DE4231020A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des optimalen Energieeintrages in koagulierende Systeme - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des optimalen Energieeintrages in koagulierende Systeme

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des optimalen Energieeintrages in koagulierende Systeme, insbesondere bei Fällungs-, Flockungs- und Sedimentationsprozessen, mittels Trübungsmessung, mit denen ohne großen Chemikalien-, Energie- und Zeitaufwand Prozesse der Fällung, Flockung und Sedimentation, z. B. bei der Trinkwasser­ aufbereitung, der Reinigung industrieller und kommunaler Abwässer und ähnlichen Prozessen in der chemischen Industrie, konzipiert, charakterisiert und optimiert werden können.
Aufgrund wachsender Ansprüche an den Umweltschutz werden in steigendem Maße Verfahren der Fällungsneutralisation, Verfahren der Flockung und damit verbunden Verfahren der Sedimentation sowohl zur Reinigung des Trinkwassers als auch zur Reinigung von Abwässern, so zum Beispiel zur Eliminierung von Phosphaten aus Abwässern des kommunalen Sektors oder zur Beseitigung von Schwermetallen aus industriellen Abwässern, angewendet.
Zur Konzipierung neu zu errichtender bzw. zur verfahrens­ technischen Optimierung vorhandener Anlagen ist es wegen des komplexen Ablaufes der Prozesse unerläßlich - beginnend im Labormaßstab - Versuche durchzuführen, mit denen die verfahrens­ technischen Parameter zum Betreiben der Anlagen ermittelt werden können.
Neben der analytischen Bewertung der Wasserinhaltstoffe vor und nach der Behandlung werden dazu seit LANGELIER sogenannte "Reihenrührwerke" angewendet, in denen simultan mehrere Versuche unter Variierung bestimmter Parameter gleichzeitig ablaufen.
Die Bewertung des Fällungs-, Flockungs- und Sedimentations­ verlaufes erfolgt dabei zumeist nur subjektiv durch visuelle Beurteilung mittels willkürlich gewählter Benotungsskalen, was dazu führt, daß an unterschiedlichen Orten und von verschiedenen Personen durchgeführte Versuche nicht miteinander vergleichbar sind.
Bekannt sind weiterhin Teilchenzählgeräte, mit denen Anzahl und Größe von Kolloidteilchen beim Durchfließen einer Testöffnung bestimmt werden können. Diese Geräte versagen aber bei stochastisch verteilten Flocken unterschiedlichster Struktur und Zusammensetzung, wie sie in realen Flockungsprozessen auftreten.
1969 erfolgte durch HELMBOLDT und VOGEL eine wesentliche Objektivierung der Beobachtung und Registrierung der Fällungs-, Flockungs- und Sedimentationsprozesse, indem sie in einem 600-ml-Becherglas die optischen Erscheinungen dieser Prozesse durch Trübungsmessung über den gesamten Versuchsablauf hinweg aufzeichneten. Aus den erhaltenen Trübungskurven konnten wertvolle Rückschlüsse auf die Versuchsparameter gezogen werden. So läßt sich der dynamische Verlauf eines Fällungs-, Flockungs- und Sedimentationsversuches wie folgt beschreiben:
Nach dem Einmischen eines Flockungsmittels mittels konventio­ nellem Rührer in die zu untersuchende Flüssigkeit (sog. Misch­ phase) kommt es in der Flockungsphase zu einem innigen Kontakt zwischen Flockungsmittel und den schwebenden Verunreinigungen. Das deutliche Flockenwachstum führt zu einer tendentiellen Zunahme der Trübung in der Flüssigkeit. Dabei ist die Zunahme der Trübung gegenüber der Anfangstrübung ein Maß für die Intensität des Fällungsprozesses. Ebenso ist die Differenz zwischen Anfangs- und Endtrübung ein Maß für den Reinigungs­ effekt.
Der schematisierte Trübungsverlauf eines realen Flockungs­ prozesses ist in Fig. 1 dargestellt.
Diese Analysenmethode ist mit einer Reihe von Nachteilen be­ haftet:
Als Optimum einer Flockung werden Bedingungen angesehen, bei denen eine maximal große Flocke entsteht, welche bei entsprechendem Energieeintrag gerade noch in Schwebe gehalten wird, ohne jedoch durch die am Rührer auftretenden Scherkräfte wieder zerstört zu werden. Dieser Zustand muß über eine solche Zeitdauer stabil gehalten werden, die es der Flocke gestattet, aus der umgebenden Flüssigkeit zum Teil gelöste Moleküle aber auch dispergierte Kolloidteilchen an ihrer Oberfläche mit dem Ziel einer maximalen Reinigungswirkung noch zusätzlich zu adsorbieren.
Da dieses Optimum aber selbst von vielen Parametern, wie Konzentration der Inhaltsstoffe, Elektrolytgehalt, Konzentration und Eintragszeitpunkt der Fällungs- bzw. Flockungsmittel und der Dichte und Größe der Flocken abhängt und sich sogar während des Flockungsprozesses verschieben kann, sind oftmals mit der oben beschriebenen Apparatur eine größere Reihe von Vorversuchen notwendig, um sich dem Optimum des Energieeintrages zu nähern. Es sind bislang keine Laborverfahren und -vorrichtungen bekannt, die es ermöglichen, Flockungsprozesse bezüglich des Energieeintrages praktikabel und technisch beherrschbar zu optimieren und auf Änderungen von Prozeßparametern kurzfristig zu reagieren.
Theoretische Berechnungen des Energieeintragsoptimums sind aufgrund der unterschiedlichen Beschaffenheit der Wasser­ inhaltsstoffe bezüglich ihrer chemischen Zusammensetzung, ihrer unterschiedlichen Größe, Dichte und Farbe, ihrer unterschied­ lichen geometrischen Formen, ihrer unterschiedlichen Grundflächenbeschaffenheit und ihrer Unterschiede in anderen physikalisch-chemischen Parametern aus Trübungsmessungen nicht möglich.
Eine Thermostatierung des Versuchsreaktors und damit die Möglichkeit, vergleichende Versuche bei unterschiedlicher Temperatur durchzuführen, war bei HELMBOLDT und VOGEL ohne störende Rückwirkungen auf das Meßergebnis nicht realisierbar, da durch die Durchstrahlung der Umhüllung des Reaktors und der Thermostatierflüssigkeit die Intensität des Lichtstrahls verfälscht wird, insbesondere durch solche Einflüsse, wie Trübungen und Verunreinigungen der Thermostatflüssigkeit und allmählich auftretende Ablagerungen auf den Mantelinnenflächen des Thermostatiergefäßes, die zu nicht reproduzierbaren Meßergebnissen führen.
Bei sehr voluminösen Ausflockungen bleibt die obere Sedimen­ tationsgrenze über der fest installierten Lichtschranke stehen und verhindert den Durchtritt des Lichts. Eine Auswertung der Versuche bei "totaler Extinktion" ist nicht mehr möglich.
Neben dem Fällungs-, Flockungs- und Sedimentationsverhalten interessiert den Verfahrensingenieur aber auch die Beschaffenheit der Flocken, die zum Beispiel im "spezifischen Filterkuchenwiderstand" als wichtiges Charakteristikum für die Entwässerbarkeit des Schlammes ihren Ausdruck findet. Für solche Untersuchungen ist die Entnahme des Sediments notwendig. Das Absaugen des Flockenschlammes mittels Heber oder Pipette vom Boden des Becherglases führt jedoch durch die auftretenden Scherkräfte zu einer intermediären Zerstörung der Flocken, die sich zwar im Ruhezustand zurückbilden, dann aber in der Regel eine andere Geometrie und geänderte Eigenschaften aufweisen.
Übliche Laborrührer in Blatt- oder Propellerform führen dazu, daß im Bereich der Rührkanten wesentlich höhere Energie- bzw. Schergradianten auftreten als in größerer Entfernung vom Rührelement, z. B. in der Nähe der Gefäßwandung oder im Bodenraum des Reaktors. Das kann schon während des Flockungsprozesses zu einem partiellen und teilweise irreversiblen Zerschlagen der Flocken führen. Dadurch werden die Eigenschaften des Flockenschlammes im Hinblick auf die Entwässerbarkeit und das Adsorptionsvermögens für andere gelöste oder kolloidal verteilte Wasserinhaltsstoffe negativ beeinflußt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Meßvorrichtung zu seiner Durchführung zu entwickeln, die es ermöglichen, komplexe, dynamische Fällungs-, Flockungs- und Sedimentationsprozesse nachzubilden, zu analysieren und die relevanten Prozeßparameter zu optimieren. Zugleich soll eine Übertragbarkeit der ermittelten optimalen Verfahrensparameter sowohl auf klein- als auch auf großtechnische Prozesse möglich sein.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, mit dem die Trübung des Flüssigkeitssystems im Reaktor in mindestens zwei verschiedenen Höhen ermittelt und gleichzeitig am untersten Meßpunkt die Rauschamplitude der Trübung bestimmt und nachfolgend ein permanenter Vergleich der sich zeitlich ändernden Trübung in Höhe der einzelnen Meßpunkte untereinander und zugleich ein Vergleich der Änderung der Rauschamplitude der Trübung über der Zeit vorgenommen wird und anschließend der Energieeintrag in die koagulierende Flüssigkeit im Reaktor zum Inganghalten des Schwebezustandes der Teilchen so lange verändert wird, bis zu jedem Betrachtungszeitpunkt die Trübung an allen Meßpunkten gleich groß und die Rauschamplitude der Trübung gleichzeitig ein Maximum wird.
Das Verfahren und ein Ausführungsbeispiel werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 den schematischen Trübungsverlauf eines realen Fällungs-, Flockungs- und Sedimentationsprozesses;
Fig. 2 die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 3 die Draufsicht auf das Reaktorgefäß.
Der Versuchsverlauf (vgl. Fig. 1) gliedert sich in drei Phasen:
In der ersten Phase (I), dem Mischen, wird das Flockungsmittel intensiv eingerührt.
In der Phase (II), der Flockenwachstumsphase, kommt es auf einen definierten Energieeintrag an, um eine möglichst große Flocke zu erzeugen. Hier läßt sich die Intensität der Flockung (ΔT) und die Größe der Flocken anhand der Rauschamplitude der Trübung (Tr) ablesen. Erfindungsgemäß wird die Intensität der Flockung ΔT an mindestens zwei übereinander angeordneten Lichtschranken gemessen und über einen Regelkreis durch Veränderung des Energieeintrages auf gleiche Größe eingestellt. Der Energie­ eintrag wird aber außerdem durch die Rauschamplitude der Trübung Tr beeinflußt: Die Flockengröße soll ein Maximum erreichen, das heißt, die Rauschamplitude muß ein Maximum werden.
In der dritten Phase (III), beim Sedimentieren, findet kein Energieeintrag mehr statt. Jetzt läßt sich eine Aussage zum Reinigungseffekt (ΔI) und zur Sedimentierbarkeit (Verhältnis h/l) treffen.
Eine vorzugsweise Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Labormaßstab erfolgt mittels einer erfindungsgemäßen, temperierten Fällungsapparatur (Fig. 2), mit der die Trübung im unteren und oberen Bereich der Kernzone der Flockungsbildung gemessen und über einen Soll-Ist-Vergleich die Drehzahl eines Rührers (1) so angeglichen wird, daß die Trübung im unteren und oberen Bereich der Trübungsmessung gleich ist und gleichzeitig die Rauschamplitude der Trübung ein Maximum aufweist.
Neben den Daten der Trübung (Fig. 1) wird die Rührenergie über den gesamten Verlauf der Flockungsphase mit aufgezeichnet. Dabei erfolgt ihre Berechnung aus der Drehzahl des Rührers unter Berücksichtigung der Viskosität der Flüssigkeit bei der jeweiligen Versuchstemperatur. Die Bestimmung der Trübungswerte und der Rauschamplitude erfolgt mittels zweier Lichtschranken (2) und (3), bestehend aus je einer Beleuchtungsoptik (4) auf der einen Seite und einem gegenüberliegenden Fotosensor (6). Die Meßwerte werden einem Mikroprozessor (8) zugeführt, der die Drehzahl des Rührermotors (9) so lange ändert, bis beide Bedingungen erfüllt sind.
In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung (Fig. 3) besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus einem thermostatierten Gefäß (10), dessen Thermostatmantel (11) und (12) schalenförmig so am Reaktor (10) angebracht ist, daß diametral gegenüber­ liegend zwei vertikale Spalten (13), (14) gebildet werden, durch welche die Lichtstrahlen der optischen Systeme (2), (3) ohne Behinderung durch das Thermostatmantelmaterial oder durch Ablagerungen und Trübungen der Thermostatflüssigkeit durch den Reaktor hindurchtreten können.
Beide Lichtschranken sind so angeordnet, daß die Lichtstrahlen nicht durch die Bewegung des Rührers (1) unterbrochen werden und beide Lichtstrahlen horizontal einen gleich großen Weg durch das zu analysierende Medium zurückzulegen haben.
Die obere Lichtschranke (2) weist einen Mindestabstand zur Oberfläche der zu untersuchenden Flockensuspension auf, der so groß ist, daß durch Totalreflexion an der Oberfläche der Flüssigkeit reflektiertes Streulicht der Teilchen nicht in den oberen Fotosensor gelangt.
Die untere Lichtschranke (3) ist oberhalb der Sedimentations­ grenze angeordnet und weist einen vertikalen Mindestabstand zu dieser auf, der so gewählt ist, daß von dort reflektiertes Streulicht der Teilchen nicht in den unteren Fotosensor gelangt. Dabei ist das untere optische System (3) entlang des Mantelspaltes (13), (14) vertikal verstellbar angeordnet, damit dessen Höhe der zu erwartenden Sedimentationsgrenze angepaßt werden kann.
Der Boden des Reaktorgefäßes (15) ist trichterförmig mit einem Öffnungswinkel zwischen 95° und 115° ausgebildet und mit einem verschließbaren Bodenablaß (16) versehen, damit der ausfallende Sedimentationsschlamm schonend abgezogen und weiteren Untersu­ chungen zugeführt werden kann. Der Deckel des Reaktors (17) weist Öffnungen (18) auf, die es ermöglichen, mittels zusätz­ licher Sensoren, beispielsweise Temperatur-, pH-Wert- und Ionenkonzentrationsverläufe mit aufzuzeichnen.
Der erfindungsgemäße Rührer ist so gestaltet und angeordnet, daß der Eintrag der Rührenergie gleichmäßig über den gesamten Reaktorraum erfolgt, ohne daß der Strahlengang der optischen Systeme gestört wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung besitzt der Rührer die Form einer vierzinkigen Gabel, deren Außenabmessung 50-70% des Reaktordurchmessers und 40-60% der Reaktorhöhe entspricht, wobei der Durchmesser der Gabel­ zinken 4-6 mm beträgt.
Durch den geteilten Thermostatmantel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine optische Beeinträchtigung der Analysen­ ergebnisse durch eventuelle Ablagerungen auf dessen Innen­ wandungen bzw. durch Trübungen der Thermostatflüssigkeit vermieden. Dabei weist der Thermostatmantel die Form einer zweiteiligen Schale auf, die an ihren Befestigungslinien zu beiden Seiten des Reaktors einen, bezüglich der Wärme­ abstrahlung vernachlässigbar kleinen Spalt frei läßt, durch welchen Lichtstrahlen ungestört durch äußere Einflüsse gesendet werden können. Dabei ist die Möglichkeit vorgesehen, die untere optische Schranke, bestehend aus je einer Lichtquelle und einem Fotosensor, entlang dieses Spaltes zu bewegen und in unter­ schiedlicher Höhe zu fixieren, wodurch die Höhe der unteren Meßeinrichtung bei unterschiedlichen Versuchsbedingungen der jeweils zu erwartenden, unterschiedlich hohen Sedimentations­ grenze angepaßt werden kann.
Eine verfahrenstechnische Gesamtbeurteilung der Meßergebnisse bzw. die Optimierung einer Großanlage kann nur durchgeführt werden, wenn es gelingt, den entstandenen Flockenschlamm der Apparatur so zu entnehmen, daß die Flockengeometrie möglichst nicht geschädigt wird, was z. B. die Feststellung des spezifischen Filterkuchenwiderstandes unmöglich machen würde.
Die Ausgestaltung des Bodenablaufes erfolgt deshalb in Form eines stumpfen Kegels, dessen Winkel an der Spitze 95°-115° beträgt. Bei zu flachem Winkel werden die reibungsbedingten Scherkräfte an der Kegelwand zu groß. Ist der Winkel zu spitz, wird die Rührenergie während der Flockungsphase nicht genügend gleichmäßig verteilt über den gesamten Reaktorinhalt ein­ getragen.
Wird die notwendige Rührenergie mittels üblicher Laborrührer in Blatt- oder Propellerform eingebracht, ergeben sich in Abhängigkeit von der Entfernung des jeweiligen Reaktorortes von den Kanten des Rührelements große Energie- bzw. Schergradienten, die ebenfalls zu einem teilweise irreversiblen Zerschlagen der entstehenden Flocken führen können. Zur Vermeidung dieses Effektes wurde ein Rührer in Gabelform entwickelt, der das Reaktorvolumen so weit ausfüllt, daß einerseits nur örtlich geringe Energiedifferenzen auftreten, anderseits aber auch die durch den Reaktor laufenden Lichtkegel nicht gestört werden.
Anhand nachfolgender Anwendungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden:
  • 1. Ein städtisches Wasserwerk, das Trinkwasser aus Uferfiltrat mittels Aluminiumsulfatflockung herstellt, will feststellen, wie die jahreszeitlich bedingte Abkühlung des Rohwassers im Winter, die zu einer Verlangsamung der Reaktion und damit zu höheren Chemikalieneinsätzen führt, durch Einsatz anorganischer Flockungshilfsmittel ausgeglichen werden kann.
    Es verwendet hierzu einen 2,5 l fassenden Laborreaktor der beschriebenen Bauart und setzt als Lichtquellen zwei Glühlampen 6 V/10 W ein. Für jeden Einzelversuch wird eine bestimmte Temperatur des Uferfiltrats mittels Thermostat eingestellt. Variiert wird bei vorgegebener Temperatur die Konzentration des zugegebenen anorganischen Flockungshilfsmittels. Die Rührge­ schwindigkeit pendelt sich je nach Flockungshilfsmittelmenge auf 12 bis 19 Umdrehungen pro Minute ein. Beim Vergleich der einzelnen Versuchskurven wird die Konzentration des anorga­ nischen Flockungshilfsmittels so lange erhöht, bis sich keine Verstärkung der Trübung als Ausdruck der Flockungsintensität und Vergrößerung der Steilheit des Abfalls der Kurve als Ausdruck der Sedimentationsgeschwindigkeit mehr ergeben. Durch diese Optimierung wird in der Großanlage ein Überschuß an anorga­ nischen Flockungshilfsmittel vermieden, wodurch wesentliche Kosten eingespart werden können. Gleichzeitig wird ein erneutes Dispersieren bereits ausgeflockter Inhaltsstoffe, hervorgerufen durch überhöhte Flockungshilfsmittelkonzentration, vermieden.
  • 2. In einer industriellen Abwasserreinigungsanlage sollen mittels Kalkhydrat Schwermetalle aus einem Mischabwasser ausgefällt werden. Als reaktionsverbessernd hat sich die Rückführung frisch ausgefällten Klärschlammes erwiesen. Die Laborversuche erfolgen mit der unter 1. genannten Apparatur. Da jedoch im Reaktor eine wesentlich höhere Flockenkonzentration als bei der Trinkwasser­ aufbereitung zu erwarten ist, werden anstelle zweier Licht­ quellen 6 V/10 W zwei Glühlampen 6 V/25 W angewendet. Variiert werden einmal Menge und zum anderen Alter des zugesetzten Kontaktschlammes. Die Rührgeschwindigkeit stellt sich je nach Menge des zugesetzten Kontaktschlamms aufgrund der Schwere der enstehenden Flocken zwischen 37 und 45 Umdrehungen pro Minute ein. Das Optimum ist erreicht, wenn die Größe der entstehenden Flocken, charakterisiert durch die Schwankungsbreite der Trübungskurve (Zacken) und die Steilheit des Abfalls der Trübungskurve als Ausdruck guter Sedimentation nicht mehr ansteigen. Durch Fahren der Anlage bei diesem Optimum können erhebliche Mengen an Pumpenergie eingespart werden.
  • 3. Ein Flockungshilfsmittelhersteller will den Wirkungsgrad neu entwickelter Flockungshilfsmittel objetiv beurteilen, die für die Abwasserbehandlung in einer industriellen Abwasserkläranlage konzipiert sind.
    Die Prüfvorrichtung ist im wesentlichen identisch mit der in Beispiel 2 beschriebenen Einrichtung.
    Der Verlauf der Fällungs-, Flockungs- und Sedimentationskurven bei Verwendung unterschiedlicher organischer Flockungshilfs­ mittel erlaubt eine Einschätzung darüber, welche Flockungs­ hilfsmittel den jeweiligen Fällungs- und Flockungsprozeß signi­ fikant beeinflussen. Mit den, als wirksam ermittelten Substanzen werden nachfolgend weitere Versuche zur Optimierung der anzuwendenden Konzentration durchgeführt. Nur mit dem endgültig mittels Laborversuchen der beschriebenen Art optimierten Flockungshilfsmittel ist ein Großversuch in der Industrieanlage notwendig, wodurch sich Aufwand und Entwicklungszeit wesentlich reduzieren.
Übersicht verwendeter Bezugszeichen
I Phase I, Mischen
II Phase II, Rühren, Flockenbildung
III Phase III, Sedimentieren
T Trübung
t Zeit
Tr Rauschamplitude der Trübung, Maß für Flockengröße
ΔT Intensität der Flockung
G Zeitspanne, Maß für die Reaktionsgeschwindigkeit der Flockung
ΔJ Maß für den Reinigungseffekt
h/l Anstieg der Kurve T = T(t) bei der Sedimentation als Maß für die Sedimentierbarkeit
 1 Rührer
 2 obere Lichtschranke
 3 untere Lichtschranke
 4 Beleuchtungsoptik
 6 Fotosensor
 7 Strahlengang
 8 Mikroprozessorgesteuertes Stellglied
 9 Rührmotor
10 Reaktor
11, 12 Thermostatmantel
13, 14 vertikaler Spalt
15 Reaktorboden
16 Bodenablaß
17 Decke
18 Öffnungen

Claims (11)

1. Verfahren zur Bestimmung des optimalen Energieeintrages in koagulierende Systeme in Abhängigkeit von physikalischen und chemischen Prozeßparametern, wie Flockungsmittelkonzentration, Flockungshilfsmittelkonzentration, Temperatur, pH-Wert und der­ gleichen, mittels Trübungsmessung, insbesondere bei Fällungs-, Flockungs- und Sedimentationsprozessen bei der Trinkwasser­ aufbereitung, der Reinigung kommunaler und industrieller Abwäs­ ser und bei vergleichbaren Prozessen in der chemischen Industrie, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trübung T(t) des Flüssigkeitssystems in einem Versuchsreaktor in mindestens zwei verschiedenen Höhen h0, h1, . . . gemessen und gleichzeitig am untersten Meßpunkt h0 die Rauschamplitude der Trübung Tr(t) bestimmt wird,
daß nachfolgend ein permanenter Vergleich der sich zeitlich ändernden Trübung T0(t), T1(t), . . . Tn(t) in Höhe der Meßpunkte h0, h1, . . . hn und ein Vergleich der Rauschamplitude der Trübung Tr(t) zum Zeitpunkt t mit dem Zeitpunkt (t-dt) vorgenommen wird,
daß anschließend der Energieeintrag W(t) in die koagulierende Flockensuspension zum Inganghalten der orthokinetischen Trans­ portphase der entstehenden Flocken gemessen, gespeichert und verändert wird, bis zu jedem Betrachtungszeitpunkt t die Trübung T(t) an allen Meßpunkten gleich groß ist und die Rauschamplitude Tr(t) gleichzeitig ein Maximum wird, so daß gilt T0(t) = T1(t) = . . . = Tn(t) und
Tr(t) = Max.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Trübung und deren Rauschamplitude mittels Durchstrahlung des Flüssigkeitssystems mit weißem oder monochromatischem Licht erfolgt, wobei die Lichtstrahlen parallel oder kegelförmig ausgerichtet sind und die Licht­ schwächung (Extinktion), hervorgerufen durch die Inhaltsstoffe der sich in Bewegung befindlichen Flockensuspension, mit bekannten Fotosensoren bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Trübung bei Mischverunreinigungen, insbesondere bei Verunreinigungen mit Teilchen unterschiedlichen Farbspektrums vorzugsweise weißes Licht verwendet wird.
4. Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 unter Laborbedingungen, dadurch gekennzeichnet,
daß ein lichtdurchlässiger Reaktor (10) schalenförmig von einem Thermostatmantel (11), (12) umgeben ist, der zwei vertikal angeordnete, diametral gegenüberliegende Spalten (13), (14) aufweist, an denen mindestens zwei Lichtschranken (2), (3), bestehend aus je einer Lichtquelle (4) auf der einen und einem Fotosensor (6) auf der anderen Seite des Reaktors horizontal fluchtend angeordnet sind, wobei zumindest die unterste Lichtquelle und der dazugehörige Fotosensor höhen­ verschiebbar sind,
weiterhin bestehend aus einem Rührwerk mit Antrieb (9), An­ triebswelle und Rührer (1),
einer Auswerte-, Anzeige- und Stelleinheit (8), die mit den Fotosensoren (6) in Verbindung steht und eine kontinuierliche oder zyklische Erfassung der Trübung an den Fotosensoren (6) durch die vorbeibewegten, sich im Schwebezustand befindlichen Flocken der zu untersuchenden Flockensuspension vornimmt,
die Größe der Trübung an allen Fotosensoren (6) miteinander und gleichzeitig die Rauschamplitude der Trübung Tr(t) zum Zeit­ punkt t mit der zum Zeitpunkt (t-dt) vergleicht und über das Stellglied die Drehzahl des Rührwerkes (9) in Abhängigkeit der Meßgrößen derart verändert, daß die Größe der Trübung T(t) zu jedem Betrachtungszeitpunkt an allen Fotosensoren (6) gleich groß ist und gleichzeitig die Rauschamplitude der Trübung Tr(t) ein Maximum wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschranken so angeordnet sind, daß alle Licht­ strahlen horizontal einen gleich großen Weg durch die zu untersuchende Flockensuspension zurücklegen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschranken so angeordnet sind, daß die Licht­ strahlen nicht durch die Bewegung des Rührers unterbrochen werden.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Abstand Δh zwischen unterster und oberster Lichtschranke ein Maximum ist, wobei die oberste Lichtschranke einen Mindestabstand zur Oberfläche der zu untersuchenden Flockensuspension aufweist, der so groß ist, daß durch Total­ reflexion an der Oberfläche der Flüssigkeit reklektiertes Streu­ licht der Teilchen nicht in den oberen Fotosensor gelangt und die unterste Lichtschranke oberhalb der Sedimentationsgrenze angeordnet ist und einen vertikalen Mindestabstand zu dieser aufweist, der so groß ist, daß von dort reklektiertes Streulicht der Teilchen nicht in den untersten Fotosensor gelangt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Trübung und deren Rauschamplitude weißes oder monochromatisches Licht verwendet wird, wobei die Lichtstrahlen parallel oder kegelförmig ausgerichtet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Trübung und deren Rauschamplitude bei Mischverunreinigungen, insbesondere bei Verunreinigungen mit Teilchen von unterschiedlichem Farbspektrum, vorzugsweise weißes Licht verwendet wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur schonenden Entnahme von Sedimentationsschlamm der Boden des Reaktorgefäßes als kegelförmiger Trichter mit einem Öffnungswinkel von vorzugsweise 95° bis 115° ausgebildet ist und einen verschließbaren Bodenablaß aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines gleichmäßigen Eintrages der Rührenergie im gesamten Reaktorraum der Rührer die Form einer mehrzinkigen, vorzugsweise vierzinkigen Gabel aufweist, wobei der Abstand der außen liegenden Gabeln von der Rührerachse vorzugsweise 50% bis 70% des Reaktorradius und die Gabelhöhe vorzugsweise 40% bis 60% der Höhe des Reaktionsraumes beträgt.
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