專利名稱：在生物凈化裝置的處理池中確定通氣過程中輸入的氧氣量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題是一種用于確定在通氣過程中向生物凈化裝置、尤其是小型凈化裝 置(Klaranlage)的處理池(Processbecken)中輸入的氧氣量的方法。
背景技術(shù)：
為了能夠凈化(澄清)分散的廢水而研發(fā)了小型凈化裝置。與傳統(tǒng)的連續(xù)式
工作的凈化裝置不同的是，許多這種小型凈化裝置可序批式工作。因此，在序批式工作
的凈化裝置中凈化水的反應(yīng)器也稱作序批式反應(yīng)器(SBR-反應(yīng)器)(Sequencing Batch
Reactor)。在這種凈化方法中，傳統(tǒng)凈化裝置中在不同的串聯(lián)的多個池中實(shí)施的凈化過
程將在一個容器的池或腔中實(shí)施。這種類型的SBR裝置通常具有兩個池或者說處理步驟
(Behandlungsstufen)，這兩個池或處理步驟大多設(shè)計為腔體，并設(shè)置在一個共同的容器
中。在更大型的裝置中，對于單獨(dú)的處理級也可分別使用單獨(dú)的容器。在本實(shí)施方式范圍內(nèi)
使用的術(shù)語"池"和"腔"表示容器或容器的一部分，在其中實(shí)施凈化過程。在SBR裝置中，
第一池通常通過沉淀較粗和較重的固體以及通常將已沉淀的物質(zhì)儲存在污泥存儲池中來
承擔(dān)機(jī)械性的預(yù)凈化。這種預(yù)澄清池同樣還用于緩沖引入的廢水量。和預(yù)澄清池分離的該
SBR裝置的第二腔用作真正的處理容器或反應(yīng)器容器。在定義的時間間隔內(nèi)，將已預(yù)澄清的
廢水從預(yù)澄清池泵入處理池中，在處理池中使用活性污泥進(jìn)行真正的廢水凈化。真正的廢
水凈化在使用生物制劑(biologischer Mittel)、通常使用活性污泥時進(jìn)行。因?yàn)樵谔幚沓?br> 中用活性污泥實(shí)施廢水凈化，所以在該池中也要進(jìn)行活性污泥和已凈化廢水的分離，從而
能夠最終在廢水凈化后將其從處理池泵出。通常凈化過程是根據(jù)時間節(jié)拍(zeitgetaktet)
來控制的，其也可以在可變的時間窗內(nèi)進(jìn)行。這意味著，單獨(dú)的凈化步驟可以根據(jù)預(yù)置的時
間模式依次實(shí)施。作為基本的、在SBR裝置的處理池中實(shí)施的各處理階段可以如下所述，其
中這些處理階段在其順序和頻率上可以發(fā)生變化-注入階段，將要凈化的廢水引入到處理池中，-通氣階段，將氧氣通入至處理池中并同時混合廢水和活性污泥，-沉淀階段，通過沉降從已凈化的廢水中分離出活性污泥，-澄清水-抽取階段，將已與活性污泥分離的已凈化廢水作為澄清水泵出，和-剩余污泥-抽取階段，從處理池中除去剩余污泥。 生物凈化方法的作用受到不同的影響，并由此與靜態(tài)運(yùn)行方法不同。作為影響SBR 裝置運(yùn)行的動態(tài)因素，首先提及的是廢水量及其性質(zhì)、處理池中的氧氣含量、活性污泥的活 性、其老化程度(Alter)以及環(huán)境因素如溫度等。 為了實(shí)施真正的凈化過程，在通氣階段將氧氣輸入到處理池中。在此有利的是， 為有機(jī)廢水所含物質(zhì)的分解以及硝化作用提供足夠的氧氣，且同時考慮到對于功能性反硝 化處理而言氧氣含量極低或甚至為0mg/1。僅當(dāng)廢水中無氧時能夠有目的地進(jìn)行反硝化處 理，因?yàn)橹挥性诖藭r的廢水中細(xì)菌才從硝酸鹽中獲取氧并由此進(jìn)行必要的脫氮，其中存留
3的氮以氣體形式排入大氣中。為了得到處理池中氧氣含量，在DE 40 24 947 Al中公開的 凈化裝置的處理池中使用了氧氣傳感器。該氧氣傳感器測量處理池的液體中含有的氧氣。 從測得的氧氣含量能夠一方面監(jiān)控氧氣需求量及另一方面在重復(fù)測量中監(jiān)控氧氣的消耗 量或可以在通氣階段監(jiān)控氧氣通入量。從DE 4332 815 Al中已知的凈化裝置以及其中所 描述的方法也在使用氧氣傳感器的情況下工作，其中氧氣傳感器安裝于處理池中。然而使 用氧氣傳感器來確定通入處理池中的氧氣量并不適用于所有的凈化裝置。盡管氧氣傳感 器的使用在人工操作和定期監(jiān)控及維護(hù)的凈化裝置中適合前述目的，但在大多由私人操作 且每年僅維護(hù)幾次的凈化裝置中，氧氣傳感器的使用并不合適，典型地如在小型凈化裝置
(Kleinklaranlage)和小型澄清設(shè)備.(kleineKlaranlage)中的情形。為數(shù)眾多的小型凈化 裝置和小型澄清設(shè)備根據(jù)sbr-方法工作。為保持其功能性，必須定期地清洗氧氣傳感器且 經(jīng)常要重新校準(zhǔn)。此外，電解質(zhì)或隔膜或其他部件必須更換。此外，參考小型凈化裝置相對 低廉的成本，氧氣傳感器的成本相比而言是較高的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，基于上述背景技術(shù)，本發(fā)明的目的在于改進(jìn)本文開始所述的方法，使得該方
法特別適用于僅需要很少維護(hù)費(fèi)用的凈化裝置、尤其是小型凈化裝置或小型澄清設(shè)備中， 且在該方法中氧氣傳感器不是必需的。 該目的通過本文開始提及的通用方法得以解決，在該方法中在通氣過程中，在運(yùn) 行的壓縮機(jī)上測定在空氣管道中輸送的空氣體積，并且通過參考空氣體積中含有的氧氣含 量而確定向處理池中引入的氧氣量。 與之前已知的方法不同的是，在該方法中，沒有直接獲取處理池中液體的氧氣含 量，而是間接地通過確定經(jīng)壓縮機(jī)輸送的及由此引入處理池中的空氣體積來完成對向處理 池中引入的氧氣量的測定。由此能夠以更簡單的方式且不需要在處理池中設(shè)置具有足夠精 確性的傳感器就能確定各引入的氧氣量。在此需用到與此有關(guān)的已知關(guān)系，在該已知關(guān)系 中，已知因素也可以包含位置特異性的因素，如凈化裝置所在位置的地理高度或類似因素。
更有利的是，通過在空氣管道中對運(yùn)行的壓縮機(jī)進(jìn)行壓力測量而得到在通氣階段 輸送的空氣體積。令人驚奇地發(fā)現(xiàn)通過該壓力測量能夠提供足夠準(zhǔn)確的空氣輸送體積值， 更確切地說是涉及壓縮機(jī)的特定運(yùn)行時間。作為校正值要參考與輸送壓力相關(guān)的壓縮機(jī)功 率曲線。恰好在小型凈化裝置和小型澄清設(shè)備上典型地使用具有與輸送壓力相關(guān)的功率曲 線的壓縮機(jī)。在壓縮機(jī)必然會形成的運(yùn)行壓力發(fā)生變化時，為了輸送空氣到處理池中，輸送 的空氣量也相應(yīng)改變。在壓縮機(jī)運(yùn)行壓力增加的情況下，輸送的空氣量由于其功率曲線而 減少。此后可以根據(jù)在通氣階段檢測的壓力值確定當(dāng)前輸送的空氣量，并由此再次確定當(dāng) 前向處理池中引入的氧氣量。用此方式檢測當(dāng)前向處理池中引入的氧氣量，對于在處理池 外部使用的傳感器而言是無需維護(hù)的。因?yàn)榈湫偷厥褂眠@種方法的凈化裝置，通常已經(jīng)配 備有接入空氣管道的壓力傳感器，或者這種壓力傳感器很容易改進(jìn)，因此能夠以簡單的方 式實(shí)現(xiàn)該方法。這清楚地表明，在上述類型的已存在的凈化裝置中，這種方法很容易得到改 進(jìn)。在此僅需調(diào)整或改變控制裝置所使用的程序。 在已討論類型的傳統(tǒng)裝置中，壓力傳感器如在DE 198 38 488 Al中所描述的那樣 僅用于滲漏監(jiān)控，或如在DE 203 20 908 Ul中所公開的那樣用于確定處理池的液面高度。
前面所描述的方法優(yōu)選是用于調(diào)節(jié)向含有活性污泥的處理池輸送氧氣的方法的 一部分，對處理池中氧氣需求量的測定同樣屬于該方法。有利地是，前文所述方法又是用于 控制及調(diào)節(jié)這種凈化裝置的處理進(jìn)程的方法的一部分，其中的凈化裝置尤其為根據(jù)SBR方 法工作的凈化裝置。為不必使用處理池中安裝的氧氣傳感器就得到關(guān)于處理池中所需氧氣 量的足夠準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，根據(jù)一個優(yōu)選的實(shí)施方案，從當(dāng)前處理池中的液面高度推導(dǎo)出氧氣 需求量。在此同樣令人驚奇地發(fā)現(xiàn)通過液面高度檢測能夠求出足夠準(zhǔn)確的氧氣需求量。在 此需要檢測當(dāng)前的絕對液面高度。已知引入凈化裝置的原水在較窄的范圍內(nèi)總是具有相同 的污染度。對此的原因是將廢水引入小型凈化裝置或小型澄清設(shè)備的個人，他們在廢水量 和廢水成分即污染度方面的習(xí)慣通常不會有顯著變化和在短時間內(nèi)發(fā)生變化。由此產(chǎn)生的 廢水量對污染物的特定比例，從而通過液面高度的檢測能夠足夠準(zhǔn)確地確定引入的水量及 要凈化的污染物質(zhì)(污染物)。此時，可以例如通過控制中的適配系數(shù)或校正系數(shù)，考慮到 區(qū)域性負(fù)荷差異及所屬居民的行為，從而形成測量的廢水量和用于凈化的物質(zhì)之間足夠準(zhǔn) 確的常規(guī)比例?？筛鶕?jù)污染程度為不同的處理過程計算各自所需的氧氣量。因此這些數(shù)值 能夠作為已知的數(shù)值用于需求量的確定。因?yàn)榇送馓幚沓氐臋M截面是已知的，并且在進(jìn)行 液面高度測量后，液面高度同樣是已知的，所以能夠方便地計算處理池中含有的液體體積。 因此，該數(shù)值作為已知的數(shù)值同樣能夠用于氧氣需求量的確定。如果在液面高度確定后算 出處理池中必需的氧氣需求量，則相應(yīng)地控制該氧氣需求量確定之后的通氣階段。因?yàn)樵?凈化裝置的壓縮機(jī)通常以恒定的運(yùn)行功率運(yùn)行，所以從壓縮機(jī)第一次短暫的起動時間后直 至在空氣管道中的流動比率穩(wěn)定，就可以從所實(shí)施的用于確定輸送體積的壓力測量來獲知 通氣階段必須運(yùn)行多長時間才能輸送所需的氧氣量。這在通氣階段開始時就已經(jīng)進(jìn)行。因 此在處理池中的條件保持恒定時，在該通氣階段開始時就已經(jīng)知道其運(yùn)行了多長時間。清 楚地知道與傳統(tǒng)的方法不同的是，在所描述的輸入氧氣量的確定方法中，通氣階段的長度 在每個階段的開始就是已知的。該方法能夠使用在其他的處理過程及自身的準(zhǔn)備上。在之 前的方法中，該方法是不可能的，因?yàn)橹挥挟?dāng)通過處理池中的氧氣傳感器來測量處理池中 所需的氧氣含量時，才能確定通氣階段的結(jié)束。 根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，絕對的液面高度測定同樣借助本來就接入空氣管道的壓力 傳感器進(jìn)行。在空氣輸送階段后，更確切地說優(yōu)選直接在這樣的空氣輸送階段后，其中在該 空氣輸送階段之前在空氣管道中形成的壓力通常由于不密封性而在壓縮機(jī)內(nèi)部降低一定 量，用這種方法測量空氣管道中產(chǎn)生的空氣壓力。在該方法的一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，也可 以在一個或多個注入階段后在通氣階段剛開始后短時間地關(guān)閉壓縮機(jī)，從而能夠在壓縮機(jī) 關(guān)閉時進(jìn)行液面高度的測量。由此已經(jīng)可以精確地調(diào)控第一通氣階段，因?yàn)樵谶M(jìn)行該測量 之后所有用于計算的必需測量結(jié)果已經(jīng)存在。為進(jìn)行壓力測量，在測量持續(xù)時間內(nèi)保持空 氣管道中在空氣輸送階段結(jié)束之后產(chǎn)生的壓力，這例如通過封閉空氣管道以避免空氣從空 氣管道回流實(shí)現(xiàn)。此時空氣管道中形成的壓力相應(yīng)于通過池中的水柱在空氣管道中形成的 壓力。通過池中與液面高度相關(guān)的水柱，位于其中的液體力求經(jīng)空氣管道的連接口輸入空 氣管道中以及力求使空氣管道中的空氣逆著其原來的輸送方向從中壓出。這可以通過封閉 壓縮機(jī)和壓力傳感器之間的空氣管道來阻止。此時，空氣管道中形成的空氣壓力相應(yīng)于通 過水柱形成的流體靜壓。這種空氣回流還可以通過壓縮機(jī)的附屬設(shè)備或通過壓縮機(jī)本身實(shí) 現(xiàn)。得到的測量值直接用通過水柱施加的流體靜壓來校正。因此，從測得的壓力測量值可
5以方便地且無需特別的校正措施就確定液面高度。該方法允許在足夠的準(zhǔn)確性下確定處理 池中液體的絕對液面高度。 如果空氣從空氣管道中以一定的泄漏速率泄漏，則可以進(jìn)行足夠準(zhǔn)確的壓力測量 以求出絕對的液面高度。因?yàn)樵撔孤┧俾蕿橐粋€常數(shù)，所以不用太過周折即可修正得到的 測量值。在校正測量方法的過程中能夠確定該泄漏速率。該校正還可以在凈化裝置運(yùn)行期 間以一定間隔反復(fù)進(jìn)行，從而可以識別出各種條件下產(chǎn)生的測量條件變化并且能夠予以補(bǔ) 償。該泄漏速率可以為系統(tǒng)或功率所決定的或者是有意規(guī)定的。在有意規(guī)定時，需要考慮 到在空氣通過空氣管道的輸送運(yùn)行結(jié)束后，空氣管道中含有的壓力不是立刻釋放，而是有 限制地進(jìn)行這種壓力釋放或空氣回流，從而可以通過在這種情況下在空氣輸送階段后的空 氣管道中產(chǎn)生的壓力來進(jìn)行所需的液面高度測定。


接下來根據(jù)實(shí)施例并參考附圖來描述本發(fā)明。附圖為 圖1 :在圖示的斷面圖中示出了根據(jù)SBR-方法工作的小型凈化裝置，禾口 圖2 :圖示了圖1的小型凈化裝置空氣管道內(nèi)部在空氣輸送階段后的時間段上的
壓力變化。
具體實(shí)施例方式
小型凈化裝置1具有容器2，容器2上部帶有開孔，蓋子3嵌入該開孔中。小型凈 化裝置1的容器2分成兩個腔，且為此目的具有隔板4。通過隔板4形成了第一池或第一 腔，其用作污泥存儲裝置或緩沖裝置以及預(yù)凈化裝置且，在該實(shí)施方式中標(biāo)記為預(yù)澄清池 5。另一池及另一腔為處理池6。小型凈化裝置l根據(jù)SBR-方法工作。因此也可以將處理 池6稱為SBR-池或SBR-反應(yīng)器。入口 7通往預(yù)澄清池5，通過入口 7向小型凈化裝置1中 引入要澄清的原水_廢水。預(yù)澄清過的廢水用揚(yáng)液器(Druckluftheber) 8從預(yù)澄清池5輸 送到處理池6中。 在處理池6中，SBR-方法的典型處理步驟逐步進(jìn)行，揚(yáng)液器9在生物凈化后將已 凈化的廢水(澄清水)輸送到儲藏罐10中。澄清水從該儲藏罐10流到出口 11。緊接著通 過設(shè)計為揚(yáng)液器的抽出泵(Abzugspumpe) 12抽出處理池6中過剩的污泥并輸送至預(yù)澄清池 5的污泥存儲裝置中。 在所圖示的實(shí)施例中，處理池6中安裝有通氣裝置13。該通氣裝置13包含連接空 氣管道14的通氣頭15，通氣頭15具有通氣透膜16，通過該通氣頭15向處理池6及位于其 中的液體中通入經(jīng)空氣管道14引入的空氣。通氣頭15安裝在處理池6的底部區(qū)域內(nèi)。引 入的空氣以非常微小的氣泡形式從通氣透膜16中逸出。圖1所示的通氣透膜16中的開孔 僅示意性表示開孔的存在。由于通氣透膜16的微孔性，這些開孔事實(shí)上是幾乎不可見的。 通氣裝置13的目的是在所述實(shí)施例中向處理池6中含有的活性污泥輸送氧氣。因此優(yōu)選 的是，引入的空氣以非常微小的氣泡形式從通氣透膜16中逸出。 空氣管道14從壓縮機(jī)17引出。因此，空氣管道14從壓縮機(jī)17延伸到通氣頭15。 由壓縮機(jī)17在運(yùn)行時輸送的空氣流經(jīng)壓縮空氣分配器18，該壓縮空氣分配器18具有多個 出口 。每一個出口在壓縮空氣分配器18內(nèi)可借助在所示實(shí)施例中設(shè)計為電磁閥的閥門(圖l中未示出)開啟和閉合。為控制空氣輸入，壓縮機(jī)17和屬于壓縮空氣分配器18的電磁閥 連接到控制裝置19。在壓縮空氣分配器18的一個出口處連接著用于處理池6通氣的空氣 管道14。在壓縮機(jī)17的后面，向空氣管道14中接入一個在輸送方向上開啟并在反方向上 關(guān)閉的單向止回閥20。在由壓縮機(jī)17輸送的空氣的流向上在單向止回閥20的下游設(shè)置壓 力傳感器22的向空氣管道14開口的測量管21。由于測量管21和空氣管道14之間的連 接，可以在電磁閥開啟的情況下通過壓力傳感器22測量空氣管道14中的空氣壓力。壓力 傳感器22通過信號線23連接到控制裝置19。在備選設(shè)計方案中，壓力傳感器安裝在空氣 管道14中，壓縮空氣分配器18的下游。 小型凈化裝置1 ，如前面已經(jīng)指出的，根據(jù)SBR-方法工作。對單獨(dú)處理步驟的控制 通過控制裝置19進(jìn)行。使用通過壓力傳感器22在空氣管道14中測得的壓力作為控制單 獨(dú)處理步驟的調(diào)節(jié)參數(shù)。通過壓力傳感器22對處理池6中的液面高度進(jìn)行標(biāo)定。當(dāng)沒有 空氣通過空氣管道14流入處理池6中時，對液面高度進(jìn)行標(biāo)定。該情況是這樣一種情況 例如屬于連接有空氣管道14的壓縮空氣分配器18的出口的電磁閥開啟以及壓縮機(jī)17不 工作。壓力測量本身在空氣輸送階段完成之后進(jìn)行，即在通過空氣管道14向處理池6引入 空氣的時期結(jié)束之后。在該空氣輸送階段中可以涉及這樣的階段在對池進(jìn)行通氣的過程 中作為處理步驟(通氣階段)進(jìn)行。同樣地，在該空氣輸送階段內(nèi)也可以涉及短時間地向 處理池6中引入空氣，最終的目的是要進(jìn)行后面描述的液面高度測定。通氣透膜16通常阻 止了水通過通氣透膜16上孔的小孔徑寬度滲入空氣管道14。因此，為進(jìn)行液面高度測定而 進(jìn)行的壓力測量的實(shí)施前提是在測量時間點(diǎn)之前在空氣管道中形成壓力，使得通過通氣 透膜16向處理池6及其中的液體中引入空氣。 該空氣輸送階段結(jié)束之后，處理池6中含有的液體基于連通管原理而原則上力求 滲入空氣管道14中。該情況是空氣管道14的開放末端未通過通氣透膜封閉的情況。在該 情況下，空氣管道14中含有的空氣由于封鎖空氣回流的單向止回閥20而能夠不發(fā)生泄漏。 因此位于空氣管道14內(nèi)部的空氣相應(yīng)于經(jīng)處理池6中的液體水柱壓縮，從而在空氣管道14 內(nèi)部產(chǎn)生壓力，該壓力相應(yīng)于與空氣管道14通往處理池6的開口有關(guān)的水柱的流體靜壓。 該壓力不是在空氣輸送結(jié)束的同時產(chǎn)生的。出于該原因而有利的是，在空氣輸送結(jié)束后以 預(yù)定的時間間隔通過壓力傳感器22測量空氣管道14中的壓力。 圖2示意性表示了在空氣管道14的內(nèi)部產(chǎn)生的壓力變化，該壓力變化在空氣輸送 階段結(jié)束之后作為第一通氣階段B工在通氣裝置13中在其空氣管道14內(nèi)部產(chǎn)生。在通氣階 段中，空氣管道14通過壓縮機(jī)17的運(yùn)行載入空氣。在空氣管道14中可測到的壓力高于單 獨(dú)通過水柱反向作用形成的流體靜壓。除了通過水柱形成的反向壓力之外，通過壓縮機(jī)17 的運(yùn)行在空氣管道14內(nèi)形成的壓力還包含開啟通氣透膜16必需的壓力以及用于克服流 阻(流經(jīng)管道時的摩擦損失、電磁閥中的渦流、管道彎道處的阻力等等)必須提供的壓力。 輸送壓力超過該些壓力的總和是必須的，從而輸送的空氣能夠從空氣管道14及帶有通氣 透膜16的通氣頭15中逸出。在圖2的圖的左邊仍在運(yùn)行的通氣階段B工在時間點(diǎn)t。結(jié)束， 具體說是通過關(guān)閉壓縮機(jī)17而結(jié)束的。在空氣管道14中的空氣輸送階段結(jié)束后在時間點(diǎn) t。，空氣管道14中的壓力于壓縮機(jī)17關(guān)閉時下降了因流阻等帶來的那部分壓值。在壓縮 機(jī)17關(guān)閉后還高于用于克服水柱和通氣透膜16開孔壓力的壓力，通過通氣透膜16泄漏到 廢水中直到空氣管道14中的壓力與處理池中水柱的流體靜壓及透膜開孔壓力的總和達(dá)到
7壓力平衡。從而在通氣階段(在此為通氣階段B》結(jié)束后的一段時間的空轉(zhuǎn)期(Nachlauf) 內(nèi)還有空氣從空氣管道14進(jìn)入到處理池6及其中的液體中?？諝廨斔碗A段結(jié)束的時間點(diǎn) 上在空氣管道14中產(chǎn)生的輸送壓力下降到一個量，該量在圖示實(shí)施例中相當(dāng)于在空氣管 道14連接處產(chǎn)生的流體靜壓和通氣透膜16的開孔壓力的總和。因此達(dá)到壓力平衡，這是 因?yàn)橥ㄟ^關(guān)閉的單向止回閥20阻止了空氣回流。該在不透氣的通氣裝置中穩(wěn)定的壓力平 衡狀態(tài)在圖2的時間點(diǎn)^達(dá)到。在用壓力傳感器22進(jìn)行用于液面高度標(biāo)定的壓力測量前， 要等待該時間點(diǎn)。使用壓力傳感器22的壓力測量在時間點(diǎn)^后進(jìn)行，例如在如塊形箭頭 (Blockpfeil)標(biāo)注的時間點(diǎn)t"從壓力傳感器22得到的測量值通過信號線23傳到控制 裝置19，該控制裝置根據(jù)測量的壓力值計算處理池6的液面高度。因?yàn)樵趫D示實(shí)施例中的 壓力測量值中包含通氣透膜16的開孔壓力，所以會用該已知的量校正通過壓力傳感器得 到的測量值。 在圖2中，在時間點(diǎn)^開始的點(diǎn)劃線表示持續(xù)的壓力下降，在恒定的泄漏速率時 產(chǎn)生該壓力下降。如果該泄漏速率是已知的，就能夠如前所述校正由此所產(chǎn)生的逐漸的壓 力減小，以便通過進(jìn)行多次測量進(jìn)行評估來標(biāo)定液面高度。 通過比較兩個或更多液面高度測量結(jié)果，能夠確定處理池6中液體的液面高度的 變化。 向預(yù)澄清池中引入的原水的平均負(fù)荷度(Belast皿gsgrad)是已知的或者可以在 該方法的示范設(shè)計中用校正系數(shù)調(diào)整。因此通過揚(yáng)液器8從預(yù)澄清池5引入到處理池6中 的原水的負(fù)荷也是已知的。同樣可以假設(shè)凈化步驟必需的氧氣量是已知的。
除了已經(jīng)提及的因素，確定處理池6中的液面高度的同時也確定處理池6中的液 體的氧氣溶解度。該氧氣溶解度和水的高度呈線性關(guān)系。最后，對過程優(yōu)化重要的是，多少 氧氣量能夠完全溶解在處理池6中的液體中。 優(yōu)選使用從通氣透膜16中逸出的空氣泡的平均尺寸作為關(guān)于處理池6中液體的 可能的進(jìn)氧量(Sauerstoffeintrag)的另一校正系數(shù)。顯然，由于大量小氣泡比少量大氣 泡有更大的表面，從而通過小氣泡能得到更高的進(jìn)氧量。因此在確定處理池6中液體的氧 氣需求量時優(yōu)選考慮該情況。 前面的實(shí)施例清楚表明通過絕對液面高度標(biāo)定不僅能確定處理池中液體的體 積，還尤其可以在考慮其他前述的因素的情況下確定處理步驟必需的以及液體可吸收的氧 氣量作為氧氣需求量，該氧氣需求量尤其對于小型凈化裝置或小型澄清設(shè)備具有足夠準(zhǔn)確 性。接下來的通氣階段B2以及任選的其他中間有通氣暫停的通氣階段適配其運(yùn)行時間和 暫停時間的關(guān)系，直到確定的氧氣需求量輸入到處理池6中。在圖示實(shí)施例中，通氣階段的 起始根據(jù)定義開始于壓縮機(jī)17運(yùn)行時間之后很短的時間內(nèi)，直到空氣管道14中形成穩(wěn)定 的壓力比例(參見圖2)。為確定通氣階段中當(dāng)前輸入處理池6中的氧氣量，在通過壓縮機(jī) 17輸送運(yùn)行而在空氣管道14中形成穩(wěn)定的壓力比例后，在運(yùn)行的壓縮機(jī)17上用壓力傳感 器22在空氣管道14中進(jìn)行壓力測量。在圖示的實(shí)施例中在時間點(diǎn)t4(如圖2中的塊形箭 頭所注)進(jìn)行壓力測量。該壓力測量與之前在壓縮機(jī)17運(yùn)行的通氣階段用于液面高度標(biāo) 定的壓力測量不同。在本文中須指出在通氣階段在壓縮機(jī)運(yùn)行時進(jìn)行壓力測量的概念也 可理解為，當(dāng)在通氣階段時期短時間(相當(dāng)于壓力測量的時間長度)地關(guān)閉壓縮機(jī)時進(jìn)行 壓力測量，其中在短時間關(guān)閉過程中，空氣管道中的壓力比例不會因壓縮機(jī)的關(guān)閉發(fā)生變
8化或只發(fā)生不重要的變化?？紤]到與輸送壓力相關(guān)的壓縮機(jī)17的功率曲線和可能的其他
校正值，在預(yù)先給出的時間單元上的當(dāng)前空氣輸送體積是可確定的。壓縮機(jī)17以恒定的運(yùn)
行功率運(yùn)轉(zhuǎn)。因此在保持相同的處理?xiàng)l件下處理池6中在通氣階段的輸送體積是不變的。
從而，通過從通氣階段開始進(jìn)行的壓力測量能夠根據(jù)氧氣需求量、當(dāng)前輸送空氣體積以及
其中含有的氧氣含量確定用于輸送必需的氧氣量的壓縮機(jī)17的必要運(yùn)行時間和該通氣階
段B2的長度。在該確定的持續(xù)時間內(nèi)，壓縮機(jī)17在通氣階段B2內(nèi)運(yùn)行。 因?yàn)樵谕怆A段開始之前，處理池6中液體的氧氣含量以及該液體可能吸收的氧
氣量已經(jīng)確定，所以能夠在接下來通氣階段的運(yùn)行過程中在確定所輸送的氧氣量的過程
中，測定或計算處理池6的液體中的、在通氣階段發(fā)生變化的氧氣含量。 通常在凈化過程中有多個(例如8個)通氣階段。使用前面描述的方法測定處理
池6中因注入過程(給料)引起的各個通氣階段之間出現(xiàn)的液面高度變化，其中在此通常
涉及因向處理池6中加注原水而造成的液面的變化。因?yàn)橥ㄟ^液面高度測定確定了氧氣需
求量，所以可以確定因液面變化而變化的氧氣需求量。 本發(fā)明的描述清楚地表明在這種凈化裝置中使用通?，F(xiàn)有的、或者簡單安裝的 或簡單改裝的傳感器，僅通過設(shè)置裝置相應(yīng)的控制程序就可以以間接的方式進(jìn)行氧氣輸入 的檢控和氧氣需求量的確定。研究表明用該方法即可以足夠準(zhǔn)確地確定氧氣需求量，也可 以足夠準(zhǔn)確地確定當(dāng)前輸送的氧氣量，從而使凈化裝置、特別是工作時幾乎無需維護(hù)的凈 化裝置如小型凈化裝置或小型澄清設(shè)備能夠以過程優(yōu)化的方式運(yùn)行。 前面的描述還表明所述的對氧氣含量的測定方法和/或所述的對氧氣溶解度的 測定方法(分別通過獲得處理池中液體的液面高度來測定)是能夠獨(dú)立于所要求保護(hù)的方
法而使用的。
附圖標(biāo)記列表1小型凈化裝置2容器3蓋子4隔板5預(yù)澄清池6處理池7入口8揚(yáng)液器9揚(yáng)液器10儲藏罐11出口12抽出泵13通氣裝置14空氣管道15噴頭16通氣透膜17壓縮機(jī)
18壓縮空氣分配器 19控制裝置 20單向止回閥 21測量管 22壓力傳感器 23信號線 B工通氣階段 B2通氣階段
權(quán)利要求
一種用于確定生物凈化裝置、特別是小型凈化裝置(1)的處理池(6)中在通氣過程中輸入的氧氣量的方法，其特征在于，在通氣階段(B2)在壓縮機(jī)(17)運(yùn)行時確定在空氣管道(14)中輸送的空氣體積，并參考空氣體積中含有的氧氣含量確定向處理池(6)中輸入的氧氣量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在通氣階段(B2)測量空氣管道(14)中產(chǎn) 生的壓力，并參考與輸送壓力相關(guān)的功率曲線確定輸送的空氣體積。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在通氣階段(BpB》，壓縮機(jī)(17)以恒定 的運(yùn)行功率運(yùn)轉(zhuǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，在通氣階段(B2)根據(jù)預(yù)定的時間節(jié) 拍測量空氣管道(14)中產(chǎn)生的壓力，并根據(jù)數(shù)值大小將壓力測量值分組以求得不同的輸 送壓力水平。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法與將一定量的氧氣 引入生物凈化裝置、特別是小型凈化裝置(1)的含有活性污泥的處理池(6)中的方法相結(jié) 合，其中，為確定處理池(6)中含有的液體的氧氣需求量而測定當(dāng)前的液面高度，依據(jù)向處 理池(6)中輸入的原水的負(fù)荷狀態(tài)確定處理所需的氧氣量，并且再次依據(jù)所需的氧氣量引 入如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的通氣階段(B2)，該通氣階段(B2) —直運(yùn)行到向處理池 (6)中輸入所需的氧氣量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，為確定液面高度而在先前的通氣階段 (B》后測量空氣管道(14)中產(chǎn)生的壓力，其中，至少在空氣壓力測量持續(xù)時間內(nèi)保持空氣 管道(14)中在通氣階段(B》結(jié)束后所產(chǎn)生的壓力，或者該空氣壓力僅以對該測量無影響 的程度下降。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述通氣階段(B》通過關(guān)閉壓縮機(jī)(17) 而結(jié)束，在通氣階段(B》結(jié)束后在空氣管道(14)中進(jìn)行為標(biāo)定液面高度而實(shí)施的壓力測
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述通氣階段(B》通過封閉空氣管道 (14)而結(jié)束，在通氣階段(B》結(jié)束后在空氣管道(14)中進(jìn)行為標(biāo)定液面高度而實(shí)施的壓 力測量，其中，空氣管道(14)在空氣輸送方向上在壓縮機(jī)(17)和集成至空氣管道(14)內(nèi) 的壓力傳感器(22)之間被封閉。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6 8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，參考空氣管道(14)中出現(xiàn) 的泄漏速率以校正測量的壓力信號。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6 9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在先前通氣階段(B》的結(jié) 束時間點(diǎn)(t。)之后以預(yù)定的時間間隔進(jìn)行所述壓力測量。
全文摘要
本發(fā)明提供了確定生物凈化裝置、尤其是小型凈化裝置(1)的處理池中輸入的氧氣量的方法。在通氣過程中，在壓縮機(jī)(17)運(yùn)行時確定空氣管道(14)中輸送的空氣體積。在通氣階段(B2)中測量空氣管道(14)中產(chǎn)生的壓力并且通過參考與輸送壓力相關(guān)的功率曲線來確定輸送的空氣體積。通過參考其中含有的氧氣含量而確定向處理池(6)中輸入的氧氣量。處理池中的當(dāng)前液面高度是絕對確定的，優(yōu)選通過空氣管道中設(shè)置的壓力傳感器來確定。
文檔編號C02F3/12GK101795982SQ200880105292
公開日2010年8月4日 申請日期2008年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月2日
發(fā)明者萊因哈德·伯勒 申請人:萊因哈德·伯勒