DE2807733A1

DE2807733A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen des biologischen sauerstoffverbrauchs

Info

Publication number: DE2807733A1
Application number: DE19782807733
Authority: DE
Inventors: Franz Uitz
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1978-02-23
Filing date: 1978-02-23
Publication date: 1979-08-30
Also published as: IT7967403A0; IT1119651B; DE2807733C3; AT364654B; ATA15079A; FR2418201A1; DE2807733B2

Description

S 3579 ' J.M. Voith GmbH

Kennwort: "Sabilomat" Heidenheim

Verfahren und Vorrichtung zum Messen des biologischen SäuerstoffVerbrauchs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Aktivität eines durch einen Abwasserstrom belasteten Belebtschlammes, wobei der verbrauchte Sauerstoff vorzugsweise elektrolytisch nachgeliefert wird und die nachgelieferte Säuerstoffmenge gemessen und registriert wird, und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens *

Es ist bekannt, den biologischen Säuerstoffverbrauch biologisch abbaubarer Substanzen z.B. mittels eines den BSB messenden Gerätes zu bestimmen. Dabei wird der aufgrund des SauerstoffVerbrauchs verursachte Druckabfall zum Steuern eines elektrolytischen Sauerstofferzeugers verwendet, der den verbrauchten Sauerstoff wieder ergänzt, und die Einschaltdauer des Sauerstofferzeugers gemessen, die proportional zu dem verbrauchten Sauerstoff ist und damit ein genaues Maß des verbrauchten 0_? abgibt.

Dieses Verfahren ist zwar genau, aber es ist langwierig und insbesondere deshalb nicht zum Steuern einer Kläranlage geeignet. Die Messung kann nur chargenweise erfolgen.

Es ist ferner ein Meßverfahren bekannt, bei dem zwei mit Riihrern versehene Meßbehälter vorgesehen sind, von denen einer nur Belebtschlamm und der andere Belebtschlamm plus die zu messende Substanz enthält. Beide Behälter sind je mit einer Druckdose verbunden, welche den entstehenden Unterdruck mißt. Die Druckdifferenz beider Behälter wird über einen gewissen Zeitraum gemessen und re-

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gistriert. Aus der sich nach einer gewissen Zeit einstellenden konstanten Druckdifferenz wird auf den Verbrauch der zu messenden zusätzlichen Substanz geschlossen. Das Verfahren ist ungenau, da der Belebtschlamm schwierig zu dosieren ist und schon kleinste Differenzen in beiden Behältern das Meßergebnis stark beeinflussen .Außerdem wird bei diesem Verfahren durch die erforderliche Messung zweier Schlämme die Fehlerquelle verdoppelt» Auch ist es nicht möglich, eine kontinuierliche Messung durchzuführen, denn es muß für jede Messung der Belebtschlamm neu angesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßverfahren anzugeben, das eine schnelle, genaue und kontinuierliche Messung des Sauerstoffbedarfs derartiger Substanzen gestattet und das damit uοac geeignet ist, zum Steuern einer Kläranlage verwendet zu werden»

Die Erfindung löst das Problem bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch, daß in einem geschlossenen System bei Unterschreitung einer bestimmten Sauerstoffkonzentration des Belebtschlammes die Sauerstofflieferung ausgelöst und der gelieferte Sauerstoff einem den Belebtschlamm durchdringenden Luftstrom zugeführt wirdo Dabei wird zweckmäßigerweise die Sauerstoffkonzentration des Belebtschlammes durch Messen der Sauerstoffkonzentration des diesen durchdringenden Luftstromes bestimmt» Die Sauerstofflieferung erfolgt vorzugsweise in gleichen Bits pro Zeiteinheitc

Dieses erfinäungsgemäße Verfahren ermöglicht eine kontinuierliche und durch Luftdruckänderung unbeeinflußte Messungο Es kann unmittelbar die Verbrauchskurve über der Zeit aufgezeichnet werdenο Bai gleichbleibender Aktivität bleibt die Steigung der Verbrauchskurve konstant ο Wenn die Aktivität zunimmt, wird die Kurv© steiler,, wsnn sie abnimmt* flacher» Aufgrund dieser Tatsache wird in weiterer Ausbildung der Erfindung, vorzugsweise unter Anwendung des erfindungsgeraäßen Verfahrens, zum Bestimmen

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einer vorübergehenden Aktivitätsänderung bei Veränderung der Belebtschlammbelastung die Zunahme der Aktivität gegenüber einer konstanten Aktivität gemessen und der den konstanten Wert übersteigende Wert bis zum Wiedererreichen des konstanten Wertes über der Zeit integriert. Es wird also die Aktivitätskurve über der Zeit differenziert und die dadurch erhaltene Differentialkurve über den Bereich der veränderten Steigung der Verbrauchskurve integriert. Sine solche Aktivitätsänderung kann beispielsweise durch eine plötzlich auftretende höhere Toxizität oder durch einen größeren Anfall an Abwasser pro Zeiteinheit oder durch beides auftreten. Das Meßverfahren hat den großen Vorteil, daß die Eigenaktivität des Belebtschlammes ausgeschaltet ist. Der Vergleich zweier Messungen entfällt, da jeweils nur ein Wert festgestellt wird. Es entfallen somit viele Fehlerquellen. Bei konstanter Steigung der Verbrauchskurve ist deren Differentialkurve, also die Aktivitätskurve, eine Parallele zur Zeitachse (X-Achse). Bei einer Veränderung der Steigung infolge größerer Belastung des Belebtschlammes, z.B. durch Zufuhr einer zeitlich größeren Abwassermenge, wenn die Verbrauchskurve steiler wird, steigt die Aktivitätskurve schnell auf einen höheren konstanten Wert an, den sie beibehält, bis die zeitliche Abwassermenge wieder auf dea ursprünglichen Wert verringert wird.

In einer zur Durchführung des Verfahrens sehr zweckmäßigen Vorrichtung liegt ein mit einer die Sauerstoffkonzentration des Belebtschlammes messenden Einrichtung in Verbindung stehendes Belebtschiammbecken in einem geschlossenen Kreislauf mit einer durch die Meßeinrichtung für aie Sauerstoffkonzentration gesteuerten Säuerstoffquelle und weist eise Zufuhrleitung für das Abwasser sowie sine unterhalb des Flüssigkeitsspiegels aus dem Becken führende Ablaufleitung auf. Mit einer solchen Einrichtung kann fortlaufend Abwasser üem Eslebtschlamrobecken zugeführt und dabei .jederssit die dadurch hsrvorgsrufene Belastung des Belebtschlammes ermittelt und aufgezeichnet werden. Damit kann eine ständige Kontrolle und Steuerung einer Kläranlage erfolgen. Zum Messen der Sauerstoffkonzentration des Luftstromes und zum Steuern der

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Nachlieferung des Sauerstoffs dient dabei vorzugsweise ein an sich bekannter Säuerstoffanalysator. Ein solcher Sauerstoffanalysator arbeitet mit einer außerordentlich großen Genauigkeit. Die Sauerstoffkonzentration des Luftstromes wird unmittelbar festgestellt. Unterschreitet sie ein bestimmtes einstellbares Maß, z.B. 18 %, so -wird über ein vorzugsweise elektrisches Steuergerät, das für sich nicht Gegenstand dieser Anmeldung ist, die Lieferung von Sauerstoff ausgelöst; die Menge dieses meßbaren Sauerstoffstromes gibt ein Maß für die Aktivität des Belebtschlammes. Es wäre aber auch denkbar, die Sauerstoffkonzentration

ein

des Belebtschlammes unmittelbar zu messen und/hierbei festgestelltes Defizit dem Luftstrom zuzuführen. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung ist der Säuerstoffanalysator in einem geschlossenen Kreislauf zwischen einer aus dem im oberen Bereich eines geschlossenen Belebtschlammbeckens gebildeten Gasraum führenden Abluftleitung und einer in den unteren Bereich des Belebtschlammbeckens führenden, eine Pumpe aufweisenden Zuluftleitung geschaltet, wobei in dem Kreislauf außerdem noch eine durch den Sauerstoffanalysator steuerbare Sauerstoffquelle liegt. Vorzugsweise führt dabei in den flüssigen Bereich des Belebtschlammbeckens eine Abwasserleitung und liegt das Belebtschlammbecken in einem von dem geschlossenen Kreislauf getrennten, parallelen offenen Kreislauf, in dem ein einen Überlauf aufweisendes Absetzbecken und eine aus dessen Bodenbereich in das Belebtschlammbecken fördernde Schlammpumpe angeordnet sind. Durch diesen parallelen offenen Kreislauf ist es möglich, dem Belebtschlammbecken kontinuierlich nicht nur Abwasser zuzuführen, sondern auch die Schlammkonzentration zu steuern, je nachdem, welche Menge aus dem Absetzbecken gefördert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist anhand einer beispielsweise in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung und eines Diagramms näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 das Schema einer Meßνorrichtung nach der Erfindung,
und

Fig. 2 ein durch eine solche Meßvorrichtung ermittelbares Diagramm.

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Aus einem geschlossenen Belebtschlammbecken 1, das eine Belebtschlamm-Abwassermischung 2 enthält, führt aus dem Gasraum 5 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Mischung eine Abluftleitung 4 über einen CCL-Absorber 5 zu einem elektrolytischen Sauerstofferzeuger 6 und weiter zu einem Säuerstoffanalysator J. "Von hier führt die Leitung weiter über eine Luftpumpe 8 in eine Zuführleitung 9 zurück in den Bodenbereich des Belebtschlammbeckens 1, wodurch der Kreislauf geschlossen wird. Die in dem Säuerstoffanalysator 7 gemessenen Werte werden einem Meß-, Steuer- und Auswertgerät 10 zugeführt, welches in einem Regelkreis liegend die Sauerstofferzeugung in dem Sauerstofferzeuger 6 regelt, d.h. dann, wenn die Sauerstoffkonzentration einen bestimmten Wert unterschritten hat, den Säuerstofferzeuger einschaltet, der so lange Sauerstoff liefert, bis der im Analysator eingestellte Mindestwert wieder erreicht ist.

Eine Abwasserpumpe 11 fördert aus dem Abwasserbehälter 12 über die Leitung 13 das zu untersuchende Abwasser in den in das Belebtschlammbecken 1 eintauchenden Zulauf 14. Ferner führt aus dem Belebtschlammbecken 1 eine Ablaufleitung 15 in ein Absetzbecken 16, das einen Überlauf IJ hat. Aus dem Boden des Absetzbeckens 16 führt eine Leitung 18 über eine Schlammpumpe 19 und Zulaufleitung 20 in das Belebtschlammbecken 1.

Hinter dem COp-Absorber 5 ist eine Umgehungsleitung 21 angeordnet, welche unter Umgehung von Sauerstofferzeuger 6 und Sauerstoffanalysator 7 direkt zurück zur Luftpumpe 8 führt. Durch geeignete Querschnittswahl bzw. durch den Einbau geeigneter Drosseln kann der Luftanteil, welcher dem Sauerstoffanalysator zugeführt wird, festgelegt werden. Dieser Anteil kann gegebenenfalls nur einen geringen Bruchteil des Gesamtluftstromes betragen.

In dem Diagramm gemäß Fig. 2 stellt die Abszisse die Zeitachse für sämtliche Kurven dar. Die Ordinaten für die unterschiedlichen Kurven sind der Deutlichkeit halber nebeneinander dargestellt, obgleich an sich sämtliche Kurven ihren Ursprung übereinander haben. Die Kurve SV stellt den gemessenen absoluten Säuerstoffverbrauch

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dar. Bei gleicher Belastung bleibt er konstant, d.h. die Steigung der Kurve ist in dem dargestellten Beispiel bis zu dem Zeitpunkt 25 konstant. Wie aus der Belastungskurve B ersichtlich, tritt an dieser Stelle eine zusätzliche Belastung ZB ein. Die Kurve SV wird steiler und geht nach Beendigung der zusätzlichen Belastung ZB allmählich wieder auf die ursprüngliche Steigung zurück. Unterhalb der Kurve SV ist die Kurve BA der Belebtschlammaktivität dargestellt. Diese Kurve ist die Differentialkurve der Kurve SV. Wie ersichtlich, ist die Aktivität bis zu dem Zeitpunkt 25 konstant, d.h. die Kurve BA stellt bis dahin eine Parallele zur Abszisse dar. Die Aktivität nimmt auf einen höheren konstanten Wert zu und sinkt nach Beendigung der zusätzlichen Belastung ZB allmählich wieder auf den ursprünglichen Wert ab, den sie bei dem Zeitpunkt 2β wieder erreicht,, Die Integration der schraffiert dargestellten Fläche unterhalb der erhöhten Belebtschlammaktivität stellt den Säuerstoffraehrverbrauch aufgrund der erhöhten Belastung dar und ist in der Kurve MV grafisch dargestellt» Das Diagramm zeigt außerdem noch die Kurve SL für den Sauerstoffgehalt im Luftstrom» Der Sauerstoffgehalt wird durch die vom Sauerstoffanalysator geregelte Sauerstofferzeugung konstantgehalten» Aus dem Diagramm ist zu ers©hen_a daß lediglich im Zeitpunkt 25 bei Einsetzen der zusätzlichen Belastung der Sauerstoffgehalt kurzzeitig etxuas absinkt, bis er durch den Regelvorgang die ursprüngliche Höhe wieder erreicht

den 21₀02o78

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Claims

S 3579 JoMo Voith GmbH

Kenro-jorts "Sabilomat" Heidenheim

Patentansprüche

Verfahren zum Messen der Aktivität eines durch einen Abwasserstrom belasteten Balebtschlammesj, wobei der verbrauchte Sauerstoff vorzugsweise elektrolytisch nachgeliefert und die nachgelieferte Sauerstoffmenge gemessen und registriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem geschlossenen System bei Unterschreitung einer bestimmten Sauerstoffkonzentration des Belebtschlammes die Sauerstofflieferung ausgelöst und der gelieferte Sauerstoff einem den Belebtschlamm durchdringenden Luftstrom zugeführt wird»

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffkonzentration des Belebtschlammes durch Messen der Sauerstoffkonzentration des diesen durchdringenden Luftstro-Biss bestimmt wircL

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2_S dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstofflieferung in gleichen Bits pro Zelteinheit erfolgt O

Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis j5* dadurch gekennzeichnet _a daß bei Veränderung der Belebtschlamm= belastung die Zunahme der Aktivität gegenüber einer konstanten Aktivität gemessen und der den konstanten Wert übersteigende Wert bis zum Wiedererreichen des konstanten Wertes über der Zeit integriert wird«

8 3 5 / O 1 1 S ORIGINAL INSPECTED

5· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis K₁ dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer die Sauerstoffkonzentration des Belebtschlammes messenden Einrichtung (7) in Verbindung stehendes Belebtschlammbecken (1) in einem geschlossenen Kreislauf mit einer durch die Meßeinrichtung (7) für die Sauerstoffkonzentration gesteuerten Säuerst off quelle (6) liegt und eine Zufuhrleitung (14) für das Abwasser sowie eine unterhalb des Flüssigkeitsspiegel·= aus de:n Becken führende Ablauf leitung (15) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 a dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen der Sauerstoffkonzentration des Luftstromes und zum Steuern der Nachlieferung von Sauerstoff ein an sich bekannter Sauerstoffanalysator (7) dient.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder β, dadurch gekennzeichnet, gg3 der Sauerstoffanalysator (7) in einem geschlossenen Kreislauf swisoiisn einer aus des im oberen Bereich eines geschlossenen Eslebtsohlammbsckens (1) gebildeten Gasraum (3) führenden Abluftleitung (4) und einer in den unteren Bereich des Bs-

(I) führenden _s eine Pumpe (8) aufweisenden

\9)
Zuiuftlsittang/gesohaltet ist, wobei in dem Kreislauf außerdem ns-sh eine durch den Sauerstoffanalysator (7) steuerbare Sauerst©ffquells (β) liegt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 _s dadurch gekennasiohnet, daß das Eelefotsehlammbeeken (1) in einem von dem gesoh!oss«men Kreislauf getrennten parallelen offenen Kreislauf lisgta Ia a'sm ein einen Überlauf (17) aufweisendes, mit der Ab lauf leitung (15) aus dem Belebtschlammbecken (1) verbundenes Absetzbesksn (1β) und eine aus dessen Bodenbereich in das Beiebtsonläiisibsoken fördernd® Schlammpumpe (19) angeordnet sind.

9. Vö??iGß-:-!«ig nach einsra der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn- Z3tohri<st, öaS die Sauerstoff quelle (β) zwischen Belebtschlammbscksn (I) uzlu Säuerst of fsaaly sat or (7) angeordnet ist.

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10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem die Säuerstoffquelle (6) aufweisenden Kreislauf in an sich bekannter Weise ein COp-Absorber (5) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluftleitung (4) und die in der Zuluftleitung (9) angeordnete Pumpe (8) durch eine Umgehungsleitung (21) kurzgeschlossen sind.

Heidenheim, den 21.02.78
JB/Srö

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