Prozeßführung von Belebungsanlagen zur biologischen Stickstoff- und Phosphorelimitation.

Abstract

Seit Anfang der 90 Jahre ist die Elimination der Stickstoff- und Phosphorverbindungen aus dem Abwasser gesetzlich vorgeschrieben. Die dazu notwendigen Anlagen sind allerdings wesentlich komplexer als die früheren und bedürfen einer ebenso komplexen Meß-, Steuerungs- und Regelungstechnik wie einer transparenten und flexiblen Prozeßführung. Die vorhandene Literatur läßt eine Integration der Steuerungen und Regelungen zu einer Prozeßführungsstrategie vermissen. Deshalb zielt die Arbeit darauf, bekannte Steuerungs- und Regelungsansätze zu analysieren, um daraus neue Strategien zu entwickeln und darauf aufbauende Prozeßführungsstrategien vorzuschlagen. Als Verfahrensvariante wird das in Deutschland weitverbreitete Belebungsverfahren mit vorgeschalteter Denitrifikation betrachtet. Der Lösungsweg entspricht dabei dem Vorgehen bei der Bearbeitung regelungstechnischer Aufgaben: Nach einer Analyse der besonderen Belastungssituation kommunaler Kläranlagen, einer Beschreibung der Grundbegriffe der biologischen und chemischen Prozesse sowie der Verfahrenstechnik erfolgt die Modellierung der biologischen Reinigungsstufe, eingeschränkt auf Prozesse, die mit den verfügbaren Stellgliedern beeinflußt werden können. Das dynamische Eigenverhalten ungeregelter Prozesse und die Wirkung der Stellglieder auf die Regelstrecke wird nach Analyse durch Simulationsergebnisse dokumentiert. Schließlich wird eine als konventionell bezeichnete Prozeßführungsstrategie vorgestellt, die repräsentativ für die Leistungsfähigkeit der Prozeßführung mit Standardkomponenten handelsüblicher Prozeßleitsysteme ist. Eine Erweiterung der Möglichkeiten der Prozeßführung wird mit der Entwicklung eines Ansatzes aufgezeigt, der auf einem einfachen nichtlinearen Modell der biologischen Vorgänge beruht. goj/difu