DE1256919B

DE1256919B - Verfahren und Einrichtung zum Bestimmen des Sauerstoffverbrauchs bei Oxydationsvorgaengen, insbesondere zur Bestimmung des biologischen Sauerstoffbedarfs

Info

Publication number: DE1256919B
Application number: DEH41805A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Franz Poepel; Dipl-Ing Helmut Steinecke
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1961-02-22
Filing date: 1961-02-22
Publication date: 1967-12-21
Also published as: US3282803A; GB989561A; NL275080A; BE614264A; NL139392B; CH467452A

Description

DEUTSCHES WTWWS PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 421-3/50

Nummer: 1256 919

Aktenzeichen: H 41805IX b/421

J 256 919 Anmeldetag: 22. Februar 1961

Auslegetag: 21. Dezember 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Bestimmen des Sauerstoffverbrauchs bei Oxydationsvorgängen, insbesondere der biochemischen Sauerstoffaufnahme, z. B. bei der Bestimmung des BSB (Biochemischer Sauerstoffbedarf) in der Siedlungswasserwirtschaft durch Messen der zum Kompensieren eines in einem abgeschlossenen System entstehenden Unterdrucks erforderlichen, aus einem Vorrat dem System zugeführten Sauerstoffmenge.

Bei den bisher üblichen Verfahren zur Bestimmung des biochemischen Sauerstoffverbrauchs wird der Sauerstoff kontinuierlich dem augenblicklichen Verbrauch entsprechend elektrolytisch erzeugt und die Stromstärke in Abhängigkeit von der Zeit geschrieben (s. deutsche Patentschrift 1 027 431). Der biochemische Sauerstoffverbrauch kann dann durch Integrieren der Fläche zwischen geschriebener Kurve und Abszisse ermittelt werden. Der Aufwand bei den elektrischen Schaltelementen ist hoch und die Auswertung, besonders aber die Ermittlung von Zwischenwerten, umständlich. Die Bedienung der Apparaturen kann nur durch hierfür geschultes Personal erfolgen.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, diese Nachteile und Unvollkommenheiten zu beheben und ein Verfahren zu ermitteln bzw. eine Einrichtung zu schaffen, deren Anwendung es ermöglicht, mit einfachen, handelsüblichen Schaltelementen die Meßergebnisse so anzuzeigen und/oder zu registrieren, daß eine Umwertung bzw. Umrechnung entfällt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffmenge jeweils bei Erreichen einer bestimmten Höhe des Unterdruckes zeitlich diskontinuierlich während einer von der Sauerstoffverbrauchsgeschwindigkeit abhängigen Dauer zugeführt wird, und zwar mit pro Zeiteinheit konstanter Menge, und daß die zugeführte Sauerstoff menge durch Summierung der Zufuhrdauer ermittelt wird.

Zur Durchführung dieses Verfahrens schlägt die Erfindung weiterhin eine Einrichtung vor, in welcher ein Probegefäß, in dem der Oxydationsvorgang abläuft, und eine Vorrichtung zum druckabhängigen Auslösen der Zufuhr eines konstanten Sauerstoffstromes aus einem Vorrat in das Probegefäß druckdicht miteinander verbunden sind und mit einer Meßeinrichtung zum digitalen Messen der Zufuhrdauer der Sauerstoffmenge in Wirkverbindung stehen. Dabei dient zweckmäßigerweise als Auslösevorrichtung ein Kontaktmanometer mit einer elektrisch leitenden Manometerflüssigkeit, dessen nach Maßgabe des im Probegefäß herrschenden Druckes durch die Mano-Verfahren und Einrichtung zum Bestimmen des
Sauerstoffverbrauchs bei Oxydationsvorgängen,
insbesondere zur Bestimmung des biologischen
Sauerstoffbedarfs

Anmelder:

J. M. Voith G. m. b. H.,
Heidenheim/Brenz, Ulmer Str. 43

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Franz Pöpel, Stuttgart;

Dipl.-Ing. Helmut Steinecke, Leonberg-Rantel

meterflüssigkeit überbrückbare Kontakte an einen Impulsgeber angeschlossen sind, der mit einer Einrichtung zur Überführung des Sauerstoffes aus dem Vorratsgefäß in das Probegefäß in Wirkverbindung steht. Dabei liegt der Sauerstoffvorrat vorzugsweise in chemisch gebundener Form in einem als Elektrolysezelle ausgebildeten, an das System angeschlossenen Vorratsbehälter z. B. in Form einer wäßrigen Lösung von Kupfersulfat vor, und der Elektrolysezelle kann ein konstanter Elektrolysestrom zugeführt werden.

Die Einschaltdauer der Elektrolysezelle kann über einen Synchronmotor in Verbindung mit einem Impulsgeber einem Impulszähler übermittelt werden, von dem die Endwerte digital angezeigt bzw. gedruckt werden können.

Die Einschaltdauer der Zersetzungszelle kann auch über einen Synchronmotor in Verbindung mit einem Ferngeber einem Linienschreiber zur graphischen Registrierung übermittelt werden.

Die zu Aggregaten zusammenfaßbaren Einzelteile der Einrichtung sind in einem nicht dargestellten, eine konstante Temperatur aufweisenden Raumgebilde,

z. B. in einem Brutschrank, untergebracht, in welchem in Rotation zu bringende scheibenförmige Magnetträger jeweils unter dem Probegefäß einer Einheit angeordnet sind.
Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 schematisch eine Einrichtung nach der Erfindung und

709 709/219

Claims

F i g. 2 schematisch eine abgewandelte Ausführung gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten Probegefäß. Die Einrichtung besteht im wesentlichen aus dem Probegefäß 1, dem Kontaktmanometer 2 und einer Elektrolysezelle 3 als Sauerstofferzeuger. Der Hals 4 des Probegefäßes 1, z. B. eines weithalsigen Erlenmeyer-Kolbens, ist durch einen Stopfen 5 abgeschlossen. Der Stopfen 5 nimmt ein Anschlußrohrstück 6 auf und trägt an einem Gewindebolzen? einen den CO2-Absorber aufnehmenden Becher 8. Am Boden des Probegefäßes 1 ist ein als Rührer 9 dienender, Kunststoff überzogener Magnetstab vorgesehen, der auf einem ihn umgebenden, verschleiß- und reibungsmindernden Kunststoffring 10 aufruht und die Probesubstanz 11 durchmischt, wenn er von dem vorerwähnten, unter dem Probegefäß angeordneten, rotierenden Magnetträger beeinflußt wird. Das Kontaktmanometer 2 nimmt in einem Außenrohr 48 ein Innenrohr 50 von gleichbleibendem Querschnitt auf. Es ist mit einem durch den Stopfen 51 verschließbaren Stutzen 52 und einem durch den Stopfen 53 verschließbaren Stutzen 54 versehen. Eine vom Stopfen 51 gehaltene Elektrode 55 ragt in das Innenrohr 50 bis zum möglichen Kontakt mit einer Quecksilberfüllung 56 hinein, und eine von dem Stopfen 53 erfaßte Elektrode 57 ist so weit in das Außenrohr 48 hineingeführt, daß ein ständiger Kontakt mit der Quecksilberfüllung gegeben ist. Vom Stopfen 51 aus führt ein Schlauch 58 zu dem Anschlußrohrstück 59, und vom Anschlußrohrstück 6 des Stopfens 5 des Probegefäßes 1 aus führt ein Schlauch 60 zu dem Anschlußrohrstück 61 des Stopfens 62 der Elektrolysezelle 3. Diese ist bei dem dargestellten Beispiel eine weithalsige Steilbrustflasche 63, in welcher sich eine wäßrige Kupfersulfatlösung 64 befindet. Am Stopfen 62 befindet sich eine Platinelektrode 65 und eine Kupferelektrode 66, deren Anschlüsse 67 vereinigt als elektrische Leitung 68 aus dem Stopfen 62 herausgeführt sind. Diese elektrische zweiadrige Leitung und eine die Elektroden 55 und 57 des Kontaktmanometers 2 vereinigende zweiadrige elektrische Leitung 69 sind zu dem, einen nicht dargestellten Synchronmotor nebst Impulsgeber aufnehmenden Schaltgerät 70 geführt, von dem aus die elektrische Leitung 71 zu dem Anzeige- und Registrierteil 72 führt. Die mittels des Magnetrührers durchmischte Probesubstanz nimmt Sauerstoff auf und gibt gewisse Mengen Kohlendioxyd ab, die durch den Co2-Absorber gebunden werden. Der sich hierbei ergebende Unterdruck schließt im Kontaktmanometer 2 durch Anheben der Quecksilbersäule im Innenrohr 50 einen Stromkreis, der über das Schaltgerät 70 die Elektrolysezelle 3 und ferner den zu diesem Schaltgerät gehörenden Synchronmotor nebst Impulsgeber einschaltet. Die selbsttätige Zuführung des sich nach der Einschaltung in der Elektrolysezelle bildenden Sauerstoffs zum Probegefäß einerseits und andererseits die Auswirkung als Druckanstieg im Innenrohr 50 erfolgt so lange, bis sich durch Zurückfallen des Quecksilberspiegels der Kontakt zwischen dem Quecksilber und der Elektrode 55 öffnet. Die Impulse des Impulsgebers, der dem zum Schaltgerät 70 gehörenden Synchronmotor zugeordnet ist, werden auf den Anzeige- und Registrierteil 72 übertragen. Das Probegefäß 1 kann auch, wie in Fig. 2, dargestellt, ausgestaltet sein: Ein sogenannter Kulturkol- ben 34 mit seitlichem, einen Stopfen 35 aufweisenden Tubus 36, der zum Einfüllen der Probesubstanz 11 dient, nimmt mit seinem Halsteil 37 einen Hohlstopfen 38 auf. Der Hohlstopfen 38 ist Träger eines Behälters 39 für den CO2-Absorber. Mit dem Behälter 39 ist ein in das Probegefäß 34 hineinragendes und oben mit einem Tellerrand 40 verbundenes Rohr 41, ferner ein Kragen 42 zur Abgrenzung des CO2-Absorbers sowie ein nach innen ragender Stutzen 43 ίο einstückig gestaltet, in den das Anschlußrohrstück 6 für den zum Kontaktmanometer 2 führenden Schlauch 25, der dem Schlauch 60 der F i g. 1 entspricht, einsteckbar ist. Außerdem ist mit dem Behälter 39 ein mit Schraubverschluß 44 versehener Einfüllstutzen 45 einstückig verbunden. Bei dem Ausführungsbeispiel des Probegefäßes nach F i g. 2 ist der magnetische Rührstab 9 in einem beiderseitig offenen Röhrchen 46 liegend gehalten, das nahe seiner Mitte obenliegende, luftansaugende Bohrungen 47 aufweist. Diese Ausgestaltung des Probegefäßes 34 nebst CO2-Absorberbehalter 39 ermöglicht einen höheren Sauerstoffeintrag in die Probesubstanz bei gleichzeitiger ausreichender CO2-Absorption. Dies beruht auf der stärkeren Durchmischung der Probesubstanz, der größeren Oberfläche des Absorbers und der geschaffenen intensiveren Gasumwälzung. Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bestimmen des Sauerstoffverbrauchs bei Oxydationsvorgängen durch Messen der zum Kompensieren eines in einem abgeschlossenen System entstehenden Unterdrucks erforderlichen, aus einem Vorrat dem System zugeführten Sauerstoffmenge, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffmenge jeweils bei Erreichen einer bestimmten Höhe des Unterdruckes zeitlich diskontinuierlich während einer von der Sauerstoffverbrauchsgeschwindigkeit abhängigen Dauer zugeführt wird, und zwar mit pro Zeiteinheit konstanter Menge, und daß die zugeführte Sauerstoffmenge durch Summierung der Zufuhrdauer ermittelt wird.

2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Probegefäß (1), in dem der Oxydationsvorgang abläuft, und eine Vorrichtung (2) zum druckabhängigen Auslösen der Zufuhr eines konstanten Sauerstoffstromes aus einem Vorrat in das Probegefäß (1) druckdicht miteinander verbunden sind und mit einer Meßeinrichtung (72) zum digitalen Messen der Zufuhrdauer der Sauerstoffmenge in Wirkverbindung stehen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Auslösevorrichtung ein Kontaktmanometer (2) mit einer elektrisch leitenden Manometerflüssigkeit (56) dient, dessen nach Maßgabe des im Probegefäß (1) herrschenden Druckes durch die Manometerflüssigkeit (56) überbrückbaren Kontakte (55, 57) an einen Impulsgeber (70) angeschlossen sind, der mit einer Einrichtung zur Überführung des Sauerstoffes aus dem Vorratsgefäß (3) in das Probegefäß (1) in Wirkverbindung steht.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffvorrat in chemisch gebundener Form in einem