DE3143825C2 - Flockungstestgerät - Google Patents
FlockungstestgerätInfo
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- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/82—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a precipitate or turbidity
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Abstract
Flockungstestgerät zur Bestimmung des optimalen Flockungsmittelbedarfs für die Aufbereitung trüben Wassers, bei dem Wasser mit konstantem Volumen fließt, ein Flockungsmittel mit veränderbarer Zugabe dosiert wird, Polyelektrolyt als Flockungshilfsmittel nach 10 bis 50 s Vorreaktor nach der Flockungsmittelzugabe dosiert wird, die Flockenbildung ohne Anwendung von Rührern oder Einbauten in einem durchflossenen Rohr erfolgt (Rohrflockung), dessen Ende durchsichtig ist, wobei eine Laseranordnung, welches das zur Rohrflockung dienende Rohr im Bereich seines Endes in Querrichtung durchstrahlt, eine Photodiode mit einer Grenzfrequenz von mehr als 1 kHz, die so angeordnet ist, daß sie den von der Laseranordnung ausgesandten Laserstrahl jenseits des Rohres auffängt, und einer an sich bekannten Verstärkereinrichtung für das elektrische Signal der Photodiode, die auf kurzzeitige Unterbrechungen des elektrischen Stroms, verursacht durch Unterbrechungen des Laserstrahls infolge vorbeifließender Flocken, nur geringfügig reagiert.
Description
tigt werden.
Eine geometrische Betrachtung zeigt nun allerdings, daß ein Streulichtverfahren in diesem Zusammenhang
nur wesentlich ungenauer arbeiten kann als das Transmissionsverfahren
gemäß der Erfindung. Dabei ist zu beachten, daß bei der Erfassung des Streulichtanteils
der dispergierte Anteil des einfallenden Lichtes einen Weg zurücklegt, der schräg zur optischen Achse gerichtet
ist (vgL DE-OS 21 58 007 Fig. 1 und US 33 10 680, F i g. 1 bis 4). Die --cflektierten Lichtstrahlen durchlaufen
dabei Flüssigkeitszonen, welche sich außerhalb des Querschnitts des vom Laserstrahl durchleuchteten
Lichtweges befinden und treffen dabei auf weitere Flokken, welche den Lichtweg unterbrechen bzw. eine zusätzliche
Streuung herbeiführen. Damit wird das reflektierte Licht nicht nur von denjenigen Flocken getroffen,
welche sich im Bereich des direkt einfallenden Lichtes befinden, sondern auch von solchen, die sich in dem sich
ausbildenden Reflexionskegel aufhalten. Auf diese Weise wird das von dem reflektierten Licht abgeleitete Signal
von der größeren Anzahl von Flocken beeinträchtigi, die im gesamten Streuiichlkegei anzutreffen ist und
— wegen deren Vielzahl — im Endeffekt einen Gleichanteil mit einer Verschiebung des Grundpegels -erzeugen.
Die Folge ist eine wesentliche Signalverfälschung.
Im Gegensatz dazu wird bei der Transmissionsmessung das auf der Empfängerseite aus der Flüssigkeit
austretende Licht lediglich von denjenigen Flocken beeinträchtigt, welche eine direkte Abschattung hervorrufen.
Deren Zahl läßt sich — bei entsprechender Bemessung der Blende — derart einschränken, daß die Unterdrückung
mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen tatsächlich für einzelne Flocken jeweils entsprechend
kurzzeitig erfolgt, so daß der Grundpegel nahezu exakt erhalten bleibt und somit eine Lösung gefunden werden
konnte, welche den gestellten hohen Anforderungen an die Meßgenauigkeit gerecht wird. Dazu kommt, daß bei
der Transmissionsmessung eine einzelne Flocke sich beim Durchqueren des Strahlengangs nur kurzfristig innerhalb
des Lichtwegs befindet und diesen beeinflußt. Bei der Reflexionsmessung dagegen beeinflußt eine einzelne
Flocke die auf den Photoempfänger auftreffende Strahlung während des gesamten Wegs durch den gesamten
Streulichtkegel, so daß eine Anordnung, welche auf »kurzzeitige Unterbrechungen entsprechend den
Unterbrechungen des Laserstrahls durch vorbeifließende Flocken« anspricht, nicht oder nur unzureichend
funktionieren würde.
Zur Ausführung der Erfindung wird am Ende einer
Rohrflockung in der für EntStabilisierung und Agglomeration der Trübstoffe nur eiwa 100 s erforderlich sind,
mit einem Laserstrahl, das fließende Wasser durchleuchtet. Der Lichtstrahl wird mit einer schnell reagierenden
Photodiode aufgefangen. 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 der Flockungsmittelbedarf
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 Tgegenüber
der Klarheit des Wassers bei maximaler Dosierung festzulegen, z. B- einen Wert, der etwa dem Ablauf eines
Fleckers entsprich!. ήί.Ό etwa eine Formazin-Einheit
nach den deutschen F.inheitsvcifahren (Verlag Chemie.
Wcinhcim/BcrgstralJe. Ringouchausgabc). Um diesen
Wert darf die Resttrübung zwischen den Flocken bei optimaler Dosierung schlechter sein als bei maximaler
Dosierung. 1Jm die Effizienz des Flockungsmittels zu
verbessern, ist in die Rohrflockung vorzugsweise ein Kiesfilter eingesetzt, das von unten angeströmt wird,
fluidisiert wird und das als Wirbelbett der vollständigen Vermischung des dosierten Flockungsmittels dient. Zur
Vermeidung von Kondenswassertropfen an der Durchtrittsstelle des Laserstrahls ist dieser Teil des Rohres
to von der Außenluft abgekapselt. Die Luft um das Rohr
wird mit Silikagel getrocknet
Eine Ausführung des erfindungsgemäßen Flockungstestgeräts ist in der Zeichnung skizziert. Es zeigt
Bild 1 ein schematisches Prinzipschaubild und
Bild 1 ein schematisches Prinzipschaubild und
Bild 2 Extinktionskurven, die mit dem Flockungstestgerät
gemäß Bild 1 gemessen wurden.
Die in Bild 1 wiedergegebene Ausführung der Meßanordnung bedient sich der bekannten Rohrflockung
gemäß DE-GM 79 12 978. Das Wasser fließt kontinuierlieh durch dip Apparatur. Es tritt bei dem Zulauf 1 ein.
Für Versuchszwecke kann ein Modell·, ./lloid zudosiert
werden, z. B. Quarzmehi, Huminate, A-Kohiepuder, Milchsuspension usw. Das Flockungsmittel wird an der
Stelle 2 zudosiert Dahinter befindet sich ein von unten angeströmtes, fluidisiertes Kiesbett 3. An den höchsten
Stellen dw Rohrschlange befinden sich Entlüftungsschrauben 4.
Die Agglomeration wird durch hochmolekulare Flokkungshilfsmittel
unterstützt, die mittels einer entsprechenden Vorrichtung 5 dosiert und im Mischer 6 mit
dem Wasser vermischt werden. Es folgt eine Rohrstrekke 7 in der sich aufgrund des Durchmessers des Rohrs
und des Volumenstroms des Wassers ein mittlerer Geschwindigkeitsgradieni
von 50 bis 80 s~' 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 durchleychtet,
besteht das Rohr ζ. B. aus Quarzglas mit optischen Fenstern. Die optische Auswertung des Laserlichtes bezüglic.r
Polarisation. Intensitätsschwankungen. Reflexionen und Interferenzen 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 Schwankungen 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 ei.'e elektronische Schaltung auf konstantem Niveau gehalten. Ist die Flocke vorbei und der Lichtstrahl
wird für einen kurze.* Augenblick freigegeben, dann
muß die Photodiode mit einer Zeitverzögerung von weniger als IO"Js 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 djrch
Nebel getrübt wird.
Die in Bild 2 dargestellten Extinkiionskiirven wurden
h5 mit dem Flockungstesi»erät gemäß Bild I und mit Huminat-Lösung
als Modclikolloid gemessen. Die Zugabe an Flockungsmitteln wurde kontinuierlich erhöht. ]e höher
der Hiiminat-Anteil im Rohrwasser ist. desto höher
ist der ermittelte Bedarf, um einen Toleranzwert der
Restrübe zu unterschreiten. Im Beispiel ist die Toleranz
gleich 10% bzw. 5% der Differenz zwischen Anfangs-
und Endtrübe gesetzt worden.
Restrübe zu unterschreiten. Im Beispiel ist die Toleranz
gleich 10% bzw. 5% der Differenz zwischen Anfangs-
und Endtrübe gesetzt worden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
in
JO
40
50
60
65
Claims (2)
1. Flockungstestgerät zur Bestimmung des optimalen Flockungsmittelbedarfs für die Aufbereitung
trüben Wassers, wie Oberflächenwasser oder Abwasser, mit
(1) einer Durchflußleitung für einen konstanten Volumenstrom des zu untersuchenden Wassers,
(2) einer ersten Dosiereinrichtung zum Einbringen eines Flockungsmittels in die Leitung,
(3) einer zweiten Dosiereinrichtung zum Einbringen eines Polyelektrolyten als Flockungshilfsmittel, die in einem derartigen Abstand von der
ersten Dosiereinrichtung angeordnet ist, daß eine Vorreaktion des Wassers mit dem Flokkungsmittel von 10 bis 50s stattfinden kann,
(4) einem an die Durchflußleitung anschließenden Rohr, in dem sich aufgrund seines Durchraessers und des Volumenstroms des Wassers eine
turbukrye Strömung ausbildet (Rohrflockungsstrecke) und
(5) einer nachgeschalteten Trübungsmeßeinrichtung,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Trübungsmeßeinrichtung folgende Merkmale aufweist:
(a) eine Laseranordnung, weiche das zur Rohrflokkung dienende Rohr im Bereich seines Endes in
Querrichtung duroiistrahlw
(b) eine Photodiode mit einer Grenzfrequenz von mehr als 1 kHz, die so ang ordnet ist, daß sie
den von der Laseranordnung ausgesandten Laserstrahl jenseits des Rohi es auffängt,
(c) und einer Verstärkereinrichtung für das elektrische Signal der Photodiode, die auf kurzzeitige
Unterbrechungen des elektrischen Stroms, verursacht durch Unterbrechungen des Laserstrahls infolge vorbeifließender Flocken, nur
geringfügig reagiert.
2. Flockungstestgerät nach Anspruch I,
gekennzeichnet durch
(d) ein der ersten Dosiereinrichtung nachgeschalte tes von unten angeströmtes, fluidisiertes Kies
bett (3).
Die Erfindung betrifft ein Flockungstestgerät zur Bestimmung des optimalen Flockungsmittelbedarfs für die
Aufbereitung trüben Wassers, wie Oberflächenwasser oder Abwasser, mit den weiteren Merkmalen gemäß
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gewöhnlich enthalten Rohrwässer wie Oberflächenwasser.
Klärwcrksablauf. Abwasser aus Galvanikbctncben u. a. Trübstoffe, die durch negative Obcrflächcnladung
gegen eine Agglomeration stabilisiert sind. Zur Ermittlung des optimalen Flockungsmittelbedarfs für
ein Rohrwasser. das durch Flockung. Sedimentation oder Filtration von Trübstoffen und kolloidalen Partikeln
gereinigt werden soll, ist es notwendig. Flockungsmittel wie ζ. B. Eisenchlorid oder Aluminiumsulfat, zum
Wasser zu dosieren, mit ihm zu vermischen und auf diese Weise so mit den Trübstoffen reagieren zu lassen,
daß agglomerierfähige Partikel entstehen. Sie wachsen zu Rocken, die durch Sedimentation oder Rotation
oder Ritration vom Wasser abgetrennt werden können. Es liegt auf der Hand, daß man versucht, in Rockungstests den_Mindestbedarf an Flockungsmitteln zu ermitteln, um Überdosierungen zu vermeiden.
ίο Hierzu dienen Becherglasversuche oder Ji,r-Tests
(aus engL jar = Becherglas), für die es eine große Anzahl von Versuchen gibt (vgl. Hudson Jr. und Wagner
E. G, Conduct and Uses of jar Tests, Journal Am. Water
Wkss, 73, S. 218—223 1981). Sie liefern zwar das ge
wünschte Ergebnis, haben aber den Nachtei', daß sie
5ehr zeit- und arbeitsaufwendig sind und sich nur mit großem materiellen Aufwand automatisieren lassen.
Wesentlich einfacher kann der Prozeß der Flockenbildung durchgeführt werden, wenn man sich einer Rohr-
flockung bedien. (DE-GM 79 12 978). Um die Effektivität der Rockungsmittel zu bewerten, ist es jedoch nötig,
die gebildeten Flocken durch 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 für eine automatische Ermittlung des RockungsmitteLSedarfs wurde von Overath veröffentlicht (Trübungsdifferenzmessung als Schnelltest zur
Bestimmung der Flockungsfähigkeit von Rohrwassern, Korr. Abwasser. 24, S. 141 -147, 1977). Ihr liegt der Effekt zugrunde, daß 1 bis 2 Minuten nach der Flockungsmittelzugabe die Trübung des Wassers + Flockungsmittel mit Erhöhung des Zusatzes zunächst ansteigt, je-
doch beim Überschreiten eines bestimmten Wertes, der
mit dem optimalen Wert korreliert, wieder abfällt. Da dieser Effekt stark mit der Säurekapazität des Wassers
korreliert, wird angenommen, da3 die Trübungsabnahme 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 im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatisierbare Vorrich
tung anzugeben, die bezüglich des Flockungsmittelbe
darfs mit den Becherglas-Versuchen vergleichbare Ergebnisse in kurzer Zeit liefert, ohne daß die Ergebnisse
mit einem pH-Fehler behaftet sind.
Optische Trübungsmesser für ein Durchflußverfah- - 50 ren bei denen ein Laserstrahl quer zur Durchflußrichtung angeordnet ist, sind bereits aus der DE-OS
21 58 007 bekannt.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird jedoch die bisher verwendete Streuliehtmessung durch eine Transmissionsmessung
ersetzt.
Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß es
bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung darauf ankommt, den optimalen Wert für den Flokkungsbedarf
zu finden, welcher dann erreicht ist, wenn man durch eine weitere Erhöhung des Zusatzes von
Flockungsmittel die Extinktion nur noch um einen kleinen, vernachlassigbaren Betrag verringern kann. Mit
anderen Worten wird hier ein äußersl genau arbeitendes Meßverfahren gefordert, welches durch die im Wasser
vorhandenen Flocken nicht oder höchstens in vernachlässigbarem Maße beeinflußt wird. Insbesondere
soll der Grundwert (Gleichanteil) der Extinktion auch bei einer relativ großen Flocken/.ahl nicht beeintriich-
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813143825 DE3143825C2 (de) | 1981-11-02 | 1981-11-02 | Flockungstestgerät |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813143825 DE3143825C2 (de) | 1981-11-02 | 1981-11-02 | Flockungstestgerät |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3143825A1 DE3143825A1 (de) | 1983-05-19 |
DE3143825C2 true DE3143825C2 (de) | 1984-08-09 |
Family
ID=6145613
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813143825 Expired DE3143825C2 (de) | 1981-11-02 | 1981-11-02 | Flockungstestgerät |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3143825C2 (de) |
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-
1981
- 1981-11-02 DE DE19813143825 patent/DE3143825C2/de not_active Expired
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Also Published As
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