Die Simulationsergebnisse mit SIMBA# zeigten, dass mit den neu entwickelten ammoniumbasierten Regelungen und dem Air-Cycling-Konzept für MBR die Belüftung bzw. den Energieverbrauch deutlich reduziert werden konnte.An der Pilotanlage wurde demonstriert, dass mit den optimierten MSR-Konzepten stabile Ablaufwerte von CSB und Stickstoff erzielt werden können, welche mit großen Energieeinsparungen verbunden sind. Getestet wurden die ammoniumbasierten Regelungen und das Air-Cycling. Aber auch angepasste alternative MSR-Konzepte zur Optimierung der Schlammrezirkulation auf Basis der Nitratkonzentration im Ablauf und der Redoxpotential-basierten Regelung für die Belüftung der Nitrifikation wurden optimiert und getestet. Auch hier konnten sehr gute Ablaufergebnisse erzielt werden in Verbindung mit Energieeinsparungen. Allerdings wurde auch festgestellt, dass die verwendete ionenselektive Elektrode für die kontinuierliche Messung von Ammonium im Ablauf im niedrigen Messbereich (1-2 mg/L NH4-N) keine zuverlässigen Daten für eine Steuerung liefern kann.Im Rahmen des Projektes wurde auch ein neues Vorhersagemodell für Membranfouling entwickelt, um das Fouling 7 bis 14 Tage im Voraus zuverlässig vorherzusagen. Das Modell wurde dabei sowohl mit den historischen Betriebsdaten validiert und auch in der Praxis an der Pilotanlage getestet und bestätigt. Zusätzlich wurde ein Entscheidungsunterstützungs-system erarbeitet, welche die Fehlersuche und Wartung deutlich erleichtert.

The objetive of this study is the practical application of an ammonium-based oxygen control for the operational optimization of the membrane wastewater treatment plant in Stahnsdorf by means of modern measurement technology on a pilot scale. For this purpose, the following two research questions are posed: How can ammonium-based oxygen control be implemented for MBR technology with safe nitrogen removal? And can energy consumption be reduced using ammonium-based oxygen control?

To answer these questions, oxygen-based oxygen control was conducted for a period of 17 days and ammonium-based control for 57 days for comparison. This was initially started as a "feedback control", but was changed to the "feedforward control" due to unreliable probe measurements in the nitrification and effluent. Laboratory and on-line data were collected over these sampling periods. The experimental results showed that effluent quality is highly dependent on the reliability of the measurement technique. The calculation of air volume and power consumption suggested that the ammonium-based control saved both air volume and power, and thus energy. However, effluent quality needs to be improved, which can be solved by expansion with other controls.

Die Membranfiltration ersetzt beim MBR-Verfahren die Nachklärungs- und Entkeimungsstufe des konventionellen Belebungsverfahrens und ermöglicht einen vollständigen Rückhalt der partikulären Abwasserinhaltstoffe, Bakterien, Viren und Krankheitserreger, sodass ein hoher Trockensubstanzgehalt von bis zu 30 g/l im Membranbelebungsreaktor möglich ist. Somit könnten MBR-Anlagen theoretisch mit einem gegenüber konventionellen Kläranlagen bis zu 75% kleineren Belebungsbecken vorgesehen werden. Demnach stellt sich das MBR-Verfahren als leistungsfähige, platzsparende Kläranlage im Kompaktdesign dar, die für eine dezentrale kommunale Abwasserreinigung vielversprechend und geeignet ist. Da das MBR-Verfahren technisch kompliziert ist und einen hohen Instandhaltungs- und Wartungsaufwand erfordert, stößt sein Einsatz beim Betreiben kleiner Kläranlagen auf viele Schwierigkeiten.

Eine MBR-Anlage im Kompaktdesign zur kommunalen Abwasserreinigung mit einer Kapazität von bis zu 10 m3/d von der Firma Martin Systems, die als 20-Foot-Container angefertigt wurde, wurde mit MSR-Technik zur Optimierung und Automatisierung des Betriebs ausgerüstet. Das Ziel dieser Arbeit ist es, neue Steuerungs- und Regelungskonzepte zu testen und auszuwerten. Dafür wurde die Pilotanlage in die KA Stahnsdorf verfrachtet und mit Rohabwasser aus dem Vorklärungsbecken betrieben.

Beim Einsetzen semi-flexibler Steuerungskonzepte konnten einige Betriebsparameter wie z.B. Schlammalter und Schlammbelastung optimiert werden, während es Betriebsparameter wie z.B. die Sauerstoffversorgung erforderte, komplexere Technik zu optimieren, da der Sauerstoffverbrauch von vielen Parametern wie z.B. den Zulaufschwankungen und dem TS-Gehalt abhängig ist und sich mit der Zeit schnell ändern kann. Demnach ist eine Echtzeit-Anpassung für den optimalen Betrieb erforderlich. Außerdem stellte sich der Effekt der Sauerstoffverschleppung wegen ineffizienter Belüftung als große Herausforderung dar, da er den Denitrifikationsprozess kollabieren ließ.