DE3811540A1 - Verfahren zur bestimmung des chemischen sauerstoffbedarfs von brauchwaessern und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) von Brauchwasser, insbesondere Abwässern von Kläranlagen. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Der chemische Sauerstoff-Bedarf CSB ist die als Sauerstoff- Äquivalent ausgedrückte Menge an einer chemischen Verbindung, üblicherweise Kaliumdichromat, die von den in einem Liter Wasser enthaltenen oxidierbaren Inhaltstoffen unter den Reaktionsbedingungen einer vorgeschriebenen Methode verbraucht wird. Für die Bestimmung werden verschiedene Methoden angewendet, von denen die American Standard Method, die ISO-Methode und die DIN-Methode am häufigsten gebraucht werden. Die Methoden sind diskontinuierlich und beruhen auf photometrischer Bestimmung von durch das Oxisations­ mittel oxidierten Stoffen. Für die kontinuierliche Messung sind derartige Methoden jedoch nicht geeignet, da sie keinen kontinuierlichen Meßwert ergeben, lange Totzeiten im Bereich von 2 bis 3 Stunden aufweisen und durch den Einsatz von Chemikalien Schwierigkeiten bei der Beseitigung dieser Chemikalien ergeben.

Es wurde gefunden, daß sich diese Nachteile des Standes der Technik beseitigen lassen und ein insbesondere zur schnellen kontinuierlichen Bestimmung von CSB geeignetes Verfahren geschaffen werden kann. Dieses Verfahren beruht auf dem Befund, daß der CBS- Wert von organischen belasteten Abwässern in erster Näherung in Korrelation mit dem Sauerstoff gebracht werden kann, der unter Einsatz von ultraviolett- Strahlung aus Wasserstoffperoxid gewonnen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des chemischen Sauerstoffbedarfs von Brauchwasser, insbesondere von Abwässern in Kläranlagen durch Oxidieren der in Wasser enthaltenen oxidierbaren Stoffe mittels eines chemischen Oxidationsmittels, Messen des Verbrauchs an Oxidationsmitteln und Berechnen des Stauerstoff-Äquivalents pro Liter Wasser ist dadurch gekennzeichnet, daß man das Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid verwendet und die Oxidation bei erhöhter Temperatur im Bereich von 40° bis 240°C in Gegenwart einer Ultraviolett-Lichtquelle unter Luftabschluß durchführt. Vorzugsweise wird bei 45 bis 120° oxidiert.

Insbesondere wird die Oxidation in einem geschlossenen, mit einem Reflektionsbelag für UV-Licht versehenen Kammer durchgeführt, wobei der Reflektionsbelag vorzugs­ weise aus einer Verspiegelung besteht.

Insbesondere wird die Messung des Oxidationsmittel­ verbrauchs durch polarographische Messung des Rest­ sauerstoffs mittels einer Sauerstoffelektrode durch­ geführt.

Dies erlaubt die Durchführung des Verfahrens als kontinuierliches Verfahren, wobei mittels eines Rechner-gesteuerten Microprozessors der Eintrag an Wasserstoffperoxid über den polarographisch gemessenen Sauerstoffüberschuß gesteuert wird.

Durch die Erwärmung des Brauchwassers, das gemessen werden soll, wird daraus Luft, CO₂ und andere störende Gase ausgetrieben, jedoch sollen keine flüchtigen Kohlenwasserstoffverbindungen ausgetrieben werden, da diese zu den Substanzen gehören, die oxidiert werden sollen.

Im Reaktor bildet sich durch UV-Strahlung Ozon, das als eigentliches Oxidationsmittel wirkt und in Sauerstoff nach der Oxidation der oxidierbaren Substanzen zerfällt. Der Sauerstoffüberschuß ist leicht polarographisch mit der Sauerstoffelektrode hinter dem Reaktor zu messen. Die Oxidation erfolgt im Reaktor, wobei die thermische Energie verstärkt wird durch die Energie der Ultraviolett-Einstrahlung, die durch den Reflektionsbelag, gemeinhin in Form einer Verspiegelung, noch verstärkt wird.

Um zu verhindern, daß die Temperatur im Reaktor zu stark ansteigt,wird eine Kühlung vorgesehen. Über die Sauerstoffelektrode wirkt der Eintrag von Wasserstoffperoxid über die Pumpe des Vorratsbehälters so geregelt, daß der Sauerstoffüberschuß konstant bleibt. Aus dem eingesetzten Wasserstoffperoxid und dem gemessenen Restsauerstoff ergibt sich der CBS- Wert, der kontinuierlich über einen Rechner ausgedruckt werden kann.

Der Rechner betreibt einen Micro-Prozessor, durch welchen die Pumpen in Abhängigkeit von den gemessenen Werten betrieben werden.

Eine Kalibrierung der für die Durchführung des Verfahrens benötigten Parameter kann durch Vergleich mit einer bekannten labortechnischen Methode geschehen, wobei die Gleichzeitigkeit der Probeentnahme gewähr­ leistet sein muß. Hierbei wurde festgestellt, daß die CSB-Werte gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem Fehler von +/-10% reproduzierbar sind, was in der Größenordnung von üblichen labortechnischen Methoden liegt. Ein Nachteil der üblichen Methoden ist der störende Einfluß von Chlor, der kompensiert werden muß, was beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht der Fall ist. Außerdem arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich schneller und kontinuierlich, was ebenfalls nicht nach dem Stand der Technik möglich ist.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren brauchen die Chemikalien lediglich 2mal wöchentlich nachgefüllt zu werden. Die Quarzküvette für die Sauerstoffmessung hat eine Lebensdauer von einem Monat, je nach Bedarf.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der beigefügten Zeichnung wiederge­ geben. Hierbei bedeutet 1 einen temperierbaren Behälter mit Entlüftungsvorrichtung für das Wasser, das nicht im Sauerstoffbedarf zu bestimmen ist, 2 einen Vorratsbehälter für Wasserstoffperoxid, 3 einen Vorratsbehälter für Reinigungsflüssigkeit, die gegebenenfalls zur Reinigung des System dient. Es sind Pumpen 4, 5 und 6 für die Einspeisung von zu messendem Wasser, Wasserstoffperoxid und gegebenen­ falls Reinigungsflüssigkeit in eine Zufuhrleitung 7 vorgesehen, die zu dem mit ultraviolett-Licht beauf­ schlagtem geschlossenen Reaktor 8 führt, der über dies mit verspiegelten Wänden versehen ist. Der Reaktor besitzt die bereits genannte Kühl­ vorrichtung 9 und der Ausfluß aus dem Reaktor strömt durch die polarographische Meßvorrichtung 10. Die Rechner-Microprozessor-Einheit 11 ist mit entsprechenden Meßstäben für die Betätigung der Pumpen 4, 5 und 6 ausgerüstet.

Die Vorrichtung hat einen relativ geringen Raum­ bedarf und kann somit leicht zu Abwasser-Kläranlagen transportiert und dort aufgestellt werden. Gegebenen­ falls kann sie auch in fahrbaren Meßstationen untergebracht werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Bestimmung des chemischen Sauerstoff­ bedarfs von Brauchwässern, insbesondere Abwässern in Kläranlagen, durch Oxidieren der im Wasser ent­ haltenen oxidierbaren Stoffe mittels eines chemischen Oxidationsmittels, Messen des Verbrauchs an Oxidations­ mitteln und Berechnen des Sauerstoff-Äquivalents pro Liter Wasser, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man als Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid verwendet und die Oxidation bei erhöhter Temperatur im Bereich von 40 bis 240°C in Gegenwart einer ultravioletten Lichtquelle unter Luftabschluß durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man die Oxidation in einer geschlossenen mit einem Reflextionsbelag für UV-Licht versehenen Kammer durchführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Messung des Oxidationsmittelverbrauchs durch polarographische Messung des Restsauerstoffs mittels einer Sauerstoffelektrode durchführt.

4. Kontinuierliches Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man mittels eines rechnergesteuerten Microprozessors den Eintrag an Wasserstoffperoxid über den polarographisch gemessenen Sauerstoffüberschuß steuert.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen temperierbaren Behälter (1) mit Entlüftungsvorrichtung für das Wasser, dessen chemischer Sauerstoffbedarf zu bestimmen ist, einen Vorratsbehälter (2) für Wasserstoffperoxid, einen Vorrats-behälter für Reinigungsflüssigkeit (3), Pumpen (4, 5, 6,) für die Einspeisung von zu messendem Wasser, Wasserstoffperoxid und gegebenenfalls Reinigungsfülligkeit in eine Zufuhrleitung (7) zu einer mit UV-Lichtbeaufschlagtem geschlossenen Reaktor (8), einer Kühlvorrichtung für den Reaktor (9), einer polarographischen Meßvorrichtung (10), für die aus dem Reaktor (8) austretende Flüssigkeit und einer Rechner-Microprozessor-Einheit (11) mit entsprechenden Meßstellenfür die Betätigung der Pumpen (4, 5, 6).