DE4412479A1

DE4412479A1 - Vorrichtung zur Erfassung des Schlammpegels und der Schlammdichte in Behältern

Info

Publication number: DE4412479A1
Application number: DE4412479A
Authority: DE
Inventors: Johannes Kraemer; Eberhard Henkel
Original assignee: IER MES und REGELTECHNIK EBERH
Current assignee: IER MES und REGELTECHNIK EBERH
Priority date: 1994-04-12
Filing date: 1994-04-12
Publication date: 1995-10-19
Anticipated expiration: 2014-04-13
Also published as: DE4412479C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung des Schlammpegels und der Schlammdichte in Behältern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In Abscheidern oder Absetzbecken wird die Trennung von Verunreinigungen von vluidalen Medien vorgenommen. Es handelt sich hierbei meist um kolloidal vorhandene Verunreinigungen. Die sich am Beckenboden absetzenden Partikel bauen sich zu einer stetig wachsenden Schlammschicht auf.

Diese Schlämme werden einer Weiterbearbeitung zugeführt. Eine solche Weiterbearbeitung ist die Zuführung des Schlamms zu einer Presse, insbesondere einer Filterpresse. Im allgemeinen entwässern Filterpressen große Feststoffmengen aus Suspensionen. Der weitestgehend entwässerte Schlamm tritt als Filterkuchen aus. Unter dem erreichten Entwässerungsgrad wird hier ein mindestens zu erreichender Feststoffgehalt von 30% verstanden.

Um nun Kenntnis über den Inhalt der Absetzbecken hinsichtlich des Füllstandes und der Konzentrationen zu gewinnen, bedarf es entsprechender Meßmittel.

Aus der DE-32 08 167 A1 ist eine Meßvorrichtung bekannt, die zum Messen der Dicke von auf dem Grund auf Gewässern befindlichen Schlammschichten geeignet ist.

Sie besteht aus einem Schwimmkörper mit einer Fahrtrichtungsstabilisierungseinrichtung und mindestens einer Meßwertaufnahmeeinrichtung. Die Meßwertaufnahmeeinrichtung besteht aus einer Meßwertspeichereinheit, die mit einem Meßwertgeber verbunden ist. Der Meßwertgeber ist als Meßarm ausgebildet, dessen einer Endabschnitt am Schwimmkörper vertikal schwenkbar gelagert ist und mit der Meßwertspeichereinheit in Wirkverbindung steht und dessen anderer Endabschnitt gewölbt abgewinkelt als auf der Schlammoberfläche gleitbares Gleitstück ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise ist der Meßarm in einer schlitzartigen, am Heck des plattenförmigen Schwimmerkörpers angeordneten Durchbrechung vertikal verschwenkbar. Es kann auch zusätzlich auf dem Schwimmkörper eine Höhendistanzmeßeinrichtung angeordnet sein, mittels derer der Abstand des Schwimmkörpers zum Scheitel des Kanals meßbar ist. Die Höhendistanzmeßeinrichtung kann einen Ultraschallsender aufweisen oder aber mit einem schwenkbaren, an dem Scheitel des Kanals zur Anlage bringbaren Meßarm versehen sein, dessen Schwenkwinkel als Meßgröße von einem Meßwertaufnahmegerät aufgenommen und in einem Meßwertspeicher gespeichert wird.

Das Kernstück dieser Vorrichtung ist eine Meßwertaufnahmeeinrichtung. Die Erfassung einer bestimmten Schlammkonsistenz bzw. deren Verhältnis zum Gesamtpegelstand kann aus der DE-32 08 167 A1 nicht abgeleitet werden.

Aus der DE-32 48 244 C2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Schlammspiegels, insbesondere in Absatzbecken von Anlagen zur Reinigung von Abwasser bekannt, wobei ein Meßkörper kontinuierlich in eine Flüssigkeit abgesenkt wird und der von dem Meßkörper von der Flüssigkeitsoberfläche bis zu seinem Eintauchen in den abgesetzten Schlamm zurückgelegte Weg ein Maß für die Höhe der Flüssigkeit über dem Schlammspiegel ist. Hier wird ein von einer ortsfest angeordneten Kamera aufgenommenes Bild des Meßkörpers mit dem tatsächlich zurückgelegten Weg des Meßkörpers verglichen.

Ein Sprung in der Helligkeitsabnahme der von der Kamera aufgenommenen Bilder zeigt ein Eintauchen des Meßkörpers in den abgesetzten Schlamm an.

Zur Durchführung dieses Verfahrens wird ein Meßkörper mittels einer Absenkeinrichtung lotrecht bewegt, der zusammen mit einer Kamera, einem Wegmesser, einem Vergleichslichtfühler und einem Rechner innerhalb einer ortsfest angeordneten Hülle, die oben geschlossen und unten offen ist integriert sind.

Dieses beschriebene Verfahren arbeitet auf dem System der optischen Erfassung. Verschmutzungen der optischen Einrichtungen verfälschen jedoch das Meßergebnis.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zu schaffen, mittels der zuverlässige Daten über die Schlammhöhe, sowie auch die Schlammkonzentration zu gewinnen sind, wobei zusätzlich Werte über den Gesamtpegelstand gewonnen werden können, ohne daß das Meßergebnis der Schlammkonzentration und Schlammhöhe beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach dem Kennzeichen des vorgeschlagenen Anspruchs I gelöst. Besonders bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß wird nun ausgehend von einer Vorrichtung zur Erfassung des Schlammpegels und der Schlammdichte in Behältern, Becken oder dergleichen, welche mit Mitteln zum Absenken und Eintauchen der Meßgeräte bestückt ist, an diesem Absenk- und Eintauchmittel ein hydrostatischer Druckaufnehmer und ein den Absenkweg erfassendes Meßmittel angeordnet.

Bevorzugterweise ist dieses Absenk- und Eintauchmittel als Seilrolle ausgebildet und an dem Seilende ein Gewicht angeordnet. Bevorzugterweise ist am Absenk- und Eintauchmittel, welches als Seilrolle ausgebildet sein kann, ein den Absenkweg erfassendes Meßmittel angeordnet. Diese Messung kann beispielsweise durch die Erfassung der Seilrollenumdrehung erfolgen. Ferner ist der Vorrichtung eine Auswerteelektronik zugeordnet, die bevorzugterweise in einem Gehäuse integriert ist. In diesem Gehäuse kann auch die Seilrolle untergebracht sein.

Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit die Auswerteelektronik extern anzuordnen. Auch die Eingabe- und Ablesemittel können extern oder intern angeordnet werden. Bei der internen Anordnung der Eingabemittel sind diese beispielsweise als Tastatur am Gehäuse angeordnet. Ebenso befindet sich dann am Gehäuse ein Display als Anzeigeeinheit. Erfindungsgemäß besteht auch die Möglichkeit, das Absenk- und Eintauchmittel als linear arbeitende Einheit auszubilden.

Hier ist eine teleskopartige Ein- und Ausfahrmechanik in Betracht zu ziehen. Entsprechend ist dann ein anders geartetes Wegmeßsystem als Ersatz für die Seilabrollängenerfassung zu verwenden.

Der Auswerteelektronik ist je nach gewählter Ausführungsform ein interner oder externer Speicher zugeordnet, in dem anwendungsspezifische Daten festgehalten werden können, um Vergleichsmessungen durchzuführen.

Die Abrollänge ist also das erste Maß, das zur Auswertung herangezogen wird. Der Pegel der Gesamtflüssigkeit wird erfaßt, indem die Druckmeßdose auf der Flüssigkeitsoberfläche auftrifft. Der Sensor der Druckmeßdose unterscheidet hier zwischen Luft und Flüssigkeit. Beim weiteren Abrollen des Seiles durchfährt die Druckmeßdose eine Flüssigkeit oder Suspension mit sich nach unten verändernder Dichte. Die Elektronik rechnet dann über die Differenz die zunehmende Dichte aus. Der Sensor erfaßt also den hydrostatischen Druck. Durch die Verwendung eines hydrostatischen Druckaufnehmer, insbesondere einer Druckmeßdose, der Abrolleinrichtung, deren Abrollänge definiert ist und deren Umdrehungen maßlich erfaßt wird und der Auswerteelektronik kann also eine zuverlässige Kombination von Daten ermittelt und ausgewertet werden, so daß zuverlässige Aussagen über die Schlammkonzentration abgeleitet werden können.

Beispielsweise kann die Dichte der eigentlichen Flüssigkeit zuvor eingegeben werden, so daß dieser Wert bei weiterem Absenken ausgeblendet wird. Beim Auftreffen auf die Flüssigkeit beginnt also die Dichtmessung, weil der ermittelte Gesamtfüllstand nur über die Länge der Seilrolle erfaßt wird. Bei weiterem Absenken mißt der Druckaufnehmer die zunehmende Konzentration durch das steigende spezifische Gewicht der Suspension.

Ferner kann an der Auswerteelektronik die gewünschte Dichte und ein dazu gehörender Füllstand des Schlammes programmiert werden, so daß in Abhängigkeit der Behältergröße die vorhandene Schlammenge ermittelt werden kann. Durch diese Maßnahmen können die Schlammdichte und der Schlammfüllstand unabhängig von der Gesamtfüllhöhe gemessen und daraus ein Idealwert für Schlammweiterverarbeitung ermittelt werden.

Somit können auch Schlammdichtenerfassungen durchgeführt werden, bei denen eine optische Erfassung nicht möglich ist.

Anhand der beigefügten Zeichnung, die ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wird diese nun näher beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt ein Einsatzbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem oder an einem Sedimentationstank 12. In einem Sedimentationstank erfolgt die mechanische Klärung von Flüssigkeiten oder Suspensionen. Man versteht unter Sedimentation die Trennung von Feststoffteilchen, Ölpartikeln und dergleichen aus der sie umgebenden Flüssigkeit unter dem Einfluß beispielsweise von äußeren Kräften. Der Absetzeffekt ist im allgemeinen auf die Ausnutzung der natürlichen Schwerkraft zurückzuführen, kann aber auch durch künstlich erzeugte Kräfte, z. B. Fliehkräfte bewirkt werden.

Bei der Abwasserreinigung ist dies ein bewährtes Trennsystem, da die meisten suspendierten Stoffe im Abwasser schwerer als Wasser sind. In diesem Absetz- oder Sedimentationstank oder -becken 12 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung angeordnet bzw. eingesetzt. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Absenk- und Eintauchmittel 1, das hier als Seilrolle mit einem abrollbaren Seil 4 ausgebildet ist. Am Ende des Seiles 4 ist ein Gewicht 5 befestigt, das das lotrechte Eintauchen des Seiles in die Flüssigkeit sicherstellt.

Unmittelbar über dem Gewicht 5 ist ein hydrostatischer Druckaufnehmer 2 befestigt. Zur Ermittlung des Absenkweges ist auf der Seilrolle ein Meßmittel 3 angeordnet. Die Seilrolle sowie das Meßmittel 3 sind bevorzugterweise innerhalb eines Gehäuses 7 eingesetzt, wo sich auch eine Auswerteelektronik 6 befindet. Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind am Gehäuse entsprechende Eingabemittel 8, beispielsweise in Form einer Tastatur 9 und ein Display 10 angeordnet. Ferner ist der Auswerteelektronik 6 mindestens ein Speicher 11 zugeordnet. Beim Absenken der Meßmittel trifft zunächst der hydrostatische Druckaufnehmer 2 auf die Flüssigkeitsoberfläche 13 auf. Er erkennt durch den Meßsprung den Eintauchmoment und unterscheidet somit zwischen Luft und Flüssigkeit. Bei weiterem Absenken steigt die Dichte.

Ausgehend vom Gesamtfüllstand Z kann nun die Eintauchtiefe Y festgelegt werden, bei der die Konsistenz beispielsweise 250 g/l beträgt, was sich über die Schlammtiefe X erstrecken kann. Dies kann als vorgegebener Wert gespeichert werden, der als Sollwert eine entsprechende Information weitergibt. Dies kann beispielsweise die Information sein, daß der Tankinhalt nun in effizienter Menge und Konsistenz dazu geeignet ist, eine Filterpresse zu befüllen.

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen, mittels der nahezu alle Inhalte von Absatzbecken und gleichartigen Einrichtungen hinsichtlich ihrer Konzentration, Menge und Gesamtfüllstand ermittelt werden können, bei denen eine optische Erfassung, beispielsweise nicht möglich ist.

Bezugszeichenliste

1 Absenk- und Eintauchmittel/Seilrolle
2 hydrostatischer Druckaufnehmer/Druckmeßdose
3 Meßmittel für Absenkweg
4 Seil
5 Gewicht
6 Auswerteelektronik
7 Gehäuse
8 Eingabemittel
9 Tastatur
10 Display
11 Speicher
12 Sedimentationstank/Behälter
13 Flüssigkeitspiegel/Oberfläche

Claims

1. Vorrichtung zur Erfassung des Schlammpegels und der Schlammdichte in Behältern, Becken oder dergleichen mit Mitteln zum Absenken und Eintauchen der Meßgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Absenk- und Eintauchmittel (1) ein hydrostatischer Druckaufnehmer (2) und ein, den Absenkweg erfassendes Meßmittel (3) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absenk- und Eintauchmittel (1) als Seilrolle ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Seil (4) der als Absenk- und Eintauchmittel (1) ausgebildeten Seilrolle ein Gewicht (5) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das den Absenkweg erfassende Meßmittel (3) an der als Absenk- und Eintauchmittel (1) ausgebildeten Seilrolle angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das den Absenkweg erfassende Meßmittel (3) zur Erfassung der Seilrollenumdrehung geeignet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine interne oder externe Auswerteelektronik (6) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik (6) in einem Gehäuse (7) integriert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die als Absenk- und Eintauchmittel (1) ausgebildete Seilrolle innerhalb des Gehäuses (7) integriert ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (7) Eingabemittel (8) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabemittel (8) als Tastatur (9) ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Gehäuse (7) ein Display (10) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, 6, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Absenk- und Eintauchmittel (1) als linear aus- oder verfahrbare Einrichtung ausgebildet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerteelektronik (6) mindestens ein Speicher (11) zugeordnet ist.