DE4015200A1 - Steuervorrichtung eines abwasserbauwerkes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung - eines Abwasser­ bauwerkes mit einer Vielzahl von einer Steuerzentrale zuge­ ordneten Zufuhrgeräten, die jeweils eingangsseitig Abwasser aufnehmen und ausgangsseitig über einen Auslaßkanal Abwasser abgeben und denen jeweils ein Abwasservorrat mit einem Wasser­ spiegel zugeordnet ist, wobei jedem Auslaßkanal eine Meßstelle für eine Durchflußmenge zugeordnet ist, und die Meßstelle am Auslaßkanal schwer zugänglich tiefer als der Wasserspiegel des Abwasservorrates angeordnet ist, - bei der jedes Zufuhrgerät in der Auslaßmenge verstellbar und hierzu mit einer Stellein­ richtung für eine Gerätegröße versehen ist, bei der jede Stell­ einrichtung mit einem an der Steuerzentrale angeordneten Stell­ glied verbunden ist, dem eine Skala zugeordnet ist, bei der jedem Zufuhrgerät ein Gerätegröße-Meßgerät zugeordnet ist, das an die Steuerzentrale angeschlossen ist, bei der die jeweilige Durchflußmenge an der Meßstelle in einem bestimmten Verhältnis zu der jeweiligen Gerätegröße des Zufuhrgerätes steht, und bei der ein Durchflußmengen-Meßgerät eingangsseitig einer der Meß­ stellen zugeordnet ist und ausgangsseitig mit einer Verbindung zu der Steuerzentrale versehen ist.

Es läßt sich ein Abwasserbauwerk erstellen, bei dem ein großes Klärbecken in nach oben offene Zellen unterteilt ist. Abwasser wird dem Klärbecken einerends zugeführt und in Strömungsrich­ tung anderenends abgeführt, bildet einen über alle Zellen sich erstreckende Wasserspiegel und kann in Strömungsrichtung von einer Zelle über eine Zellenwand in die benachbarte Zelle ge­ langen. Um bestimmte biologische Prozesse zu beeinflussen, wird in einer bezüglich Strömungsrichtung nachfolgenden Zellen eine als Zufuhrgerät dienende Pumpe angeordnet, die über einen rohr­ artigen Auslaßkanal Abwasser bzw. Rezirkulationsschlämme in die bezüglich Strömungsrichtung vorhergehende Zelle fördert. Pumpe und Auslaßkanal werden tief im Abwasser unter dem Wasser­ spiegel angeordnet und der Auslaßkanal durchdringt die Zellen­ wand zur vorhergehenden Zelle. Da der Zusammenhang zwischen ver­ schiedenen Betriebseinstellungen der Pumpe und der von der Pumpe durch den Auslaßkanal bewirkten Durchlaßmenge pro Zeiteinheit von den jeweiligen Verhältnissen abhängt, läßt sich an den Aus­ laßkanal in der vorhergehenden Zelle ein Durchlaßmengen-Meß­ gerät anbauen. Um das Durchlaßmengen-Meßgerät zu schützen, wird es von einer Trockenkapsel umgeben. Ein Klärwerk weist eine Vielzahl, z. B. zwanzig, solcher Klärbecken und damit eine ent­ sprechende Vielzahl von Durchlaßmengen-Meßgeräten und Trocken­ kapseln auf. Zur Steuerung des Klärwerkes läßt sich jedem Durch­ laßmengen-Meßgerät eine Mengenanzeige in der Steuerzentrale, jeder Pumpe eine Drehzahlverstellung und jedem in der Steuer­ zentrale befindlichen Stellglied für die Drehzahlverstellung eine Skala für Pumpendrehzahl zuordnen. Die Bedienungsperson stellt die einzelnen Durchflußmengen pro Zeiteinheit unter Berücksichtigung der Bedienungserfahrung anhand der Skala für Pumpendrehzahl durch Betätigung der Stellglieder so ein, daß die Mengenanzeigen die jeweils erwünschten Durchflußmengen angeben. Die Vielzahl von Durchflußmengen-Meßgeräten und Trockenkapseln stellt einen sehr hohen Aufwand dar.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Steuervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die von der Steuerzentrale aus erfolgende Steuerung der Vielzahl verschiedener Durchflußmengen pro Zeiteinheit mit nur einem Durchflußmengen- Meßgerät und ohne Trockenkapseln verwirklicht ist. Die er­ findungsgemäße Steuervorrichtung ist, diese Aufgabe lösend, da­ durch gekennzeichnet, daß das eine Durchflußmengen-Meßgerät mittels einer Sonde nacheinander an alle Meßstellen anlegbar ist, daß ein in der Steuerzentrale vorgesehener Rechner für jedes Zufuhrgerät bzw. jede Meßstelle eine Speichereinheit auf­ weist, die den Zusammenhang zwischen der Durchflußmenge an die­ ser Meßstelle und der zugeordneten Gerätegröße dieses Zufuhr­ gerätes speichert, und daß den Stellgliedern für die Gerätegröße jeweils eine Skala für Durchflußmenge zugeordnet ist.

Es ist nur eines der teuren Durchflußmenge-Meßgeräte nötig, das nach einer Eichung der Steuervorrichtung aufbewahrt werden kann, also nicht dauernd in Betrieb sein muß. Mit Hilfe der Sonde bzw. von Elektronen gelangt man bei höchstens geringem baulichem Aufwand nacheinander an alle Meßstellen, wobei Trockenkapseln zum Schutz von Durchlaufmengen-Meßgeräten ent­ fallen. Es wird zum Eichen der Steuervorrichtung bzw. vor In­ beriebnahme des Abwasserbauwerkes für jede Meßstelle bzw. jedes zugehörige Zufuhrgerät die Gerätegröße-Durchlaufmenge- Kennlinie in die zugeordnete Speichereinheit aufgenommen. Das Durchlaufmengen-Meßgerät ist beim Anschluß an jede Meßstelle oberhalb des Wasserspiegels des Abwasservorates angeordnet. Eine Umleitung des Auslaßkanales, die eine leicht zugängliche Meßstelle oberhalb des Wasserspiegels ergibt, ist nicht erfor­ derlich. Bei der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung liegen der Auslaß des Zufuhrgerätes und der anschließende Auslaßkanal deutlich tiefer als der Wasserspiegel des Abwasservorates und sind für die Anbringung eines Durchlaufmengen-Meßgerätes nur schwierig zugänglich.

Gemäß Erfindung werden die Durchlaufmengen pro Zeiteinheit an den einzelnen Meßstellen tatsächlich gemessen und in den, z. B. als CD-Bausteine ausgebildeten, Speichereinheiten in Er­ innerung genommen. Das als Meßwertaufnehmer eingesetzte Durch­ flußmengen-Meßgerät wird nach dem Lernprozeß der Speicherein­ heiten wieder entfernt. Die in Erinnerung genommenen Durchfluß­ mengen-Werte werden in den Speichereinheiten sowieso systembe­ dingt vorhandenen Parametern bzw. Gerätegrößen, wie Frequenzen oder Drehzahlen von Pumpen, zugeordnet. Die vorliegende Erfin­ dung befaßt sich mit der Abwassertechnik, z. B. einem Klärwerk, das Einrichtung zur Nitrifikation, Denitrifikation oder bio­ logischen Phosphor-Elimination aufweist. Zur Abwassertechnik gehören auch Bauwerke des Regenwasser- bzw. Schmutzwasserab­ laufes, d. h. der Kanalbewirtschaftung. Der Auslaßkanal ist z. B. ein rundum geschlossenes Rohr oder ein nach oben offenes Gerinne. Als Meßwertaufnehmer wird ein an sich bekanntes Durchflußmengen- Meßgerät verwendet, das die Durchflußmenge pro Zeiteinheit über eine Sonde bzw. Elektroden feststellen kann, die an den Aus­ laßkanal angelegt wird bzw. werden. Mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung werden auf dem Gebiet der Abwassertechnik, z. B. der Klärwerke und der Kanalbewirtschaftung, Mengenmessungen und durchlaufmengenabhängige Steuervorgänge mindestens mit der Genauigkeit bekannter Steuervorrichtungen ermöglicht. Beim Eichen bzw. Vorbereiten der Steuervorrichtung läßt man nachein­ ander für jedes Zufuhrgerät die Gerätegröße alle im zu steuern­ den Wertebereich liegenden Werte einnehmen und nimmt diese Ge­ rätegrößen sowie die zugehörigen Durchlaufmengen-Meßergebnisse in die Speichereinheiten auf, wobei das Durchlaufmengen-Meß­ gerät über ein Kabel mit der Steuerzentrale bzw. dem Rechner verbunden ist. Die beim Betrieb erforderlichen Steuervorgänge erfolgen berührungslos mittels der geladenen Speichereinheiten "aus der Erinnerung". Es sind auch an solchen Meßstellen Messungen möglich, an denen aus baulichen oder verfahrenstech­ nischen Gründen die Anbringung eines Durchlaufmengen-Meßge­ rätes nicht oder nur unter untragbarem Aufwand machbar ist.

In der Abwassertechnik gibt es zwei hauptsächliche Bereiche zur Anwendung der Erfindung und zwar das Klärwerk und die Ka­ nalbewirtschaftung. Beim Klärwerk ist eine Vielzahl von in Zellen unterteilten Klärbecken mit Pumpen vorgesehen, deren Auslaßkanäle Meßstellen unter Wasser haben. Bei der Kanalbe­ wirtschaftung ist eine Vielzahl von Rückhaltebecken vorgesehen, die jeweils über ein Schieberventil und einen Auslaßkanal mit einem Sammelkanal verbunden sind und deren Wasserauslaß hin zum Sammelkanal zu steuern ist, wobei die Auslaßkanäle Meß­ stellen unter der Erde haben. Beim Klärwerk werden die Durchlauf­ mengen an den Meßstellen in Verbindung mit einer Pumpenbetriebs­ größe wie Drehzahl oder Frequenz gebracht und sind den die Pumpenbetriebsgröße ändernden Stellgliedern Skalen mit den über die gespeicherte Funktion entsprechenden Durchlaufmengen zugeordnet. Bei der Kanalbewirtschaftung werden die Durchlauf­ mengen an den Meßstellen in Verbindung mit den Schieberventil­ stellungen und den Wasserstandshöhen in den Speicherbecken gebracht und sind den die Schieberventilstellung in Anpassung an die jeweilige Wasserstandshöhe ändernden Stellgliedern Skalen mit den über die gespeicherte Funktion entsprechenden Durch­ laufmengen zugeordnet. Unter Skala ist im Rahmen der vorliegen­ den Anmeldung ganz allgemein jede Stellungsanzeige zu verstehen, also nicht nur eine langgestreckte Linienskala mit Teilstrichen, sondern auch eine digitale Anzeige, die die jeweils gerade ein­ gestellte Stellung der Gerätegröße als Zahl anzeigt.

In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfin­ dung dargestellt und zeigt

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine erste Steuervor­ richtung eines Abwasserbauwerkes,

Fig. 2 in einem vertikalen Schnitt einen Teil der Steuervor­ richtung gemäß Fig. 1 in einem gegenüber Fig. 1 ver­ größerten Maßstab und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Steuer­ vorrichtung eines Abwasserbauwerkes.

Die Abwasserbauwerke gemäß Zeichnung umfassen jeweils eine Steuerzentrale 1, der jeweils eine Vielzahl von zu steuern­ den Stationen 2 zugeordnet ist, von denen in der Zeichnung nur drei gezeigt sind. Die Steuerzentrale weist einen Rechner 3 auf, der in der schematischen Darstellung in mehreren Ein­ zelteilen gezeigt ist und pro Station 2 eine Speichereinheit 4 umfaßt, die mit dem übrigen Rechner zusammenwirkt. In der Steuerzentrale 1 sind pro Station 2 ein Stellglied 5 und eine diesem zugeordnete Skala 6 für Durchflußmenge vorgesehen. Jede Station 2 weist eine Meßstelle 7 für Durchflußmenge auf, die wahlweise über ein gestrichelt dargestelltes Kabel 8 mit der zugeordneten Speichereinheit 4 verbindbar ist. Ein in der Station 2 angeordnetes Gerätegröße-Meßgerät 9 ist über eine Leitung 10 ebenfalls mit der Speichereinheit 4 ver­ bunden. Der Rechner 3 weist pro Station 2 eine Verbindung 15 zu dem zugeordneten Stellglied 5 und eine Verbindung 11 zu einer in der Station 2 angeordneten Stelleinrichtung 12 auf.

Um das Bauwerk auf den Betrieb vorzubereiten, wird bei einer Erprobung zur Eichung den einzelnen Stationen 2 nacheinander ein Durchflußmengen-Meßgerät 13 zugeordnet, das über eine Sonde 14 an die jeweilige Meßstelle 7 angelegt wird und über das Kabel 8 an den Rechner angeschlossen wird. Es wird dann die in Betracht kommende Gerätegröße über ihren Wertebereich durchgefahren, so daß in die Speichereinheit 4 die für diese Station gültige Kennlinie "Gerätegröße-Durchflußmenge" einge­ speichert wird. Beim Betrieb des Bauwerkes wird pro Station 2 mit dem Stellglied 5 entsprechend der Skala 6 eine bestimmte Durchflußmenge eingestellt, wobei der Rechner 3 über die Verbindung 15 angeregt wird, den der gewünschten Durchfluß­ menge entsprechenden Wert der Gerätegröße zur Verfügung zu stellen, mit dem über die Verbindung 11 die Stelleinrichtung 12 auf die der gewünschten Durchflußmenge entsprechende Ein­ stellung gebracht wird.

Bei dem Abwasserbauwerk gemäß Fig. 1 und 2 weist jede Station 2 ein Klärbecken 16 auf, das in Zellen 17 unterteilt ist, bis zu einem Wasserspiegel 18 mit Abwasser gefüllt ist und mit einer Zufuhr 19 sowie einem Ablauf 20 von Abwasser ver­ sehen ist, wobei die Strömungsrichtung durch Pfeile 21 ange­ deutet ist. In der einen Zelle 17 ist tief im Abwasser pro Station ein Zufuhrgerät 22, 23, 24 angeordnet, das als Pumpe ausgebildet ist und auf einen Auslaßkanal 25 arbeitet, an dem die Meßstelle 7 vorgesehen ist. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind die Zufuhrgeräte 22, 23, 24 jeweils ein Speicherbecken mit Schieberventil, das den Zugang zu dem Auslaßkanal 25 regelt. Jedes Speicherbecken bildet einen eigenen Wasserspiegel 18, dessen Stand über ein Meßgerät 26 laufend festgestellt und über eine Verbindung 27 dem zuge­ ordneten Speicherelement 4 und dem Rechner 3 zugeführt wird. Bei der Probe des Bauwerkes wird eine verschiedene Wasser­ spiegelstände berücksichtigende Schar von "Gerätegröße-Durch­ flußmenge"-Kennlinien aufgenommen. Jedes Speicherbecken weist eine oben angeordnete Zufuhr 28, die ggf. auch unten ange­ ordnet sein kann, und eine unten angeordnete Abfuhr 29 für Abwasser auf, wobei die Abfuhr von dem Schieberventil ver­ stellt wird. Während die unter Wasser angeordnete Meßstelle der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 durch das Abwasser zugänglich ist, ist die unter Erde angeordnete Meßstelle der Ausführungsform gemäß Fig. 3 über einen Hilfsschacht 30 zugänglich.

Claims (1)

1. Steuervorrichtung
   eines Abwasserbauwerkes mit einer Vielzahl von einer Steuer­ zentrale zugeordneten Zufuhrgeräten, die jeweils eingangsseitig Abwasser aufnehmen und ausgangsseitig über einen Auslaßkanal Abwasser abgeben und denen jeweils ein Abwasservorrat mit einem Wasserspiegel zugeordnet ist,
   wobei jedem Auslaßkanal eine Meßstelle für eine Durchflußmenge zugeordnet ist und die Meßstelle am Auslaßkanal schwer zugäng­ lich tiefer als der Wasserspiegel des Abwasservorrates angeord­ net ist, -
   bei der jedes Zufuhrgerät in der Auslaßmenge verstellbar und hierzu mit einer Stelleinrichtung für eine Gerätegröße versehen ist,
   bei der jede Stelleinrichtung mit einem an der Steuerzentrale angeordneten Stellglied verbunden ist, dem eine Skala zugeordnet ist,
   bei der jedem Zufuhrgerät ein Gerätegröße-Meßgerät zugeordnet ist, das an die Steuerzentrale angeschlossen ist,
   bei der die jeweilige Durchflußmenge an der Meßstelle in einem bestimmten Verhältnis zu der jeweiligen Gerätegröße des Zufuhr­ gerätes steht, und
   bei der ein Durchflußmengen-Meßgerät eingangsseitig einer der Meßstellen zugeordnet ist und ausgangsseitig mit einer Verbin­ dung zu der Steuerzentrale versehen ist,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß das eine Durchflußmengen-Meßgerät (13) mittels einer Sonde (14) nacheinander an alle Meßstellen (7) anlegbar ist,
   daß ein in der Steuerzentrale (1) vorgesehener Rechner (3) für jedes Zufuhrgerät (22, 23, 24) bzw. jede Meßstelle (7) eine Speichereinheit (4) aufweist, die den Zusammenhang zwischen der Durchflußmenge an dieser Meßstelle (7) und der zugeordneten Gerätegröße dieses Zufuhrgerätes (22, 23, 24) speichert, und
   daß den Stellgliedern (5) für die Gerätegröße jeweils eine Skala (6) für Durchflußmengen zugeordnet ist.