-

- 115 -

809809/0654

zeit des Ventils 29 und folglich eines Wertes null auf o.
Gemäß den Fig. 7 und 8a entsprechen die zwei vorgenannten
Bedingungen der Tatsache, daß die Kontaktiereinrichtungen
62 und 69 sich in Berührung mit den Kontakten 61 bzw. 7't
befinden, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, das Steuerorgan 7 unter Spannung zu setzen und folglich das Ventil 29 zu schließen. In der Zone j des Diagramms der Fig. 8a ist
folglich das Ventil 29 geschlossen. Hinsichtlich der Fig.
9 und 10a führen die zwei vorgenannten Bedingungen zu denselben Konsequenzen wie die bezüglich der Fig. 7 und 8a.

Drittens, wenn ζ unter ζ liegt und χ kleiner χ ist, regu-

© 6

liert man automatisch ο mindestens in Funktion von teilweise dem Abstand zwischen y und y und teilweise dem Abstand

zwischen χ und χ oder χ . Gemäß den Fig. 5 und 6 ent-

C 1

sprechen die vorgenannten Bedingungen der Tatsache, daß der Zustand des biochemischen Oxydationssystems dargestellt ist durch einen Kubus 93» der zwischen den Zonen i, j und h der Matrix m angeordnet ist. In der somit definierten Arbeitszone erlauben die Instruktionen, wie man zuvor gesehen hat, welche in den entsprechenden Fächern des Speichers M der
Programmiereinrichtung 53 gespeichert sind, auf ο ausgewertete, korrigierte Werte zu bestimmen, insbesondere in Funktion des Abstandes zwischen y und y und des Abstandes zwischen χ und χ . Gemäß den Figuren 7 und 8a, aber auch nach den Fig.

9 und 10a, entsprechen die vorgenannten bedingungen der Tatsache, daß die Kontaktiereinrichtungen 62, 69 und 75 in Be-

- 116 -

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ruh rung mit den kontakfon 60, 73 bzw. 77 stehen. Unier diesen Bedingungen hängt die automatische Regulierung von ο zu Anfang vom Abstand zwischen y und y ab; wenn y mindestens gleich y ist, d.h., wenn die KontakLiereinrichtuiig 6h in Berührung mit dein Kontakt 66 steht, liegt am Steuerorgan 7 Spannung an, das Ventil 9 ist folglich geschlossen, keine Speisung an Oxydationsgas erfolgt (o wird automatisch auf einen Wert null reguliert), und das biochemische Oxydationssystem befindeffeich in der Zone 1 der· Diagramme der Figuren 8a und 10a. Wenn y kleiner als y ist, muiJ man also die Fällo der Fig. 7 bzw. 9 unterscheiden. Wenn gemäß Fig. J die Kontaktiereinrichtung 6k in Berührung mit dem Kontakt 65 steht, wird ο folglich dank der Impulsreguliereinrichtung 82 in Funktion des Abstandes zwischen χ und χ oder x, in der nachfolgend beschriebenen »eise eiiireguliert. Wenn gemäß Fig. 9 die Kontaktiereinrichtung 6k in Berührung ist mit den Kontakt 65, ist ο

ebenfalls in Funktion des Abstandes zwischen χ und χ mi ίο

te Is dor Reguliereinrichtung 91 eingeregelt, und dann ist in diesem Falle χ gleich χ und x«; wenn in diesem Falle χ kleiner als χ ist und folglich als χ ist, dann überführt der Sollwert a , der korrigiert ist, Impulse zum Generator 90, modifiziert die Öffnungszeit des Ventils 29 und folglich.den Wert von o. Im Fall der Figuren 8a und 10a entspricht also die Arbeitszone k einer automatischen Regulierung von ο in Funktion des Abstandes zwischen χ und χ .

- Π7 -809809/0654

BAD ORIGINAL

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Es sei bemerkt, daß die Werte x. und χ die Möglichkeit schaffen, eine automatische Zusammenfassung^regulierung von ο zu bewirken, und zwar in Funktion erstens von dem Abstand zwischen λ. und einem ersten Sollwert χ gleich χ. und zweiten·* dem Abstand zwischen χ und einem zweiten

ο ' ' ■ ■

Sollwert χ gleirh χ . liierfür genügt ns, das V'entil

c e

automa li.->ch zu öffnen um) folglich automatisch ο nur ei nun vorbestimmten und festen Wert e iiizuregeJ n, wenn χ höchstens gleich dem ersten genannten .Sollwort i^L, und automatisch das Ventil 29 zu schließen und folglich ο zu null zu niftchen, wenn χ mindestens gleich dem zweiten vorgenannten Sollwert ist.

Wie man oben gesehen hat, reguliert man gemäß den Figuren und 9» wenn y mindestens gleich y ist, wenn es korrigiert ist oder nicht, automatisch ο auf einen Wert Null, und zwar infolge des Schließens des Ventils 29» und wenn y kleiner y ist, reguliort man automatisch ο in Funktion des Abstandes

zwischen χ und χ mit Hilfe der Impulsreguliereinrichtung nach Fig. 7 oder der Reguliere inr ich tung 91, die mit dem Impulsgenera toi- 9O der Fig. 9 gekoppelt ist.

Nach Fig. 5 und Fig. 7 reguliert man automatisch ο auf einen korrigierten Wert, der sich beiderseits von ο im umgekehrten Sinne zur Veränderung von χ beiderseite von χ verändert.

- 1 18 -

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- 11-

licii i'ig. 5 erlaubt die Diskussion des Diagrammes der Fi;*. C> (υ«.' Fesfslr·] hin;;, dn Π man einerseits ο bins icht lieh ο erfiöh L, wie man χ hinsieht lieh χ verringert, und anderer' seits ο hinsichtlich ο verringert, wenn man κ hinsichtlich

χ erhöht,
c

Bezüglich Fig. 7 bewirkt man infolge der Impulsreguliereinrichtun,' 82 und der Heguliereinrichtung 86 eine automatische Regulierung von o, und zwar beiderseits von ο in umgekehrtem Sinne wie die Ve fände run¹', von χ beiderseits von χ . Zu die-

sein Zwecke arbeitet man in folgender Weise.

Erstens, die Versorgung ein Oxydationsgas der Oxydationszone 1 der Vorrichtung hh erfolgt in fraktionierter Weise, wie oben beschrieben, d„h. sie weist mehrere aufeinanderfolgende Sequenzen der Dauer c auf, wobei jede eine Zulieferungsperiode für Oxydationsgas aufweist, der Dauer a, gefolgt durch eine Zulief erungsun terbrechun^spe ι iode an Oxydatioiisgas und der Dauer b.

Zweitens kann man gemäß den Figuren 8b und 8c infolge der Impulsreguliereintlclitung 82 mindestens eine der folgenden Kegulierungoii bowi'ken:

I) Man regelt automatisch a auf einen korrigierten Wert ein, der· sich beiderseits von a in umgekehrtem Sinne zur Veränderung von χ beiderseits von χ verändert,

- 110 -

809809/065/

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2) man reguliert automatisch b auf einen korrigierter» Wert ein, der si.cii beider-sßif? von b in demselben Sinne wie die Veränderung von χ beiderseits von χ verändert.

Uenauer gesagt, wählt man in Übereinstimmung mit den Fig. 8o und 8c die automatische Regulierung von a und nicht von b aus auf einen korrigierten Wert, der sich beiderseits von einem regulierten Sollwert a im umgekehrten Sinne der Ve ι änderung von χ beiderseits von χ verändert. Infolge der proportionalen Tätigkeit der lmpul sregiiliereinrichtung 82 is ι der Abstand zwischen a und a proportional dem Abstancf zwischen χ und χ . Außerdem reguliert man infolge der Iieguliereinrichtung 86 automatisch a auf die korrigierten Werte a , a , a , a , die über oder unter a und folglich a liegen, und zwar in Funktion jeweils der Unterlegenheit oder Überlegenheit von χ bezüglich χ ; mit anderen Vorteil reguliert man automatisch a in Funktion der Position von \ hinsichtlich den unterschiedlichen Intervallen der automatischen Regulierung der Regulioreinrichtung 86 der Ordnung 1 bis k.

Wohlgemerki könnte auf ähnliche Weise die Impulsreguliereinrichtung 82 zur automatischen Einregulierung von b und nicht von a, beiderseits von b , verwendet werden, wobei dieser letztere Wert selbst automatisch durch die Regulier· einrichtung 86 auf entsprechende Werte b , b , b , b ein-

- 120 -

809809/065',

roguJiort ist, die sich beiderseits von b ändern, und alles jeweils in Funktion der Unterlegenheit oder Überlegenheit von χ bezüglich χ , gleich χ .

Wenn man sich jetzt auf ο bezieht, welches von den Werten a und b abhängt, kann man insgesamt sagen, daß die Impulsreguliereinrichtung 82 die automatische Regulierung von ο auf einen korrigierten Wert gestattet, der sich zu beiden Seiten von ο im umgekehrten Sinne zur Veränderung von χ beiderselte von χ verändert. Infolge der proportionellen

Tätigkeit der Regulierexnrichtung 82 reguliert man automatisch ο auf einen korrigierten Wert ein, der sich zu beiden Seiten von der regulierten Größe ο verändert, und der Abstand zwischen ο und ο ist proportional dem Abstand zwischen χ und χ .

Gleichermaßen kann gesagt werden, daß die Regulierexnrichtung 86 der Fig. 7 die automatische Einregelung von ο beiderseits

von ο gleich ο auf korrigierte Werte ο , ο , ο , ο gestat-

CO CCC C

tet, die über oder unter ο liegen, und zwar jeweils in Funktion der Unterlegenheit oder Überlegenheit von χ bezüglich χ , gleich im vorliegenden Sinne χ und χ .

Desgleichen kann man sagen, daß die Reguliereinrichtung 86 auf beiden Seiten von χ vier automatische Regulierintervalle von ο in der Ordnung 1 bis k definiert, wobei jedes zwischen einem vorbestimmten Wert von x, z.U. χ , und einem anderen

- 121 -

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- 1P 1 -

vorbestimmten Wert übev x, z.B. x_, enthüllen ist. Das erste automatische Regulierintervnll liegt zwischen χ , gleich x. und χ.. . Die Reguliereinrichlun^ 8< > erlaubt die Bestimmung von vier wachsenden korrigierten Werten für 0 , nämlich 0 , 0 , 0 und 0° für die automatischen Regu-

C CCO C

lierintervalle der Reguliere inrichtunf; b, mit der jeweiligen Ordnung k bis 1. ο wird automatisch auf den Wert O ,

C C

gleich O , eingeregelt, wenn χ gleich χ ist.

Das automatische Steuasystem gemäß Fig. 9 unterscheidet sich von denen gemäß den Figuren 5 bis 7 im wesentlichen durch die folgenden Punkte:

Erstens, die erste ausgewählte Regelgröße ist t] und nicht O

Folglich reguliert man automatisch ρ auf einen korrigierten Wert, der· über ρ liegt, und zwar in Funktion der Unterlegenheit von χ bezüglich χ .

Zweitens gestattet die Reguliereinrichtung 91 die liildung zweier automatischer Regulierintervalle von ρ mit der Ordnung 1 und 2, die zwischen einem vorbestimmten Wert von x, z.B. χ , und einem anderen niedrigeren vorbestimmten Wert, z.B. χ , enthalten ist. Das erste automatische Regulierintervall ist zwischen χ (gleich x„ und x,) und x. enthalten. Die Reguliereinrichtung 91 erlaubt die automatische Bestimmung zweier zunehmender korrigierter Werte auf p, nämlich ρ und ρ , und zwar für die automatischen Regulierintervalle, die

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in der Kegiilir?!einrichtung 91 definiert sind, und zwar mit der Ordnung 1 bzw. 2. Und ρ wird automatisch auf seinen Wert p_o eingeregelt, wenn χ mindestens gleich χ ist.

Drittens: Das System gemäß Fjgar 9 weist in Kombination die folgenden Merkmale auf:

1) In der Gesamtheit der Oxydationszone 1 läßt man die Gesamtheit der gasförmigen Atmosphäre 3 in Berührung mit der Gesamtheit der flüssigen Masse 2 der biochemischen Oxydationsanlnge umlaufen oder zirkulieren, und zwar mitteJs eines mechanischen Oxydationsmittels mit (2+1) parallel liegenden Rezyklierkompressoren, nämlich 12, ^k und |6, die jeweils auf einer Seite die gasförmige Atmosphäre 3 ansaugen und jeweils auf der anderen Seite dieingesaugte Atmosphäre in die flüssige Masse 2 zurückpumpen,

2) bezüglich der Fig. 12c und 12d wird ein Rezyklierkompressor, Nennkompressor genannt, z.B. der Kompressor 12, unter (2+1) vorgenannten Kompressoren ausgewählt. Dieser Rezyklier-Nennkompressor arbeitet permanent und verbraucht den Nennwert der mechanischen Leistung,

3) in Funktion des Wertes von χ hinsichtlich der zwei automatischen Regulierintervalle von p, die in der Reguliereinrichtung 91 definiert sind, d.h. in Funktion des Intervalles der Ordnung 1 oder 2, in welchen sich χ befindet, bringt man automatiscli den einen oder beide Hilfsrezyklierkompressoren in Betrieb, z.B. den Kompressor 1^ oder die Kompressoren lk und 16.

- 123 -

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Viertens reguliert man infolge der Reguliereinricht\tn;i 91 und der Nulleinstellvorricttung 89 automatisch ρ auf einen korrigierten Wert ein, nämlich ρ o«ler p, wenn χ höchstens gleich x, ist (gleich χ ), und man rege·t automatisch ρ
auf den Wert p„ ein, wenn χ mindestens ρ J eich χ ist, größer

Fünftens reguliert man automatisch ο gemäß den folgenden Bestimmungen oder Bedingungen ein:

\) Wenn χ höchstens gl ei cli x, ist, wenn y kleiner y ist und wenn ζ kleiner ζ ist, d.h. bei ζ im Falle der Fig. 10, reguliert man automatisch ο auf den Wert o, ein, der liegt über ο , welches der dauernden Öffnung des Venteiles 29 entspricht,

Z) wenn eine der drei folgenden Bedingungen erfüllt ist, nämlich:

- ζ ist mindestens gleich ζ , d.h. gleich ζ ,

C ©

- y ist mindestens gleich y ,

- χ ist mindestens gleich χ ,

reguliert man automatisch ο auf einen Wert Null ein.

3) Wenn die drei folgenden Bedingungen erfüllt sind,
nämlich:

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- 12*4 -

ζ ist kleiner ζ , d.h. gleich z ,

y ist kl eine ΐ' y ,

χ ist kleiner χ , aber größer χ. ,

G O

reguliert man automatised ο auf seinen Sollwert ο ein, wobei ο mit der Reguliereinrichtung °1ι wie vorstehend beschrieben,

einregulicj't weiden kann.

Gemäß den Figuren 5, 7» 9» 11 und 13 weist die verwendete Oxydationsvorrichtung hk eine Leitung 32 und ein Regulierventil auf, welche die folgende Funktion haben:

einerseits hält man mit dem Ventil 33 ζ auf einem Wert höchstensgleich z_ durch die Regulierung der Menge der gasförmigen Atmosphäre 3 der biochemischen Uxydationsanlage, welche pro Zeiteinheit aus der Oxydationszone 1 zur Umgebungsluft abgezogen wird,

andererseits reguliert man automatisch mit dem Ventil 33 die genannte Menge auf einen Wert ungleich Null ein, wenn ζ mindestens gleich ζ ist, und man regelt automatisch die genannte Menge auf einen Wert Null ein, wenn ζ klekier ζ„ ist.

Gemäß Figuren 5 und 11 ist z„ größer ζ , welches selber größer

ζ ist. Gemäß den Figuren 7 und 9 ist ζ gleich ζ und folgen ce

lieh ist ζ

- 125 -

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Allgemein ist ζ , welches gieirli ζ is L odei auch nicht,

C G

mindestens gleich Atmosphärendruck.

Nach den Fig. 5, 7, 9 und 11 haben die Leitung k2 und das
Regulierventil h'J die folgende Funktion:

- Einesteils wird mit dem Ventil hj ζ auf einem Wert mindestens gleich z. gehalten, und zwar durch die Regulierung
der Menge atmosphärischer oder Umgebungsluft, die pro Zeiteinheit die Oxydationszone versorgt,

- andererseits wird immer infolge des Regulierventiles 43
automatisch die genannte Men&e auf einen Wert ungleich Null eingeregelt, wenn zhöchsten^gleich z. ist, und automatisch
wird die genannte Menge auf einen Wert Null eingeregelt,

wenn ζ größer ζ ist.
d

Allgemein ist z. kleiner ζ , ob ζ gleich ζ ist oder nicht,
χ c _c e

Wenn die auf die Oxydationszone 1 aufgebrachte Verunreinigungsbeladung relativ schwach ist und gut unter der vorgesehenen
Nennladung ist, erlaubt das vorstehend definierte Merkmal die Verwendung von atmosphärischer Luft nicht eines an Sauerstoff reichen Oxydationsgases, um das vorbehandelte Gebrauchtwasser biologisch zu reinigen. Auf diese Weise wird das Oxydationsgas behalten und für die biologische Reinigung von Verunreinigungsbeladungen verwendet, die mindestens gleich der vorgesehenen Nennbeladung sind. Unter diesen Bedingungen kann die

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Konzentration der gasförmigen Atmosphäre 3 an gasförmigem Sauerstoff die Konzentration der atmosphärischen Luft an gasförmigem Sauerstoff, nämlich 20 ^ci>, unterschreiten.

GemäO Fi₁",. 12 ist die Oxydation kontinuierlich und mehrstufig unci unterscneidet sich von einer kontinuierlichen einstufigen Oxydation durch die folgenden Punkte:

I) Die O.xydationszonc weist drei Oxydationskammern oder -abteile 02a, 9?b und 92c auf; die flüssige Masse und die gasförmige Atmosphäre Ί des biochemischen Oxydationssysteins laufen im Gleichstrom zueinander um und laufen nacheinander von der ersten Kammer 92a bis zur letzten Kammer 92c,

2) durch die Leitung 9 versorgt das aus der Quelle 25 stammende Oxydationsgas die erste Kammer 92a, während mindestens ein Teil der gasförmigen Atmosphäre 3 zur Umgebungsluft abgezogen wird, und zwar ausgehend von der letzten Kammer 92c durch die Leitung 32 und das Ventil 33}

3) in Jeder Kammer 92, welche ein Teil der Oxydationszone 1 bildet, läßt man infolge mechanischer Oxydationsmittel 12a oder 12b oder 12c einen der Reaktionsteilnehmer des örtlichen, biochemischen Oxydationssystems zirkulieren, nämlich den T_eii 2a oder 2b oder 2c der flüssigen Masse 2 und den Teil 3a oder Jb oder 3c der gasförmigen Atmosphäre 3, die jeder durch jedes Oxydationsabteil 92 begrenzt sind, und zwar in Berührung miteinander.

- 127 -

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- 12 Γ -

Gemäß Fig. 11 ist die verwendete automatische Steuerart durch die folgenden Punkte gekennzeichnet:

Λ) Man kennzeichnet die Menf;e an biochemisch abbaubarern Verunreinigungsmaterial (auf biochemischem Wege oxydierbarer Stoff), welche pro Zeiteinheit und kontinuierlich in die Behandlungsanlage für Gebrauchtwasser eingeführt sind, und genauer· in die Oxydationszone 1, und zwa~ durch die zwei vorherigen Oxydationsniveauparameter·, nämlich D und DTO; der Wert oder die Größe dieser zwei Parameter wird in der Strömung des zu behandelnden Gebrauchtwassers erfaßt, und zwar aufstromig von der Oxydationszone 1 mit Hilfe der Detektoren 55 bzw. 56; entsprecherle analoge Signale, nämlich ν bzw. w werden durch die Wandler 57 bzw. 58 mit Hilfe der automatischen Regulierung 20 und genauer mit der Programmiereinrichtung 53 übertragen;

2) mit dem Programm P und den Informationen I, die im Speicher M gespeichert sind, reguliert man automatisch mit einer Programmiereinrichtung 53 die zuvor erhaltenen Reguliergrößen, d.h. y und ο (d.h. a und/oder b) und zwar zumindest in Funktion einerseits des Abstandes zwischen

w und w und andererseits des Abstandes zwischen ν und ν . ο ο

Gleichermaßen wie vorstehend könnte auch ρ anstelle y zumindest in Funktion des Abstandes von w hinsichtlich w und

des Abstandes von ν hinsichtlich ν vorgesehen sein.

- 128 -

809809/065'

ORIGINAL INSPECTED

Gemäi3 Fi{; ■ 1 1 eri'olgt die Regulierung von y und ο in Funktion von \ und w auf die folgende Weise:

1) Auf (He gJuirlie Weise wie bei Fig. 5 sind alle für die unterschiedlichen Zustände der biochemischen Oxydationsanlage, die jeweils durcJi alle die unterschiedlichen Verunreinigungsbeladungen hervorgerufen sind, weiche auf die Oxydationszone 1 aufgebracht sind, aufgezeichnet worden und durch unterschiedliche Kuben 93 dargestellt worden, welche in mehreren Matrfeen m., m^ und m_ verteilt sind; alle diese Matrizen m₁, m_ und m_ entsprechen dreidimensional jede den jeweiligen unterschiedlichen Sollzuständen des biochemischen Oxydationssystems, nämlich C₁, c_? bzw. c„, die jeder näherungswei.se in der Mitte der Matrizen m.., m„ bzw. m„ angeordnet sind; entsprechend stellen die Matrizen m.. , m„ und m_ bestimmte Arbeitsbereiche des biochemischen Oxydationssystems dar und entsprechen somit den vorgenannten biochemischen Verbrauchsbereichen an Sauerstoff, die

den

jeweils unterschiedlich sind und folglich zu erfüllenden Oxydationsniveaus, die jeweils unterschiedlich sind,

2) unter Übereinstimmung mit den Matrizen In₁, m_ und inweist der Teil I des Speichers M drei Gruppen von Fächern auf, welche jeweils den unterschiedlichen Arbeitsbereichen der biochemischen Oxydationsanlage entsprechen, die vorstehend definiert sind; wie zuvor enthalten alle

- 129 -

809809/065if

BAD ORlG¹NAL

die Fächer der unterschiedlichen Gruppen Instruktionen oder Weisungen relativ zu der Öffnungszeit a und der Scliließzeit b des Ventiles 29,

3) vor der wiederholten Durchführung 'ier Haupttätigkeiten, die bei Fig. 5 genannt sind, erlaubt das im Speicher M gespeicherte Programm P die Du rc ii führung der folgenden vorbereitenden Tätigkeiten:

- Nacheinander folgendes Abfragen der Wandler 5· und 3^5 umwandlung analoger Erfassungssignale im Umformer oder Wandler 5'·» welche ν und w entsprechen, und zwar in digitale Erfassungssignale ν bzw. w ,

- Vergleich der digitalen Erfassungssignale ν und w. mit unterschiedlichen Werten von ν und w entsprechend den Matrizen Di₁, m_ bzw. m„; wenn also v. und w nahe an den Nennwerten ν und w liegen, wird die Matrix m_o erhalten; wenn v. und w weit unter ν und w liegen, wird die

Ut OO

Matrix Di₁ erhalten; und wenn v. und w, weit über ν und

1 C t O

w liegen, erhält man Matrix m„;

- hat man die Arbeitsmatrix ausgewählt , dann erfüllt sich das Programm P wie definiert unter Bezugnahme auf Fig. 5·

Hinsichtlich der Funktion des automatischen Steuersystems gemäß Fig. 11 haben die Modifikationen des Sollzustandes C des biochemischen Oxydationssystems in Funktion vom Abstand der Werte ν und w bezüglich ν und w die Wirkung der automatischen

SÖ98Q9/0654

- 130 -

iCegulierung von y, unu ο auf beiden :>ei ten von ihrem Nenn-

2
weit, nämlicii y bzw. ο , und zwar im Sinne der Veränderung dor l'arninclHr ν und w auf beiden Seiten von ihrem Nominal -

wert ν bzw. w .
ο ο

Diese automatische Regulierung von y und von ο erhält man durch dio Modifikation oder Veränderung des Sollzustandes des biochemischen üxydationssystems gemäß den folgenden Bedingungen :

1) Man modifiziert automatisch den SollzusLand C des biochemischen Oxydationssystems und folglich de Sollwerte χ , y und ζ mindestens in Funktion des Abstandes zwischen

ν und ν und des Abstandes zwischen w und w . ο ο

2) auf diese Art reguliert man automatisch y und ο zumindest in Funktion des Abstandes zwischen ν und ν und des

Abstandes zwischen w und w ein.

Gemäß Fig. '\h hat man schema tisch die sekundäre oder biologische Behandlungsvorrichtung dargestellt, die zur Versuchsdurchführung gemäß der Erfindung verwendet ist und eine Oxydationsvorrichtung kk, eine Kläreinrichtung 37 und ein automatisches Steuersystem gemäß Fig. 5 aufweist.

Die Vorrichtung bietet die folgenden Merkmale:

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BAD ORIGINAL

- 1 ;.j ι -

1) D±e gasförmige Atmosphäre '} der Oxydatioriszone 1 wird ausgehend von einem Gnsaufnahmekamin 1OO und einem Gasrecuperationsbehälter oder -topf 10 1 gesammelt,

2) die Sonden '»8, Ίο und $0 werden jeweils in dem Recuperations- oder WiGderaul'bereitunßsbeliälLer 101, in dem AuJ-nahmekamin 100 und am Eintritt der Leitung 5 angeordnet, welche die Oxydationszone 1 mit der Kläreinrichtung 37 verbindet,

3) der augenblickliche Massendui'ciisaiz des Oxydationsgases wird in dem Rechner 103 gemessen, der augenblickliche Massendurchsatz der gasförmigen, rezyklierten Atmosphäre wird in dem Drehmesser oder Rotameter 10^ gemessen, und der augenblickliche Massendurchsatz an atmosphärischer Luft, welche in die Oxydationszone 1 eintritt, wird im Zähler 106 gemessen; der augenblickliche Massondurchsatz der gasförmigen Atmosphäre, welche aus der Oxydationszone 1 abgezogen wird, wird im Zähler 105 gemessen.

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Claims (14)

des Procedes Georges Claude 75, Quai d'Orsay - 75321 Paris Cedex 07/Fr. VERFAHREN ZUR AUTOMATISCHEN REGULIERUNG EINER ANLAGE ZUR BEHANDLUNG VON PRODUKTEN DURCH GASE UND BEHANDLUNGSANLAGEN FÜR PRODUKTE ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS Priorität vom 28. Mai 1976 in Frankreich aufgrund der Anmeldung, Nr. E. N. 76. 16. 1 '49 Patentansprüche Verfahren zur Behandlung eines oxydierbaren Stoffes auf biochemischem Wege, bei dem mindestens eine Oxydation bzw. Oxygenierung eines Gemisches durchgeführt wird, welches Wasser, den oxydierbaren Stoff und eine biochemische Masse aufweist, wobei die Oxydation in Kombination mindestens die drei folgenden Tätigkeiten aufweist: 809809/0654 ORIGINAL INSPECTED a) in einer im wesentlichen von der umgebenden Luft isolierten Oxydationszone wird ein biochemisches -seits Oxydationssystem errichtet, welches einer eine zu behandelnde flüssige Masse des Gemisches, welche durch den unteren Teil der Oxydationszone begrenzt ist, und andererseits eine gasförmige Atmosphäre aufweist, welche Sauerstoff enthält, der in der flüssigen Masse hochsteigt und durch den oberen Teil der Oxydationszone begrenzt ist, b) in mindestens einem Teil der Oxydationszone wird durch ein mechanisches Oxydationsmittel der eine der Reaktionspartner des biochemischen Oxydationssystems zirkulieren gelassen, nämlich der Teil der flüssigen Masse und der Teil der gasförmigen Atmosphäre, die jeder durch den Anteil der Oxydationszone begrenzt sind, und zwar in Berührung miteinander, c) die Oxydationszone wird mit mindestens einem Oxydationsgas gespeist, welches mindestens 50 $ (an Volumen) Sauerstoff für die Zulieferung des für die biochemische Oxydation notwendigen Sauerstoffs enthält, dadurch gekennzeichnet,

1) daß die Versorgung der Oxydationszone mit dem Oxydationsgas durch Einführung des letzteren mitten in die flüssige

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Masse des biochemischen Oxydationssysteins erfolgt, und zwar in einer begrenzten Zone für steigende Gaszirkulation, die der flüssigen Masse gehört,

2) wenn das Oxydationsgas die Oxydationszone versorgt, es das einzige Gas ist, welches in mindestens die Zone steigender Gaszirkulation eingeführt ist,

3) daß die Versagung der Oxydationszone mit Oxydationsgas in fraktionierter Weise erfolgt, d.h. mehrere aufeinanderfolgende Sequenzen aufweist, deren jede eine Zulieferungsperiode an Oxydationsgas und eine Zulieferungs-Unterbrechungsperiode für Oxydationsgas aufweist ,

k) daß die Dauer der Zulief erungsperiode höchstens gleich der mittleren Dauer des Durchgangs der Oxydationsgasblasen ist, von der Einführstelle des Gases innerhalb der flüssigen Masse bis zur Grenzfläche zwischen der gasförmigen Atmosphäre und der flüssigen Masse des biochemischen Oxydationssystems; daß für eine gegebene Zulieferungsperiode mindestens irgendeiner der folgenden Parameter der Versorgung an Oxydationsgas, nämlich die Dauer der Unterbrechungsperiode, die Dauer der Folge und der Massendurchsatz des Oxydationsgases während der Zulieferungsperiode, derart ausgewählt wird, daß die Menge des

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pro Zeiteinheit die Oxydationszone versorgenden Oxydationsgases merklich dem Verbrauch des biochemischen Oxydationssystems an Sauerstoff pro Zeiteinheit entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Versorgung der Oxydationszone durch Oxydationsgas es das einzige Gas ist, welches innerhalb der flüssigen Masse des biochemischen Oxydationssystems eingeführt ist und dort in den Zonen der flüssigen Masse enthalten ist, und zwar verschieden von der steigenden Gaszirkulation.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlaufe der Tätigkeit (b) die gasförmige Atmosphäre des biochemischen Oxydationssystems in Berührung mit der flüssigen Masse des letzteren zirkulieren gelassen wird, daß das Oxydationsgas und die gasförmige Atmosphäre mit ten in die flüssige Masse des biochemischen Oxydationssystems mittels desselben gasförmigen Einführmittels in dieselbe Zone gasförmiger Steigzirkulation eingeführt werden , und daß der Einführdruck des Oxydationsgases über dem Einführdruck der gasförmigen Atmosphäre inneävlb der flüssigen Masse ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem im Verlaufe der Tätigkeit (b) die gasförmige Atmosphäre des Oxydations-

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mi t
systems in Berührung der flüssigen Masse des Systems zirkulieren gelassen wild, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxydationsgas und die gasförmige Atmosphäre innerhalb der flüssigen Masse des biochemischen Oxydationssystems in dieselbe Zone steigender Gaszirkulation durch zwei entsprechende und getrennte Einführgase eingeführt werden, daß das erste gasförmige Einführmittel, das für die gasförmige Atmosphäre reserviert ist, geschlossen wird, wenn das zweite gasförmige Einführmittel, das für das Oxydationsgas reserviert ist, geöffnet wird, und daß das erste Einführmittel geöffnet wird, wenn das zweite Einführmittel geschlossen wird.

5· Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem im Verlaufe der Tätigkeit (b) die gasförmige Atmosphäre des biochemischen Oxydationssystems in Berührung mit der flüssigen Masse des letzteren zirkulieren gelassen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxydationsgas und die gasförmige Atmosphäre innerhalb der flüssigen Masse des biochemischen Oxydationssystems in den entsprechenden unterschiedlichen Zonen für steigende Gaszirkulation durch zwei entsprechende gasförmige und getrennte Einführmittel eingeführt werden, daß das erste Mittel der Gaseinführung, welches für die gasförmige Atmosphäre reserviert ist, geschlossen wird, wenn das zweite Mittel für die Gaseinführung geöffnet wird, welches für das Oxydationsgas vorgesehen ist; und daß das erste Einführmittel geöffnet wird, wenn das zweite Einführmittel geschlossen wird.

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ORIGINAL INSPECTED

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydation kontinuierlich und einstufig isti wodurch:

1) Kontinuierlich in der Oxydationszone eine zu behandelnde Strömung eingeführt wird, die Wasser und den auf biochemischem Wege oxydierbaren Stoff aufweist ,

2) kontinuierlich von der Oxydationszone eine behandelte Strömung abgezogen wird, die Wasser, mindestens einen Teil der biochemischen Masse und möglicherweise einen auf biochemischem Wege nicht oxydierten Restteil des eingeführten oxydierbaren Stoffes enthält,

3) möglicherweise in die Oxydationszone mindestens ein Teil der für die biochemische Oxydation notwendige biochemische Masse eingeführt wird und

h) die Oxydationszone identisch ist mit nur einer Oxydationskammer, in welcher infolge des mechanischen Oxydationsmittels die Zirkulation oder Umwälzung des einen Reaktionspartners des biochemischen Oxydationssystems in Berührung mit dem anderen erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Steuerung des biochemischen Oxydationssystems dadurch erfolgt, daß

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1) der Zustand des biochemischen Oxydationssystems durch die Erfassung der Gruppe von mindestens den drei folgenden Regelparametern gekennzeichnet wird, nämlich jeweils der Gesamtdruck, welcher in mindestens einem Teil der gasförmigen Atmosphäre des biochemischen Oxydationssystems herrscht, die Konzentration an gasförmigem Sauerstoff in mindestens einem Teil der gasförmigen Atmosphäre des biochemischen Oxydationssystems und die Konzentration an gelöstem Sauerstoff in mindestens einem Teil der flüssigen Masse des biochemischen Oxydationssystems,

2) daß auf das biochemische Oxydationssystem eingewirkt wird, um es in dem Sollzustand zu halten und jeden der drei Regelparameter auf einem den Sollzustand entsprechenden Sollwert zu halten, und zwar durch die Regulierung der Gruppe mindestens der zwei folgenden Regelgrössen, nämlich jeweils erstens eine der folgenden Größen, nämlich die Konzentration an gasförmigem Sauerstoff in mindestens einem Teil der gasförmigen Atmosphäre des biochemischen Oxydationssystems und die mechanische Leistung, welche der mechanischen Oxydationseinrichtung erteilt ist, zweitens die Menge des Oxydationsgases, welches pro Zeiteinheit die Oxydationszone versorgt,

3) daß automatisch die erste Regelgröße in Punktion von mindestens dem folgenden Faktor geregelt wird, nämlich dem Abstand zwischen dem erfaßten Wert des dritten Regelparameters und einem Bezugswert des letzteren und

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h) daß automatisch die zweite Regelgröße in Funktion der Gruppe von mindestens den drei folgenden Faktoren reguliert wird, nämlich erstens der Abstand vischen dem erfaßten Wert des ersten Regelparameters und seinem Sollwert,

2) der Abstand zwischen dem erfaßten Vert des zweiten Regelparameters und seinem Sollwert und

3) der Abstand zwischen dem erfaßten Wert des dritten Regelparameters und seinem Sollwert.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß einerseits der erste Parameter auf einem Wert gehalten wird, derhöchstens gleich einem vorbestimmten Wert ist, der Überdruckssicherheit genannt ist, und zwar über dem atmosphärischen Druck und auf dem Sollwert des ersten Parameters, und zwar durch Regulierung bzw. Einregeln der Menge der gasförmigen Atmosphäre des biochemischen Oxydationssystems, welche pro Zeiteinheit von der Oxydationszone zur umgebenden Luft hin abgezogen wird, und andererseits automatisch diese Menge auf einen Wert ungleich null eingeregelt wird, wenn der erfaßte Wert des ersten Parameters mindestens gleich dem Überdrucksicherheitswert ist, und automatisch diese Menge auf einen Wert null geregelt wird, wenn der erfaßte Wert des ersten Parameters unter dem der Überdrucksicherheit liegt.

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9· Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits der erste Parameter auf einem Wert mindestens gleich einem vorbestimmten Wert, die Unterdrucksicherheit, und zwar unter dem atmosphärischen Druck dadurch gehalten wird, daß die Menge der Umgebungsluft reguliert wird, welche pro Zeiteinheit die Oxydationszone versorgt, und andererseits automatisch diese Menge auf einen Wert ungleich null eingeregelt wird, wenn der erfaßte Wert des ersten Parameters höchstens gleich dem Unterdruck-Sicherheitswert ist, und daß automatisch diese Menge auf einen Wert null eingeregelt wird, wenn der erfaßte Wert des ersten Parameters über dem Unterdrucksicherheitswert liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 7 und 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck-Sicherheitswert des ersten Parameters unter dem Sollwert des ersten Parameters liegt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem die Oxydation von der kontinuierlichen Art ist, wodurch erstens man kontinuierlich in die Oxydationszone zu behandelnde Strömung einführt, die Wasser und das auf biochemischem Wege oxydierbare Material bzw. den Stoff aufweist, wobei man zweitens kontinuierlich von der Oxydationszone einen behandelten Strom abgibt, der Wasser, mindestens einen Teil der biochemischen Masse und möglicherweise einen auf biochemischem Wege nicht oxydierten Rest-

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teil des eingeführten oxydierbaren Stoffes enthält, und daß man drittens möglicherweise in die Oxydationszone mindestens einen Teil der für die biochemische Oxydation notwendigen biochemischen Masse einführt, dadurch gekennzeichnet, daß das biochemische Oxydationssystem automatisch dadurch gesteuert wird, daß:

1) die Menge des auf biochemischem Wege oxydierbaren Stoffes gekennzeichnet wird, welcher pro Zeiteinheit und kontinuierlich durch mindestens einen Parameter des Oxydationsniveaus in die Oxydationszone eingeführt wird, dessen Wert in der zu behandelnden Strömung aufstromig von der Oxydationszone erfaßt bzw. nachgewiesen wird,

2) daß mindestens eine der drei folgenden Regelgrößen eingeregelt wird, nämlich:

2.1) die Konzentration an gasförmigem Sauerstoff in mindestens einem Teil der gasförmigen Atmosphäre des biochemischen Oxydationssystems,

2.2) die mechanische Leistung, welche dem mechanischen Oxydationsmittel gewährt ist,

2.3) die Menge des Oxydationsgases, welches pro Zeiteinheit die Oxydationszone versorgt,

3) daß automatisch mindestens die eine der vorgenannten Regelgrößen in Funktion mindestens des folgenden Faktors eingeregelt wird, nämlich dem Abstand zwischen dem erfaßten Wert

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des Parameters des Oxydationsniveaus und eines Nennwertes des biochemischen Oxydationssysteins,

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß

1) die Menge des auf biochemischem Wege oxydierbaren Stoffes gekennzeichnet wird, der pro Zeiteinheit und kontinuierlich durch die Gruppe mindestens der zwei folgen Oxydationsniveau parameter eingeführt wird, nämlich:

1.1) der Gesamtbedarf an Sauerstoff der zu behandelnden Strömung, die aufstromseitig von der Oxydationszone nachgewiesen oder erfaßt wird,

1.2) der Durchsatz der zu behandelnden Strömung, die aufstromLg von der Oxydationszone erfaßt oder nachgewiesen wird,

Z) daß automatisch mindestens die eine der Regelgrößen in Punktion der Gruppe von mindestens der zwei folgenden Paktoren eingeregelt wird, nämlich:

2.1) der Abstand zwischen dem erfaßten Wert des ersten Oxydationsniveauparameters und eines Nennwertes, der des Nennbetrieb des biochemischem Oxydationssystems ent

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spricht,

2.2) der Abstand zwischen dem erfaßten Wert des zweiten Oxydationsniveauparameters und dem Nennwert, welcher dem Nennbetrieb des biochemischen Oxydationssystems entspricht.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß automatisch mindestens die eine der Regelgrößen beiderseits von einem Nennwert eingeregelt wird, welcher der N_ennfunktion des biochemischen Oxydationssystems entspricht, und zwar im Sinne der Veränderung des Oxydationsniveauparameters beiderseits von dem Nennwert des letzteren.

14. Verfahren nach Anspruch 7 und 11, dadurch gekennzeichnet,

daß

1) automatisch der Sollzustand des biochemischen Oxyda-

tdonssysteras und folglich der Sollwert mindestens eines der drei Regelparameter in Funktion von mindestens folgendem Faktor modifiziert wird, nämlich der Abstand zwischen dem erfaßten Wert des Oxydationsniveauparameters und dem Nennwert des letzteren,

2) daß dadurch automatisch die erste Regelgröße und die zweite Regelgröße ebenfalls in Funktion des Abstandes zwischen dem erfaßten Wert und dem nominalen Wert des Oxydationsniveauparameters eingeregelt werden.

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15· Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 mit mindestens einer Oxydationsvorrichtung, die dazu bestimmt ist, ein Gemisch zu behandeln, welches Wasser, den oxydierbaren Stoff und eine biochemische Masse enthält, wobei die Oxydationsvorrichtung aufweist:

a) einen OxydationsbehäJter, der im wesentlichen gegen Umgebungsluft isoliert ist und dazu bestimmt ist, ein biochemisches Oxydationssystem einzurichten, welches einerseits eine zu behandelnde flüssige Masse des Gemisches, welche durch den unteren Teil des Oxydationsbehälters begrenzt ist, und andererseits eine gasförmige Atmosphäre aufweist, welche in dieser flüssigen Masse aufsteigenden Sauerstoff enthält, der durch den oberen Teil des Oxydationsbehälters begrenzt ist,

b) mindestens ein mechanisches Oxydationsmittel, welches mindestens einem Teil des Oxydationsbehälters zugeordnet und dazu bestimmt ist, einen der Reaktionsteilnehmer des biochemischen Oxydationssystems umwälzen zu lassen, nämlich den Teil der flüssigen Masse und den Teil der gasförmigen Atmosphäre, die jeder durch den Teil des Oxydationsbehälters begrenzt sind, und zwar in Berührung miteinander,

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c) ein Versorgungsmittel für den Oxydationsbehälter mit Oxydationsgas mit mindestens 50 Vol.-$ Sauerstoff für die Zulieferung des für die biochemische Oxydation notwendigen Sauerstoffs, dadurch gekennzeichnet, daß das Versorgungsmittel an Oxydationsgas folgende Teile aufweist:

1) Eine Einführvorrichtung für Oxydationsgas, die mindestens im unteren Teil des Oxydationsbehälters angeordnet ist für die Einführung des Gases mindestens innerhalb der flüssigen Masse des biochemischen Oxydationssystems in eine begrenzte Zone steigender Gaszirkulation, welche zu dieser flüssigen Masse gehört,

2) ein Isoliermittel für mindestens die vorgenannte Zone steigender Gaszirkulation für die ganze Versorgung an Gas, welches vom Oxydationsgas verschieden ist, wenn letzteres die Einführvorrichtung versorgt,

3) ein Mittel für die fraktionierte Versorgung an Oxydationsgas zur sukzessiven Zulieferung und Unterbrechung der Zulieferung des Oxydationsgases, und zwar in wiederholter Weise.

16, Anlage nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß ein automatisches Steuersystem für die Oxydationsvorrichtung

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dadurch vorgesehen ist, daß sie aufweist:

1) Ein Mittel für die Kennzeichnung des Zustandes des biochemischen Oxydationssystems, welches eine Gruppe von mindestens drei Detektoren für drei folgende einzuregelnde Parameter aufweist, nämlich jeweils der Gesamtdruck, welcher in mindestens einem Teil der gasförmigen Atmosphäre des biochemischen Oxydationssystems herrscht, die Konzentration an gasförmigem Sauerstoff in mindestens einem Teil der gasförmigen Atmosphäre des biochemischen Oxydationssystems und die Konzentration an gelöstem Sauerstoff in mindestens einem Teil der flüssigen Masse des biochemischen Oxydationssystems,

2) eine Tätigkeits- oder Wirkeinrichtung auf das biochemische Oxydationssystem, durch welche die Möglichkeit geschaffen ist, das System in einem Sollzustand zu halten und jeden der drei einzuregelnden Parameter auf einen Sollwert zu halten, welcher den Sollzustand entspricht, die eine Gruppe von mindestens zwei Reguliereinrichtungen für folgende Reguliergrößen aufweist, nämlich jeweils erstens eine beliebige von zwei folgenden Größen, nämlich die Konzentration an gasförmigem Sauerstoff in mindestens einem Teil der gasförmigen Atmosphäre des biochemischen Oxydationssystems und die mechanische Leistung, welche der mechanischen Oxydationseinrichtung erteilt ist,

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und zweitens die Menge an Oxydationsgas, welche pro Zeiteinheit die Oxydationszone beschickt,

3) ein automatisches Reguliereinrichtung der ersten Reguliergröße in Funktion von mindestens dem folgenden Faktor, nämlich dem Abstand zwischen dem erfaßten Wert des dritten Regulierparameters und einem Bezugswert des letzteren,

4) ein automatisches Reguliermittel der Reguliereinrichtung der zweiten Reguliergröße in Funktion von mindestens den folgenden drei Faktoren, nämlich erstens der Abstand zwischen dem erfaßten Wert des ersten Regelparameters und seinem Sollwert, zweitens der Abstand zwischen dem erfaßten Wert des zweiten Regelparameters und seinem Sollwert und drittens der Abstand zwischen dem erfaßten Wert des dritten Regelparameters und seinem Sollwert.

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