Wastewater compose an environmental risk as it contains high levels of nutrients, including phosphorus. Wastewater treatment plants (WWTPs) reduce phosphorus by using coagulants that precipitate soluble phosphate into metal phosphate, which is separated by settling. Coagulant flow is regulated by a control strategy, typically feedforward or feedback control. Feedforward is based on incoming wastewater disturbances whereas feedback control uses outgoing process values. Incoming phosphate is hard to measure and can be estimated using soft sensors. Modelling control strategies can help decide which strategy that is most suitable. Models describing phosphorus removal are Activated Sludge Model, ASM2d, and primary clarifier model. ASM2d models phosphorus precipitation and the primary clarifier model settling of particles. Tivoli WWTP faces challenges to reach effluent requirements of phosphorus. The wastewater flows through an equalisation tank, Regnbågen, before being pumped to Tivoli. Particulate matter settles in Regnbågen, which is removed by reducing the water level in Regnbågen. This rapidly increases incoming particulate load to Tivoli.Tivoli’s current control strategy is feedforward proportional to suspended solids. It is suspected, that this strategy overdose coagulant during the emptying of Regnbågen. The purpose of this thesis was to find the optimal control strategy for phosphorus precipitation at Tivoli WWTP, by using a model-based approach. Control strategies modelled are; feedforward, feedback and these two control strategies combined. Additional issues resolved are 1) calibration of a model that predicts the effect of chemical dosage on effluent phosphorus concentration from the primary clarifier, 2) calibrationof a soft sensor, 3) determination of which control strategy that is most suitable. ASM2d and a primary clarifier model were used to create a model describing chemical phosphorus removal. The calibration matches measured phosphate concentration, but underestimate peaks. The primary clarifier model was calibrated by minimising load differences for phosphate and total suspended solids, and was calibrated satisfyingly. A simplified soft sensor was constructed, described by a linear relationship between phosphate and pH. Three disturbances for feedforward control were analysed; measured phosphate, the soft sensors estimation of phosphate and Tivoli’s current controlstrategy. The optimal control strategy was found through a multi-criteria analysis. The optimal control strategy is the combined control strategy, when feedforward is proportional to incoming measured phosphate. The performance of all analysed feedforward disturbances were significantly improved when combined with feedback control. Furthermore, consequential errors are distinct when the soft sensor miss-predictincoming phosphate concentration. If the phosphate concentration cannot be correctly measured/estimated, feedback control alone has the best performance.

Die Behandlung von Regenwassereinleitungen aus Misch- und Trennsyste-men in Gewässer stellt eine der entscheidenden Kriterien für die Erreichung der Zielstellung der guten Gewässerqualität nach der EU-Wasserrahmen-richtlinie dar. Für die Begrenzung und Behandlung von Mischwassereinleitungen stehen eine Vielzahl von Richtlinien und Gesetzen sowie Arbeits- und Merkblätter der DWA zur Verfügung. Diese sind emissions- und immissionsbasiert, fokussieren aber hauptsächlich auf Möglichkeiten der Behandlung im Kanalnetz. Mit dem DWA-Themenband 'Technische Maßnahmen zur Behandlung von erhöhten Mischwasserabflüssen in der Kläranlage' werden hinsichtlich einer integrierten Betrachtung erstmalig Maßnahmen in der Kläranlage zusammenfassend erläu-tert. Ein Verfahren zur Mischwasserbehandlung in der Kläranlage stellt dabei das Bypassverfahren dar. Mit diesem ist eine Mehrbehandlung von Mischwasser unter Ausnutzung der vorhandenen Reserven der Kläranlagen zur Verringe-rung der Gewässerbelastung bzw. zur Substitution von Speichervolumen im Kanalnetz möglich. Weiterhin kann mit dem Verfahren eine Stabilisierung der Funktionstüchtigkeit des Nachklärbeckens bei bevorstehendem Schlammab-trieb ermöglicht werden. Im Rahmen der Arbeit werden detailliert die Grundlagen und die durchgeführten Versuche im labor-, halb- und großtechnischen Maßstab sowie die erreichten Ergebnisse dargestellt. Mit Hilfe der dynamischen Simulation werden die statt-findenden Prozesse beschrieben, die Eliminationsgrade ermittelt und allge-meingültig aufbereitet. Es ergeben sich Eliminationsgrade des zusätzlich be-handelten Mischwassers von ca. 60 % für CSB und ca. 50 % für TKN sowie ein funktionaler Zusammenhang über das Rückführungsverhältnis. Ausgehend von der hydraulischen Reserve der Nachklärbecken wird eine Be-messungsrichtlinie für die Volumenstrombemessung des Bypass erarbeitet und die damit verbundenen Auswirkungen auf das Nachklärbecken beschrieben. Bei Einhaltung der derzeit geltenden Bemessungsparameter für Nachklärbe-cken ist durch das Bypassverfahren mit einer deutlichen Entlastungsfrachtredu-zierung zu rechnen und dabei werden die Überwachungswerte der Anlage ein-gehalten. Die Reduzierung der Entlastungsfracht kann über die Bewertung der Gesamtemission mit Beckenvolumina im Kanalnetz verglichen werden und da-mit eine Substitution von Speichervolumen generieren.

The first part of the thesis deals with water sources and methods of drinkable water treatment. This section describes the technologies used for two-stage water treatment from a surface source. The second part deals with study of the new drinking water treatment plant from a surface source for Adamov town. The work documents the current state of the existing water treatment plant and describes used technology with a design flow Q = 30 l s-1. In the next part of thesis is design of two variations of new technological line with a design flow Q = 10 l s-1. The first variation is one-stage water treatment with pressure filters as the main separation stage. Two-stage water treatment is designed for the second variation, in which the first stage of separation are clarifiers and the second stage are pressure filters. Thesis includes drawing documentation of designed pressure filters and clarifiers, technological and height scheme of both variations.