DE2418464A1 - Messeinrichtung zur bestimmung der biochemischen abbaubarkeit von abwaessern - Google Patents

Description

• Meßeinrichtung zur Bestimmung der biochemischen Abbaubarkeit von Abwässern Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Durchführung eines Meßverfahrens, bei dem nach einer Schnellmethode als Maß für den biologischen Verschmutzungsgrad, den BSB-Wert von Abwasser, die Sauerstoffmenge bestimmt wird, die ein dosiertes Abwasser -Belebt schlammgemisch bis zum Ende der ersten Phase des biochemischen Abbaus aufnimmt, wodurch es ermöglicht wird, nach bekannten Gesetzmäßigkeiten die dem Abwasser zuzuführende Rücklaufschlamm-Menge so zu dosieren, daß bei minimalen Betriebskosten einer Kläranlage ein optimaler Abbau der organischen Substanzen des Abwassers erreicht wird.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die zur Durchführung dieses aus Patentanmeldung P 2 007 727.4 bekannten Verfahrens erforderlichen Speicherbehälter, Dosierbehälter und Reaktionsgefäße sowie die Ventile und Steuereinrichtungen so anzuordnen und zu gestalten, daß ein leicht zu bedienendes, betriebssicheres Meßgerät geringst möglicher Abmessungen hergestellt werden kann.
• Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur exakten Volumenbestimmung des Abwassers, Belebtschlammes und Frischwassers eine Gruppe von drei Dosierbehältern 61, 62, 63 gebildet und gemeinsam an ein Reaktionsgefäß 8 angeschlossen ist, daß eine weitere Gruppe von drei Dosierbehältern 71, 72, 73 an ein zweites Reaktionsgefäß 9 angeschlossen ist, daß der Dosierbehälter 61 mit dem Abwasser-Speicherbehälter 1 , die Dosierbehälter 62, 72 mit dem Belebtschlamm-Speicherbehälter 2 und die Dosierbehälter 63, 71, 72 mit dem Frischwasser-Speicherbehälter 3 über Rohrleitungen verbunden sind, daß jeweils vor und hinter allen Behältern in die Rohrleitungen hydraulisch betätigte Schlauchventile 18 eingebaut sind, und daß zentral im Boden der Speicherbehälter 1, 2, 3 und der Reaktionsgefäße 8, 9 motorisch angetriebene Rühreinrichtungen 10 vorgesehen sind.
• In Fig. 1 ist das Wirkschema der Meßeinrichtung dargestellt.
• Aus dem Zulauf zu einer Kläranlage wird Abwasser entnommen und in einen Speicherbehälter 1 geleitet. In einem weiteren Speicherbehälter 2 befindet-sich Belebtschlamm; ein Speicherbehälter 3 ist mit Frischwasser gefüllt. Die Speicherbehälter 1, 2 und 3 werden über daran angeschlossene Druckluftleitungen 4 bis zur Sättigung mit Sauerstoff belüftet. Um die Speicherbehälter auf gleicher Temperatur zu halten, sind sie in einem mit Flüssigkeit gefüllten Behälter 5 angeordnet, dessen Temperatur über ein Thermostat beispielsweise auf 20 OC konstant gehalten wird.
• Nach Verschließen der Behälter-Zulaufventile und Öffnen der Auslaufventile wird aus dem jeweiligen Speicherbehälter die benötigte Menge mit Druckluft von unten in die Dosierbehälter gepumpt. Jeweils drei Dosierbehälter 61, 62, 63 bzw. 71, 72, 73 sind so zusammengefaßt, daß ihre Entleerleitungen mit je einer gemeinsamen Auslaufleitung verbunden sind, die in die Reaktionsgefäße 8 bzw. 9 einmündet.
• Das Abwasser aus Speicherbehälter 1 wird dem Dosierbehälter 61, der Belebtschlamm aus Speicherbehälter 2 über eine Verzweigungsleitung den Dosierbehältern 62 und 72, das Frischwasser aus Speicherbehälter 3 über Verzweigungsleitungen den Dosierbehältern 63, 71 und 73 zugeführt. Die in den Dosierbehältern exakt bemessene Flüssigkeitsmengen fließen nun in den Reaktionsgefäßen 8 bzw. 9 zusammen. Nach dem Einfüllen werden die Reaktionsgefäße druckdicht verschlossen; das Flüssigkeitsgemisch wird mittels motorisch angetriebener Rühreinrichtungen 10 derart durchwirbelt, daß die über dem Gemisch in den Reaktionsgefäßen eingeschlossene Luft mit allen Teilen des Gemisches in Berührung kommt. Die im Belebtschlamm und im Abwasser enthaltenen Mikroorganismen bauen die gelösten und suspendierten organischen Stoffe ab, wobei Sauerstoff aus der über dem Gemisch des Reaktionsgefäßes liegendenLuft verbraucht wird. Gleichzeitig wird ein entsprechendes Volumen an Kohlensäure frei, die in den an die Reaktionsgefäße angeschlossenen, mit KOH-Lauge gefüllten Absorbern 11 gebunden wird. Der Druck der eingeschlossenen Luft nimmt deshalb ab; die Druckabnahme wird durch Druckmeßdosen 12 gemessen und an dem Schreiber 13 über der Zeit aufgeschrieben. Hierzu wird die der Druckabnahme entsprechende Sauerstoffabnahme in eine proportionale elektrische Spannung von beispielsweise 0,1 mg 02 / 1 mV Spannung umgeformt und einem Schreiber 13 zugeführt. Die Ausgangsspannung kann auch in zusätzlich nachfolgenden Geräten wie elektr. Reglern oder Rechnern zur automatischen Steuerung der Kläranlage weiterverarbeitet werden.
• Der Ausschlag des Schreibers 13 ist somit ein direktes Maß der Sauerstoffmenge, die zum Abbau der organischen Substanzen und für die endogene Atmung des Belebtschlammes erforderlich ist.
• Im Reaktionsgefäß 9 wird die gleiche Menge Belebtschlamm, vermischt mit Frischwasser, eingefüllt und umgerührt. Der ebenfalls gemessene Druckabfall wird mit demselben Schreiber 13 aufgezeichnet; er ist ein Maß für die endogene Atmung des Belebtschlammes.
• Wie in Fig. 2 gezeigt, entstehen somit über der Zeit aufgetragen zwei Survenzuge auf den Schreibstreifen, eine Kurve a für das Abwasser mit Belebtschlamm und eine Kurve b für den Belebtschlamm.
• Die Kurve a zeigt eine starke Krümmung, die nach etwa zwanzig Minuten Gesamtlaufdauer in eine Gerade übergeht Das ist ein Zeichen dafür, daß die erste Phase des biologischen Abbaus beendet ist.
• Nach dieser Zeit haben die Mikroorganismen eine maximale Anzahl der biologisch abbaubaren Abwasserinhaltsstoffe in sich aufgenommen und in körpereigene Substanz umgebaut.
• Um zu verhindern, daß im Zuge der nachfolgenden zweiten Abbauphase infolge endogener Atmung der Mikroorganismen weiterhin Sauerstoff verbraucht wird und somit ein erhöhter Ausstoß anorganischer, eutrophierend wirkender Endprodukte erfolgt, muß nun der Belebtschlamm aus dem Nachklärbecken entfernt werden.
• Aus der Differenz der Kurven a und b ergibt sich die BSB-Kurve c, deren Steigung ein Maß für die Abbaugeschwindigkeit der organischen Abwassersubstanzen darstellt. Weiterhin können aus dem Verlauf der Kurven a und b Rückschlüsse auf die Toxizität des Abwassers gezogen werden.
• In den Zeichnungen Fig. 3 bis 5 sind konstruktive Einzelheiten der Erfindung dargestellt.
• Es zeigen: Fig. 3 eine Rühreinrichtung Fig. 4 ein Schlauchventil Fig. 5 einen Dosierbehälter.
• Zentral im Boden der Speicherbehälter und Reaktionsgefäße sind Rühreinrichtungen angebracht. Der Rührer 14 besteht aus einem Rundstabmagnet 15 mit dazu senkrecht befestigter Rührwendel 16, die in den zentralen Anschlußstutzen des Behälters hineintaucht. An jedem Ende des Stabmagnets 15 ist eine Kunststoffscheibe 17 angebracht, die im Betrieb auf dem Boden der Behälter gleitet. Der Antrieb des Rührers 14 erfolgt durch einen axial einwirkenden Magnetring, der außen an dem Behälter gelagert und über einen Zahnriemen angetrieben ist.
• Die Rührwerksdrehzahl aller Speicherbehälter ist konstant und liegt etwa bei 500 U/min; die Drehzahl der Reaktionsgefäß-Ruhr werke beträgt etwa 1500 U/min.
• Vor und hinter allen Behältern sind in die Rohrleitung Schlauchventile eingebaut, die hydraulisch betätigt werden. Hierbei sitzt innerhalb des Ventilgehäuses 18 eine zylindrische Ventilpatrone 19. Sie ist aus einer zylindrischen Metall- oder Kunststoffhülse 20 gebildet, in die ein Schlauchstück 21 eingesteckt ist. Die über die Hülsenlänge hinausragenden Schlauchenden sind über die Hülse 20 um 1800 umgestülpt. Die Ventilpatrone wird mittels Überwurfmutter 33 und Paßstück 34 im Ventilgehäuse so befestigt, daß die Schlauchstulpen 22 an den Gehäusesitzstellen anliegen und somit eine Abdichtung nach außen bewirken. Die Hülse 20 ist mit zwei länglichen Aussparungen 23 versehen, an denen der Schlauch mittels der am Anschluß 35 einwirkenden Hydraulik-Flüssigkeit so zusammengenrückt werden kann, daß ein flüssigkeitsdichter Abschluß erzielt wird. Zur Steuerung der Hydraulik-Flüssigkeit dienen handelsübliche elektromagnetische Ventile, die auch zu einem Ventilblock zusammengefaßt sein können.
• Die zur Dosierung benutzten Gefäße 61, 62, 63 bestehen aus einem zylindrischen äußeren Behälter 24, in dem zentrisch ein zylindrischer innerer Behälter 25 befestigt ist. Der Anschlußstutzen 26 des Innenbehälters 25 durchdringt den Boden des Außenbebälters 24 und ist an die Zuleitung zum Reaktor 8 bzw. 9 angeschlossen. Die Flüssigkeit wird mit Druckluft von unten in den äußeren Behälter 24 eingepumpt, füllt den äußeren und inneren Behälter bis etwa 2 cm über die Höhe des inneren Behälters. Der Flüssigkeitszufluß wird mittels eines am Behälter angebrachten Schirimierschalters 27 abgestellt. Anschließend läßt man die Flüssigkeit aus dem äußeren Behälter nach unten langsam abfließen. Der innere Behälter bleibt eben voll mit Flüssigkeit gefüllt und damit ist eine exakte Volumendosierung erreicht.
• Die so dosierten Flüssigkeitsvolumina fließen nach Öffnen der Auslaßventile in dem Reaktionsgefäß zusammen.

Claims (7)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Einrichtung zur Messung des BSB-Wertes von Abwasser, bei dem der biologische Verschmutzungsgrad von Abwasser indirekt, durch Messung der Sauerstoffmenge bestimmt wird, die eine dosierte Menge Abwasser und Belebtschlamm bzw, im Vergleich dazu eine bestimmte Menge Frischwasser und Belebtschlamm solange aufnimmt, bis ein optimaler Abbau der organischen Substanzen des Abwassers erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur exakten Volumenbestimmung des Abwassers, Belebtschlamms und Frischwassers eine Gruppe von Dosierbehältern (61, 62, 63) gebildet und gemeinsam an ein Reaktionsgefäß (8) angeschlossen ist, daß eine weitere Gruppe von Dosierbehältern (71, 72, 73) an ein Vergleichs-Reaktionsgefäß (9) angeschlossen ist, daß der Dosierbehälter ( mit dem Abwasser-Speicherbehälter (1), die Dosierbehälter(62, 72) mit dem Belebtschlamm-Speicherbehälter <2) und die Dosierbehälter (63> 71, 73) mit dem Frischwasser-Speicherbehälter (3) über Rohrleitungen verbunden sind, daß jeweils vQr und hinter allen Behältern in die Rohrleitungen hydraulisch betätigte Schlauchventile (18) eingebaut sind und daß zentral im Boden der Speicherbehälter (1, 2, 3) und der Reaktionsgefäße (8, 9) motorisch angetriebene Rühreinrichtungen (103 vorgesehen sind.

2.) Meßeinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierbehälter (1, 2, 3) aus einem zylindrischen Außenbehälter (24) und einem ebenfalls zylindrischen, konzentrisch in seinem Boden angebrachten Innenbehälter (25) von geringerer Höhe bestehen, dessen Anschlußstutzen (26) den Boden des Außenbehälters durchdringt und an die Rohrleitung zum Reaktionsgefäß (8, bzw, 9) angeschlossen ist.

3.) Meßeinrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Außenbehälter (24) in seinem Boden einen Rohranschluß zu den Speicherbehältern (1 bzw. 2 oder 3) hat und daß am Außenbehälter (24) etwas oberhalb der Höhe des Innenbehälters (25) ein Schwimmerschalter (27) zum selbsttätigen Abstellen des Zuflusses aus den Speicherbehältern (1, 2, 3) angeordnet ist.

4.) Meßeinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekonnzeichnet, daß die Rühreinrichtung (10) der Speicherbehälter (1, 2, 3) und Reaktionsgefäße (8, 9) aus einem zentral im Boden der Behälter angeordneten Rührer (14), der aus einem Rundstabmagnet (15) und einer hierzu zenkrecht nach unten in das Anschlußrohr der Behälter eintauchenden Rührwendel (16) besteht, und einem außen am Behälter gelagorten, auf den Rundstabmagnet einwirkenden Magnetring (28) zusammengesetzt ist, wobei der Magnetring (28) motorisch über einen Zahnriemen (31) angetrieben ist.

5.) Meßeinrichtung nach Anspruch 1 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß auf jedes Ende des Rundstabmagnets (15) eine Kunststoffscheibe (17) aufgesteckt ist, auf denen der Rührer an der Innenseite des Behälter-Bodens mit geringer Reibung rotierend gleitet.

6.) Meßeinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Schlauchventil (18) aus einem Ventilgehäuse (29) mit Überwurfmutter und eingebauter Ventilpatrone (19) besteht.

7.) Meßeinrichtung nach Anspruch 1 und 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilpatrone (19) aus einer zylindrischen, mit länglichen Ausnehmungen (23) versehenen Hülse (20) und einem durch sie durchgesteckten Schlauchstück hergestellt ist, dessen beide über die Hülsenlänge hinausragenden Enden um 180 0 über die Hülse umgestülpt sind und daß diese Schlauchstulpen nach Anziehen der Überwurfmutter an den Gehäusesitgstellen dichtend anliegen.

L e e r s e i t e