DE7909417U1

DE7909417U1 - Vorrichtung zur Messung des Feststoffgehaltes einer Flüssigkeit

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Publication number: DE7909417U1
Application number: DE7909417U
Authority: DE
Original assignee: Epco fur Handel und Verwaltung 4100 Duisburg De GmbH
Current assignee: Epco fur Handel und Verwaltung 4100 Duisburg De GmbH
Priority date: 1979-03-31
Filing date: 1979-03-31
Publication date: 1982-08-19

Description

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COHAUSZ & FLORACK

PATBNTAN WALTSBÜRO SCHUMANNSTR. 97 D-4000 DÜSSELDORF 1

Telefon: (0211) 68 33 46 Telex: 0858 6513 cop d

PATENTANWÄLTE: DipL-lng. W. COHAUSZ · Dipl.-lng. R. KNAUF · Dipl.-lng. H. B. COHAUSZ · Dipl.-lng. D. H. WERNER

- 3 - 4.12.81

IhIe Ingenieurgesellschaft mbH
Am Hackenbruch 45

4000 Düsseldorf 1

Vorrichtung zur Messung des Feststoffgehaltes einer
Flüssigkeit

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen f

Messen des absetzbaren Feststoffgehaltes einer Flüssig- ^

keit, insbesondere eines Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches, "j

mit einem lichtdurchlässigen, senkrechten Meßrohr, das ;<

zum Füllen einen zu einer Pumpe führenden Flüssigkeits- !;

einlaß aufweist, und mit einem entlang des Meßrohres zum |

Auffinden der Lage der Grenzschicht der abgelagerten I

Feststoffschicht bewegbaren fotoelektrischen Abtastkopf. |

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 14 98 715 | bekannt. Diese bekannte Vorrichtung ist konstruktiv auf- ,1

( wendig, da für eine einwandfreie Funktion mindestens |

f zwei Ventile erforderlich sind und ferner eine Reinigungs- r vorrichtung, die in das Meßrohr eingefahren werden muß,
um die Innenwandung des Meßrohres sauber zu halten. Die

Ventile und die Reinigungsvorrichtung erfordern einen . zusätzlichen Steueraufwand. Ferner wird bei dieser be-

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kannten Vorrichtung die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit in das Meßrohr durch eine Pumpe gefördert, die die Feststoffe in der Flüssigkeit durchmischt und hierdurch verändert. Auch können Pumpe und Ventile durch die in der Flüssigkeit enthaltenen Feststoffe leicht verschmutzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der konstruktive Aufwand verringert ist, ein geringer Steuer- und/oder Regelaufwand entsteht und sich eine zusätzliche Reinigungsvorrichtung erübrigt. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, die Störanfälligkeit und den Wartungsaufwand einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zu mindern.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Meßrohr ein nach unten hin einen flüssigkeitsdichten Abschluß des Meßrohrs bildender Kolben ver- · schiebbar einliegt, durch den die im Meßrohr befindliche Flüssigkeit nach oben hin aus dem Meßrohr verdrängbar ist.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird eine Vorrichtung einfachster Konstruktion geschaffen, die keine aufwendige zusätzliche Reinigungsvorrichtung benötigt und keine Ventile besitzt. Die Vorrichtung weist eine geringe Störanfälligkeit auf und kommt mit einem geringen Steuer- und Regelaufwand aus. Das Meßrohr kann übliche standardisierte Größen aufweisen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung schlägt die Er-

finching vor, daß am Umfang des Kolbens ringförmige Elemente befestigt sind, durch die die Innenwandung des Meßrohrs gereinigt wird.

Während schon ein üblicher Kolben, insbesondere aufgrund seiner Abdichtungsringe, eine Reinigungswirkung auf die Innenwandung eines Meßrohres ausübt, wird die Reinigungswix'kung noch durch zusätzliche ringförmige Elemente erhöht, die speziell einen hohen Säube-

.10 rungsgrad erzielen.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß" das Meßrohr mit seiner oberen Öffnung in ein Speicher- oder Überlaufgefäß mündet, so daß die Flüssigkeit zuerst in das Überlaufgefäß gepumpt werden kann und erst von diesem Gefäß in das Meßrohr fließt. Dabei kann an der Oberseite des Überlaufgefäßes eine Pumpe angeschlossen sein, durch die die im Gefäß befindliche Luft ansaugbar ist. Hierdurch kommt die Pumpe nicht mit der Flüssigkeit in Berührung, so daß die Flüssigkeit nicht

durch die Pumparbeit durchmischt oder verändert bzw. zerkleinert wird. Dabei kann die Flüssigkeitszufuhrleitung auch als Abflußleitung arbeiten, so daß nur ^- wenige Leitungen erforderlich sind.

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Eine ausreichende Flüssigkeitsstandhöhe im Überlaufgefäß wird dadurch erreicht, daß eine vom Flüssigkeitsstand im Überlaufgefäß gesteuerte Schalteinrichtung angeordnet ist, die die Pumpe nach Erreichen einer bestimmten Füllhöhe abschaltet.

Um die Reinigung der Innenwandung des Meßrohres, ins-

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besondere bei stark verunreinigenden Flüssigkeiten und/ oder die Gleitfähigkeit des Kolbens zu verbessern, wird vorgeschlagen, daß der Kolben zwischen der Ober- und Unterseite im Umfang eine ringförmige Nut aufweist, in die eine Reinigungs- und/oder Gleitflüssigkeit einbringbar ist.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Pig. 1

einen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung;

Pig. 2

einen Schnitt durch den Kolben einschließlich einem Abschnitt des Meßrohres; und

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einen waagerechten Schnitt durch Kolben und Meßrohr.

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Eine Flüssigkeitszu- und -abflußleitung 2, die vertikal angeordnet ist oder zumindest ein Gefälle aufweist, reicht mit ihrer unteren Öfinung in eine Flüssigkeit F an einer Stelle hinein, die als Probenahmestelle dient und eine Rippe zwischen zwei Becken einer Abwasserreinigungsanlage sein kann. Die Leitung 2 führt zu der Unterseite bzw. zum Boden eines Überlaufgefäßes 8, in dessen Boden ferner ein Meßrohr 4 mündet, dessen Längsachse vertikal angeordnet ist. Das Meßrohr 4 ragt mit seiner Wandung einige Zenti-

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meter in das Gefäß 8 hinein und ist an seiner Unterseite durch einen Kolben 10 verschlossen, der durch eine nicht gezeigte Vorrichtung pneumatisch, hydraulisch oder durch ein Gestänge im Meßrohr auf- und abfahrbar ist. Höhe H und Breite B des Meßrohres 4 entsprechen einem standardisierten Rohr bzw. Küvette zur Messung des Feststoffgehaltes einer Flüssigkeit.

Von der Oberseite des Überlaufgefäßes 8 geht eine Leitung 13 aus, die zu einer Pumpe 1 führt, die die im Überlaufgefäß befindliche Luft absaugt und durch eine Regeleinrichtung 14 gesteuert wird, die auch weitere Teile der Vorrichtung steuert. In das Überlaufgefäß 8 reicht von oben eine Schalteinrichtung .3 hinein, die eine Elektrode aufweist und, sobald

' der im Überlaufgefäß befindliche Flüssigkeitsspiegel die Elektrode erreicht, einen Impuls an die Regeleinrichtung 14 gibt, wonach die Pumpe 1 abgeschaltet wird.

Ein das Meßrohr 4 außen umgebender Abtastkopf 7 bildet eine Lichtschranke durch eine Lichtquelle 11 und eine Fotozelle 15. Der Abtastkopf 7 ist längs des

Meßrohres auf- und abfahrbar und .-durch die ange- £

I schlossene Regeleinrichtung 14 so geschaltet, daß |

der Abtastkopf 7 stehen bleibt, sobald die Licht- |

schranke durch eine im Meßrohr 4 abgelagerte Fest- |

stoffschicht 9 (z.B. Belebtschlamm) unterbrochen \

wird. Dadurch bleibt der Abtastkopf 7 in Höhe der ;

Oberseite 6 (Grenzschicht) der Feststoffschicht 9 \ stehen. Der Abtastkopf 7 wird durch eine nicht dar-

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gestellte Höhenverstellung (z.B. Motor über eine nicht gezeigte Spindel) bewegt, und durch einen Präzisionspotentiometer an der Abtriebswelle wird die genaue Stellung des Abtastkopfes 7 angezeigt. Die Stellung des Abtastkopfes 7 und damit die Höhe der Feststoffschicht 9 wird auf ein Anzeigegerät 16 übertragen, und ferner werden diese Daten in einen '■ Speicher 17 eingebracht. Es kann durch die Vorrichtung nicht nur die abgelagerte Feststoff- ^; schicht nach einer bestimmten Absetzzeit automatisch C gemessen werden, und dies quasi kontinuierlich in kur

zen Zeitabständen, sondern es kann auch durch das Anzeigegerät 16 die Absatzgeschwindigkeit dargestellt werden.

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Der Kolben 10 weist an seinem Umfang koaxiale ringförmi-

- ge Elemente 12 auf, die aus einem elastischen Material, insbesondere aus Gummi oder Kunststoff, bestehen und an der Innenwandung 'des Meßrohres 4 abdichtend anliegen. Diese am Kolben befestigten Elemente sind derart aufgebaut, daß sie während der Bewegung des Kolbens 10 die Meßrohrwandung reinigen.

Die Vorrichtung wird durch die Regeleinrichtung 14 wie folgt gesteuert:

Durch Einschalten der Pumpe 1 wird aus dem Überlaufgefäß 8 Luft abgesaugt und dadurch Flüssigkeit von der Probenahmestelle durch die Leitung 2 in das Gefäß 8 3Q eingesaugt. Sobald der Flüssigkeitsspiegel im Gefäß 8

den oberen Rand des Meßrohres 4 überschritten hat, füllt sich das Meßrohr, und danach steigt der Flüssigkeitsspiegel weiter an bis er die Elektrode der Schaltein-

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richtung 3 erreicht hat. Das durch den Flüssigkeitsspiegel erzeugte Signal wird von der Schalteinrichtung 3 zur Regeleinrichtung 14 gegeben und bewirkt ein Abschalten der Pumpe 1. Daraufhin strömt die im Gefäß 8 befindliche Flüssigkeit durch die Leitung 2 aufgrund ihres Gewichtes zur Probenahmestelle zurück, wobei durch die stillstehende Pumpe 1 Luft nachströmt. Falls .die Bauart der Pumpe 1 ein Durchströmen von Luft während des Stillstandes nicht zuläßt, oder falls das Zu- : rückfließen der im Gefäß 8 befindlichen Flüssigkeit (') beschleunigt werden soll, kann auch die Pumpe derart

eingeschaltet werden, daß sie Luft in das Gefäß 8 hineindrückt. Die im Meßrohr 4 befindliche Flüssigkeit 5 (z.B. Abwasser) verbleibt dort eine bestimmte Zeit, damit die in der Flüssigkeit befindlichen Feststoffe sich absetzen können. Während der Absetzzeit kann der Abtastkopf 7 der sich nach unten verlagernden Oberseite 6 der Feststoffschicht 9 folgen und dem Anzeigegerät 16 Werte übermitteln, die zu einer Aufzeichnung eines Weg-Zeit-Diagrammes führen. Alternativ kann

auch der Abtastkopf 7 eine bestimmte Zeit lang stehen bleiben und erst danach die Oberseite der Feststoffschicht 9 aufsuchen, wonach die durch den Abtastkopf \J zurückgelegte Strecke einem Anzeigegerät übermittelt

wird.

Nach dem Meßvorgang durch den Abtastkopf 7 wird der Kolben 10 aus seiner bisherigen unteren Stellung nach oben bis zum oberen Rand des Meßrohres 4 gefahren, wodurch die im Meßrohr 4 befindliche Flüssigkeit in das Überlaufgefäß 8 gedrückt wird und von diesem durch die Leitung 2 abläuft. Durch das Hochfahren des Kolbens 10 wird zusätzlich die Innenwandung des Meßrohres ge-

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reinigt. Danach fährt der Kolben 10 wieder in seine ' untere Stellung, und die Vorrichtung ist für einen

^ darauffolgenden Arbeitszyklus bereit.

5 Vor einem neuen Meßzyklus erzeugt die Pumpe 1 einen Überdruck. Dadurch wird das während der Meßzeit in das Ansaugrohr eingedrungene Feststoff-Flüssigkeits-.gemisch herausgedrückt. Hierdurch wird gewährleistet,

_T ' daß für jeden Meßzyklus frisches Meßgut in das Meß-

fi 10 system gelangt.

■; Der in Fig. 2 und 3 gezeigte Kolben hesitst neben dem Ab-

\ streifring 12a und dem Dichtring 12b eine Nut 18 zur Auf-

^: nähme einer Reinigungs- und/oder Gleitlösung. Die Rei-

', 15 nigungsnut kann ausschließlich mit Lösung gefüllt sein

■ - oder zusätzlich mit schwammartigem Material. Die Lösung

kann manuell (Wartungsintervalle) oder auch automatisch

I mit Hilfe einer kleinen intermediär arbeitenden Schlauch-

£ . pumpe über Leitungen 22, 23 erneuert werden.

\ Auf der Zu- und Abflußleitung 2 ist in einem strahlen-

c oder schalldurchlässigen Bereich außen eine in einem

Gehäuse 19 befindliche Strahlen- oder Ultraschallquelle

- (Λ 20 aufgesetzt, deren Schallwellen oder Strahlen die Flüs-

25 sigkeit durchdringen. Je nach dem Anteil des Feststoffes in der Flüssigkeit gelangen mehr oder weniger Strahlen oder Schallwellen zu einem auf der gegenüberliegenden Seite der Leitung 2 im Gehäuse 19 befindlichen Empfänger 21, so daß die Dichte des Feststoffes errechnet werden kann und das Gewicht des Feststoffes bestimmbar ist.

An der Vorrichtung ist ein nicht gezeigter Rechner angeschlossen, dem die Bewegung des Abtastkopfes 7 über

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einen festgelegten Zeitabschnitt und damit das Absetzverhalten des Feststoffes eingegeben werden. Ferner erhält dieser Rechner die Stellung bzw. Höhe des Abtastkopfes bzw. der Oberseite 6 der Feststoffschicht (Feststoff volumen) und die Dichte des Feststoffes (Gewicht) in der Zuflußleitung 2 eingegeben. Aus diesen Werten errechnet der Rechner einen einzigen Wert oder mehrere Werte, die über die Nitrifikation, die Denitrifikation und den Sauerstoffbedarf des Abwassers Aufschluß geben.

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PATENTANWÄLTE: Dlpl.-lng. W. COHAUSZ · Dipl.-lng. R. KNAUF · Dipl.-lng. H. B. COHAUSZ · DlpL-lng. D. H. WERNER

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Ansprüche

ζ'λ 1. Vorrichtung zum automatischen Messen des absetzbaren

Feststoffgehaltes einer Flüssigkeit, insbesondere eines Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches, mit einem lichtdurchlässigen, senkrechten Meßrohr, das zum Füllen einen zu einer Pumpe führenden Flüssigkeitseinlaß aufweist, und mit einem entlang des Meßrohres zum Auf-

* finden der Lage der Grenzschicht der abgelagerten

Feststoffschicht bewegbaren fotoelektrischen Abtastkopf, dadurch gekennzeichnet, daß im Meßrohr (4) ein nach unten hin einen flüssigkeitsdichten Abschluß des Meßrohrs bildender Kolben (10) verschiebbar einliegt, durch den die im Meßrohr befindliche Flüssigkeit nach oben hin aus dem Meßrohr ^ ' verdrängbar ist.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß am Umfang des Kolbens

(10) ringförmige Elemente (12) zur Reinigung der Innenwandung des Meßrohres (4) befestigt sind. 25

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Meßrohr (4) eine obere, in ein Speicher- oder Überlaufgefäß (8) mündende Öffnung aufweist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberseite des Überlaufgefäßes (8) einen Auslaß für eine Pumpe (1) aufweist, durch die die im Gefäß befindliche Luft ansaugbar ist, und daß in die Unterseite des Gefäßes eine Flüssigkeitszufuhrleitung mündet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeitszufuhrleitung (2) auch eine Abflußleitung ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a durch gekennzeichnet, daß der Kolben (10) zwischen der Ober- und Unterseite im Umfang eine ringförmige Nut (18) zur Aufnahme einer Reinigungs- und/oder Gleitflüssigkeit aufweist.

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