DE2164702C3

DE2164702C3 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen qualitativen Bestimmung toxischer Stoffe im Wasser

Info

Publication number: DE2164702C3
Application number: DE19712164702
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: KURT KERREN KUNSTSTOFFTECHNIK 4152 KEMPEN
Current assignee: KURT KERREN KUNSTSTOFFTECHNIK 4152 KEMPEN
Priority date: 1971-12-27
Filing date: 1971-12-27
Publication date: 1975-02-13
Also published as: CH552217A; BE793346A; DE2164702B2; FR2170514A5; NL7217467A; DE2164702A1

Description

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ί steeiegt werden. Dem Wert der noch zulässigen to- rechter Richtung durch das Becken strömenden Waschen Gesamtbelastung des Wassers entspricht eine sers mündet in dem Raum über der Lochplatte, und bestimmte meßbare Summe pro Zeiteinheit gespei- es bildet sich in dem Becken eine ringförmige Stroherter Impulse. Der Rechner wird dann so pro- mung. Gemäß einer weiterer, vorteilhaften Ausgestal-^Craminiert, daß er bei Überschreitung dieser für den 5 tung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der noch zulässigen Wert der toxischen Gesamtbelastung über der Lochplatte in das Becken einmundende ermittelten Summe gespeicherter Impulse pro Zeit- Wasserzulauf die Form eines etwa vertikal verlautenpinheitdas Warnsignal auslöst. den, am oberen Ende geschlossenen Rohrs mit einer

Um eine Ermüdung der Fische zu vermeiden, wer- vertikalen Lochreihe besitzen. Dadurch bildet sich eine den sie nicht dauernd, sondern periodisch der waage- 10 über die Höhe des Beckens gleichmäßig waagerechte rechten Strömung ausgesetzt. In den Intervallen zwi- Wasserströmung in einem geschlossenen Kreis aus. £hen den Testperioden wird das Wasser in eine lot- Das auf seinen Gehalt an toxischen Stoffen zu unrechte Strömung gelenkt. Die Fische bleiben so stan- tersuchende Wasser wird zweck.naßigerweise vor L dem zu kontrollierenden Wasser ausgesetzt, müs- dem Einlauf in das Prüfbecken von groben ^^c^^mul^ Zl aber nicht ständig gegen die waagerechte Strö- _l5 stoffen durch Filtrieren gereinigt. Damit sich aer am mine ankämpfen. dem Wasser auf dem Boden des Beckens doch noch

Aus »Annales de Limnologic«, 7, 1971, Heft 1, S. 1 absetzende Schmutz leichter aus dem Becken entterhis 6 ist ein arenaförmiges Becken b.kannt, das aus nen läßt, ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Aus-Twei im Abstand voneinander angeordneten um- gestaltung der erfindungsgemäßen Vornchtung aer laufenden vertikalen Wänden, die zwischen sich und ₂₀ Beckenboden geneigt ausgeführt. Zweckrnabigereinem Boden einen Ringraum einschließen, in den weise neigt sich der Beckenboden von einer ^nmai-7u und Abläufe einmünden, besteht and mit einer seite zur anderen, wobei an der letzteren der ™asser- \n den Ringraum des Beckens zwischen den Wänden ablauf angeordnet ist, durch den die abgelagerten eingesetzten, die Bewegung der Fische registrierenden Schmutzstofft: mit dem abfließenden Wasser aus aem Tasteinrichtung versehen ist. Als Tasteinrichtung 35 Becken entfernt werden. A„cfiihrune

Wd dabei eine Fotozelle verwendet, welche die Be- Gemäß einer weiteren *£™j[^/^SS

weeung der Fische in dem Testbecken mißt. Durch der erfindungsgemaßen Vorrichtung son die ^ui^ Auswertung der aufgeschriebenen, durch die Foto- umlaufende vertikale Wand mit dem BeAenboden zelle gemessenen Werte erhält man ein Bild von der zu einem dichten Behalter und die nnere umlautete Sät, der die Fische in dem Wasser ausgesetzt ₃₀ vertikal Warid ^^^i

Die vorliegende Erfindung hat eine Verbesserung seite der äußeren ^^^"^"^nflaLTrn.ruhen.

dieser bekannten Vorrichtuni in der Weise zum Ziel, vom Beckenboden "f^^f^jT^ci

daß eine automatische Anzeige erfolgt und ein Signal Das eigentliche Becken besteht dann ^o eeeeben wird, wenn die zulässige toxische Ciesamt- ₃₅ sehr leicht zu montierenden Bauteilen, die ein

belastunc der in dem Testbecken befindlichen Fische einander gesetzt werden.

ereicht ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll Als Material für f^^tfSt.

dabei möglichst einfach im Aufbau und funktions- Wasser bestandige Werkstoff, vorzugswei*

%l Abmäße Vorrichtung ist dadurch ge- ₄₀ "t SefSSnung ist ein Ausfüh^ng^P^

kennzeichnet, daß die Tasteinrichtung aus einem aus erfindungsgemäßen Vornchtung schematisch darge

gespannten Drähten gebildeten, quer in den Ring- stellt „«„Ativkcher Ansicht die Ein-

raum eingebauten mechanischen Fühlermittel besteht, F ig. 1 zeigt in■ .pe«Pekt ™cher Ansicn

und daß ein Impulswandler vorgesehen ist, welcher zelteile f/⁸ «f«^ J™^f ^^einrichtung zur

die durch Betätigung des Fühlerm.ttels ausgelosten ₄₅ Fig. 2 eine Ausfuhrung aer «1

mechanischen Impulse in elektrische umwandelt und B«^^¹^⁰"^ ? g1 aus einer Bu-

mit einem Impulsspeicher, Rechner und Signalgeber Das Becken 1 besteht gemau rig.

νΐ bunden ist! Mit' der erfindungsgemäßen Vorrich- ßeren umlaufenden vertikalen Wand 2* *e*cht

tune ist auf einfache Weise feststellbar, wann d.e dem schragen Boden 4 verbunden ist. An e

Grenze der zulässigen toxischen Gesamtbelastung des ₅₀ des Beckens 1 ist «,^JJJälÄ

Wassers überschritten wird. Eine solche Vornchtung aus dem überlaufendes Wasser auren mc

kann an beliebigen Stellen, z. B. Flüssen oder Seen tung 17 ^^f "„...„ _zwei Wasserzuläufe

SS?Ä?ii?wSrS^rt^S undV^wÄuf7 ein Der _-

"hen Gesamtbelas⁸tung des Wassers erreicht ist. ₅₅ lauf 6 verläuft in etwa waagerecht ir^kurzem Ab_

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung stand über dem ^B«^«i 4 Der im »ec der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann über dem ,ehe AbschnitJ des Wass«j£« J_nJ_{n versehen}, Beckenboden eine Lochplatte angeordnet sein. Dabei Lange m.l m^eren Aus nttso t _durch ^₅ kann weiterhin in den Raum zwischen Beckenboden aus .^dcnJⁿ .^^^^"if ₆' endet in einem und Lochplatte ein Wasserzu- und -ablauf und in 60 B.⁰^"¹^^

den Raum über der 1 ochplattc e.n weiterer Wasser- sich über d.e Hohe de UaKcns ^

zulauf in das Becken dnmünden. Dabei dient der in t.kalen J^onra,^bs^ⁿ¹"''"„^sser in einer waagerechden Raum zwischen Beckenboden und Lochplatte vorgesehen ist, aus denen Wasser.η e. einmündende Wasserzulauf der Zufuhr des in den ten^strömung durch das Becken1 me Intervallen zwischen den Testperioden in lotrechter ₆₅ Auf e.n Auflager 15 .^u . . lnne ^_n

Richtung durch das Becken strömenden Wassers ™",^2 ^d« ίcWnsl v,^rd _ver_

Richtung durch das Becken strömend ,

welches'durch die Lochplatte gleichmäßig verteilt «^«fX^^ ^ "de vertikale

wird. Der Zulauf des in den Testpenoden in waage- bundene Lochplatte Ii gtscizi.

Rohrabschnitt des Wasserzulaufs 6' durch das Loch 18 in der Lochplatte 13 hindurchragt. Durch Querstreben 31, die an der äußeren Wand 2 befestigt sind, kann das Auftreiben der mit der Wand 3 verbundenen Lochplatte 13 verhindert werden.

Zwischen der Außenwand 2 und der Innenwand 3 bildet sich der Ringraum 5 aus, in dem das aus dem Wasserzulauf 6' ausfließende Wasser in einer waagerechten Ringströmung durch das Becken 1 fließt.

Der Testabschnitt innerhalb des Ringraums 5 wird durch Gitter 20 begrenzt, die in Führungen 21 auf der Innenwand 3 und der Außenwand 2 angebracht sind. Die Gitter 20 lassen zwar die Wasserströmung durch, nicht jedoch die in die Teststrecke eingesetzten Fische. In der Außenwand 2 und gegebenenfalls auch in der Innenwand 3 des Beckens 1 können im Bereich des Testabschnitts Fenster 22 vorgesehen sein.

Während der Testperiode fließt das Wasser, dessen Toxität ermittelt werden soll, aus dem Wasserzulauf 6' in den Ringraum 5 des Beckens 1 durch Löcher in seinem vertikalen Rohrabschnitt hinein, wobei sich in dem Ringraum 5 eine waagerechte Ringströmung ausbildet. Nach Beendigung der Testperiode wird der WasserzuJauf 6' geschlossen und der Wasserzulauf 6 geöffnet. Aus den Löchern des im Bekken 1 zwischen Beckenboden 4 und Lochplatte 13 befindlichen Abschnitts des Wasserzulaufs 6 fließt dann das Wasser in einer Strömung von unten nach oben durch die Löcher 19 in der Lochplatte 13 in den Ringraum 5. Bei Beginn einer neuen Testperiode wird dann der Wasserzulauf 6 geschlossen und der Wasserzulauf 6' wieder geöffnet.

Über den Überlauf 16 und den Wasserablauf 7 fließt das Wasser aus dem Becken 1 ab.

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Meßeinrichtung, die in den Testabschnitt in dem Ringraum 5 des Beckes 1 eingesetzt wird. Die Meßeinrichtung besteht im wesentlichen aus einem quer zur waagerechten Wasserströmung in den Testabschnitt des Ringraums 5 in dem Becken 1 eingesetzten, aus gespannten Drähten 23 gebildeten mechanischen Fühlermittel 8, das bei Berührung durch die in den Testabschnitt des Beckenringraums 5 eingesetzten Fische eine Auslenkung erfährt, worauf dieser mechanische Impuls in einem Impulswandler 9 in einen elektrischen Impuls umgewandelt wird, der in einem Impulsspeicher 10 gespeichert wird. Durch einen mit dem Impulsspeicher 10 gekoppelten Rechner 11, der die Summe der pro Zeiteinheit gespeicherten Impulse errechnet, wird bei Überschreitung eines vorprogrammierten Wertes für eine bestimmte Summe von Impulsen pro Zeiteinheit der Signalgeber 12 ausgelöst Impulsspeicher 10 und Rechner 11 können auch zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt sein.

Das mechanische Fühlermittel 8 besteht bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel aus in einem Rahmen vertikal gespannten Drähten 23. Die Drähte können aber auch waagerecht oder schräg gespannt sein. Schließlich kann auch ein Drahtgewebe Verwendung finden.

Der vertikale Spannrahmen 24 für die Drähte 23 ist mit einem waagerechten Stab, einer Platte oder einem Rahmen 25 starr verbunden, der z. B. in einem ihn im Abstand umgebenden weiteren Rahmen 26 über die Achse 27 schwenkbar gelagert ist. An den jenseits der Schwenkachse 27 gelegenen Ende des Rahmens 25 ist der Impulswandler 9 angebracht, der im Ausfüllrungsbcispiel aus einem Slab 28 besteht, der mit dem Rahmen 25 fest verbunden ist und in eine Induktionsspule 29 eintaucht. Erfährt nun der Spannrahmen 24 durch Anprall eines Fisches eine Auslenkung, dann schwenkt der mit ihm verbundene Rahmen 25 um die Achse 27, der Stab 28 am Ende

ίο des Rahmens 25 bewegt sich in der Induktionsspule 29, löst damit einen Impuls aus, der in den Impulsspeicher 10 gelangt. Wenn sich der Fisch wieder von dem Spannrahmen 24 löst, federt dieser z. B. durch die Rückstellfeder 30 wieder in seine Ausgangslage zurück. Jede Berührung des Spannrahmens 24 durch einen Fisch löst also einen Impuls aus, deren Häufigkeit pro Zeiteinheit ein Maß für die Vergiftung der Fische durch Vorhandensein toxischer Stoffe im Wasser ist.

In Abänderung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispicls kann das Prüfbecken auch eine andere, z. B. Rechteckform besitzen. Auch das mechanische Fühlermittel 8 könnte in anderer Weise ausgebildet sein. So können z. B. die quer zur Was-

s5 serströmung gespannten Drähte 23 mit einem Dehnungsmeßstreifen verbunden sein, der bei Berührung der Drähte 23 eine Dehnung erfährt und dabei einen elektrischen Impuls auslöst. Ein Dehnungsmeßstreifen könnte auch in den Rahmen 25, der dann einseitig starr eingespannt sein müßte, eingesetzt sein, wobei durch Auslenkung des Spannrahmens 24 der mit ihm starr verbundene Rahmen 25 eine Auslenkung erfahren würde, die zu einer Dehnung des Meßstreifens und der Aussendung eines elektrischen Impulses durch ihn führen würde.

Statt des Impulswandlers 28, 29, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, kann auch ein bekannter Kraft- oder Wegaufnehmer angeordnet sein. Auch weitere Möglichkeiten für eine Umsetzung durch das mechanisehe Fühlerelement ausgelöster mechanischer in elektrische Impulse sind mit bekannten Mitteln vorhanden.

Die Speicherung und Zählung der elektrischen Impulse ist unter Verwendung bekannter elektronischer Bauelemente ohne Schwierigkeiten möglich. Als Signalgeber, der mit dem Impulsspeicher bzw. -rechner verbunden ist, kann ein beliebiges optisches oder akustisches Mittel, wie eine Lampe oder eine Sirene verwendet weiden. Außerdem ist es möglich, gleichzeitig mit der Auslösung des Signalgebers, über den Signalgeber oder statt des Signalgebers beliebige Mittel zu betätigen, um z. B. eine Abwasserablaufleitung zu verschließen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind zu einer qualitativen Messung toxischer Stoffe im Wasser geeignet und bieten darüber hinaus die Möglichkeit, bei Erreichung eines vorher bestimmten Grenzwerts für die toxische Gesamtbelastung des Wassers automatisch ein Signal auszulösen sowie gegebenenfalls Mittel zu betätigen, die den weiteren Ab- oder Ausfluß von verseuchtem Wasser verhindern. Durch die Erfindung wird also eine Frühwarnung bei Anwesenheit toxischer Stoffe im Wasser ermöglicht, wofür bishei keine vergleichbaren Mittel zur Verfugung standen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur automatischen qualitativen Bestimmung toxischer Stoffe im Wasser, insbesondere in Gewässern und Abwässern, durch Einsetzen von Fischen in strömendes Wasser und Auslösen eines Signals, wenn die Fische durch die Einwirkung der im Wasser befindlichen toxischen Stoffe ein gestörtes Verhalten zeigen, dadurch gekennzeichnet, daß die über mechanische Fühlermittel, die von den in ihrem normalen Verhalten gestörten Fischen betätigt werden, ausgelösten elektrischen Impulse gespeichert werden und ein Warnsignal ausgelöst wird, wenn die Summe der pro Zeiteinheit gespeicherten Impulse einen vorgegebenen, die Grenze der zulässigen toxischen Gesamtbelastung darstellenden Wert erreicht.

2. Vorrichtung zur Ausübung eines Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem arenaförmigen Becken, das aus zwei im Abstand voneinander angeordneten umlaufenden vertikalen Wänden, die zwischen sich und einem Boden einen Ringraum einschließen, in den Zu- und Abläufe einmünden, gebildet ist, und einer in den Ringraum zwischen den Wänden des Beckens eingesetzten, die Bewegung der Fische registrierenden Tasteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasteinrichtung aus einem aus gespannten Drähten gebildeten, quer in den Ringraum eingebauten mechanischen Fiihlermittel besteht, und daß ein Impulswandler vorgesehen ist, welcher die durch Betätigung des Fühlermittels ausgelösten mechanischen Impulse in elektrische umwandelt und mit einem Impulsspeicher, Rechner und Signalgeber verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Beckenboden (4) eine Lochplatte (13) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Raum zwischen Bekkenbodcn (4) und Lochplatte (13) ein Wasserzu-(6) und -ablauf (7) und in den Raum über der Lochplatte (13) ein weiterer Wasserzulauf (6') in das Becken (1) einmündet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der über der Lochplatte (13) in das Becken (1) einmündende Wasserzulauf (6') die Form eines etwa vertikal verlaufenden, am oberen Ende geschlossenen Rohrs mit einer vertikalen Lochreihe (14) besitzt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Beckenboden (4) geneigt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere umlaufende vertikale Wand (2) mit dem Beckenboden (4) zu einem dichten Behälter und die innere umlaufende vertikale Wand (3) mit der Lochplatte (13) verbunden ist und letztere (13) auf einem oder mehreren an der Innenseite der äußeren umlaufenden Wand (2) im Abstand vom Beckenboden (4) angebrachten Auflagern (15) ruht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Becken (I) aus Kunststoff besteht.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen qualitativen Bestimmung toxischer Stoffe im Wasser, insbesondere in Gewässern und Abwässern, durch Einsetzen von Fisehen in strömendes Wasser und Auslösen eines Signals, wenn die Fische durch die Einwirkung der im Wasser befindlichen toxischen Stoffe ein gestörtes Verhalten zeigen. Es ist bekannt, hierbei Fische in eine Wasserströmung in einem Behälter einzusetzen

ίο und durch Beobachtung ihres Verhaltens das etwaige Vorhandensein toxischer Stoffe im Wasser zu ermitteln. Werde« Fische in eine Wasserstömung eingesetzt, so stellen sie sich naturgemäß gegen die Strömung (positive Rheotaxis). Wenn in der Wasserströ-

mung toxische Stoffe vorhanden sind, die zu einer Vergiftung der Fische führen, wird dieses Verhalten frühzeitig gestört. Dies wird erkennbar durch taumelnde Bewegungen des Fisches, der dann nicht mehr in der Lage ist, sich in der Wasserströmung zu

ao halten und von ihr mitgerissen wird. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun, unter Ausnutzung dieser bekannten Erscheinung die Möglichkeit für eine qualitative Bestimmung etwa im Wasser vorhandener toxischer Stoffe mit dem Ziel einer automatisehen Frühwarnung zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die über mechanische Fühlermittel, die von den in ihrem normalen Verhalten gestörten Fische betätigt werden, ausgelösten elektrischen Impulse gespeichert werden und ein Warnsignal ausgelöst wird, wenn die Summe der pro Zeiteinheit gespeicherten Impulse einen vorgegebenen die Grenze der zulässigen toxischen Gesamtbelastung darstellenden Wert erreicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren wild so durchgeführt, daß Fische in eine waagerechte Wasserströmung eingesetzt werden und in einem kurzen Abstand hinter den sich gegen die Wasserströmung einstellenden Fischen mechanische Fülllermittel angebracht werden. Wenn nun durch das Vorhandensein toxischer Stoffe im Wasser eine Vergiftung der Fische eintritt und ihr normales Verhaken gestört wird, treiben sie mit der Strömung gegen die mechanischen Fühlermittei. Diese sind mit einem Impulswandler verbunden, welcher die mechanischen Impulse in elektrische umwandelt. Jedesmal, wenn ein lisch mit den mechanischen Fühlcrmilteln in Berührung kommt, wird von letzteren über den Impulswandler ein elektrischer Impuls ausgelöst. Die elektrischen Impulse werden gespeichert und die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit aufgezeichnet. Erreicht die Summe der gespeicherten Impulse pro Zeiteinheit einen vorbestimmten Wert, dann wird automatisch ein Warnsignal ausgelöst, welches anzeigt, daß die Grenze der zulässieen toxischen Gesamtbelaslung erreicht ist. Dieser Zustand wird erreicht, wenn die Fische durch die im Wasser vorhandenen toxischen Stoffe mehr und mehr vergiftet werden und ihr normales Verhalten dadurch so weit gestört wird, daß sie immer häufiger mit den mechanischen Fühlcmiitteln in Berührung kommen, weil sie nicht mehr die Kraft haben, sich von diesen gegen die Wasserströmung weii genug zu entfernen.

Der genaue Wert für die Grenze der zulässigen toxischen Gesamtbelastung des Wassers, der durch die Summe der pro Zeiteinheit gespeicherten Impulse ausgedrückt wird, muß durch vorherige Messungen