DE3143825A1

DE3143825A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung des flockungsmittelbedarfs bei der wasserreinhaltung

Info

Publication number: DE3143825A1
Application number: DE19813143825
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. 1000 Berlin Grohmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-11-02
Filing date: 1981-11-02
Publication date: 1983-05-19
Also published as: DE3143825C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des
Flockungsmittelbedarfs bei der Wassereinhaltung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des optimalen Flockungsmittelbedarfs für ein Rohwasser, das durch Flockung, Sedimentation oder Filtration von Trübstoffen und kolloidalen POatrikeln gereinigt werden soll.
Gewöhnlich enthalten Rohwässer wie Oberflächenwasser, Klärfwerksablauf, Abwasser aus Galvanikbetrieben u.a. Trübstoffe, die durch negative Oberflächenladung gegen eine Agglomeration stabilisiert sind, Für die Reingung ist es notwendig, Flockungmittel wie z.B. Eisenchlorid oder Aluminiumsulfat zum Wasser zu dosieren, mit ihm zu vermischen und auf diese Weise so mit den Trübstoffen reagiern zu lassen, daß agglomerierfähige Partikel entstehen.
Sie wachsen zu Flocken, die durch Sedimentation oder Flotation oder Filtration vom Wasser abgetrennt werfden können. Es liegt auf der Hand, daß man versucht, in Flockungstests den Mindestbedarf an Flockungsmitteln zu ermitteln, um Überdosierungen zu vermeiden.
Hierzu dienen Becherglasversuche oder Jar-Tets (aus engl. jar = Becherglas), für die eine große Anzahl von Ausführungen gibt ( vgl. Hudson Jr.
und Wagner E.G., Conduct and Uses of Jar Tests, Journal Am. Water Wkss Ass., 73, S. 218 - 223 1981 ).
Sie liefern zwar das gewünschte Ergebnis, haben aber den Nachteil, daß sie sehr zeit- und arbeitsaufwendig sind und sich nur mit großem materiellen Aufwand automatisieren lassen. Wesentlich einfacher kann der OProzeß der Flockenbildung durchgeführt werden, wenn man sich einer Rohrflockung bedient (GM 79 12 978)o Um die Effektivität der Flockungsmittel zu bewerten, ist es jedoch nötig, die gebildeten Flocken duurch Sedimentation vom Wasser abzutrennen. Danach kann die Resttrübe im Wasser gemessen werden. Die Zeit zwischen Dosierung des Flockungsmittels und dem Meßergebnis ist immer noch sehr lang. Eine Vorrichtung fir eine automatische Ermittlung des FlOc)cungsmittelbedarfs wurde von Overath veröffentlicht (Trilbungsdifferenzmessung als Schnelltest zur Bestimmung der Flockungsfähigkeit von Rohwässern, Torr. Abwasser, 242 S. 141-147,1977-). Ihr liegt der Effekt zugrunde, daß 1 bis 2 min nach der Flockungaittelzugabe die Trübung des Wassers+Flockungsmittel mit Erhöhung des Zusatzes zunächst ansteigt, jedoch bei Überschreiten eines bestimmten Wertes, der mit dem optimalen Wert korrelliert, wieder abfällt.
Da dieser Effekt stark mit der Säurekapazität des Wassers korreliert, wird angenommen, daß die Trubungsabnahme bei einem ungünstig tiefen pH-Wert beginnt, der durch die saure Wirkung des Flockungsmittels bewirkt wird und der zu einer teilweisen Auflösung des dosierten Flockungsmittels führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatisierbare Vorrichtung zu ermöglichen, die vergleichbare Ergebnisse bezüglich des Flocknngsmittelbedarfs wie die Bechergiasversuche in kurzer Zeit liefert, wobei die Ergebnisse nicht mit einem pH-Fehler beliaftet sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß wie folgt gelöst: Am Ende einer Rohrflocknng, in der für Entstabilisierung und Agglomeration der Trübstoffe nur etwa 500 s erforderlich sind, wird mit einem feinen Lichtstrahl, vorzugsweise einem Laserstrahl, das fließende Wasser durchleuchtet Der Lichtstrahl wird mit einer schnell reagierenden Photodiode aufge fangen. Es wird nur das elektrische Signal für den jeweils höchsten Lichteinfall ausgewertet, weil er der Extinktion des Wassers zwischen den Flocken entspricht. Der gesuchte optimale Wert für den Flocknngsmittelbedarf ist dann gefunden, wenn man durch eine weitere Erhöhung des Zusatzes die Extinktion nur noch um einen kleinen, vernachlässigbaren Betrag verringern kann. Da der Meßwert asymptotisch einem besten Wert zustrebt, ist es erforderlich, einen Toleranzwert T gegen über der Klarheit des Wassers bei maximaler Dosierung festzulegen, z.B. einen Wert, der etwa dem Ablauf eines Flockers entspricht, also etwa 1 Formazin-Einheit nach den Deutschen Einheiteverfahren (Verlag Chemie, Weinheim Bergstraße, Ringbuch-Ausgabe). Um diesen Wert darf die Resttrübe zwischen den Flocken bei optimaler Dosierung schlechter sein als bei maximaler Dosierung. Um die Effizienz der Flockungsmittel zu verbessern, ist in die Rohrflockung ein Kiesfilter eingesetzt, das von unten angeströmt wird, fluidisiert wird und das als Wirbelbett der vollständigen Vermischung des dosierten Flockungsmittels dient. Zur Vermei dung von Kondenswassertropfen an der Durchtritts stelle des Laser-Strahls, ist dieser Teil des Rohres von der Außenluft abgekapselt. Die Luft um das Rohr wird mit Silikagel getrocknet.
Eine Ausführung der Meßanordnung ist in Bild 1 skizziert. Sie bedient sich der bekannten Rohrflockung (GM 79 12 978). Das Wasser fließt kontinuierlich durch die Apparatur. Es tritt bei (1) ein. Für Versuchs zwecke kann ein Modellkolloid zudosiert werden, z.B Quarzmehl, Huminate, A-Kohlepulver, Milchsuspension usw. Das Flockungsmittel wird an der Stelle (2) zudosiert. Dahinter befindet sich ein von unten angeströmtes, fluidisiertes Kiesbett (3). An den höchsten Stellen der Robbehlange befinden sich:Entlu'ftungsschrauben (4), Die Agglomeration wird durch hochmolekulare Flockungshilfsmittel unterstützt, die bei (5) dosiert und im Mischer (6) mit dem Wasser vermischt werden. Es folgt die Rohrstrecke (7) in der sich auf Grund des Durchmessers des Rohrs und des Volumenstroms des Wassers ein mittlerer Geschwindigkeitsgradient von io bis 80 s 1 einstellt, so daß die Flocken in der turbulenten Strömung wachsen können. Am Ende der Rohrstrecke befindet sich die Photometeranordnung (8). Es wird z.B. ein handelsüblicher Laser mit einer Wellenlänge von 680 nm verwendet. An der Stelle an der der Lichtstrahl das Rohr durchleuchtet, besteht das Rohr z.B. aus Quarzglas mit optischen Fenstern. Die optische Auswertung des Laser Lichtes bezüglich Polarisation, Intensitätsschwankungen, Reflexionen und Intcurferenzen entspricht dem Stand des Wissens.
Der Laserstrahl trifft hinter dem Rohr auf eine schnell reagierende Photodiode mit einer Grenzfrequenz höher als 1 kHz. Von dem hier gebildeten elektrischen Signal wird unabhängig von kurzfristigen Schwankamgen nur die jeweils höchste Stromstärke registriert, die dem aufgrund der Resttrübe zwischen den Flocken geschwächten Licht entspricht. Fällt der Laserstrahl für kurze Zeit aus, weil er durch vorbeifließende Flocken unterbrochen wird, so wird das elektrische Signal kurzfristig durch eine elektronische Schaltung auf konstantem Niveau gehalten. Ist die Flocke vorbei und der Lichtstrahl wird für einen kurzen Augenblick freigegeben, dann muß die Photodiode mit einer Zeitverzögerung von weniger als 10 3 s das der Lichtintensität analoge Signal liefern. Das Verhalten der Diode und Verstärkerschaltung entspricht damit dem des menschlichen Auges, das z.B. bei Schneefall sehr wohl beurteilen kann, ob die Luft zwischen den Schneeflocken klar ist oder durch Nebel getrübt wird.
Bild II zeigt Exrinktionskurven, die mit dem Flockungstestgerät und mit Huninat-Lösung als Modeilkolloid gemessen wurden. Die Zugabe an Flockungsmittel wurde kontinuierlich erhöht.
Je höher der Huminat-Anteil im Rohwasser ist, desto höher ist der ermittelte Bedarf, um einen Toleranzwert der Resttrübe zu unterschreiten. Im Beispiel ist die Toleranz gleich 10% bzw. 5% der Differenz zwischen Anfangs- und Endtrübe gesetzt worden.

Claims

Ansoprüche Fleckungstestgerät zur Bestimmung des optimalen Flockungsmittelbedarfs für die Aufbereitung treten Wassers wie Oberflächenasser, Abwasser usw., bei dem 1. Wasser mit konstantem Volumenstrom fließt 20 Flockungsmittel dosiert wird, 2v1 dessen Zugabe sich periodisch ändert 30 Polyelektrolyt als Flockungshilfsmittel nach 10 bis 50 s Vorreaktion nach der Flockunge mittel-Zugabe dosiert wird9 4. die Flockenbildung ohne Anwendung von Rührern oder Einbauten in einem durchflossenem Rohr erfolgt (Rohrflockung)9 dessen Ende durchsichtig ist gekennzeichnet durch 5, einen Laserstrahl, der am Ende des Rohres für die Rohrflockung quer durch das Rohr leuchtet 6. eine Photodiode mit einer Grenzfrequenz von mehr als 1 kHz die so angeordnet ist, das sie den Laserstrahl hinter dem Rohr auffängt, 7. und einer Verstärkereinrichtung für das elektrische Signal der Photodiode , die auf kurzzeitige Unterbrechungen des elektrischen Stroms 9 verursacht durch Unterbrechungen des Laserstrahls durch vorbeifließende Flocken, nur geringfügig reagiert.

Unteranspruch Vorrichtung nach 1. bis 70 gekennzeichnet durch 8. fluidisi.ertesp von unten angeströmtes körniges Material nach der Flockungsmittelm Zugabe, Verfahrensschritt 2.1, das der Vermischung des Flockungsmittels mit dem Wasser dient.