Grundlagen der Redoxregelung

Das Verfahren der Denitrifikations-Regelung nach dem Redox-Potential wurde von AQUADATA als kostengünstige und wartungsarme Alternative zu bestehenden Nitrit/Nitrat- (NO_X-) Regelungen entwickelt.

Die Redox-Spannung oder das Redox-Potential ist ein Maß für das Verhältnis zwischen reduzierten und oxidierten Stoffen.

Betrachtet man die biologische Abwasserreinigung, so befinden sich im zulaufenden Abwasser überwiegend Substanzen mit reduzierenden Eigenschaften, die durch den aeroben Abbauprozeß allmählich oxidiert werden.

Das Verhältnis verschiebt sich dabei zugunsten der oxidierten Komponente und die Redox-Spannung nimmt zu. Bei der Denitrifikation kommt es dagegen zu einem Absinken der Redox-Spannung, da u.a. mit dem Nitrat ein oxidierter Stoff entfernt wird.

Die Redox-Ganglinie zeigt dabei charakteristische Merkmale, die sich zur Regelung des Denitrifikations-Prozesses verwenden lassen.

Von besonderer Bedeutung ist für die hier beschriebene Regelung das Auftreten eines Knicks beim Erreichen des Nitrat-Nullpunktes (siehe Abbildung).

Eine Redox-Regelung besteht in der Grundkonfiguration aus einer Redox-Elektrode und einem Prozeßrechner (siehe Abbildung unten).

Durch die im Belebungsbecken installierte Elektrode wird das Redox-Potential des Belebtschlammes ständig gemessen und an den Prozeßrechner übertragen.

Dieser wertet das Meßsignal aus und erzeugt -u.U. unter Einbeziehung weiterer Meßgrößen wie Sauerstoffgehalt, Temperatur, pH-Wert und Ammonium-Konzentration Steuersignale für die prozeßbeeinflussenden Aggregate.

Die Redox-Regelung eignet sich prinzipiell für alle kommunalen Kläranlagen, in denen eine vollständige Denitrifikation von der Auslegung her realisierbar ist.

Wegen der vergleichsweise niedrigen Kosten und des geringen Wartungsaufwands kann der Einsatz auch in solchen Fällen erwogen werden, in denen Denitrifikations-Regelungen bisher als zu teuer oder zu wartungsintensiv verworfen wurden.

Die Anwendung im Bereich der industriellen Abwasserreinigung ist abhängig von der jeweiligen Abwasserbeschaffenheit und deshalb im Einzelfall zu prüfen.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten sind gegeben, wenn neben der Stickstoffelimination auch eine biologische Phosphorentfernung vorgesehen ist:

Da die Redox-Regelung im Bereich geringer NO_X-Konzentration sehr genau arbeitet, kann die Forderung nach möglichst geringem NO_X-Eintrag in das Anaerob-Becken bzw. die anaerob-Zone sicher erfüllt werden.

Verschiedene Untersuchungen lassen darüber hinaus erkennen, daß auch die biologische Phosphor-Elimination selbst durch eine Kontrolle des Redox-Potentials günstig beeinflußt werden kann.

Zweikanalige Redoxregelung

Die Zentraleinheit der Redox-Regelung (Baureihe ARS) kann mit einem zweiten, unabhängigen Meß- und Regelkreis, z.B. für ein weiteres Belebungsbecken, ausgerüstet werden.
Der Mehraufwand bleibt dabei relativ gering, da nur eine zweite Elektrode und ein Ein- und ein Ausgangskanal erforderlich sind.

Regelung nach Redoxpotential und Ammoniumgehalt

Wenn zusätzlich zur Denitrifikation auch die Nitrifikation geregelt werden soll, kann die Zentraleinheit mit einem weiteren Eingang für ein Meßsignal 0(4)..20 mA von einem Ammonium-Prozeßanalysengerät ausgestattet werden.
Im Lieferumfang ist dann die Software zur Realisierung einer Mehrgrößen-Regelung enthalten, d.h. es werden beide Parameter gleichzeitig bewertet.

Kombination mit einer Sauerstoffregelung

Möglich ist auch eine Kombination mit einer Messung und Regelung des Sauerstoffgehaltes im Belebungsbecken. Die O₂-Messung bieten wir in zwei Varianten an:

• Direktanschluß der O₂-Elektrode: Bei dieser Lösung wird eine nullstromfreie O₂-Elektrode (WTW TriOxmatic 700 oder baugleich) ohne separaten Meßumformer an die Zentraleinheit angeschlossen. Diese enthält die komplette Elektronik zur Verarbeitungdes O₂-Meßsignals sowie die Funktionen zur Kalibrierung der Elektrode.
  
  
• Einspeisung eines O₂-Meßwertes als Signal 0..20 mA oder 4..20 mA: In diesem Fall wird ein solches Signal über einen separaten, zur jeweiligen Elektrode passenden Meßumformer erzeugt und der Zentraleinheit zugeführt. Die Kalibrierung wird überden Meßumformer vorgenommen.

In beiden Fällen erfolgt die Regelung des O₂-Gehaltes über einen Regler mit P(I)D-Charakteristik oder als Grenzwertregler mit einstellbaren Grenzwerten. Zusätzlich gibt es eine programmierbare logarithmische Dämpfung zur Begrenzung der Schaltspiele in Abhängigkeit von der Grenzwertüber- oder -unterschreitung.

Wie die Redox-Regelung allein kann auch die kombinierte Regelung Redox/O₂ mit einer Zentraleinheit für zwei Belebungsbecken ausgeführt werden.

Bei allen Austattungsvarianten ist die entsprechende Programmierung der Zentraleinheit im Lieferumfang enthalten.

AQUADATA Abwassertechnik GmbH       eMail: info@aquadata.de