DE2824435A1

DE2824435A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen des sauerstoffverbrauchs von fluss- und meerestieren, z.b. fuer einen warnungs- fischtest

Info

Publication number: DE2824435A1
Application number: DE19782824435
Authority: DE
Inventors: Franz Uitz
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1978-06-03
Filing date: 1978-06-03
Publication date: 1979-12-06
Also published as: PL216028A1; FR2427604A1

Description

S ;6θ4 J.M. Voith GmbH

Kennwort: "Fir.chte.it" Heidenhelm

.18 2 k U 3

Verfahren und Vorrichtung zum Messen des SäuerstoffVerbrauchs von Fluß- und Meerestieren, z.B. für einen Warnungs-Fischtest

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen der Aktivität von Fluß- und Meerestieren in einem Becken, durch welches ein Wasserstrom, z.B. Abwasser, geleitet wird, insbesondere für die Feststellung toxischer Verunreinigungen .

Mittels bekannter Fischtestgeräte werden die toxischen Belastungsgrenzen des biologischen Lebens durch Gewässern zugeführte Abwasser geprüft. Hierzu ist es bekannt, eine bestimmte Anzahl von Fischen in einem Aquariumbecken einem in einem bestimmten Verhältnis verdünnten Abwasser auszusetzen. Die Verdünnung erfolgt dabei in einem Maße, was dem Verhältnis des abgeleiteten Abwasserstromes zu dem Strom des Vorfluters entspricht, wobei meist eine 10- bis 2Ofache Sicherheit einkalkuliert wird. Aus einem eventuell einsetzenden Fischsterben, der Zeit, innerhalb welcher dieses eintritt, dem Mengenstrom des Vorfluters usw. kann dann auf die Gefahr bzw. Nichtgefahr der Einleitung des Abwassers in den Vorfluter geschlossen werden.

Das Verfahren ist ungenau und erfordert eine ständige Beobachtung. Für einen Warnungs-Fischtest sind außerdem sogenannte Arenabecken für einen Strömungstest bekannt, in welchem die Fische über eine Strecke gegen eine durch Düsen erzeugte Strömung schwimmen. Wenn die Vitalität eines Fisches nachläßt, wird er entgegen seiner Schwimmrichtung durch die Strömung mitgenommen. Die dabei eine Schranke am Anfang der Reststrecke durchquerenden Fische werden gezählt, und beim Überschreiten einer bestimmten eingestellten Anzahl von diese Schranke übersohwiimnenden Fisohen wird ein Signal ausgelöst.

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dieser Test ist relativ aufwendig, or ist aber ebenfalls ungenau. Das Ergebnis ist von Zufälligkeiten abhängig, da ein Fisch z.B. aus einer Laune heraus ein Stück mit der Strömung schwimmen kann, auch wenn er nicht durch toxisches Abwasser geschwächt ist.

Beide bekannten Verfahren messen außerdem nur qualitativ, liefern also keine quantitativen Werte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung anzugeben, welche eine quantitative Aussage über die Belastung von Gewässern durch Abwässer ermöglichen und die insbesondere den Einfluß von toxischen Verunreinigungen auf Lebewesen höherer Ordnung als Bakterien, wie z.B. auf Fische, Muscheln, Krebse usw., anzeigen und damit eine genauere kontinuierliche Überwachung ermöglichen.

Die Erfindung löst das Problem bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung durch die Verwendung eines für den Sauerstoffverbrauch eines Belebtschlammes angewendeten Verfahrens.

Das erfindungsgemSße Verfahren ermöglicht es, den Zustand der Fische quantitativ zu messen. Es ist somit möglich, schon Veränderungen des Sauerstoffverbrauches derartiger Lebewesen festzustellen und hieraus auf die Beschaffenheit des Abwassers bzw. der Abwassermischung mit dem Vorfluter zu schließen und nicht erst dann einzugreifen, wenn bereits eine biologisch schädliche die Letalgrenze überschreitende Abwassermenge eingeflossen ist. Bin weiteres Gebiet, auf welchem die Erfindung in vorteilhafter Weise benutzbar ist, ist die Anwendung in der Fischzucht, bei welcher damit die Sauerstoffzufuhr in die Zuchtteiche gesteuert werden kann.

In einer bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem geschlossenen System die Sauerstoffkonzentration der Flüssigkeit im Becken gemessen, bei Unterschreiten eines bestimmten Schwellenwertes die SäuerstoffIieferung ausgelöst, der Sauerstoff einem in die Flüssigkeit geleiteten Luftstrom zugeführt und die zugeführte Menge in an sich bekannter Weise registriert und gemessen. Vorzugsweise dient dabei die sauerstoffkonzentration

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über dem Flüssigkeitsspiegel als Maß für die Steuerung der Säuerst offnachlieferung. Der Sauerstoffgehalt in der Luft über dem Flüssigkeitsspiegel ist nämlich direkt proportional dem Sauerstoffgehalt in der Flüssigkeit. Das erfindungsgemäße Meßverfahren gestattet es, die Verbrauchskurve Über der Zeit unmittelbar aufzuzeichnen. Bei gleichbleibender Aktivität bleibt die Steigung der Verbrauchskurve konstant. Wenn die Aktivität zunimmt, wird die Kurve steiler, wenn eie abnimmt, flacher. Aufgrund dieser Tatsache wird in weiterer Ausbildung der Erfindung vorzugsweise unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung einer Aktivitätsänderung bei Veränderung der Belastung des Wassers durch toxische Stoffe die Veränderung der Aktivität gegenüber einer im wesentlichen konstanten Aktivität gemessen und bei Überschreiten von bestimmten Schwellenwerten akustische und/oder optisohe Signale ausgelöst.

In einer zur Durchführung des Verfahrens sehr zweckmäßigen Vorrichtung weist ein Aquariumbecken einen Zulauf und einen Ablauf auf und liegt eine die Sauerstoffkonzentration der in dem Becken befindlichen Flüssigkeit messende Einrichtung in einem geschlossenen Kreislauf mit einer durch die Meßeinrichtung gesteuerten Sauerstoffquelle, aus welcher eine Zufuhrleitung in das Becken führt. Vorzugsweise ist in der Zufuhrleitung für den Sauerstoff eine Luftumwälzdosierpumpe angeordnet. Mit einer solchen Einrichtung kann kontinuierlich das dem Becken zugeführte Abwasser bzw. ein in einem bestimmten Verhältnis verdünntes Abwasser kontrolliert werden und damit festgestellt werden, ob die einem bestimmten Vorfluter zugeführte Abwassermenge noch zuträglich ist oder nicht.

Zum Messen der Sauerstoffkonzentration und zum Steuern der Nachlieferung von Sauerstoff dient dabei vorzugsweise ein an sich bekannter Sauerstoffanalysator. Ein solcher Sauerstoffanalysator arbeitet mit einer außerordentlich großen Genauigkeit. Die Sauerstoffkonzentration des diesem zugeführten Luftstromes wird unmittelbar festgestellt. Unterschreitet sie ein bestimmtes einstellbares Maß, z.B. 18 %, so wird über ein vorzugsweise elektrisches Steuergerät, das für sich nicht Gegenstand dieser Anmeldung ist, die Lieferung von Sauerstoff ausgelöst; die Menge dieses meßbaren Sauer-

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stoffstroraes gibt ein Maß für die Aktivität der in dem Becken befindlichen Fische.

Die Aktivität wird als Säuerstoffverbrauch je Zeiteinheit gemessen und registriert. In weiterer Ausbildung der Erfindung ist eine bei überschreiten von oberen und/oder unteren Schwellenwerten des SäuerstoffVerbrauches pro Zeiteinheit auslösbare optische und/oder akustische Signaleinrichtung vorgesehen. Mittels einer derartigen Signaleinrichtung ist es möglich, schon einzugreifen, bevor die Letalgrenze überschritten wird.

Die Erfindung ist anhand einer beispielsweise in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung und eines Diagramms näher erläutert. Eg zeigt:

Fig. 1 das Schema einer Meßvorrichtung nach der Erfindung und

Fig. 2 ein beispielsweises Diagramm der Fischaktivität .

Aus einem Abwasserzufluß 1 wird über eine Abwasserdosierpumpe 2 Abwasser oder eine bestimmte Mischung Abwasser/Frischwasser in ein geschlossenes Aquariumbecken j5 geleitet. Das Becken weist einen überlauf K auf. über dem Flüssigkeitsspiegel 5 ist ein Dom 6 angeordnet, aus dem eine Leitung 7 über eine Luftumwälzdosierpumpe 8 zu dem Sauerstoffanalysator 9 führt. Von hier führt eine Leitung 10 weiter in eine Elektrolysezelle 11 und von hier eine Leitung 12 über eine Luftumwälzdosierpumpe Ij5 und einen COp-Absorber und Lufttrockner 14 wiederum bei 15 in das Becken 3. Zwischen der Leitung 7 und der Leitung 12 ist eine Umgehungsleitung 16 angeordnet. Der Hauptluftstrom wird durch die Luftumwälzdosierpumpe 10 unmittelbar über die Umgehungsleitung 16 wieder in das Becken zurückgeführt, während nur eine relativ kleine Luftmenge über die Dosierpumpe 8 dem Sauerstoffanalysator 9 zugeführt wird. Die in dem Sauerstoffanalysator 9 gemessenen Werte werden einem Meß-Steuer- und Auswertegerät 17 zugeführt, welches in einem Regelkreis liegend die Sauerstofferzeugung in dem Säuerstofferzeuger 11 regelt, d.h.

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dann, wenn die Sauerstoffkonzentration einen bestimmten Wert unterschritten hat, den Sauerstofferzeuger 11 einschaltet, der so lange Sauerstoff liefert, bis der im Analysator eingestellte Mindestwert wieder erreicht ist. Als Kontrollgerät dient eine Op-Elektrode 18, die in einem gesonderten Kreislauf mit einer Umwälzpumpe 19 angeordnet ist. In einem weiteren gesonderten Kreislauf ist ein Kohlefilter 20 mit zugeordneter Umwälzpumpe 21 vorgesehen.

In dem Diagramm der Fig. 2 ist in der Kurve 22 die Fischaktivität gemessen am Op-Verbrauch je Zeiteinheit dargestellt. Die im wesentlichen konstant verlaufende Kurve fällt bei 23 aufgrund einer hohen toxischen Belastung stark ab, welche sich auf die Atmungsaktivität der Fische auswirkt, und unterschreitet den unteren durch die gestrichelte Linie 24 angedeuteten Schwellenwert. An dieser Stelle, die noch oberhalb der Letalgrenze liegen sollte, wird durch eine an sich bekannte z.B. elektronische Einrichtung ein akustisches oder optisches Signal ausgelöst, so daß sofort eingegriffen werden kann. Die Vorrichtung kann auch derart automatisiert sein, daß bei Erreichen dieses Schwellenwertes die weitere Zufuhr von Abwasser in den Vorfluter gedrosselt oder völlig gesperrt wird.

Um den Op-Verbrauch eventuell im Wasser vorhandener Bakterien eliminieren zu können, besteht auch die Möglichkeit der Doppelanordnung zweier miteinander verbundener Becken, von denen nur in einem Fische enthalten sind. Es wird der Op-Verbrauch in beiden Becken getrennt gemessen. Der Op-Verbrauoh in dem Becken ohne Fische wird dann von dem Verbrauch in dem Becken mit Fischen substrahiert.

Heidenheim, den OI.O6.78
JB/Srö

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I. e e r s e ι f e

Claims

S ?6o4 J.M. Voith GmbH

Kennwort: "Fischtest" Heidenheim

Patentansprüche

1. Verfahren zum kontinuierlichen Messen der Aktivität von Fluß- und Meerestieren in einem Becken, durch welches ein Wasserstrom, z.B. Abwasser, geleitet wird, insbesondere für die Feststellung toxischer Verunreinigungen, gekennzeichnet durch die Verwendung eines für den Sauerstoffverbrauch eines Belebtschlammes angewendeten Verfahrens.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem geschlossenen System die Sauerstoffkonzentration der Flüssigkeit im Becken gemessen, bei Unterschreiten eines bestimmten Schwellenwertes die Sauerstofflieferung ausgelöst, der Sauerstoff einem in die Flüssigkeit geleiteten Luftstrom zugeführt und die zugeführte Sauerstoffmenge in an sich bekannter Weise registriert und gemessen wird.

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffkonzentration über dem Flüssigkeitsspiegel als Maß für die Steuerung der Sauerstoffnachlieferung dient.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder jjj* dadurch gekennzeichnet, daß die Säuerstofflieferung in gleichen Bits pro Zelteinheit erfolgt .

5. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Veränderung der Wasserbelastung durch toxische Stoffe die Veränderung der Aktivität gegenüber einer im wesentlichen konstanten Aktivität gemessen und bei Überschreiten von bestimmten Schwellenwerten akustische und/oder optische Signale ausgelöst werden.

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ORJGJNAL INSPECTED

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis ^, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aquariumbecken "5) einen Zulauf und einen Ablauf (4) aufweist und daß eine die Sauerstoffkonzentration der in dem Becken befindlichen Flüssigkeit messende Einrichtung (6, 9) in einem geschlossenen Kreislauf mit einer durch die Meßeinrichtung gesteuerten 3auerstoffauelle (11» liegt, aus welcher eine Zufuhrleitung (12) in das Becken (3) führt.

Y. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in

■ler Zuführleitung (12) für den Sauerstoff eine Luftumwälzdosierpumpe (13) angeordnet ist.

P>. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7> dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen der Sauerstoffkonzentration und zum Steuern der Nachlieferung von Sauerstoff ein an sich bekannter Säuerstoffanalysator (9) dient.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kreislauf in an sich bekannter Weise ein GOp.Absorber (14) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß die zum Sauerstoffanalysator (9) führende Leitung

(7) und die den Sauerstoff von der Säuerstoffquelle (11) in das Becken (j5) führende Leitung (12) durch eine Umgehungsleitung (16) kurzgeschlossen sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch ein von der Meßeinrichtung (9) unabhängiges Kontrollmeßgerät (18) für den Sauerstoffgehalt in der Beckenflüssigkeit.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, gekennzeichnet durch eine bei Überschreiten von oberen und/oder unteren Schwellenwerten des Sauerstoffverbrauches pro Zeiteinheit auslösbare optische und/oder akustische Signaleinrichtung.

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Heidenheim, den 01.06.78
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