DE2704080C2

DE2704080C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Flockungsmittelmenge bei der Wasseraufbereitung

Info

Publication number: DE2704080C2
Application number: DE2704080A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr. 7000 Stuttgart Lang; Horst Dr. 8032 Lochham Overath
Original assignee: Gst-Regeltechnik 4630 Bochum De GmbH
Current assignee: Gst-Regeltechnik 4630 Bochum De GmbH
Priority date: 1977-02-01
Filing date: 1977-02-01
Publication date: 1982-12-23
Also published as: DE2704080A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Flockungsmittelmenge bei der Wasseraufbereitung, bei dem eine Teilmenge des aufzubereitenden Wassers dosiert mit dem Flockungsmittel versetzt, eine dadurch in der Teilmenge verursachte Ausflockung durch eine Trübungsmessung gemessen und die Flockungsmittelzugabe zu dem aufzubereitenden Wasser in Abhängigkeit von der Trübungsmessung bestimmt wird. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

In feiner Form in Wasser suspendierte Fremdstoffe, im allgemeinen Feststoffe, können durch Zugabe von Flockungsmitteln ausgeflockt werden. Als Flockungsmittel werden z. B. anorganische Salze, wie beispielsweise AlCI₃, Al₂(SO₄)S, FeCl₃ oder Kalk (wobei ausschließlich die Metallkationen aktiv sind), oder organische Polyelektrolyte verwendet. Durch die Flockungsmittel werden vor allem kolloidal gelöste und fein disperse Fremdstoffe zu größeren, absetzbaren Aggregaten zusammengefaßt und bestimmte molekular gelöste Fremdstoffe (vor allem Phosphat) mit eingeschlossen. Als Folge dessen enthält das so behandelte Wasser weniger organische und anorganische Fremdstoffe. Bei der Abwasserreinigung ist vor allem die im Vergleich zur konventionellen Betriebsweise zusätzliehe Phosphatentnahme bedeutsam, da Phosphat als Initialfaktor für die Eutrophierung stehender und fließender Gewässer angesehen wird. Flockungsmittel sind natürlich auch bei der Trinkwasseraufbereitung im weitesten Sinne anwendbar.

Die laufenden Betriebskosten von Wasseraufbereitungsanlagen, die mit einer Flockungsstufe ausgestattet sind, werden zu einem erheblichen Teil durch die Flockungsmittel verursacht. Durch eine Steuerung der Flockungsmittelmenge kann daher das aufzubereitende Wasser nicht nur besser, sondern auch wirtschaftlicher gereinigt werden.

Bei der Flockung unterscheidet man zwei Phasen, nämlich eine Flockenbildungsphase und eine Flockenabsetzphase.

Bei einem bekannten Verfahren zur Steuerung der Flockungsmittelmenge bei der Wasseraufbereitung (als Jar-test« aus der Zeitschrift gwf-Wasser/Abwasser, 117 (1976), Seite 109, bekannt) werden mehrere Teilmengen des aufzubereitenden Wassers in stufenweise unterschiedlichen Dosierungen mit dem Flockungsmittel versetzt Die so behandelten Teilmengen werden für längere Zeit, in der Regel für etwa 30 Minuten, stehen gelassen, wobei die Fremdstoffe entsprechend der Dosierung des Flockungsmittels ausgeflockt und abgesetzt werden. Das überstehende Wasser in den Proben wird abgezogen und durch eine Trübungsmessung wird der mit der jeweiligen Flockungsmitteldosierung erreichte Ausflockungseffekt gemessen. Entsprechend der dabei ermittelten optimalen Flockungsmittelzugabe erfolgt dann die Zugabe des Flockungsmittels zu dem aufzubereitenden Wasser. Erfahrungsgemäß bürgt nämlich die minimale Trübung des Wassers (Resttrübung; minimale Trübung während der Flockenabsetzphase) sowohl für eine optimale Entfernung der suspendierten Fremdstoffe aus dem Wasser als auch für eine minimale Restkonzentration der organischen Stoffe und Phosphate. Wird über die optimale Menge hinaus Flockungsmittel zugegeben, so bleiben Fremdstoffe teilweise kolloidal gelöst, da sie durch überschüssiges Flockungsmittel umgeladen werden. Eine Überdosierung des Flockungsmittels führt also zu einer erhöhten Trübung des überstehenden Wassers.

Das bekannte Verfahren ist insoweit nachteilig, als es einen erheblichen Arbeitsaufwand verursacht und außerdem recht zeitaufwendig ist, da jeweils das Absetzen aus den einzelnen Proben abgewartet werden muß. Zwar läßt sich dieses Verfahren auch automatisch durchführen, doch ist dazu ein ganz erheblicher apparativer Aufbau erforderlich. Es wird durch die Automatisierung auch der durch das Absetzen des Flockungsmittels bedingte Zeitaufwand nicht vermindert.

Im übrigen ist ein Trübungsmeßgerät bekannt (vgl. die Literaturstelle »Industrie-Abwässer« von F. Meinck, H. Stooff, H. Kohlschütter, 4. Auflage, Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, 1968, Seiten 102 und 103), das nach dem Prinzip eines Photometers (Extinktionsphotometer) arbeitet. Ein derartiges Trübungsmeßgerät kann im Rahmen des zuvor erläuterten Verfahrens zur Trübungsmessung Verwendung finden.

Ausgehend von dem zuvor dargelegten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung so auszugestalten und weiterzubilden, daß mit geringem Aufwand eine schnelle, zuverlässige und störungsfreie Bestimmung der optimalen Flockungsmittelzugabe ermöglicht wird. Im rein physikalischen Sinn optimal ist eine Flockungsmittelzugabe, mit der weitestgehende Ausflockung (bzw. Ausfällung) erreichbar ist. Im allgemeinen treten aber betriebswirtschaftliche Faktoren (Zeitaufwand, Anlagenkapazität, Flockungsmittelkosten usw.) hinzu, so daß die Optimierung im einzelnen Fall besonders definiert werden muß. Aufgabe der Erfindung ist es in jedem Fall, unter den genannten Forderungen einen eindeutigen Meßwert zur Verfügung zu stellen, von dem bei der Optimierung der Flockungsmittelzugabe ausgegangen werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Trübungsmessung während der Flockenbil-

dungsphase erfolgt und daß als Steuergröße für die Flockungsmittelzugabe zu dem aufzubereitenden Wasser diejenige Flockungsmittelmenge verwendet wird, die in der Teilmenge in der Flockenbildungsphase zur maximalen Trübungsdifferenz führt Die Erfindung geht von der genauen Beobachtung der typischen Absetzkurve, d. h. des zeitlichen Verlaufes der Trübungsänderung nach erfolgter Flockungsmittelzugabe, aus. Dabei hat es sich gezeigt, daß nach Flockungsmittelzugabe zunächst eine Trübungszunahme eintritt die stationär bleibt wenn das Absetzen der ausgeflockten Fremdstoffe — z. B. durch Rühren — verhindert wird. Erst wenn — z. B. durch Beendigung des Rührens — das Absetzen zugelassen wird, erfolgt eine Abnahme der Trübung unter den Ausgangswert Die Trübungszunahme, die in kurzer Zeit (einige Sekunden) eintritt ist bislang übersehen worden, da im Rahmen der bekannten Arbeitsweise die Trübung nur nach erfolgtem Absetzen, d. h. erst nach einer Zeitspanne von in der Regel 30 Minuten, gemessen worden ist Der Erfindung liegt nun die überraschende Feststellung zugrunde, daß zwischen der rasch eintretenden Trübungszunahme und der optimalen Flockungsmittelzugabe, die bisher erst nach vollständigem Absetzen bestimmt werden konnte, eine enge Korrelation besteht. Auch hängt die Trübungszunahme von der Flockungsmitteldosierung ab. Trübung und Phosphorgehalt verlaufen im wesentlichen parallel und durchlaufen in bekannter Weise ein Minimum, welches der optimalen Flockungsmittelzugabe entspricht. Die — jeweils kurz nach der Flockungsmittelzugabe gemessene Trübungszunahme hängt von der Flockungsmittelzugabe ab und ist zusätzlich mh der dem jeweils aufzubereitenden Wasser (Abwasser, Trinkwasser etc.) entsprechenden optimalen Flockungsmittelzugabe korreliert. Es besteht also ein eindeutig auswertbarer Zusammenhang zwischen der jeweiligen Flockungsmittelzugabe, der dazu beobachteten Trübungszunahme und der zu ermittelnden optimalen Flockungsmittelzugabe.

Die zuvor erläuterte Lehre der Erfindung kann im übrigen auf zwei prinzipiell unterschiedlichen und einander ergänzenden Wegen verwirklicht werden. Zum einen kann die Flockungsmitteldosierung in den einzelnen Teilmengen genau bestimmt, die Trübungszunahme relativ mit einem ungeeichten Meßgerät gemessen und die Flockungsmittelzugabe zu dem Wasser nach Maßgabe der genau bestimmten Flokkungsmitteldosierung zu der Teilmenge bestimmt werden, in der die Trübungszunahme einen Maximalwert annimmt. Zum anderer, kann der Maximalwert der Trübungszunahme durch Messung mit einem geeichten Meßgerät absolut, die entsprechende Flockungsmitteldosierung nur relativ gemessen und die Flockungsmittelzugabe zu dem Wasser nach Maßgabe des mit einem geeichten Meßgerät gemessenen Maximalwertes der Trübungszunahme festgelegt werden. Im erstgenannten Fall ist also eine genaue Messung der Flockungsmitteldosierung, im zweitgenannten Fall eine genaue Messung der Trübungszunahme notwendig, um letztlich die optimale Flockungsmittelzugabe zu ermitteln.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des zuvor ausführlich erläuterten erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Pumpe, ein Leitungssystem, einen Flockungsmittel-Vorratsbehälter mit einer Dosiereinrichtung zur dosierten Abgabe von Flokkungsmittel in das Leitungssystem an einer Dosierstelle, eine Steuereinheit, eine Mischstrecke, eine an sich bekannte Trübungsmeßeinrichtung und einen Ablaufteil.

Mit dem erfindungsgemäßer; Verfahren ist eine

Möglichkeit geschaffen, mit geringem Aufwand eine schnelle, zuverlässige und störungsfreie Bestimmung der optimalen Flockungsmittelzugabe vorzunehmen.

Von besonderer Bedeutung ist dabei, daß sich die genannten Vorteile bei praktisch allen technischen Verfahren zur Wasseraufbereitung verwirklichen !assen, beispielsv/eise also bei der Abwasserreinigung, der

ίο Trinkwasseraufbereitung usw.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren korreliert die über die Trübungsdifferenz in der Flockenbildungsphase ermittelte Flockungsmittelmenge (FA T_max) linear mit hohem Koeffizienten und entsprechend geringer Streubreite mit der für den Absetzvorgang optimalen Flockungsmittelpumpe (FT_mi„). Diese optimale Flokkuogsmittelmenge kann also mit hoher Vorhersagegenauigkeit bestimmt werden und garantiert insofern einen optimalen Prozeßablauf bei minimalem Kostenaufwand. Die Ergebnisse des umständlichen »Jar-Tests« stehen nun rasch und einfacher als bei diesem zur Verfügung. Gegenüber der Regelung der Flockung über die Trübung oder Oxidierbarkeit des Wassers im Ablauf des Sedimentationsbeckens besteht zudem der große Vorteil, daß keine Gefahr der Überdosierung besteht

Das Verfahren der Erfindung erlaubt nicht nur eine optimale Eliminierung von Kolloiden und Suspense, sondern auch von Phosphor, was unter dem Gesichtspunkt der Eutrophierung der Gewässer von besonderer Bedeutung ist.

Das Verfahren der Erfindung ist nicht auf nach dem Sedimentationsprinzip für die Flockenabtrennung arbeitende Anlagen beschränkt. Es ist in ähnlicher Weise auch auf solche Anlagen anwendbar, bei denen die Flockenabtrennung durch Flotation oder Filtration erfolgt. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß FA T_mat nach Maßgabe des Abtrennverfahrens und der Art des Flockungsmittels variieren kann. In jedem Fall besteht jedoch ein eindeutiger Zusammenhang zwischen FAT_max und der minimalen Verunreinigung nach der Flockenabtrennung. Auf diese Weise läßt sich der aus der Flockenbildungsphase gefundene lineare Zusammenhang zwischen FAT_max und der optimalen Flokkungsmittelmenge mittels eines Umrechnungsfaktors, der aus wenigen Vorversuchen bezüglich der Flotations- oder Filtrationsabtrennung bestimmt werden kann, auch auf die zuletzt genannten Verfahren anwenden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung liefert die optimale Flockungsmittelmenge innerhalb von nur etwa 3 Minuten. Es ist abzusehen, daß mit fortschreitender Verfahrens- und Vorrichtungsoptimierung der Wert noch rascher zur Verfügung steht. Als Konsequenz ergibt sich eine hohe Anpassungsfähigkeit an die jeweilige Rohwasserbeschaffenheit, was insbesondere im industriellen und kommunalen Abwasseraufbereitungssektor von größtem Interesse ist. Die Vorrichtung selbst besteht dabei aus äußerst einfachen Bausteinen, die sich in der chemischen Technik und bei der Wasseraufbereitung seit langem bewährt haben. Daraus ergibt sich eine einfache Bedienungsweise, was bei dem Ausbildungsstand des heute normalerweise zur Verfügung stehenden Personals in Kläranlagen von erheblicher Bedeutung ist. Auch der täglich zu bestreitende Wartungsaufwand ist sehr gering.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 einen typischen Verlauf der Trübung in Abhängigkeit von der Zeit nach der Flockungsmittelzugabe bei einem üblichen Kommunalabwasser,

F i g. 2 in schematischer Darstellung Flockenbildungsphase und Flockenabsetzphase bei einem üblichem Kommunalabwasser und linear steigender Flockungsmittelzugabe,

F i g. 3 im unteren Teil die Abhängigkeit der Trübungsdifferenz Δ Tvon der Flockungsmittelmenge in der Flockenbildungsphase, im oberen Teil die Abhängigkeit der Resttrübung Γ von der Flockungsmittelmenge in der Flockenabsetzphase,

Fig.4 den Zusammenhang zwischen der in der Flockenbildungsphase zur maximalen Trübungsdifferenz ΔΤπ,Μ führenden Flockungsmittelmenge FAT_max und der in der Flockenabsetzphase zur minimalen Restirübung T_m„ führenden Flockungsrnitte'.rnenge FT_m,„ bei einem üblichen Kommunalabwasser,

F i g. 5 den Zusammenhang zwischen der in der Flockenbildungsphase zur maximalen Trübungsdifferenz 4T_ml führenden Flockungsmittelmenge ΡΔΤ_ω3χ und der in der Flockenabsetzphase zur minimalen Phosphorkonzentration p_mm führenden Flockungsmittelmenge FP_mn bei einem üblichen Kommunalabwasser,

F i g. 6A die Abhängigkeit der Trübungsdifferenz Δ Τ von der Flockungsmittelmenge in der Flockenbildungsphase, und die Abhängigkeit der Resttrübung Tvon der Flockungsmittelmenge in der Flockenabsetzphase, jeweils bei einem biologisch gereinigten Abwasser,

Fig.6B die Abhängigkeit der Phosphorkonzentration P in Abhängigkeit von der Flockungsmittelmenge bei dem gleichen biologisch gereinigten Abwasser wie in F i g. 6A,

F i g. 7 den Zusammenhang zwischen der in der Fiockenbildungsphase zur maximalen Trübungsdifferenz ΔΤ_η3Χ führenden Flockungsmittelmenge ΡΔΤ_ωαχ von der in der Flockenabsetzphase zu minimaler Phosphorkonzentration P_mm führenden Flockungsmittelmenge FPm_n,

F i g. 8 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

F i g. 9 ein graphisches Versuchsprotokoli, das die Anwendung der in F i g. 8 gezeigten Vorrichtung wiedergibt, wobei F i g. 9A den sich periodisch wiederholenden Vorgang des zeitlich linearen Anstiegs der dosierten Flockungsmittelmenge von Null auf einen bestimmten Maximalwert, plötzlichen Abf?!i der dosierten Flockungsmittelmenge auf Null und Beibehaltung des Nullwertes für eine bestimmte Zeitdauer, und Fig. 9B den zeitlichen Verlauf der Trübungskurve bei der in F i g. 9A gezeigten Flockungsmitteldosierung und bei veränderlicher Abwasscrbcschafftnheit wiedergegeben.

In den F i g. 1 bis 3 werden zwei Phasen des Flockungsprozesses durch die Trübungsmessung verfolgt, und zwar einmal die Fiockenbildungsphase nach Flockungsmittelzugabe (mit Rühren) und zum anderen die Rockenabsetzphase (ohne Rühren).

F i g. 1 zeigt einen typischen Verlauf der Trübung in Abhängigkeit der Zeit bei einem üblichen Kommunalabwasser und bei Verwendung von Aluminiumchlorid (technisches Abfallprodukt, das überwiegend aus Aluminiumchlorid besteht und als Nebenprodukt Eisen-(III)-chlorid enthält) als Flockungsmittel (im folgenden werden die beiden Kationen mit dem gemeinsamen Symbol Me^]i bezeichnet). In der ersten Minute wird die Trübung T-> des Rohabwassers ohne Flockungsmittelgabe unter Rühren registriert. Die Trübung liegt durch den Einfluß der Turbulenz im Gefäß etwas über dem Wert ohne Rühren. Nach der Flockungsmittelzugabe erhöht sich die Trübung und erreicht einen Plateauwert 71. Dieser wird bei kleinen Flockungsmittelmengen im allgemeinen innerhalb von 30 see erreicht. Bei größeren Mengen und bei Überdosierung erfordert die Einstellung des Plateauwertes etwa 60 see. Darüber liegende Einstellzeiten wurden nur selten beobachtet. Zur Ermittlung der Trübungszunahme (Trübungsdifferenz) Δ T während der Flockenbildungsphase wurde einheitlich für alle untersuchten Proben die Differenz zwischen der eine Minute nach der Flockungsmittelzugabe gemessenen Trübung und der Trübung ohne Flockungsmittelzugabe gebildet. In der Flockenabsetzphase wurde die Klärung bzw. Trübungsabnahme der oberen Flüssigkeitszcne bei abgestelltem Rührer verfolgt. Eine Absetzdauer von 6 Minuten hat sich für die Abschätzung der Absetzbarkeit der Flocken als vollkommen ausreichend erwiesen; wird die Zeit bis zur Messung der Resttrübung für eine gegebenes Rohwasser für alle eingesetzten Flockungsmittelmengen ausgedehnt, z. B. auf 30 Minuten, liegt der Wert für die geringste Resttrübung im Überstand bei der gleichen Flockungsmittelmenge.

F i g. 2 zeigt schematisch die Flockenbildungs- und die Flockenabseizphase für ein kommunales Rohabwasser bei linear steigendem Flockungsmitteleinsatz. Zur Verwendung kommt das gleiche Flockungsmittel wie in Fig. 1. Die Zugabe der Flockungsmittelmengen 1 bis 4 bewirken eine ansteigende Trübungsdifferenz Δ Tin der Flockenbildungsphase und in der Flockenabsetzphase eine zunehmende Erniedrigung der Resttrübung im Überstand gegenüber dem Null-Versuch ohne Flokkungsmittel. Wird die Flockungsmittelmenge weiter erhöht (Dosiermenge 5 und 6 in F i g. 2), so verringert sich einerseits die Trübungsdifferenz ΔΤ, andererseits steigt die Resttrübung wieder an.

Trägt man die Trübungsdifferenz Δ T und die Resttrübung T jeweils in Abhängigkeit von der Flockungsmittelmenge auf, so erhält man im Fall einer Rohwasserprobe F i g. 3.

in F i g. 3 ist das Minimum der Resttrübung 7~_m,„ sehr scharf ausgeprägt und liegt bei einer Dosiermenge von FTmin = 2,6 mMol Me³⁺/!. Die Trübungsdifferenz Δ Tin der Flockenbildungsphase steigt anfänglich linear mit zunehmender Flockungsmittelmenge an und erreicht ihren Maximalwert bei einer (in diesem Fall etwas größeren) Flockungsmittelmenge von

ΡΔΤπζ, = 2,8 mMol Me³+/1.

Die Fig.4 und 5 zeigen für die behandelten Rohabwasserproben den Zusammenhang zwischen der zur maximalen Trüburigsdiffsrenz führenden Dosiermenge FAT_max und denjenigen Flockungsmittelmengen FT_m;„ und FPmin, die in der Flockenabsetzphase zur minimalen Resttrübung T_mm (Fig.4) bzw. Restphosphorkonzentration pmm (Fig.5) führen. Die dazu gehörigen Korrelationskoeffizienten von r = 0,87 (24) und r = 0,88 (16) lassen ebenso wie das Bestimmtheitsmaß r² (0,75 bis 0,77) einen signifikanten Zusammenhang zwischen der Flockenbildungs- und der Flockenabsetzphase erkennen (die Zahlen hinter dem Korrelationskoeffizienten beziehen sich auf die Anzahl der untersuchten Rohabwässer, bei denen es sich um kommunales Abwasser unterschiedlichsten Verschmutzungsgrades handelt); das heißt, die optimale Flokkungsmittelmenge (FT_mi„ bzw. FP_mm) ist durch ΡΔ T_msx eindeutig bestimmt.

Die aus den F i g. 4 und 5 für FA T_max = ((FT _m/> bzw. FAT_max = S(FP ,„,„) ermittelten Gleichungen zeigen weiterhin, daß im allgemeinen die optimale Flockungsmittelmenge FTmin bzw. FPmm (die zur minimalen Resttrübung 7"„„„ bzw. minimalen Phosphorkonzentration P_mj„ führt) kleiner ist als FAT_müx (die in der Flockenbildungsphase zur maximalen Trübungsdifferenz Δ T_max führende Flockungsmittelmenge).

Hier und im folgenden ist die optimale Flockungsmittelmenge bei Abwässern sowohl als FT_mi„ als auch als FPmin definiert, und zwar deshalb, weil bei Abwasser nach der Flockenabtrennung sowohl die minimale Phosphorkonzentration als auch die minimale Resttrübung der praktisch gleichen Flockungsmittelmenge zugeordnet sind.

Mechanisch und biologisch gereinigtes Abwasser hat im Vergleich zum Rohabwasser (vgl. Fig. 3) είπε recht geringe Ausgangstrübung (Fig.6A), so daß sich in der Flockenabsetzphase bei steigendem Flockungsmitteleinsatz keine signifikante Verringerung der Resttrübung erreichen läßt. Wird jedoch zu viel Flockungsmittel dosiert, so steigt die Resttrübung rasch über den Ausgangswert an (F i g. 6A). Demgegenüber unterscheidet sich der Verlauf des Phosphorrestgehalts (F i g. 6B) nicht von den Versuchen mit Rohabwasser. Die parabelförmig ausgebildete Kurve durchläuft ein deutliches Minimum. Auch die Flockenbildungsphase (F i g. 6A) ist voll mit den für Rohabwasser erhaltenen Versuchsergebnissen (vgl. Fig.3) vergleichbar. Die Differenz der Trübung Δ Τ steigt anfänglich linear mit zunehmender Flockungsmittelmenge an und erreicht einen Maximalwert Δ T_max (F ig. 6A).

F i g. 7 zeigt den Zusammenhang zwischen den zur maximalen Trübungsdifferenz Δ T„_lax und zur minimalen Phosphorrestkonzentration P_mm gehörenden Flokkungsmittelmengen FAT_max bzw. FP_m-,„. Das Bestimmtheitsmaß der Geraden beträgt r² = 0,94, der Korrelationskoeffizient r = 0,97 (bei elf Versuchen). (Der Zusammenhang mit der minimalen Resttrübung FT_mj„ ist hier nicht wiedergegeben, da für die entsprechenden Kurven bei Nachklärbecken-Ablaufproben das exakte Trübungsminimum nur schwer bestimmt werden konnte.) Die Bestimmung der zur maximalen Trübungsdifferenz Δ T_max gehörenden Flockungsmittelmenge FA T_max ermöglicht hier also mit noch geringerer Streubreite als beim Rohabwasser (vgl. Fig.5) die Steuerung der Dosiermenge beim Nachfällungsverfahren zur optimalen Phosphorentfernung.

Auch bei Oberflächenwasser zeigen die Trübung in der Flockenbildungsphase und die Resttrübung im Überstand nach dem Absetzvorgang einen grundsätzlich ähnlichen Verlauf wie bei den Nachklärbecken-Abiaufproben (vgl. F i g. 6A). Lediglich die Streuungen der Resttrübungswerte sind bei Oberflächenwasser im allgemeinen größer. Das Maximum der Trübungsdifferenz Δ T_wax der Flockenbildungsphase ist hingegen oft noch schärfer ausgebildet als bei der Flockung von Abwasserproben.

Der Phosphorgehalt verhält sich analog den Versuchen mit Abwasserproben (vgl. Fig.6B). Für die Trinkwasseraufbereitung ist freilich die Entfernung kolloidal und molekular dispers verteilter, anorganischer und organischer Stoffe wesentlicher. Jedoch besteht auch hier ein eindeutiger Zusammenhang zwischen FAT_max und dem minimalen Restgehalt an organischen Stoffen nach der Flockenabtrennung.

F i g. 8 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Mit dieser Vorrichtung kann die Bestimmtheit des Maximums der Trübungsdifferenz Δ T_max in der Flockenbildungsphase und der dazugehörigen Flockenmittelmenge FAT_max quasikontinuierlich und in sehr kurzen Abständen erfolgen.

F i g. 8 zeigt den schematischen Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung. Eine Pumpe (nicht dargestellt) entnimmt einem Rohwasserstrom eine kleine Teilmenge von etwa

ίο 3 bis 5 l/min und fördert diese in das Leitungssystem 1. Das Wasser wird an einer Dosierstelle 2 mit Flockungsmittel, das aus einem Vorratsbehälter 3 über eine Dosiereinrichtung 4 abgegeben wird, angeimpft und durchläuft dann eine Mischstrecke 5. Die Trübungszunähme wird am Ende der Mischstrecke 5 in einer Trübungsmeßeinrichtung 6 gemessen. Danach wird das Wasser über einen Ablauftei! 8 zum Hauptstrom abgeleitet. Die durch die Pumpe (nicht dargestellt) geförderte Rohwassermenge, der Querschnitt und die Länge der Mischstrecke 5 sind so aufeinander abgestimmt, daß in der Mischstrecke 5 eine turbulente Strömung und damit eine innige Durchmischung des Flockungsmittels mit dem Rohwasser gewährleistet ist und die Zeitdauer für das Durchlaufen der Vorrichtung von der Dosierstelle 2 bis zum Eintritt in die Trübungsmeßeinrichtung 6 eindeutig festgelegt ist und z. B. 1 Minute beträgt.

Die Dosiereinrichtung 4 für das Flockungsmittel, z. B. eine Dosierpumpe, wird über eine Steuereinheit 7 so gesteuert, daß sie innerhalb eines zu wählenden Zeitraums von z. B. 2 Minuten die Zugabe linear von Null auf einen Maximalwert steigert. Danach wird die Dosiereinrichtung 4 abgeschaltet, zum Beispiel für eine Zeitdauer von 1 Minute, und der Prozeß beginnt von vorn. Der vorgenannte maximale Wert der gegebenen Flockungsmittelmenge muß in jedem Fall größer sein als diejenige Flockungsmittelmenge, die in der Flockenabsetzphase zur Erreichung der minimalen Resttrübung FTmin bzw. Restphosphorkonzentration FP_m,_n notwen-

dig ist (Überdosierung). Feste Flockungsmittel sind vorher aufzulösen.

Bezüglich der zu verwendenden Flockungsmittel bestehen an sich keinerlei Beschränkungen. Beispiele für geeignete Flockungsmittel sind in der Beschreibungseinleitung angegeben.

Bei der Mischstrecke 5 handelt es sich hier um ein Rohr mit etwa 1 bis 5 cm Durchmesser und etwa 1 bis 5 m Länge, wobei Rohrquerschnitt und Länge nach Maßgabe der geförderten Rohwassermenge in vorgenannter Weise aufeinander abgestimmt sind.

Als Trübungsmeßeinrichtung 6 ist praktisch jedes Photometer geeignet; vorzugsweise finden Geräte mit einer Zusatzeinrichtung zur Streulichtmessung Verwendung. Ein Vorteil des Verfahrens der Erfindung besteht darin, daß keine Eichung bzw. Standardisierung des Photometers erforderlich ist, da keine Absolutwerte, sondern nur Relativwerte erforderlich sind.

Fig.9 zeigt ein Versuchsprotokoll für die Anwendung der in F i g. 8 gezeigten Vorrichtung. Die Fließzeit des Wassers von der Dosier- bzw. Impfstelle 2 bis zur Trübungsmeßeinrichtung 6 (vgl. F i g. 8) beträgt 1 Minute. Die Dosiereinrichtung 4 dosiert das Flockungsmittel in der beschriebenen Weise. Der Trübungsanstieg beginnt mit der entsprechenden Verzögerung und erreicht einen Maximalwert T_max (Fig.9B). Der anschließende Abfall der Trübungskurve ist eine Folge der Überdosierung. Mit Hilfe eines Mikroprozessors wird aus dem Maximum der Trübungskurve T_max und der

Ausgangstrübung des Rohwassers (Trübung des Rohwassers ohne Flockungsmittelzugabe) die maximale Trübungsdifferenz AT_max bestimmt und der entsprechenden Flockungsmittelmenge (FAT_max) zugeordnet. Dieser Wert dient dann als Eingangssignal für die Dosiermengensteuerung der technischen Anlage.

Selbstverständlich ist es nicht erforderlich, die zeitabhängige Flockungsmitteldosierung in der in F i g. 9 gezeigten Weise durchzuführen. Man kann z. B.

die Flockungsmitteldosierung auf den Mengenbereich beschränken, der nach dem vorhergehenden Dosierzyklus des Gerätes für FAT_max in Frage kommt (die apparative Lösung dieser Verfahrensweise ist dem Regelfachmann geläufig). Solange der Wert FATmax eindeutig bestimmt werden kann, kommt es auf die spezielle apparative Methode zur Ermittlung dieses Wertes nicht an.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Steuerung der Flockungsmittelmenge bei der Wasseraufbereitung, bei dem eine Teilmenge des aufzubereitenden Wassers dosiert mit dem Flockungsmittel versetzt, eine dadurch in der Teilmenge verursachte Ausflockung durch eine Trübungsmessung gemessen und die Flockungsmittelzugabe zu dem aufzubereitenden Wasser in Abhängigkeit von der Trübungsmessung bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Trübungsmessung während der Flockenbildungsphase erfolgt und daß als Steuergröße für die Flockungsmittelzugabe zu dem aufzubereitenden Wasser diejenige Flockungsmittelmenge verwendet wird, die in der Teilmenge in der Flockenbildungsphase zur maximalen Trübungsdifferenz führt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Pumpe, ein Leitungssystem (1), einen Flockungsmittel-Vorratsbehälter (3) mit einer Dosiereinrichtung (4) zur dosierten Abgabe von Fiockungsmitte! in das Leitungssystem (1) an einer Dosierstelle (2), eine Steuereinheit (7), eine Mischstrecke (5), eine an sich bekannte Trübungsmeßeinrichtung (6) und einen Ablaufteil (8).