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Dipl.-Ing. Jens Schoppe
Diplomprüfung: 09/2009
In Kooperation mit: Gesellschaft für Abwasserberatung; Nordhorn
Prof. Dr.Dr. Rudolph & Partner mbH
Eine stabile Reinigungsleistung ist für eine Kläranlage ausschlaggebend, um die Einleite-Grenzwerte einzuhalten. Eine Stabilisierung sämtlicher Ablaufparameter auf niedrigem Niveau ohne Spitzenkonzentrationen ist anzustreben.
Ziel dieser Diplomarbeit war es, den Betrieb und explizit die biologische Reinigungsstufe, ausgelegt als Kaskadendenitrifikation, mit Hilfe von Fuzzylogik-Steuerungen zu optimieren. Daher war ein geeignetes Regelungskonzept zu entwickeln, dieses Konzept in der Praxis umzusetzen und zu überprüfen.
Übersicht der Kaskadenbelebung
Da es auf der ARA Schüttorf durch den Zufluss von hoch belasteten Industrieabwässern und Trübwasserzugabe zu ungünstigen Betriebszuständen kommt, war es Ziel - gerade in Hinblick auf die Stickstoffparameter - die Stickstoffelimination für unterschiedliche und zum Teil ungünstige Belastungszustände zu verbessern.
Hierzu wurden die vorliegenden Randbedingungen der Anlage ermittelt und entsprechende Regelkonzepte für eine mögliche Optimierung erstellt. Die Konzepte wirken im Wesentlichen auf die Verfahrensweise der biologischen Stufe, die auf der ARA Schüttorf als Kaskadendenitrifikation ausgeführt ist.
Die vorher starr eingestellte Verteilung des Abwasserzulaufs auf die einzelnen Kaskadenstufen wurde derart automatisiert, dass je nach Belastungszustand eine automatische Anpassung der Zulaufströme zu den einzelnen Kaskadenstufen erfolgt, um einen möglichst hohen Denitrifikationsgrad in Abhängigkeit der Anlagenbelastung zu realisieren.
Dieses Ziel wurde auch durch die Entwicklung eines Regelkonzeptes für die Rücklaufschlamm- und Rezirkulationswassermenge verfolgt.
Beispiel einer Fuzzy-Eingangsgröße
Außerdem wurde eine Regelstrategie entwickelt, um die Sauer-stoff-Eintragsmenge in die Nitrifikationsbecken in Abhängigkeit von der Ammoniumkonzentration in den Stufen anzupassen. Ziel war es, den O2-Eintrag in die Denizonen durch Sauerstoffverschleppung bei hohen Sauerstoffkonzentrationen in den Nitrifikationsstufen zu vermeiden und den Energieaufwand zu minimieren.
Die praktische Erprobung der Regelbausteine hat gezeigt, dass sich durch Einbringung der entsprechenden Konzepte ein gewünschtes Regelungsverhalten eingestellt hat.
Letztendlich konnte die Denitrifikationskapazität des Abwassers und die Leistungsfähigkeit der Kaskadenbelebungsanlage besser ausgenutzt werden.
Ebenfalls wurde durch die Anpassung des O2-Sollwertes die erforderliche Gebläseleistung herabgesetzt und Energiekosten eingespart, während die Nitrifikationsleistung nicht negativ beeinflusst wurde.