DE2042927B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von ungereinigtem Rohwasser bei der Aufbereitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung von ungereinigtem Rohwasser bei der Aufbereitung durch Zugabe eines Gerinnungsreagenz, dessen optimale Menge laufend zu bestimmen ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind aus der GB-PS 7 93 792 bekannt. Bei der bekannten Lösung wird jeweils die Trübung des mit einem Gerinnungsreagenz versehenen Rohwassers gemessen und analysiert und jeweils mit dem unbehandelten bzw. ungereinigten Rohwasser verglichen. Es wird also bei der bekannten Lösung stets das unbehandelte und das mit dem Gerinnungsreagenz versehene Rohwasser in Relation gesetzt. Ferner wird der gemessene Trübheitsgrad nicht in Relation zu vorher erhaltenen Meßwerten, sondern zu einem bestimmten Schwellwert gesetzt. Dadurch weist die bekannte Lösung den Nachteil auf, daß nur in beschränktem Maße die optimale Menge an zuzusetzendem Gerinnungsreagenz bestimmbar ist.

Versuche haben gezeigt, daß durch Zusetzen einer zunehmenden Menge eines Gerinnungsreagenz zu einem bestimmten Rohwasservolumen eine optimale Menge exisiert, von der an nach Abklärung des ausgeflockten Niederschlags die Trübhe't des obenauf schwimmenden Wassers minimal ist. Allgemein verbessert das Zusetzen eines Gerinnungsreagenz oberhalb der optimalen Dosis die Qualität des obenauf schwimmenden Wassers nicht mehr und kann im Gegenteile eine Erhöhung seiner Trübheit hervorrufen.

Die bekannte Lösung gemäß der GB-PS 7 93 792 ist also für eine Optimierung der dem verunreinigten Rohwasser hinzuzusetzenden Reagenzmenge ungeeignet, wenn die Trübheitschsrakteristik das dargelegte Verhalten zeigt

In der Praxis ist die Bestimmung der optimalen Menge an Gerinnungsreagenz ein Vorgang, der durch visuelle Schätzung der Qualität der Gerinnung durchgeführt wird, also ein Vorgang der lange dauert und der ausreichend oft durchgeführt werden muß, und der insbesondere auch viel Erfahrung des Laborpersonals voraussetzt

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, das bzw. die auch dann eine Optimierung der einem verunreinigten Rohwasser zuzusetzenden Menge an Gerinnungsreagenz erlaubt wenn die Trübheit des verunreinigten Rohwassers ab einer bestimmten zugesetzten Menge Gerinnungsreage? (Z nicht mehr abnimmt und sogar steigt, und das bzw. die insbesondere ermöglicht die Tendenz der Entwicklung der optimalen Menge des zuzusetzenden Gerinnungsreagenz zu verfolgen und somit eine schnelle und exakte Anpassung der zuzusetzenden Menge Gerinnungsreagenz in Richtung der optimalen Menge ermöglicht.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch folgende Verfahrensschritte gelöst:

a) Zuführen von Proben ungereinigten Rohwassers '<r> η aufeinanderfolgende Mischbehälter, wobei η jeweils eine ungerade Zahl ist und jedem Mischbehälter die gleiche Probenmenge eingefüllt wird,

b) Zuführen von zunehmenden Reaktionsdosen in die π aufeinanderfolgenden Mischbehälter,

c) sukzessives Abziehen der in jedem Mischbehälter nach abgeschlossener Gerinnung obenauf schwimmenden Fraktion,

^3d d) Messung der Trübung der abgezogenen Fraktionen in einer Trübungsmeßeinrichtung, e) Vergleichen der erhaltenen Meßwerte zur Ermittlung der minimalen Trübung und Bestimmung des optimalen Behandlungsverhältnisses 7"und

⁴⁽¹ f) Einfüllen der Reaktionsdosis, mit der das optimale Behandlungsverhältnis P erzielt wird, im nächstfolgenden Zyklus in den Mischbehälter mit der Rangordnung (n+1 )/2.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung für das zu prüfende Rohwasser, eine Speichereinrichtung für das Gerinnungsreagenz, eine ungerade Anzahl von Mischbehältern zum Mischen des zu prüfenden Rohwassers mit dem Reagenz, eine Einrichtung zur Zuführung zunehmender Reaktionsdosen in die Mischbehälter, eine Einrichtung zum Abziehen der in den Mischbehältern obenauf schwimmenden Fraktionen zu einer Trübungsmeßeinrichtung, und einen Rechner, um die durch die Trübungsmeßeinrichtung erhaltenen Meßergebnisse der von den Mischbehältern sukzessive abgezogenen Fraktionen zu vergleichen und die optimale Dosis des dem Rohwasser zuzusetzenden Reagenz zu bestimmen, die dann im nächstfolgenden

bo Zyklus dem (n+ l)/2-ten Mischbehälter zugesetzt wird.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch einen sog. »Selbstlerneffekt« aus, da der nächstfolgende Meßzyklus stets von den Werten des vorangegangenen Meßzyklus geprägt ist. Es wird im nächstfolgenden Zyklus stets die optimale Reaktionsdosis in den Mischbehälter mit der Rangordnung (n+1)/2 eingefüllt, die im vorangegangenen Meßzyklus ermittelt worden ist

Auf diese Art und Weise ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung eine Optimierung der dem verunreinigten Rohwasser zuzusetzenden Menge an Gerinnungsreagenz, auch wenn die Trübheii des verunreinigten Rohwassers ab einer bestimmten zugesetzten Menge Gerinnungsreagenz nicht mehr abnimmt und sogar steigt. Insbesondere erlaubt die erfindungsgemäße Lösung, die Tendenz der Entwicklung der optimalen Menge der zuzusetzenden Gerinnungsreagenz zu verfolgen und eine schnelle und exakte Anpassung der zuzusetzenden Menge Gerinnungsreagenz in Richtung der optimalen Menge durchzuführen. Die erfindungigemäße Lösung eignet sich besonders für eine Automatisierung des Verfahrens.

Vergleichbare Verfahren und Vorrichtungen zur Prüfung von ungereinigtem Rohv.'asser bei der Aufbereitung sind aus dem Stand der Technik nicht bekannt. Die bekannten Lösungen beschränken sich im wesentlichen auf eine automatische Bestimmung der Absorbtion einer Reagenzflüssigkeit im Rohwasser (vgl. z. B. DE-PS 9 64 811, DE-OS 2 74 821 oder Chemiker-Zeitung 81. 1957, Seiten 678 bis 680).

Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie konstruktive Weiterbildungen der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 und € bis 20 näher beschrieben.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der F i g. 1 bis 4 näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch die Bestandteile und hydraulischen Verbindungen einer Vorrichtung zur Prüfung von ungereinigtem Rohwasser bei der Aufbereitung, bestehend aus einer Einrichtung 101 zur Zuführung von Rohwasser in die Vorrichtung, einer Einrichtung 102 für die Zuführung von sauberem Reinigungswasser, Mischbehältern 103, deren Anzahl vorzugsweise ungerade ist und zweckmäßigerweise gleich 5 ist, Speicherbehältern 104 in einer der Anzahl der Mischbehälter gleichen Anzahl, einer Trübungsmeßeinrichtung 105 und Behä'tern 106 zur Speicherung der konzentrierten Lösung des Gerinnungsreagenz, zur Herstellung und zur Dosierung der verdünnten Lösung dieses Reagenz.

Es können mehrere Einheiten von Speicher- und Dosierbehältern des Reagenz im Betrieb genommen werden, wenn es notwendig erscheint, mehrere Reagenzien für die Gerinnung, Ausflockung und gegebenenfalls Anpassung des pH-Werts zu verwenden.

F i g. 2 zeigt im einzelnen den Aufbau der Vorrichtungen 101 und 102 für die Zuführung von Rohwasser und sauberem Wasser in die Vorrichtung ebenso wie der Misch- und Speicherbehälter und der Trübungsmeßeinrichtung.

F i g. 3 zeigt im einzelnen die Speicher- und Dosierbehälter des Gerinnungsreagens.

Fig. 4 zeigt schematisch die elektrischen und elektronischen Einrichtungen, die insbesondere die automatische, sequentielle Steuerung der Vorrichtung ermöglichen.

Gemäß F i g. 2 besteht die Vorrichtung aus einem mit einem Oberlaufrohr 201 versehenen Behälter 200, in dem das zu prüfende Rohwasser ständig einfließt. Der Behälter kann zweckmäßigerweise einen Boden aufweisen, der derart ausgebildet ist, daß von einer tiefen Stelle eine Leitung 202 zu Mischbehältern 203 ausgeht. Außerdem sind in dem Behälter 200 zwei Elektroden 204 zur Kontrolle der richtigen Versorgung der Vorrichtung mit Rohwasser angeordnet Vorzugsweise ist die Anzahl der Mischbehälter ungerade und beträgt z. B. 5. Die Mischbehälter 203 sind vorzugsweise zylindrisch ausgebildet und in ihnen werden der Mischvorgang des Gerinnungsreagenz mit dem Wasser, ^ der Ausflockungsvorgang und der Abkiärvorgang durchgeführt. Jeder der Mischbehälter hat z. B. ein Volumen von 3 1 und ist mit einem Rührwerk versehen, das von einem Motor 205 mit zwei Geschwindigkeiten angetrieben wird und das zweckmäßigerweise zwei

!ο Paar Rührschaufeln 206, 207 aufweist, die an der gleichen Welle befestigt sind. Die Mischbehälter sind in einer Wanne 208 angeordnet, in der ständig durch die Leitung 209 geleitetes Wasser gleichen Ursprungs wie das, das geprüft wird, umläuft, um .c^en Erwärmung

i) und die darauf zurückzuführende Gasbildung zu vermeiden.

Jeder Mischbehälter weist eine Leitung 202 mit einem Ventil 210 für die Zufuhr von zu prüfendem Wasser auf, ein Auslaßrohr mit einem Ventil 211, zwei Überlaufrohre 212,213, wobei das Überlaufrohr 213 durch ein Ventil 214 verschlossen ist und ein mit einem Ventil 216 versehenes Auslaßrohr 215, dessen Anfang im Abstand über den Boden des Behälters angeordnet ist, so daß das Volumen zwischen dem Anfang und dem Überlaufrohr 213 gleich der Hälfte des Volumens des Mischbehälters, das durch die Lage des Überlaufrohrs 213 bestimmt wird, z. B. 1,5 1 beträgt.

Die Mischbehälter weisen zweckmäßigerweise eine innere Kunststoffverkleidung z. B. auf der Grundlage von Kunstharzen auf, um die Verschmutzung zu vermindern und damit die Reinigung zu erleichtern.

Das Auslaßrohr 215 verbindet jeden Mischbehälter mit einem Speicherbehälter 217, der mit einem Rührwerk 218. z. B. einem magnetischen Rührwerk,

si versehen ist, sowie einem Auslaßrohr 219 in seinem unteren Teil, das durch ein Ventil 220 verschlossen ist und das jeden Speicherbehälter 217 mit einer Trübungsmeßeinrichtung verbindet, und einem mit einem Ventil 223 versehenen Einlaßrohr für sauberes Reinigungswasser. Alle Speicherbehälter 217 sind in einer Wanne 224 angeordnet, die durch eine Leitung 225 mit der Wanne 208 verbunden ist, die die Mischbehälter 203 enthält so daß die Zirkulation des Wassers um diese Mischbehälter sichergestellt wird.

Die Trübungsmeßeinrichtung 221, die von bekannter Art, d. h. der Oberflächenart sein kann, weist einen Meßbehälter 226 auf, der die folgenden Besonderheiten zeigt:

Dieser Meßbehälter mit zylindrisch-konischer Form

so und einem Volumen von 1 1 ist mit einem Überlaufrohr 227 versehen. Zu diesem Meßbehälter führt auch das Rohr 219 mit dem Ventil 220 für zu prüfendes Wasser. Außerdem weist der Meßbehälter ein Auslaßrohr mit einem Ventil 228 und ein Zuführrohr 229 für sauberes Reinigtingswasser mit einem Ventil 230 auf.

Es wird vorzugsweise eine Oberflächen-Trübungsmeßeinrichtung verwendet da diese keine optische Oberfläche aufweist die bei der Berührung mit dem zu prüfenden Wasser verschmutzt

to Das saubere Reinigungswasser verschiedener Behälter und Kreise wird in die Vorrichtung mittels eines Behälters 231 mit konstanten Niveau geleitet der mit einem Oberlaufrohr 23Z einer Auslaßleitung 229 und zwei Elektroden 233, die die Prüfung des Vorhandenseins des Reinigungswassers ermöglichen, versehen ist

Die in den Kreisen des Rohwassers und des gefleckten Wassers angeordneten Ventile weisen zweckmäßigerweise einen Schieber auf, der durch

Druckluft mittels Elektroventile gesteuert wird.

Für die Lagerung und Dosierung des Gerinnungsreagenz weist die Vorrichtung gemäß F i g. 3 auf: Einen Speicherbehälter 300 für das Gerinnungsreagenz in konzentrierter Form, um einerseits der Vorrichtung ohne Zuhilfenahme von Behältern mit hinderlichem Volumen eine große Unabhängigkeit zu verleihen und andererseits die Verwendung von Reagenzien, z. B. Aluminiumsulfat, dessen Aufbewahrung in gelöster Form nur in konzentriertem Zustand möglich ist. Um daher eine ausreichende Genauigkeit der zugesetzten Reagenzmenge zu erhalten, erfolgt die Dosierung in verdünnter Form. Zu diesem Zweck besitzt die Vorrichtung eine Einrichtung zur automatischen Verdünnung der Lösung, die besteht aus: einem Dosierapparat 30J für die konzentrierte Lösung der mit dem Speicherbehälter über eine Leitung 302 verbunden ist, die eine Elektroventil 303 aufweist, und der außerdem mit einem Verdünnungsbehälter 304 über eine mit einem Elektroventil 306 versehene Leitung 305 verbunden ist. Der Dosierapparat 301 ermöglicht es, in dem Verdünnungsbehälter 304 eine auf einen konstanten Wert einstellbare Reagenzmenge abzumessen und einzubringen. Zu diesem Zweck kann er z. B. mit zwei Elektroden versehen sein, von denen die eine Elektrode 307 in dem oberen Teil des Dosierapparates 301 angeordnet ist, deren Lage dessen Füllniveau bestimmt, und von denen die andere Elektrode 308 in dem unteren Teil angeordnet ist, deren Lage das Leerniveau bestimmt Eine dritte Elektrode 309, die ständig eingetaucht ist ermöglicht es, in diesem Fall einen elektrischen Kreis zu schließen. Die Verwendung der Elektroden bietet den Vorteil, automatisch im geeigneten Moment die Füll- und Leervorgänge des Dosierapparats 301 durchzuführen.

Dir Verdünnungsbehälter 304 weist eine Leitung 310 zur Versorgung der Dosiereinrichtungen 311 mit verdünnter Lösung auf, eine Leitung 312 für die Zuführung von Verdünnungswasser, die mit einem automatisch gesteuerten Ventil 313 versehen ist eine Auslaßleitung mit einem Ventil 314, sowie zwei Überlaufrohre 315, 316, die in zwei verschiedenen Niveaus angeordnet sind, wobei das Rohr 316, das am niedrigsten angeordnet ist mit einem automatisch gesteuerten Ventil 317 versehen ist Der Verdünnungsbehälter 304 ist auch mit einem Rührwerk 318, z. B. einem magnetischen, versehen, und weist außerdem zwei Elektroden 319 auf, die es ermöglichen, automatisch im geeigneten Moment das Vorhandensein von Verdünnungswasser in dem Verdünnungsbehälter zu kontrollieren.

Die Anzahl der Dosiereinrichtungen 311 der verdünnten Lösung des Gerinnungsreagenz entspricht der Anzahl der Mischbehälter 103.

Jede Dosiereinrichtung 311 bewirkt die Zufuhr des Reagenz in einen Durchgangsbehälter 322. Jede Dosiereinrichtung ist mit einer Leitung 310 für die Zufuhr der verdünnten Lösung des Reagenz versehen, das von dem Verdünnungsbehälter 304 kommt Jede Leitung 310 weist ein Elektroventfl 320 auf. Jede Dosiereinrichtung 311 besitzt eine Leitung für die Zufuhr des in den zugeordneten Durchgangsbehälter 322 abgemessenen Reagenz mit einem Elektroventfl 323 zur Steuerung des Kreises auf. Jede Dosiereinrichtung 311 hat drei Elektroden 324,325,326, deren Funktionen denen des Dosierapparats 301 gleich ist.

Die Anzahl der Durchgangsbehälter 322 ist der Anzahl der Dosiereinrichtungen 311 gleich. Jeder ist einer Dosiereinrichtung zugeordnet und weist ein Ventil 327 vorzugsweise mit einem Schieber mit integralem Kanal auf, der mittels Druckluft durch ein Elektroventil gesteuert wird. Die Inbetriebnahme dieses Durchgangs-Behälters ermöglicht es, mit einem Mal und schnell die erforderliche Reagenzmenge abzugeben, die ihm durch die Dosiereinrichtung 311 in Form mehrerer aufeinanderfolgender Dosierungen zugeführt wird, deren Summe der erforderlichen Menge entspricht, v/ie im

ic folgenden anhand der Beschreibung der Arbeitsweise der Vorrichtung erläutert wird. Versuche haben gezeigt, daß die Art, in der das eingebrachte Gerinnungsreagenz schrittweise auf die Ausflockungsergebnisse und deren Wiederholbarkeit Einfluß nimmt, und daß die besten Ergebnisse erzielt werden, wenn man schnell und auf einmal die Reagenzrnenge einbringt, die man für eine Ausflockungsuntersuchung verwendet.

Der automatische Ablauf der verschiedenen Vorgänge, die einen Ausflockungsvorgang bilden, wird (F i g. 4) durch die elektrische Einrichtung 400 sichergestellt

Diese besitzt eine allgemeine Programmiereinrichtung 401, die von einem Synchronmotor angetrieben wird, der den Ablauf der aufeinanderfolgenden, für die Durchführung der Ausflockung notwendigen Vorgänge steuert Sekundäre Programmeinrichtungen 402 bis 404 sichern die Herstellung der verdünnten Lösung des Reagens und dessen Einbringung in zunehmenden Dosierungen in die Mischbehälter sicher. Drei Minuten-Werke 405 bis 407 bestimmen die Mischzeit des Reagens und des Wassers, der Ausflockung und der Abklärung. Diese Zeiten sind regulierbar. Eine elektronische Platine 408 steuert die verschiedenen Niveaus in den Behältern und Dosiereinrichtungen. Eine elektronische Platine 409 ist der Trübungsmeßeinrietitung zugeordnet Ein Rechner 410 bestimmt den Arbeitsbereich der Vorrichtung und erzeugt ein elektrisches oder pneumatisches Signal, das der Reagensmenge proportional ist die entsprechend einer optimalen Behandlung zugeführt wird.

Aufgrund des Arbeitsbereichs der Vorrichtung ergibt sich die Skala der Mengen des Gerinnungsreagens, für die ein Ausflockungsversuch im Laufe eines Zyklus durchgeführt wird.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet automatisch wie folgt:

Das Rohwasser, für das man das optimale Behandlungsverhältnis bestimmen will, wird ständig in den Behälter 200 der Vorrichtung (F i g. 2) zugeführt von wo es außerhalb der Entnahmeperioden durch das Oberlaufrohr 201 austritt Dieser Behälter ermöglicht den Austritt der in dem Wasser enthaltenen Luft unter Druck vor dessen Eintreten in die Vorrichtung.

Die Ausscheidung der Luft in Form feiner Blasen, die an den ausgeflockten Teilchen haften, würde die Abklärung erheblich beeinträchtigen und die erhaltenen Ergebnisse verfälschen. Im Moment der Entnahme, der durch die Programmiereinrichtung 401 (F i g. 1) bestimmt wird, werden die Ventile 210 für den EinlaB von Wasser in die Mischbehälter 203 (F i g. 2)_ebenso wie die

Ventile 214, die in den oberen Oberlaufrohren angeordnet sind und das Füllniveau dieser Mischbehälter bestimmen, geöffnet Dieser Vorgang dauert während einer ausreichend langen Zeit an, um die korrekte Füllung dieser Mischbehälter sicherzustellen.

Zugleich steuert diese !^programmiereinrichtung die Inbetriebnahme einer ersten sekundären Programmiereinrichtung 402 zur Herstellung einer verdünnten Lösung des Gerinnungsreagens.

Diese Programmiereinrichtung steuert in der Reihenfolge:

Die Öffnung des automatischen Ventils 313 für die Zufuhr von sauberem Wasser von dem Behälter 231 mit konstanten Niveau in den Verdünnungsbehälter 304 des konzentrierten Reagens. Während dieses Vorgangs wird das automatische Ventil 317, das in dem Überlaufrohr angeordnet ist, geöffnet und erst einige Zeit nach der Schließung des Ventils 313 geschlossen, damit sichergestellt wird, daß in dem Verdünnungsbehälter das erforderliche Volumen des Verdünnungswassers enthalten ist und
die öffnung des Elektroventils 306, das die Einbringung des konzentrierten Reagenz in den Verdünnungsbehälter 304 zuläßt.

Dieses Elektroventi! schließt sich automatisch sobald die Elektrode 308 aus der Flüssigkeit taucht. Diese Elektrode ist zweckmäßigerweise verstellbar, so daß die gewünschte Menge des verwendeten Reagens und damit die Konzentration der verdünnten Lösung reguliert werden kann. Während dieser Zeit ist das Rührwerk 318 in Betrieb, um die Lösung zu homogenisieren.

Am Ende eines jeden dieser Vorgänge steuern die Elektroden 319 das Vorhandensein von Wasser im Verdünnungsbehälter 304 und die Elektroden 307 bis 309 das Vorhandensein des Reagens in dem Dosierapparat 301 und dessen Einbringung in den Verdünnungsbehälter 304. Im Falle einer Unregelmäßigkeit, die auf diese Weise automatisch festgestellt wird, hält die Vorrichtung an und löst einen Alarm aus.

Nach einer bestimmten Zeit der Homogenisierung nimmt die zweite sekundäre Programmiereinrichtung 403 den Betrieb auf. Dadurch werden die Elektroventile 320 geöffnet, die die Dosiereinrichtung 311 mit dem Verdünnungsbehälter 304 verbinden. Wenn das Füllniveau dieser Dosiereinrichtungen, das durch die Lage der Elektroden 324 bestimmt wird, erreicht wird, werden die Ventile 320 wieder automatisch geschlossen. Jede Dosiereinrichtung erhält damit die gleiche Menge an Lösung des verdünnten Reagens. Danach werden die Elektroventile 323 geöffnet und das Reagens in die Durchgangsbehälter 322 eingebracht Die Ventile 323 schließen sich automatisch, sobald die Elektroden 325 aus der Flüssigkeit tauchen.

Die Lage der Elektroden der verschiedenen Dosiereinrichtungen 311 ist einstellbar, so daß jeder Durchgangsbehälter 322 die gleiche Menge Reagens entsprechend einer in das Wasser eingebrachten Dosierung von rmg/1 aufweist.

Die Vorrichtung weist z. B. fünf Mischbehälter auf, und es werden fünf Ausflockungsversuche im Laufe eines jeden "Zyklus mit zunehmenden Dosierungen des Reagens entsprechend einer arithmetischen Zunahme des Verhältnisses r durchgeführt Diese Dosis rwird auf den gewünschten Wert, z. B. 5 mg/1 oder 10 mg/1 durch die Lage der Elektroden 325 eingestellt

Dieser Füll- und Leervorgang der Dosiereinrichtungen in den Durchgangsbehältern 322 wird automatisch so oft wiederholt, wie es nötig ist, um in jedem Mischbehälter ein Behandlungsverhältnis von r zu erreichen, das kleiner ist als das minimale Behandlungsverhältnis t, einem Vielfachen von r, das, wie später erläutert wird, durch den Rechner bestimmt wird und dem das Wasser des ersten Mischbehälters ausgesetzt wird.

Wenn diese Vorgänge beendet sind, wird die dritte sekundäre Programmiereinrichtung 404 in Betrieb genommen, die in der oben beschriebenen Weise die Füllung und Leerung der Dosiereinrichtungen 311 in den Durchgangsbehälern 322 bewirkt. Dieser Vorgang ^r> wird einmal an der ersten Dosiereinrichtung, zweimal an der zweiten Dosiereinrichtung und n-mal an der n-ten Dosiereinrichtung durchgeführt. Die Durchgangsbehälter 322 erhalten also jeweils Reagensmengen von

t, t+r.
t+2r...t+(E-\)r.

Im Laufe eines jedem dieser Füll- und Leervorgänge der Dosiereinrichtungen wird die Durchführung dieser Vorgänge durch die Elektroden 324 bis 326 gesteuert, die die Vorrichtung im Falle einer Unregelmäßigkeit anhalten und einen Alarm auslösen.

Die Hauptprogrammiereinrichtung 401 bewirkt dann:

Die öffnung der automatischen Ventile 327, die die Einbringung des Reagens in die Mischbehälter veranlaßt:

die schnelle Inbetriebnahme während einer durch das Minutenwerk 405 bestimmten Zeit der Rührwerke 205, um eine gute Dispersion des Reagens in dem Wasser sicherzustellen:
die langsame Inbetriebnahme während einer durch das Minutenwerk 406 bestimmten Zeit der Rührwerke 205, um die Ausflockung sicherzustellen;

das Anhalten der Rührwerke während einer Zeit, die durch das Minutenwerk 407 bestimmt wird, um die Abklärung der gebildeten Flocke zu ermöglichen;

die öffnung des automatischen Ventils 216, um in den Mischbehältern 209 das Wasser abzulassen, das sich über den Abklärungsstoffen befindet, um in die Speicherbehälter 217 zu strömen;
und die Inbetriebnahme der Rührwerke 218, wodurch eine zweite Abklärung der Wasserproben, die den Mischbehältern 203 entnommen werden, verhindert werden kann.

Um die Zuverlässigkeit der Vorrichtung zu erhöhen, verwendet man vorzugsweise nur eine einzige Trübungsmeßeinrichtung für die Messung der Trübheit aller abgeklärter Wasserproben. Um die Abklärungszeiten der Wasserproben in den Mischbehältern 203 gleichzuhalten, verwendet man ebensoviele Speicherbehälter 217 wie Mischbehälter 203. Die Speicherbehälter 217 dienen als Wartebehälter vor dem Durchgang der

so Wasserproben in die Trübungsmeßeinrichtung.

Beim öffnen des Ventils 220 wird der Meßbehälter 226 der Trübungsmeßeinrichtung 221 über die Leitung 219 mit abgeklärtem Wasser aus dem ersten Speicherbehälter 217 gefüllt Da das Volumen des Meßbehälters 226 kleiner als das des Speicherbehälters 217 ist, erhält man eine vollständige Füllung des Meßbehälters.

Die Messung der Trübheit, die ebenfalls von der Programmiereinrichtung 401 veranlaßt wird, erfolgt durch Speicherung eines elektrischen analogen Signals in dem Rechner 410. Die Programmiereinrichtung 401 veranlaßt auch nach der Messung die Leerung des Meßbehälters 226 durch öffnung des automatischen Ventils 22a

Die letzten drei Vorgänge werden so oft wiederholt, wie die Vorrichtung Speicherbehälter (217 besitzt Der Wert der gemessenen Trübheit wird jedesmal in den Speicher des Rechners 410 eingegeben.
Von der Programmiereinrichtung 401 wird auch der

Rechner 410 in Betrieb genommen, der automatisch die Trübheitswerte, die in den Speicher eingegeben werden, vergleicht, um den minimalen Wert zu bestimmen.
Dabei können zwei Möglichkeiten auftreten:
Dieser minimale Wert entspricht dem optimalen Behandlungsverhältnis T, d. h., daß in diesem Fall das Wasser der Mischbehälter, die einem untereren Behandlungsverhältnis unterzogen wurden, eine höhere Trübheit zeigt, und das, das einem höheren Behandlungsverhältnis unterzogen wurde, eine gleiche oder höhere Trübheit aufweist. Ein elektrisches oder pneumatisches Signal, das T proportional ist, wird nun von dem Rechner 410 erzeugt und kann gespeichert werden oder direkt auf die Dosiereinrichtung des Gerinnungsreagens in dem Behandlungsgerät einwirken, damit die Menge des in das Rohwasser eingeführten Reagens dem optimalen Behandlungsverhältnis entspricht.

Der Rechner legt nach jedem Kontrollzyklus unter Berücksichtigung des für das optimale Behandlungsverhältnis T gefundenen Werts den Wert des minimalen Behandlungsverhältnisses t fest, dem das Wasser des ersten Mischbehälters ausgesetzt wird, um stets das optimale Behandlungsverhältnis T auf den mittleren Mischbehälter anzuwenden entsprechend der Gleichung

r-i + r

n+ 1

in der η eine ungerade Zahl, die Anzahl der Mischbehälter darstellt. Auf diese Weise wird z. B. im Falle einer Vorrichtung mit fünf Mischbehältern das optimale Behandlungsverhältnis in dem dritten Mischbehälter erhalten. Diese Anordnung ermöglicht es, die Tendenz der eventuellen Entwicklung dieses optimalen Behandlungsverhältnisses zu verfolgen und daher im Falle einer Änderung sehr schnell den Wert anzugeben. Dieser minimale Wert der Trübheit entspricht nicht notwendigerweise dem optimalen Behandlungsverhältnis. Dies ist der Fall, wenn er für das Wasser des ersten oder des n-ten Mischbehälters gefunden wurde. Der Rechner ändert entsprechend dem eben angegebenen Verfahren automatisch unter Berücksichtigung des folgenden Versuchs den Wert des minimalen Verhältnisses t um± r , je nachdem, ob der minimale Wert

der Trübheit für den /Men oder den ersten Behälter gefunden wurde. Durch dieses Verfahren ist der Rechner ebenfalls bestrebt, daß der Wert des optimalen Behandlungsverhältnisses dem entspricht, der auf das «+ ι

Wasser des Behälters der Ordnung- angewandt

wird. Im Falle einer Vorrichtung von z. B. fünf Mischbehältern wird das minimale Behandlungsverhält-

■) nis einer Menge von ±2 r derart geändert, daß stets in den dritten Mischbehälter die beste Ausflockung erzielt wird.

Der Rechner 410 besitzt außerdem zweckmäßigerweise eine Vorrichtung, die von Hand gesteuert wird

ίο und die die Inbetriebnahme der Vorrichtung und die Einstellung des optimalen Behandlungswerts T, der von Hand im Labor bestimmt wurde. In diesem Fall erhält automatisch das Wasser des ersten Mischbehälters ein minimales Behandlungsverhältnis rvon

n-1

T-r

Die Leerung des Verdünnungsbehälters 304 durch die Öffnung des automatischen Ventils 314 wird ebenfalls von der Programmiereinrichtung 401 gesteuert, so daß der Verdünnungsbehälter für eine neue Herstellung eines verdünnten Reagens im Laufe des nächsten Zyklus bereit ist.

Außerdem steuert die Programmiereinrichtung 401 die Abführung der Abklärstoffe der Mischbehälter 203 und des Wassers, das nicht entnommen wurde, durch öffnen der automatischen Ventile 211. Des weiteren Jie Spülung von unten nach oben der Mischbehälter 203 von oben und bis zj den Überlaufrohren 212 durch

jo Öffnen der Ventile 210. Diese Spülung kann mittels sauberen Wassers durchgeführt werden, jedoch erfolgt sie vorzugsweise mittels Rohwasser, um jede spätere Verdünnung dieses Rohwassers durch das saubere Wasser zu vermeiden, wodurch die folgende Messung verfälscht würde

Die Programmiereinrichtung 401 steuert weiterhin die Spülung vor. unten nach oben der Speicherbehälter 217 mittels sauberen Wassers durch Öffnen der Ventile 223, die Spülung von unten nach oben mittels sauberen Wassers des Meßbehälters 226 der Trübungsmeßeinrichtung durch öffnen des Ventils 230 und die Entleerung des Mischbehälters 203 der Speicherbehälters 217 des Meßbehälters 226 der Trübungsmeßeinrichtung durch öffnen der Ventile 211,220 un<T228.

Die Vorrichtung beginnt dann entsprechend dem gleichen Verfahren einen neuen Prüfzyklus.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch für andere Flüssigkeiten als Wasser mit geeigneten Reagentien und einer geeigneten Spülflüssigkeit verwendet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnuneen

Claims (20)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Prüfung von ungereinigtem Rohwasser bei der Aufbereitung durch Zugabe eines Gerinnungsreagenz, dessen optimale Menge laufend zu bestimmen ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Zuführen von Proben ungereinigten Rohwassers in π aufeinanderfolgende Mischbehälter, wobei η jeweils eine ungerade Zahl ist und in jedem Mischbehälter die gleiche Probemenge eingefüllt wird,

b) Zuführen von zunehmenden Reaktionsdosen in die η aufeinanderfolgenden Mischbehälter,

c) sukzessives Abziehen der in jedem Mischbehälter nach abgeschlossener Gerinnung oben aufschwimmenden Fraktion,

d) Messung der Trübung der abgezogenen Fraktionen in einer Trübungsmeßeinrichtung,

e) Vergleichen der erhaltenen Meßwerte zur Ermittlung der minimalen Trübung und Bestimmung des optimalen Behandlungsverhältnisses Tund

f) Einfüllen der Reaktionsdosis, mit der das optimale Behandlungsverhältnis T erzielt wird, im nächstfolgenden Zyklus in den Mischbehälter mit der Rangordnung (n+1)/2.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsdosen in den η aufeinanderfolgenden Mischbehältern jeweils um eine Reaktionsdosis r in Form einer arithmetischen Progression zunehmen, derart, daß der n-te Behälter eine Reaktionsdosis von t+(n-\)r erhält, wobei f die minimale Behandlungsdosis ist, die dem ersten Mischbehälter zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerinnungsreagenz in konzentrierter Form gespeichert, dann mit Wasser verdünnt und dosiert wird und anschließend dem sich in den Mischbehältern befindlichen Rohwasser zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Meßzyklus automatisch die Mischbehälter mit dem zu prüfenden Rohwasser und der Meßbehälter der Trübungsmeßeinrichtung mit sauberem Wasser gespült werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch

a) eine Speichereinrichtung (101; 200) für das zu prüfende Rohwasser,

b) eine Speichereinrichtung (300) für das Gerinnungsreagenz, -5

c) eine ungerade Anzahl von Mischbehältern (103; 203) zum Mischen des zu prüfenden Rohwassers mit dem Reagenz,

d) eine Einrichtung (301, 304, 311, 322) zur Zuführung zunehmender Reaktionsdosen in die f>o Mischbehälter (103; 203),

e) eine Einrichtung (216, 217, 220) zum Abziehen der in den Mischbehältern (103; 203) oben aufschwimmenden Fraktionen zu einer Trübungsmeßeinrichtung (221), und

f) einen Rechner (410), um die durch die Trübungsmeßeinrichtung (221) erhaltenen Meßergebniss,e der von den Mischbehältern sukzessive abgezogenen Fraktionen zu vergleichen und die optimale Dosis des dem Rohwasser zuzusetzenden Reagenz zu bestimmen, die dann im nächstfolgenden Zyklus dem (N+ l)/2-ten Mischbehälter zugesetzi wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form von Speicherbehältern (217) ausgebildete Speichereinrichtungen für einen Teil der in den Mischbehältern (203) oben aufschwimmenden Fraktion aufweist, deren Anzahl der der Mischbehälter entspricht

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine einzige Trübungsmeßeinrichtung (221) für die Messung der Trübung der oben aufschwimmenden Fraktionen, die in den Speicherbehältern (217) enthalten sind, wobei die Trübungsmeßeinrichtung einen Meßbehälter (226) mit einem Volumen aufweist, das kleiner ist als das der Speicherbehälter (217).

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Meßzyklus automatisch eine Spülung der Mischbehälter (203), der Speicherbehälter (217) für die oben aufschwimmende Fraktion des abgeklärten Wassers, und des Meßbehälters (226) der Trübungsmeßeinrichtung (221) erfolgt, wobei die Spülung der Mischbehälter (203) mittels des Rohwassers und die Spülung der Speicherbehälter (217) und des Meßbehälters (226) der Trübungsmeßeinrichtung mittels sauberen Wassers erfolgt.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Mischbehälter (203) fünf beträgt, und daß die Behälter mit Rührwerken (205,206,207) mit zwei Geschwindigkeiten versehen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischbehälter (203) mit Überlaufrohren (212,213,215) versehen sind, die die entnommene Probenmenge des oben aufschwimmenden Rohwassers bestimmen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch jedem Mischbehälter zugeordnete Durchgangsbehälter (322) für die Aufnahme der zunehmenden Dosen an Gerinnungsreagenz, die dann bei jedem Zyklus jeweils auf einmal in die zugeordneten Mischbeiiälte eingebracht werden.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Speicherbehälter (217) für die oben aufschwimmende Fraktion mit einem Rührwerk (218) versehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zu untersuchende Rohwasser in die Mischbehälter (203) aus einem Behälter (200) mit einer Speicherkapazität eingeführt wird, die die Entgasung der Flüssigkeit ermöglicht wobei der Behälter (200) ein konstantes Wasserniveau gewährleistet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Behälter (231) für das saubere Wasser mit konstantem Niveau.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischbehälter (203) und die Speicherbehälter (217) für die Entnahme der oben aufschwimmenden Wasserfraktion von je einer Wanne (208,224) umgeben sind und daß in den Wannen ständig eine von dem zu prüfenden Rohwasser vor der Untersuchung abgeleitete Rohwassermenge strömt, wodurch die

Temperatur des zu untersuchenden Rohwassers konstant gehalten und so eine Entgasung im Laufe der Untersuchung verhindert wird.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch in den Behälter (200) des zv untersuchenden Rohwassers ragende Elektroden (204) zur Ermittlung des Flüssigkeitsniveaus.

17. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Elektroden (308,309; 319) zur Feststellung des Niveaus des Gerinnungsreagenz, die in einem Speicherbehälter (301) und einem Verdünnungsbehälter (304) für das Reagenz angeordnet sind bzw. in die Behälter hineinragen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch Elektroden (223) zur Feststellung des Niveaus des sauberen bzw. Reinigungswassers in einem entsprechenden Speicherbehälters (231), wobei die Elektroden in diesen Behälter hineinragen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Analyse und zum Vergleich der in dem bzw. den Trübungsmeßeinrichtungen (221) durchgefühlten Messungen ein elektrisches oder pneumatisches Signal proportional der Dosis des Reagenz entsprechend des optimalen Behandlungsverhältnisses erzeugen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch wenigstens eine ergänzende Speicher-, Verdünnungs-, Dosierungs- und Injektionsvorrichtung für das Reagenz zur Unterstützung der Aus flockung und Abklärung und/oder Korrektur des PH-Wertes.