DE2339696A1

DE2339696A1 - Verfahren zur fotometrischen bestimmung der groesse und/oder absetzgeschwindigkeit, der in einer fluessigkeit suspendierten feststoffteilchen

Info

Publication number: DE2339696A1
Application number: DE19732339696
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl Phys Beranek
Original assignee: Metrawatt GmbH
Current assignee: Metrawatt GmbH
Priority date: 1973-08-06
Filing date: 1973-08-06
Publication date: 1975-02-27

Description

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Schreiben \ou\

D 8500 NÜRNBERG. S:"r.pp-:r:rr*-..r ^?

Verfahren zur fotometrischen Bestimmung der Größe und/oder Absetzgeschwindigkeit, der in einer Flüssigkeit suspendierten Feststoffteilchen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur fotometrischen Bestimmung der Größe und/oder Absetzgeschwindigkeit der in einer Flüssigkeit suspendierten Feststoffteilchen. Eine Untersuchung von verschmutztem Wasser, insbesondere Abwasser soll nach Möglichkeit nicht nur Aufschluß darüber geben, wie stark die Gesamtverschmutzung ist, sondern auch, welcher Art die Verschmutzung ist. So ist es besonders wünschenswert, über die Größe der einzelnen Schmutzpartikel und ihre jeweilige Zahl eine Aussage machen zu können. Ebenso wichtig ist es zu wissen, ob sich die im Abwasser enthaltenen Stoffe in der vorgeschriebenen Zeit absetzen.

Die bisher bekannten Verfahren zur Bestimmung der Größe der in einer Flüssigkeit suspendierten Feststoffteilchen, wie z.B. die Streulichtmessung an einzelnen Teilchen, die Messung der Winkelabhängigkeit des Streulichtes an einer Suspension oder die kapazitive Meßmethode, bei der die Änderung der Elektrizitätskonstanten beim Einfügen eines Teilchens zwischen zwei Elektroden ermittelt wird, sind zu kompliziert, zu teuer oder zu langsam. Zu lange dauern auch die Verfahren zur Bestimmung der Absetzgeschwindigkeit, die nach einer vorgegebenen Zeit die Höhe des in einem Absetzzylinder abgesetzten Schlammkegels ermitteln.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu finden, das die Nachteile bekannter Verfahren vermeidet und unter Ausnutzung üblicherweise ohnehin benötigter Vorrichtungen nach relativ kurzer Zeit zu einem Meßergebnis führt.

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Die Aufgabe wird bei einem verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß an einer Stelle oder mehreren senkrecht übereinander liegenden Stellen einer in einer Küvette enthaltenen Flüssigkeitssäule die Trübung in Abhängigkeit von der Zeit gemessen wird, wobei die in der Flüssigkeit suspendierten Feststoffteilchen zu Beginn der Messung eine Lage einnehmen, die es ihnen ermöglicht, abzusinken.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen veranschaulicht und werden im.folgenden näher beschrieben. Alle Zeichnungen zeigen die schematische Darstellung eines Trübungsmessers mit einer Küvette K, einer Lichtquelle L und zwei Fotodioden F₅, Fq. Mit Hilfe der Fotodiode F<- wird das gegenüber dem einfallenden Licht I₀ um 90° abgelenkte Streulicht $_s gemessen, in ein elektrisches Signal umgewandelt und einem Verstärker V zugeführt. Die Diode F_R erfaßt das durch Extinktion geschwächte Durchlicht $_R, das von ihr abgegebene Signal wird üblicherweise als Referenzsignal verwendet.

Mit Hilfe dieser Anordnung, die normalerweise ohnehin zur Bestimmung der Trübung der zu untersuchenden Flüssigkeit benötigt wird, ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, auch Aussagen über die Art der Verschmutzung zu machen. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Umstand, daß große Teilchen schneller sinken als kleine, nutzbar zu machen. So ist es nach Fig. 1 möglich, in die Küvette K eine Flüssigkeit zu geben, in der die Feststoffteilchen gut gemischt sind. Mißt man die Trübung der Flüssigkeit in einem geringen Abstand χ unterhalb des Flüssigkeitsspiegels, so wird sich die Trübung entsprechend der Teilchengröße und der daraus resultierenden Sinkgeschwindigkeit mit der Zeit vermindern. Da die Sinkgeschwindigkeit von Teilchen bestimmter Größe bekannt ist oder zumindest ermittelt werden kann, ist es möglich, aus den zeitlichen Änderungen der Trübung Rückschlüsse auf die sich zum jeweiligen Zeitpunkt an der Meßstelle vorbeibewegenden Teilchen bezüglich ihrer Größe und Zahl zu ziehen. Ebenso 1st es möglich, aus der Verminderung der Trübung nach einer Zeit t bei

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einer Sinkstrecke χ durcn Extrapolation Rückschlüsse auf die* Zeit bis zur vollständigen Ablagerung aller Feststoffteilchen zu ziehen.

Die sich bei einer Mischung aller Feststoffteilchen ergebende überlagerung von Feststoffteilchen verschiedener Größe am Meßpunkt erschwert die Auswertung des Meßergebnisses. Eine Verbesserung kann dadurch erzielt werden, daß man die zu untersuchenden Teilchen nach Fig. 2 an einer Stelle E turbulenzfrei in eine saubere Küvettenflüssigkeit "einimpft". Mißt man in einem Abstand K unterhalb der Impfstelle, so wird die Meßstelle von den größten Teilchen zuerst erreicht. Da die Teilchen entsprechend ihrer Größe quasi in einzelnen Schichten sinken, gibt die sich ändernde Trübung Aufschluß über die Zahl der Teilchen einer bestimmten Größe.

Nach Fig. 3 soll es möglich sein, die Meßstelle entlang der Flüssigkeitssäule zu verschieben, was durch ein gegenseitiges Versetzen von Optik und Küvette erreicht werden kann. Die sich entlang der Flüssigkeitssäule ändernde Trübung ermöglicht weitere Rückschlüsse auf die Art der Verunreinigung.

Mit einem Nachlaufregler ist es möglich, die Sinkgeschwindigkeit nicht sichtbarer Feststoffteilchen sichtbar zu machen. Der Nachlaufregler kann auf ein Signal eingestellt werden, das einer bestimmten Trübung entspricht. Ein Servoantrieb sorgt dann dafür, daß die Meßstelle dieser Trübung, die entsprechend der Sinkgeschwindigkeit der Teilchen nach unten wandert, folgt. Aus der Verschiebung der Meßstelle während eines bestimmten Zeitabschnittes kann wiederum die Absetzzeit ermittelt werden.

Die sich aus einer mechanischen Verschiebung der Meßstelle entlang der Flüssigkeitssäule ergebenden weiteren Aussagemöglichkeiten können in gleicher Weise auch durch statische Mittel erzielt werden. So sind in Fig. 4 entlang der Flüssigkeitssäule mehrere Meßstellen vorgesehen, die es erlauben, gleichzeitig oder

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auch nacheinander die Trübung ?n diesen Stellen zu messen. Die verschiedenen Signale können sowohl digital als auch analog ausgewertet werden. Durch einen entsprechenden elektronischen Regler kann in bekannter Weise der Servoantrieb ersetzt werden. Die Auswertung der Meßergebnisse kann auch über einen Rechner erfolgen. Dieser stellt auf Grund der Trübungsänderungen bekannter Teilchen entsprechende Vergleichsrechnungen an und kann dadurch die Meßergebnisse extrapolieren, was zu einer beachtlichen Zeitersparnis führt.

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Claims

Schreiben vorn
an

D 8500 NÜRNBERG, Scncppirshofstr. 50-54

Patentansprüche 2339696

/ !.^Verfahren zur fotometrischen Bestimmung der Größe und/oder Ab- ^-^setzgeschwindigkeit der in einer Flüssigkeit suspendierten Feststoffteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Stelle oder mehreren senkrecht übereinander liegenden Stellen einer in einer Küvette enthaltenen Flüssigkeitssäule die Trübung in Abhängigkeit von der Zeit gemessen wird, wobei die in der Flüssigkeit suspendierten Feststoffteilchen zu Beginn der Messung eine Lage einnehmen, die es ihnen ermöglicht, abzusinken.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich aus der Messung ergebende Verlauf der Trübungsänderung durch Vergleich mit der Trübungsäriderung, wie er sich infolge der Sinkgeschwindigkeit bekannter Feststoffteilchen ergibt, ausgewertet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Flüssigkeit suspendierten Feststoffteilchen gleichmäßig verteilt sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffteilchen in eine saubere Küvettenflüssigkeit am oberen Ende der Flüssigkeitssäule turbulenzfrei eingeimpft werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in Abhängigkeit von der Zeit ermittelte Trübung in eine elektrische Größe umgeformt und in einem Rechner derart ausgewertet wird, daß auf Grund des Verlaufs der Trübungsänderung bei Flüssigkeiten die durch bekannte Feststoffteilchen getrübt sind, der weitere Verlauf der Trübungsänderung der zu untersuchenden Flüssigkeit durch Extrapolation vorhergesagt werden kann.

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6. Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Küvette eines Trübungsmessers so hoch ist, daß ein Sinken der Feststoffteilchen über eine ausreichende Strecke gewährleistet ist und die Optik des Trübungsmessers im oberen Bereich der in der Küvette enthaltenen Flüssigkeitssäule angeordnet ist.
7. Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Optik des Trübungsmessers und der in der Küvette enthaltenen senkrecht stehenden Flüssigkeitssäule eine Verschiebung möglich ist.
8. Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die

\ Verschiebung zwischen der Optik des Trübungsmessers und der ! in der Küvette enthaltenen Flüssigkeitssäule durch einen Servoantrieb erfolgt, der von einem Regler derart gesteuert ist, daß der gemessene Trübungswert gleich bleibt.