DE3248243A1

DE3248243A1 - Vorrichtung zur truebungsmessung von fluessigkeiten, insbesondere zur bestimmung des schlammspiegels in absetzbecken von klaeranlagen

Info

Publication number: DE3248243A1
Application number: DE19823248243
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. 6000 Frankfurt Ambrosius
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-12-28
Filing date: 1982-12-28
Publication date: 1984-06-28

Description

Vorrichtung zur Trübungsmessung von Flüssigkeiten, insbeson-
dere zur Bestimmung des S.chlammspiegels in Absetzbecken von Kläranlagen Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine-Vorrichtung zur Trübungsmessung von Flüssigkeiten, insbesondere zur Bestimmung des Schlammspiegels in Absetzbecken von 'Kläranlagen, mit einem Trübungsmesser, bestehend aus'einer Lichtquelle und einer im Abstand hierzu angeordneten Fotozelle.
Die zur Trübungsmessung bisher verwendeten Trübúngsmes-ser sind.
gabelähnlich ausgebildet, an deren einer Sp-itze eine Lichtquelle und eine Sammellinse und an deren anderer Spitz-e eine Fotozelle vorgesehen ist. Je nach Trübungsgrad ändert sich die von der Fotozelle aufgefangene Lichtstärke, so daß man die dadurch bedingten Änderungen der Stromstärke in der Fotozelle messen kann. Nacht'eilig ist hierbei, daß'einfallendes Tageslicht oder das om Grund des Gewässers reflektierte Licht zu Fehlmessungen führen kann.
In Absetzbecken von Kläranlagen läßt sich das bekannte Gabellicht insbesondere zur Bestimmung des Schlammspiegels aufgrund nachfolgenden Sachverhaltes nicht verwenden: In Kläranlagen werden sowohl bei der mechanischen Reinigung als auch bei der biologischen Reinigung Absetzbecken verwendet, in denen die im Abwasser vorhandenen Sinkstoffe infolge langer Verweilzeit und geringer Fließgeschwindigkeit abgschieden und zurückgeh.alten werden. Die sich absetzenden-Stoffe werden allgemein als Schlamm bezeichnet. Dieser weist einen Wassergehalt von mehr als 90 % auf und muß vor seiner Weiterbehandlung noch eingedickt werden. Die Weiterbehandlung erfolgt in bekannter Weise durch unterschiedliche Verfahren (z .B. Trockenbeete, anaerobe Faulung).
In allen Becken, in denen Absetzvorgänge stattfinden, muß nun die Höhe des Schlammstandes im Becken (Schlammspiegellinie) bestimmt werden, um Räum- und/oder Abpumpvorgänge einzuleiten.
Zur Steuerung der in den Kläranlagen vorhandenen Räumvorrichtungen, oder bei Verwendung von Becken, in denen sich der Schlamm selbsttätig, d-.h. durch Schwerkraft, an einer dafur bestimmten Stelle, z.B. einem Trichter, sammelt, von wo er abgepumpt wird, ist es erforderlich, -dieMenge des abgesetzten Schlammes, d.h. die Höhe des Schlammspiegels zu kennen. Dieser wird herkömmlicherweise mittels manueller Meßmethoden in Form von Meßstäben bzw. Meßspiegeln von einem Bediensteten der Kläranlage bestimmt. Dieses ist nicht nur umständlich und ungenau, sondern bei widrigen Witterungsumständen, insbesondere im Winter, wenn überhaupt, so nur äußerst schwierig durchzuführen.
Die Verwendung der bekannten gabelförmigen Trübungsmesser scheitert daran, daß die im Abwasser vorhandenen Sinkstoffe eine kontinuierliche Messung nicht zulassen, da,- wenn, die sich absetzenden Stoffe zwischen die punktförmige-Lichtquelle und die Fotozelle gelangen, jie gemessene Lichtintensität auf Null zurückgeht.. Damit läßt sich kein Trübungsgrad der-Flüssigkeit, sondern, lediglich das Vorhandensein.von festen Sinkstoffen feststellen.
Der Erfindung lieg-t daher die Aufgabe zugrund.e, eine Vorrich'-tung der eingangs genannten-Art zu schaffen, mit der es möglich ist, Trübungsmessungen auch in Absetzbecken von Kläranlagen durchzuführen und gleichzeitig den Schlammspiegel zu bestimmen.
Diese Aufgabe wird erfindungs'gemäß dadurch gelöst, daß die Lichtquelle des Trübungsmessers flächenförm.ig ausgebildet ist, daß die Fotozelle eine flächige Sensorfläche aufweist, daß die Lichtquelle mit der Fotozelle über eine starre Verbindung einen definierten Abstand aufweist, daß der- Trübungsmesser ,in seiner Ausgangsstellung in einer ortsfest angeordneten Hülle, die oben geschlossen und unten offen ist, gehaltert ist,'daß der Trübungsmesser mittels einer Absenkeinrichtung lotrecht bewegbar.ist und daß fest innerhalbder'Hülle ein Wegmesser und ein Rechner zur Steuerung und Auswertung angeordnet'sind.
Eine derartige Vorrichtung ist nicht nur sehr einfach in ihrem Aufbau, sondern auch äußerst widerstandsfåhig, so daß sie sich auch unter widrigen Umständen im Dauereinsåtz verwenden läßt.
Durch die flächige Ausbildung der Lichtquel'le uns der Fotozelle ist sichergestellt, daß FehlereinÜlbäse weitgehend eliminiert werden können. Dadurch, daß sich der Trübungsmesser in seiner Ruhel.age innerhalb'der zylindrischen Hülle befindet,.
ist er gegen Umwelt- und Witterungseinflüsse geschützt, kann nach Betrieb in Ruhe trocknen und nicht von Mikroorganismen bewachsen werden, wodurch seine Funktionstüchtigkeit und Lebensdauer wesentlich erhöht wird.
Zweckmäßigerweise sind an den einander zugewandten Flächen der Lichtquelle und der Fotozelle opale Platten vorgesehen. damit wird eine gleichmäßigere Verteilung des Lichtstromes erreicht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des ErfindungsgeSl dankens sind die sich gegenüberstehenden Flächen der Lichtquelle und der Fotozelle gleich groß. Damit läßt sich eine weitgehende Ausschaltung von Störeinflüssen erreichen. Dazu dient auch die Unterteilung der Fotozelle in mehrere, vo,nl-II ! einander unabhängige Fotoelemente, wobei jedem Fotoelemen eine'Teilfläche der gesamten Sensorfläche der Fotozelle zugeordnet ist. Der Ausschaltung von Störeinflüssen dient auch die Ausbildung der Lichtquelle als Wechselstrom-Lichtquelle.
Die Hülle is.t gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zylindrisch ausgebildet und oben abgerundet. Damit gewährleistet die kompakte Hülle auch bei widrigen Witterungsumständen einen ausreichenden Schutz für die innerhalb der Hülle angeordnete .Meßeinrichtung und läßt insbesondere Regenwasser leicht abfließen.
Zweckmäßigerweise besteht die Hülle aus einem metallischen Material. Damit ist. die Hülle vollständig isoliert. Die Hülle kann aber auch ,aus einem glasfaserverstä.rkten Kunststoff bestehen. Dieser ist korrosionsbeständig und. gewährleistet eine lange Lebensdauer der Vorrichtung.
Damit'auch bei Becken mit unterschiedlichem Flüssigkeitsspiegel die Messung einfach zu gestalten ist, ist gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens an der Unterseite des Trübungsmessers ein Eintauchfühler angeordnet.
In besonders einfacher Weise besteht die Absenkeinrichtung aus drei Seilen, an denen der-Trübungsmesser befestigt ist, und die über antreibbare Seiltrommeln geführt sind. Damit wird gewährleistet, daß sich der Trübungsmesser immer in,einer waagerechten Lage befindet.
Die Seil trommeln der Absenkeinrichtung können entwede-r motorisch, hydraulisch oder pneumatisch angetrieben sein.
In besonders einfacher Weise läßt sich die Auswahlelektronik der Vorrichtung in dem Gehäuse der Fotozelle unterbringen.
Insbesondere für, den Einsatz in kalten Regionen ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung innerhalb der zylindrischen Hülle eine Heizeinrichtung vorgesehen, womit ein Einfrieren der Vorrichtung verhindert wird und gewährleistet ist, daß die relative Feuchte in dem unten offenen Zylinder unter der Feuchte der umgebenden Außenluft liegt.
In besonders einfach'er Weise läßt sich die-.Hülle an einer oberhalb eines Absetzbeck'ens vorhandenen Brücke befestigen.-Die Erfindung, wird nachfolge-nd an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.
Die einzige Figur zeigt' eine,Prinzipskizz-e, aus der sich sowohl der grundsätzliche Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung, als auch des,Trübungsmessers ersehen läßt.
Die in der Figur dargestellte Vorrichtung zur 'Trübungsmessung von Flüssigkeiten besteht aus einer isolierten., zylindrischen Hülle 1, deren Oberteil nach außen gewölbt ausgebildet und die nach unten offen ist. Innerhalb der Hülle 1 ist ein Trübungs messer 2 absenkbar angeordnet.
Der Trübungsmesser 2 besteht aus einer flächenförmig ausgebildeten Lichtquelle 3 und einer Fotozelle 4, deren Sensorfläche ebenfalls flächig ausgebildet ist. Die flächige Licht quelle 3 besteht aus mehreren nicht näher dargestellt-en Leuchtdioden und ist von einer opalen Platte 5 abgeschlossen - Die flächige Sensorfläche der Fotozelle 4 kann (luch aus mehreren, nicht näher dargestellten einzelnen Fotoelementen bestehen.
Ihre der Lichtquelle 3 zugewandte Fläche weist eine oder mehrere opale Platten 6 auf.
Der Trübungsmesser 2 wird an drei Punkten von Seilen 7 gehalten, die über Seiltrommeln 8 abgelassen werden können. Hierzu ist ein motorischer Antrieb 9 vorgesehen.
Zur Steuerung der gesamten Vorrichtung und zur Auswertung der Meßergebnisse ist ein an sich bekannter Rechner 10 ebenfalls innerhalb der zylindrischen Hülle 1 angeordnet. Sofern die Kläranlage einen eigenen Prozeßrechner hat ,, kann der Rechner 10 auch an diesen angeschlossen werden und lediglich als "Meßgerät" dienen, das von dem zentralen Prozeßrechner -die Steuerbefehle erhält und seine Meßergebnisse an den zentralen Rechner zur Auswertung weitergibt.
Schließlich befindet sich in der zylindrischen Hülle 1 noch ein W-egmesser 11 und an der Unterseite des Trübungsmessers 2 ist ein Eintauchfühler 12 angeordnet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemåßen Vorrichtung anhand dcr Zeichnung: Die aus Metall oder einem glasfaserverstärkten Kunststoff bestehende Hülle 1 ist an einer über einem Klärbecken vorhandenen, nich't dargestellten Brücke fest ,angebracht. Zur Bestimmung der Trübung einer Flüssigkeit bzw. der Höhe des Schlammspiegels,13 in dem K1ärbecken 'wird von dem Rechner 10 an den Antrieb 9 der-Winden der Seiltrommeln 8 der Befehl erteilt, den an den Seilen 7 hängenden Trübungsmesser 2 abzusenken.
Wahrend dieser Absenkung strahlt die Lichtquelle 3 einen (htechsel)-Lichtstrom bekannter Intensität ab. Die gegenüberliegende Sensorfläche de'r' Fotozelle 4 empfängt diesen Lichtstrom. Der Unterschied 'zwischen der empfangenen Lichtstärke und der erwarteten Lichtst.ärke ist ein Maß für die Trübung des zwischen den opalen P1atten 5 und 6 befindlichen Mediums.
Die von der flächigen lichtquelle 3 und der flächigen Fotozelle 4 an den Rechner 10 gegebenen Informationen werden von diesem digi'tc11 verarbeitet. Damit können aufgrund der flächige gen Ausbildung der' Lichtquelle 3 und der Fotozelle 4 die Meßergebnisse auf einfachste Weise integriert und damit mögliche Fehlereinflü'sse' wei't-gehend eliminiert werden.
Die flächige Ausbildung der als Geber arbeitende Lichtquelle.
3 und der als Sensor dienenden Fotozelle 4 ermöglicht auch die exakte Bestimmung des Schlammspiegels 13 in dem Absetzbecken einer Kläranlage. Hierbei wird der Trübungsmesser 2 mit einer künstariten Geschwindigkeit kontinui.erlich-in die Flüssigkeit 14 eines Absetzbeckens abgelassen, wobei vor Unterschreiten des Flüssigkeitsspiegels 15, was dem Rechne'r.10 durch den Eintauchfühler 12 mitgeteilt wird, der Absolutwert der cmpfangenen Lichtintensität festgestellt und gegebenenfalls eine Störmeldung abgegeben wird.
Während des weiteren Absenkvorganges wird von dem Trübungsmesser 2 zunächst die absolute Trübung der Flüssigkeit gemessen und von dem Rechner.10 durch Vergleich mit den von dem Wegmesser 11 gegebenen Informationen über den tatsächlichzurückgelegten Weg des Trübungsmessers 2 der aus dem Trübungsgrad erwartete Weg bestimmt.
Bei Unterschreite'n des', Schlammspiegels 13 durch den Trübungsmesser 2, wird von dem Rechner 10 eine Unstetigkeit im Trübungsverlauf festgestellt, woraus sich die Höhe des Schlammspiegels 13 ergibt.
Von dem Rechner 10 werden bei der Auswertung die Umghunoseinflüsse zur Kompensation des Meßergebnisses mit berücksichtigt. Hierzu zählt auch eine Selbstdiagnos-e des Trübungsmessers 2, die als Folge der Verschmutzung des Trübungsmessers notwendig ist. Die von dem Rechner 10 ermit-telten Meßergebnisse lassen sichtentweder über einen Schreiber oder Drucker ausdrucken, direkt als Einschaltbefehl beispielsweise für eine Pumpe verwenden oder über ein Stellglied bzw den Zentralrechner -der Kläranlage weiterverarbeiten.
Um auch während der Winterzeit den Betrieb der Vorrichtung aufrechthalten zu können, ist innerhalb der Hülle 1 eine Heizeinrichtung 16 vorgesehen. Diese kann aus -mehreren kleinen Heizelementen bestehen, die vorzugsweise am unteren engen Rand der Hülle 1 angeordnet sind.
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Claims

Vorrichtung zur Trübungsmessung von Flüssigkeiten, insbesondere zur Bestimmung des Schlammspiegels in Absetzbecken von Kläranlagen Patentansprüche: ¼. Vorrichtung zur Trübungsmessung von Flüssigkeiten, insbesondere zur Bestimmung des Schlammspiegels in Absetzbecken von Kläranlagen, mit einem Trübungsmesser, bestehend aus einer Lichtquelle und einer im Abstand hierzu angeordneten Fotozelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (3) des Trübungsmessers (-2) flächenförmig ausgebildet ist, daß die Fotozelle (4) eine flächige Sensorfläche aufweist, daß die Lichtquelle (3) mit der Fotozelle (4) über eine starre Verbindung (17) einen definierten Abstand aufweist, daß der Trübungsmesser (2) in seiner Ausgangsstellung (Fig.) in einer ortsfest angeordneten Hülle (1), die oben geschlossen und unten offen ist, gehaltert ist, daß der Trübungsmesser (2) mittels eiher Absenkeinrichtung (7, 8, 9) lotrecht bewegbar ist und daß fest innerhalb der Hülle (1) ein Wegmesser (11) und ein Rechner (10) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Fotozelle (4) zugewandten Seite der flächigen Lichtquelle (3) eine ,op.ale Platte (5)'vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Lichtquelle (3) zugewandten Fläche der Fotozelle (4) eine oder mehrere opale Platten 6 vorgesehen sind
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß,die sich gegenüberstehenden Flächen der Lichtquelle (3) und der Fotozelle (4) gleich groß, sind.
5. Vorrichtung nach ein m der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichne£, daß die Fotozelle (4) aus mehreren voneinanderunabhängigen Fotoelementen besteht, denen jeweils eine Teilfläche der gesamten Sensorfläche zugeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,- daß die Lichtquelle (3) eine Wechselstrom-Lichtquelle ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (1) zylindrisch und an ihrer Oberseite abgerundet ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche. 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle.(1) aus einem metailischen Material besteht.
9. Vorrichtung na-ch einem der Ansprüche 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (.1) aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht .
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite des Trübungsmessers (2) ein Eintauchfühler (12) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach'Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absenkeinrichtung aus drei Seilen (7) besteht, an denen der Trübungsmesser (2) befestigt ist, wobei die Seile (7) über antreibbare-Seiltrommeln (8) gewickelt sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiltrommeln (8-) motorisch angetrieben sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,. daß die Seiltrommeln (8) hydraulisch angetrieben sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiltrommeln (~8) pneumatisch angetrieben sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse der Fotozelle (4) die Auswahlelektronik der Vorrichtung angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Hülle (1) eine Heizeinrichtung (16) vorgesehen ist.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (1) an einer oberhalb eines Absetzbeckens vorhandenen Brücke angebracht ist.