DK156852B

DK156852B - Fremgangsmaade og indretning til registrering af biologisk nedbrydelige og toxiske indholdsstoffer i vandige oploesninger, fx spildevand

Info

Publication number: DK156852B
Application number: DK261182A
Authority: DK
Inventors: Friedrich Wilhelm Siepmann; Michael Teutscher
Original assignee: Siepmann Friedrich W; Michael Teutscher
Priority date: 1980-10-10
Filing date: 1982-06-10
Publication date: 1989-10-09
Also published as: EP0049887A3; US4748127A; US4898829A; DE3170743D1; EP0049887B1; DE3038305A1; DK261182A; JPS57501886A; EP0049887A2; DK156852C; ATE13598T1; JPH0252825B2; WO1982001419A1

Description

t

DK 156852 B

Opfindelsen angâr fremgangsmâder og indretninger til mâling af for-ureningsgraden i vandige oplasninger, fx spildevand med biologisk nedbrydelige indholdsstoffer, hvorhos der af den oplasning, som skal undersoges, udtages en delstram, som ventileres med ilt og kontinu-5 erligt ledes gennem et biologisk bad i en reaktionsbeholder, hvorefter delstrammens restindhold af ilt mâles, idet badets biomasse i ait vsesentligt holdes pâ et konstant niveau.

Bestemmelsen af det biologiske iltforbrug er hidtil i ait væsentligt blevet gennemfart ved en standardiseret stikpravefremgangsmâde, ved 10 hvilken det biologiske iltforbrug for 5 dage mâles (den sâkaldte BSB5). Betingelserne for denne fremgangsmâde er fastlagt i "Deutschen Einheitsverfahren H 4". Kontinuerligt arbejdende apparater til udavelse af denne fremgangsmâde kendes ikke.

US patentskrift nr. 3.731.522 beskriver en indretning til bestemmelse 15 af iltforbruget for spildevand. I en indlabsledning for en spildevandsdelstram til en lukket beholder sidder der en farste iltelektrode, og en anden iltelektrode er anbragt i beholderens udlabsledning. Beholderen gennemlabes af en konstant sp ildevands s tram, sâledes at der ved sammenligning af de af 20 iltelektroderne mâlte værdier kan fâs et udtryk for iltforbruget for de i spildevandet indeholdte bakterier.

I tysk offentliggarelsesskrift nr. 2.415.771 foreslâs en fremgangsmâde til bestemmelse af toxiciteten af de stofskifteprocesser i et spildevand, som kommer til udtryk i 25 iltforbruget, ved hvilken fremgangsmâde der som det eneste mâleapparat anvendes en differenstrykmâler. Herved udnyttes det faktum, at i et lukkesystem bliver det via bakterierespirationen opstâede kuldioxid absorberet ved hjalp af kuldioxid, hvorved der i systemet opstâr et undertryk. Differenstrykmâleren tilsluttes 30 samtidigt pâ lukkede systemer, som ved hjælp af en vandprave er fyldt til forskellig fortynding, og hvis indgâende vandvolumen stâr i omvendt forhold til fortydningen.

I US patentskrift nr. 3.813.325 er der beskrevet en indretning med en beholder, der gennemstrammes af en spildevandsdelstram, og hvis 2

DK 156852 B

indlobs- og ud.l0bsled.ning hver er forsynet med en iltelektrode. Differensværdien af iltmàlingerne kan igen ligesom i indretningen ifolge US patentskrift nr, 3.731.522 give et udtryk for iltforbruget i beholderen.

5 I tysk offentliggerelsesskrift nr. 2.728.071 er der beskrevet en fremgangsmâde til erkendelse af bakterieskadelige indholdsstoffer i spildevand ved mâling af den biologiske aktivitet af spildevandet, hvortil der er sat aktiveret slam, ved hvilken fremgangsmâde iltforbruget for en blanding af spildevand og aktiveret slam mâles 10 over et forudbestemt tidsinterval, og mâlingen gentages med en ny blanding af spildevand og aktiveret slam.

I tysk offentliggorelsesskrift nr. 2.935.120 beskrives en fremgangsmâde til optimering af luftindblandingen i en blanding af spildevand og aktiveret slam i klaringsanlæg, ved hvilken 15 fremgangsmâde forskellen i iltpartialtrykket mellem den i en blanding af spildevand og aktiveret slam indblandede luft og en gas, der forlader blandingen af aktiveret slam, samt luftindblandingshastigheden mâles, og luftindblandingshastigheden styres til en maksimalværdi af en funktion, der er dannet ud fra 20 partiltryksforskellen og luftindblandingshastigheden.

I US patentskrift nr. 3.740.320 beskrives en fremgangsmâde, som generelt tillader mâling af spildevandets biologiske aktivitet ved bestemmelse af gasforbruget eller -frigorelsen i spildevand. Herved fyldes en beholder delvis med spildevand, og sâvel gasfasen som 25 væsken pumpes konstant til genblanding og til udligning af partialtrykket. I gasfasen mâles sâledes iltindholdets forlob.

Endeligt beskrives i tysk offentliggorelsesskrift nr. 2.051.707 en fremgangsmâde til bestemmelse af koncentrationen af biologisk nedbrydelige stoffer i spildevand ifolge BSB-metoden, ved hvilken 30 fremgangsmâde iltforbruget mâles i en spildevandsprove, hvortil der er sat aktiveret slam, idet spildevandet, det aktiverede slam og den iltholdige mâleluft kontinuerligt strommer igennem en màlereaktor, og iltkoncentrationsforskellen mellem den til mâlereaktoren 3

DK 156852 B

indstrommende og den derudfra udstrommende mâleluft mâles i en analyseindretning.

Til bestenunelse af toxiske virkninger af vandige oplosninger foretages der i ait væsentligt forsog med fisk eller 5 bakteriekulturer. Bestemmelsen sker her som et positivt eller negativt udsagn. Fra tysk offentliggorelsesskrift nr. 25 14 609 kendes der en fremgangsmâde og en indretning til mâling af den akutte toxicitet af vandige oplosninger. Ganske vist er en skelnen mellem forureningstilbagegang og lettere forgiftning, fx i spildevand, ikke 10 mulig. Folgelig fremkonimer der ligeledes ved denne mâling et positivt eller negativt udsagn.

Til grund for opfindelsen ligger den opgave at tilvejebringe frem-gangsmâder og indretninger, ved hjælp af hvilke der kan gennemfares kontinuerlige mâlinger af den biologisk nedbrydelige forurening.

15 Specielt skal mikroorganismers hæmninger som folge af tilstedeværel-sen af toxisk virkende substanser i vandige oplosninger, specielt i spildevand eller i vandlob, kunne undersoges.

Til losning af denne opgave blev som teoretisk grundlag fremdraget den i mange eksperimenter anerkendte model af Michaelis og Menten.

20 Afbildningen af den biokemiske reaktionshastighed som funktion af næringsstofmængden danner i overensstemmelse hermed en hyperbel med formen v“vmax-^n: (1) hvor V * reaktionshastigheden, 25 V “ ^en maksimale reaktionshastighed, L » næringsstof mængden (koncentrationen) og Kjj, = Michaelis-konstanten.

For smâ næringsstofmængder er Michaelis-ligningen i forste tilnær-melse en ret linje med formen 4

DK 156852 B

V - V · ÏL. (2) max I praksis betyder ligningen (2)'s udsagn: Ved smâ substratkoncentra-tioner er reaktionshastigheden proportional med koncentrationen, dvs. en næringsstofforogelse fremkalder i dette omrâde et lineært iltfor-brug. Forudsætningen herfor er imidlertid, at iltindholdet ikke 5 synker under 15% af sin mætningsværdi, sâ at der ikke fremkaldes en "trinreaktion”.

Michaelis-ligningen gælder strengt taget kun for en konstant enzym-mængde, ved variabel substratkoncentration og ved uhindret næ-ringsstofdiffusion til enzymet. Disse betingelser kan som vist ved 10 forsog sikres ved hjælp af drivende hullegemer som vækstflader for organismerne, konstant hoj cirkulationshastighed i reaktionsbeholderen og dermed samme organismevækst- og afskylningshastigheder.

Pâ denne baggrund bestâr losningen af opgaven i overensstemmelse med .....15 opfindelsen i en_variant afden indledningsvis nævnte, fra det tyske offentliggorelsesskrift nr. 25 14 609 kendte fremgangsmâde, hvilken variant er ejendommelig ved, at delstremmen fortyndes med biologisk neutralt vand, og at delstrommens fortynding ved mâling af iltindholdet for reaktionsbeholderen og ved sammenligning med 20 mâleresultatet for restiltindholdet reguleres pâ en sàdan mâde, at differensen mellem mâleværdierne ved konstant volumenstrom gennem reaktionsbeholderen i ait væsentligt forbliver konstant pâ en forud-bestemt værdi, idet fortyndingsgraden tjener til angivelse af forure-ningsgraden.

25 Iltindholdet i delstremmen af den væske, som skal undersoges, mâles altsâ ved til- og aflobet af den reaktionsbeholder, i hvilken der befinder sig vækstflader for mikroorganismer, og differensen holdes konstant inden for et lille variationsomrâde, idet den tilsatte fortyndingsvandandel formindskes, nâr iltdifferensen bliver mindrë, 30 og forages, nâr differensen bliver sterre. Herved sikres en konstant 5

DK 156852 B

substratforsyning og et konstant iltforbrug af mikroorganismerne i reaktionsbeholderen. Ved uforandret vækstflade i beholderen indstiller der sig ligeledes en konstant organismemængde som folge af kontinuerlig slitage og érosion. Specielt egnede er drivende 5 hullegemer, som frembyder vækstflader, der er beskyttet mod slitage.

Ved fremgangsmâden ifolge opfindelsen skal den til reaktionsbeholderen tilforte koncentration "L^" (fig. 3) vælges inden for det tilnær-melsesvis lineære afhængighedsomrâde for biomassens reaktionshastig-hed som funktion af næringsstofudbuddet. Dette mâ forventes opfyldt, 10 nâr reaktionshastigheden er mindre end den halve maksimale reakti- onshastighed (vjçCv /2) *· dette omrâde kan forventes bâde en meget spontan reaktion fra biomassen pâ koncentrationsændringer og en grundliggende lineær afhængighed.

Ved forventede pH-variationer i den væske, som skal undersoges, kan 15 hæmmende virkninger pâ mikroorganismerne forhindres ved tilsvarende tilsætning af en biologisk neutral pufferoplosning.

Ved tilvejebringelsen af et mindre overtryk i anlægget kan sâvel opnâs en bedre iltopleselighed, som fremkomsten af gasbobler i an-lægsdele kan forhindres.

20 Ved konstant holdt mikrobiel aktivitet i reaktionsbeholderen kan der i overensstemmelSe med opfindelsen ud fra fortyndingsforholdet samt ud fra den mâlte 02-differens og temperaturen fremsættes et udsagn vedrorende den biologisk nedbrydelige forurening i den væske, som skal undersoges, hvilket udsagn ligeledes kan udtrykkes direkte som 25 BSB5-værdi ud fra sammenligningsmâlinger og justering af apparaturet. Anvendelsesomrâder for denne BSB-mâlefremgangsmâde omfatter bl.a. registreringen af biologisk nedbrydelige forureningsprodukter i rensningsanlæg samt styringen af sâdanne anlæg ud fra det aktuelle iltforbrug.

30 Ved tilstedeværelse af toxiske indholdsstoffer i den væske, som skal undersoges, indtræder der en hæmning af mikroorganismerne i en grad, der afhænger af de toxiske stoffers koncentration.

6

DK 156852 B

Til bestemmelse af toxiciteten udtages der i en udfarelsesform for fremgangsmâden ifalge opfindelsen en anden delstram, som behandles pâ samme mâde, af den oplasning, som skal undersages, idet den anden delstrams fortyndingsgrad imidlertid indstilles lavere med en 5 konstant faktor (m) i forhold til den farste delstrams fortyndingsgrad, og idet differensen mellem mâleværdieme far og efter den anden reaktionsbeholder sammenlignes med mâleværdieme fra den farste delstram og angives som toxicitetsgrad.

Ved paralleldrift af to reaktionsbeholdere, hvor fortyndingen i den 10 farste beholder reguleres i overensstemmelse med den beskrevne fremgangsmâde, og hvor den anden beholder imidlertid til stadighed ----------- - .....-tilfares ea metLen faktor "m" mindre fortyndet delstram, sâ at der i denne beholder ligeledes altid findes en toxisk substans i en m gange koncentration, kan der ud fra et formindsket iltforbrug i den anden 15 beholder derefter foretages en tilbageslutning om forekomsten og graden af en toxisk virkning, nâr fortyndingsgraden i den farste beholder indstilles sâledes, at de toxiske indholdsstoffer i denne beholder endnu ikke virker hæmmende.

Ved toxicitetsmâlingen ifalge opfindelsen drejer det sig altsâ om to 20 parallelt gennemfarte BSB-mâlinger med forskellige fortyndingsgrader. Eftersom den hæmmende virkning af toxiske substanser tiltager ud over proportionalitet ved stigende koncentration, kan toxicitetsgraden udtrykkes som forholdet mellem de i de to delstremme a og b mâlte aktiviteter BSBa/BSB^ i forhold til fortyndingsgraden i den farste 25 beholder.

Anvendelsesomrâde for fremgangsmâden er fx som advarselsanlæg til biologiske anlægsdele i rensningsanlæg til toxiske spildevandsstramme.

I en videreudformning af opfindelsen til bestemmelse af den toxiske 30 virkning af vandige oplasninger i absolutte værdier dyrkes og opret-holdes der farst en "standardbiologi" i reaktionsbeholdeme med en næringsoplasning af kendt sammensætning uden nogen toxisk pâvirkning. Derefter tilfares den forgiftede vandige oplasning til "stan-dardbiologien" og herved registreres aktiviteten af de organismer, 7

DK 156852 B

for hvis uhæmmede ândingsaktivitet der foreligger sâkaldte nulpunktsværdier pâ grundlag af forudgâende mâlinger. Med en sâdan justeret diskontinuerlig mâling kan der derefter angives absolutte toxiciteter i relation til en "standardbiologi".

5 Opfindelsen vedrorer desuden en indretning til mâling af den biolo-gisk nedbrydelige forurening i vandige oplasninger, specielt i spildevand og vandlob, samt til mâling af den hæmmende virkning af toxiske indholdsstoffer pâ mikroorganismerne.

Indretningen til udovelse af fremgangsmâden har en ventilationsbehol-10 der og en reaktionsbeholder, igennem hvilke den af den vandige oplosning udtagne delstrom flyder, samt en iltelektrode, der er pla-ceret i udstromningsledningen fra reaktionsbeholderen, og er i over-ensstemmelse med opfindelsen ejendommelig ved, at tilledningen til delstrommen pâ indlobssiden af ventilationsbeholderen fores sammen 15 med en tilledning for fortyndingsvand, at der i tilledningen til for-tyndingsvand er placeret en gennemstromningsreguleringsindretning, som er koblet til en styringsindretning, og at der i en ledning, som forbinder udlobet fra ventilationsbeholderen med indlobet til reaktionsbeholderen, er anbragt en anden iltelektrode, der er koblet til 20 styringsindretningen, idet styringsindretningen har en sammenlig-ningsindretning og en styresignalgiver til gennemstromningsregule-ringsindretningen. Gennemstromningsreguleringsindretningen kan for-delagtigt være realiseret pâ den màde, at der i tilledningen for del-strommen og i tilledningen for fortyndingsvand er anbragt hver sin 25 doseringspumpe.

Vækstfladerne i reaktionsbeholderen bestâr af frit bevægelige legemer med vækstflader, der er beskyttet mod slitage. Legemer og beholder-indhold tilsættes hensigtsmæssigt til stadighed gennem en ror- og cirkulationsindretning. For indforingen i ventilationsbeholderen kan 30 den væske, som skal undersoges, eventuelt fores gennem en si og en roreindretning til vidtgâende homogenisering.

Med de mâlte 02-værdier styres forholdet mellem tilstromningsmæng-derne af de væsker, som skal undersoges, og fortyndingsvandet, via en processtyreindretning pâ en sâdan màde, at der ved konstant 8

DK 156852 B

gennemstromning i reaktionsbeholderen indstiller sig en konstant O2-differens, og at 02-differensen pâ udlobet ikke bliver mindre end en mindsteværdi. Styringsstorrelsen benyttes til registrering.

En anden, tilsvarende reaktionsbeholder, der er koblet i sérié med 5 den forste reaktionsbeholder, og som er udrustet med en foran koblet og en bagefter koblet iltelektrode, kan benyttes til bestemmelse af nedbrydeligheden af forureningen i delstrommen eller i stedet til toxicitétsmâling.

Til bestemmelse af toxicitéten ved BSB-mâlingsseriekobling behandles 10 den oplosning, som skal undersoges, ved udovelse af fremgangsmâden Tf0T^e^pfîhdêlsën'ën"'aîïdëîr'''garig“pâ''samme-Tiiâde,---idet fortyndings-graden i den anden reaktionsbeholder indjusteres lavere med en konstant faktor (m) end i den forste reaktionsbeholder, og idet differensen mellem mâleværdierne fer og efter den anden reaktionsbe-15 holder sammenlignes med mâleværdierne fra den forste reaktionsbeholder og registreres som toxicitétsgrad.

Seriekoblet drift af to reaktionsbeholdere, hvor fortyndingen i den forste beholder i overensstemmelse med den beskrevne fremgangsmâde reguleres ved hjælp af iltelektroderne i den sidste beholder, og hvor 20 den anden beholder imidlertid til stadighed tilfores en med faktoren "m" kraftigere fortyndet delstrom, sâ at der i denne beholder ligele-des til stadighed findes en toxisk substans i m gange mindre koncen-tration, kan der ud fra et formindsket iltforbrug i den forste beholder foretages tilbageslutning om forekomsten og graden af en 25 toxisk virkning, nâr fortyndingsgraden i den sidste beholder indstilles sâledes, at de toxiske indholdsstoffer i denne beholder endnu ikke virker hæmmende.

Ved toxicitetsmâlingen ifolge opfindelsen drejer det sig altsâ om to efter hinanden gennemforte BSB-mâlinger med forskellige fortyndings-30 grader. Eftersom den hæmmende virkning af toxiske substanser tiltager ud over proportionalitet med stigende koncentration, kan toxici-tetsgraden udtrykkes som forholdet mellem de i de to reaktionsbeholdere malte aktiviteter i forhold til fortyndingsgraden i den anderi beholder.

9

DK 156852 B

Nâr mikroorganismerne bliver varigt beskadiget af en stærk toxisk virkning, kan de bevoksede svævelegemer udtages af reaktionsbehol-deren og udskiftes med et nyt sæt med en uforgiftet "standardbiolo-gi".

5 Opfindelsen vil i det folgende blive nærmere forklaret under henvis-ning til tegningen, pâ hvilken fig. 1 viser en indretning til mâling af BSB, fig. 2 en indretning til samtidig mâling af BSB og toxicitet, fig. 3 reaktionsdiagrammer, 10 fig. 4 en skematisk fremstilling af en anden udforelsesform for opfindelsen og fig. 5 en skematisk fremstilling af endnu en udforelsesform for opfindelsen.

I fig. 1 bliver den væske, som skal undersoges, gennem en dose-15 ringspumpe 1 samt fortyndingsvand gennem en doseringspumpe 2 fort til tilgangssiden pâ en ventilationsbeholder 3, i hvilken der via en anden tilledning 4 tilfores blandingen en pH-pufferoplosning.

Ved indforing af luft eller gasformigt ilt ved hjælp af en tilledning 5 beriges den i ventilationsbeholderen 3 indeholdte væske med ilt.

20 Den væskestrom, som fores bort fra ventilationsbeholderen 3 via en udlobsledning 33, tilfores via en pumpe 6 i en konstant strom til en reaktionsbeholder 7 gennem en tilgangsledning 71. I en ledning 60, der forbinder tilgangsledningen 71 med pumpen 6, er der indkoblet en forste iltelektrode 10, som mâler iltindholdet og temperaturen i den 25 strommende væske og tilforer de mâlte værdier til en i en styreind-retning indeholdt processtyreenhed 12.

Den væskestrom, som via tilledningen 71 fores ind i den i forhold til omgivelserne lukkede reaktionsbeholder 7, forlader denne beholder gennem en i den overforliggende ende af reaktionsbeholderen 7 aribragt 30 udlobsledning 72, i hvilken der er anbragt en anden iltelektrode 11. Iltelektroden 11 mâler temperaturen og iltindholdet i udlobsstrommen og forer de mâlte værdier i form af signaler til processtyreenheden 10

DK 156852 B

12. Pâ udstromningssiden af iltelektroden 11 udmunder udlobsledningen 72 i en ikke vist udlobsbeholder.

Reaktionsbeholderen 7 er indkoblet i en cirkulationsledning 81 og 82, igennem hvilken den i reaktionsbeholderen 7 indeholdte væske til 5 stadighed bringes til at cirkulere ved hjælp af en cirkulationspumpe 8. Den pâ afgangssiden af cirkulationspumpen 8 tilsluttede cirkulationsledning 82 udmunder i bunden af reaktionsbeholderen 7, og den cirkulationsledning 81, som optager væsken fra reaktionsbeholderen 7, er via flere stikledninger 83 og 84 forbundet med 10 reaktionsbeholderen 7's lâg.

T reaktionsbeholderen er der indeholdt et stort antal svævelegemer 9, der sôm folge af den cirkulerende væske i reaktionsbeholderen 7 er i stadig bevægelse, med vækstflader for mikroorganismerne. Foran de udgangsâbninger, som fra reaktionsbeholderen 7 udmunder i ledningerne 15 83 og 84 samt ledningen 72, er der anbragt tilbageholdelsessier 9a, 9b og 9c med en i forhold til svævelegemerne 9 lille maskestorrelse.

I stedet for cirkulationskredslobet 81 og 82 kan der i reaktionsbeholderen 7 ligeledes findes et ikke vist rorsystem, som enten drives fra tilgangstrommen fra tilledningen 71 eller separat udefra.

20 Styreenheden indeholder et af processtyreenheden 12 styret vis- ningsapparat 20, som viser eller udtrykker den af procesregneenheden 12 frembragte BSB-værdi. Fra processtyreenheden 12 forer en styreledning 40 til en doseringspumpe 1 i tilgangsledningen 31 til ventilationsbeholderen 3 samt en styreledning 42 til doseringspumpen 25 2 i tilledningen 32 til fortyndingsvand. Styreledninger 44 og 46 mellem den forste iltelektrode 10 heriholdsvis den anden iltelektrode II og procesregneenheden 12 overforer de af iltelektroderne frembragte mâleværdier til processtyreenheden 12.

I fig. 2 er den i fig. 1 viste indretning vist skematisk endnu engang 30 i den overste halvdel, og i den nederste halvdel er en anden tilsva-rende indretning vist skematisk til toxicitetsmâling. Denne anden indretning omfatter i princippet de samme apparater og dele som den ovenfor beskrevne indretning og omfatter desuden en anden tilledning 31' til indlobssiden pâ en ventilationsbeholder 3' til tilforsel af 11

DK 156852 B

en forurenet oplosning, idet der i tilledningen 31' er anbragt en anden doseringspumpe 13. Pâ afgangssiden kan tilledningen 31' være forbundet med afgangssiden pâ tilledningen 31, sa at begge tilledninger 31 og 31' er forbundet med en ikke vist beholder med en 5 forurenet oplesning, som skal undersoges. Pâ indlobssiden af den anden ventilationsbeholder 3' er der placeret en tilgangsledning 32' med en doseringspumpe 14 til fortyndingsvand. I udlebsledningen 60' fra ventilationsbeholderen 3' er der anbragt en anden iltelektrode 15, der tilferer iltindholdet og temperaturen i væskestrommen via en 10 styreledning 44' til processtyreenheden 12 via en komparator 13', der optager differensen mellem elektrodernes mâleværdier. Iltelektroden 15 er via en tilgangsledning 71' koblet til en anden reaktionsbeholder 17, der er lig reaktionsbeholderen 7 og ligeledes indkoblet i et cirkulationskredsleb 81'. Udlobsledningen 72' fra 15 reaktionsbeholderen 17 har en anden iltelektrode 16, der tilferer det mâlte iltindhold og temperaturen i afgangsstrsmmen til processtyreenheden 12 via en styreledning 46' og komparatoren 13'.

Fra processtyreenheden 12 forer en anden styreledning 48 til doseringspumpen 13 til tilforsel af forurenet væske samt en 20 styreledning 49 til doseringspumpen 14 til fortyndingsvand. Processtyreenheden 12 aktiverer via styreledningerne 48 og 49 dose-ringspumperne 13 og 14 pâ en sâdan mâde, at koncentrationen af forurenet væske i den samlede til ventilationsbeholderen 3' tilforte væske til stadighed er m gange den tilsvarende koncentration i den 25 til ventilationsbeholderen 3 tilforte væske. Med mâleværdieme fra iltelektrodeme 15 og 16 sarnmenlignet med de mâleværdier, som frembringes af iltelektrodeme 10 og 11, kan en eventuel toxisk hæmning af mikroorganismerne pâvises.

En indretning, som den i fig. 2 viste, tjener desuden som toximeter 30 til diskontinuerlig mâling med standardbiologier. Under mâlepauser tilfores begge anlægsdele en standardiseret næringsoplosning til dyrkning og regenerering af standardbiologien.

I den i fig. 4 viste indretning er der pâ delstrommen a's afgangs-ledning 72 tilsluttet en overgangsledning 73, der er forbundet med 35 den anden iltelektrode 15, som via en tilgangsledning 71' er forbundet med den anden reaktionsbeholder 17 samt via en styreledning 12

DK 156852 B

44' er forbundet med komparatoren 13 i styreindretningen. Den i afgangsledningen 72' fra reaktionsbeholderen 17 indkoblede iltelektrode 16 er via styreledningen 46' koblet til komparatoren 13. Seriekoblingen af de ùo reaktionsbeholdere 7 og 17 muliggar foruden 5 BSB-mâling desuden bestemmelse af nedbrydeligheden af forureningen i delstremmen a. En BSB-værdibestemt starrelse kan hidrare fra lettere eller sværere nedbrydelige stoffer. Hidtil har man taget denne omstændighed i betragtning ved, at man angiver BSB5-værdien i forbindelse med en CSB-vardi (kemisk iltforbrug). Ved den 10 fremgangsmâde, som kan udfores ved hjælp af den i fig. 4 viste indretning, tilfares mikroorganismerne i en farste reaktionsbeholder en konstant forurening i delstremmen a. Denne forurening nedbrydes âfhængîgt af ~frorureningens sammensætning til en restværdi i den ferste reaktionsbeholder. Denne restforurening i den de1stram, som 15 stranimer gennem overgangsledningen 73, fremkalder afhængigt af sin starrelse, forskellige iltdifferenser mellem iltelektroderne 15 og 16 ved passage gennem den anden reaktionsbeholder 17. Disse forskellige iltdifferenser frembringer et kriterium til vurdering af den i delstrammen a indeholdte forureningsnedbrydelighed.

20 Den i fig. 5 viste indretning kan ligeledes benyttes til mâling af toxicitetsgraden, nâr ledningen 73 udmunder i en tank 18, til hvilken en udtagsledning 22 er tilkoblet. Udtagsledningen 22 forer via doseringspumpen 13 til iltelektroden 15 og fra denne via tilgangsledningen 71' til den anden reaktionsbeholder 17. Tanken 18 25 har et overlab 19. I et ledningsafsnit 23 mellem doseringspumpen 13 og iltelektroden 15 udmunder udstramningsiden af doseringspumpen 14 til fortyndingsvand fra tilledningen 32', idet der i ledningerne findes midler, som forhindrer returstramning af væske gennem doseringspumperne 13 og 14. Eventuelt skal der i ledningsafsnittet 23 30 være indkoblet en anden, ikke vist ventilationsbeholder. Styringen er indstillet sâledes, at doseringspumperne 1 og 2 styres af signalerne fra iltelektroderne 15 og 16. Doseringspumpen 13 udtager under styring gennem ledningen 48 fra tanken 18 væske med en konstant mindre faktor, end doseringspumpen 1 kraver. Doseringspumpen 14 35 styres via ledningen 49 pâ en sâdan mâde, at den ved tilsvarende tilfarsel af fortyndingsvand sikrer den nadvendige volumenkonstant i stramningen gennem reaktionsbeholderen 17. Den mængde væske, som via 13

DK 156852 B

overlebet 19 fortrænges i tanken 18, skal via pumpen 14 doseres svarende til de ovenfor nævnte betingelser.

Nâr den delstrom a, som strommer gennem ledningen 73, fortyndes med en konstant faktor, aftager toxiciteten i den delstrem, som via 5 tilledningen 71' indfores i den anden reaktionsbeholder 17, svarende til fortyndingen, sâ at mikroorganismernes aktivitet i den anden reaktionsbeholder 17 ikke eller kun i ringe grad hæmmes. Dette har til folge, at differensen mellem de af iltelektroderne 15 og 16 afgivne mâleværdier adskiller sig fra differensen mellem de af 10 iltelektroderne 10 og 11 mâlte koncentrationer. Ud fra denne forskel mellem differenserne beregner regneenheden 12 en eksisterende toxicitet for indholdet i delstrommen a. Pumperne 13 og 14 blander væskestrommen pâ en sâdan mâde, at koncentrationen i reaktionsbeholderen 17 indstilles pâ en konstant mindre faktor end i 15 reaktionsbeholderen 7, idet vo lumens tremmene i begge beholderne skal være konstante og kan være ens.

Opfindelsen er naturligvis ikke begrænset til enkeltheder i de ovenfor beskrevne udforelsesformer. Sâledes kan fx i den i fig. 4 viste indretning udelades iltelektroden 15, idet differensen mellem 20 de mâlte iltværdier mellem elektroderne 11 og 16 forarbejdes af regneenheden 12. Desuden kan der for den anden reaktionsbeholder 17 eventuelt være indkoblet en anden ventilationsbeholder.

Tidligere mâling:

Reaktionstid: 5 minutter 25 Volumenstrom: 1 liter/min.

Heraf folger:

Ved 20°C og 760 mm Hg findes der ca. 9 mg O2/I, dvs. 9 mg 02/min. Ved hojere driftstryk kan den disponible mængde ilt beregnes efter HENRY's lov Cs=Ks.Pt.

30 Det minimale iltindhold pâ elektroden (11) fastlægges til 2 mg O2/I.

Det tilladelige iltforbrug udgor derefter maksimalt 7 mg/1.

DK 156852 B

14

Efter forundersegelser opstâr der ved en specifik konstant nærings-stoftilfersel L, (svarende til 5 mg BSB5/I) et iltforbrug pâ 2,5 g

Kjâ 02/m^.d=l,7 mg 02/m^.min og ved ^ (svarende til 25 mg BSB5/I) et iltforbrug pâ 5 g C^/m^.d=3,4 mg 02/m^.min.

5 Under disse forudsætninger opbruges der en ilttilfersel pâ 7 mg/min ved aribringelse af 4,1 eller 2,05 m^ vækstflade pâ legemerne 9.

Til legemerne vælges:

Hulcylinder, inderdiameter 3 mm, hojde 3 mm med en specifik overflade pâ 2,1 m^/1 ved poreseste pakning. Denne udgor 37.037 stk/1.

10 Ved den tilsvarende mâling fyldes reaktionsbeholderen (7) med 72.310 hulcylindre (4,1 m^) og reaktionsbeholderen (17) med 36.155 hulcylin-dre (2,05 m^).

Hulcylindrene kræver ved poreseste lagring henholdsvis 39 og 19,5% af reaktionsvolumenet. Der er sâledes tilstrækkelig bevægelsesmulighed 15 til hulcylindrene.

Svarende til den forudgâende mâling fastlægges med 5 mg BSB5/I

og ^ med 25 mg BSB5/I.

Med et blandingsforhold pâ l:n, beregnes den samlede næringsstoftil-farsel L - mâlt som BSB5/I - pâ falgende mâde: 20 BSBa = a.(n+l) - L (mg BSB5/I) BSB, = L , f(mgBSB /1) b k,b m û02b^T v 5 '

Beregningsenheden bearbejder værdien Ljj ikke som konstant, men fors terrer eller formindsker værdien og ^ med 1,4% for hver 0,1 mg O2/I afvigelse fra den teoretiske værdi ΔΟ2 mellem (10) og (U).

25 I beregningen betyder: 15

DK 156852 B

L = næringsstofkoncentration, BSB = biologisk iltforbrug BSB5 = biologisk iltforbrug i 5 dage,

Ljj. = konstant næringsstoftilforsel malt sont BSB5 (mg/1), 5 a,b = indices for reaktionsforlobene i beholderne (7) og (17), ΔΟ2 = justeringsværdi, der som folge af de forventede spilde vandsvariationer (rensningsanlægstilgang eller -afgang), indstilles ved variation af vækstfladerne, 10 ΔΟ^ ip = kontrolværdi, der sammenlignes med justeringsværdien A°2b ’ m — faktor til multiplikationen af næringsstofkoncentrationen i beholderen (17), n = fortyndingsvandsandel og 15 L. — næringsstofkoncentration pâ tidspunktet "t".

\ w

Funktionsbeskrivelse af mâleindretningen ved hjælp af et regneeksem-pel, begyndende med beskrivelsen af en stationær analysetilstand (fortyndingsforhold for spildevand/fortyndingsvand 1:n^).

Organismerne i reaktionsbeholderen (7) tilfores en konstant nærings-20 stofmængde (i eksemplet 5 mg BSB5/I). Blandingsforholdet udgor l:nj_, og BSBa=L^ a.(n^+l)=L. Iltdifferensen mellem elektroderne (10) og (11) udgor AQga (i eksemplet 7 mg O2/I).

Ved forogelsë af forureningskoncentrationen L reagerer organismerne med foroget ândingsaktivitet. Herved registrerer elektroderne (10) og 25 (11) en storre iltdifferens. Ved Δθ2&=7,1 mg O2/I styres pumperne pà en sâdan mâde, at spildevandsandelen (pumpe 1) formindskes, og fortyndingsvandandelen (pumpe 2) forcges, indtil 02-differensen mellem (10) og (11) igen har indstillet sig pâ 7 mg O2/I.

Det nye blandingsforhold udgor herefter 1:n2, og den nye værdi 30 BSBa-I^ a.(n2+l)-L.

Ved formindskelse af forureningskoncentrationen L forlober processen i den modsatte retning.

Claims

16 DK 156852 B Ved paralleldrift af to reaktionsbeholdere til BSB-mâling med samtidig toxicitetsovervâgning styres pumperne (1) (13) og (2) (14) pâ den ovenfor beskrevne mâde ved hjælp af elektroderne (10) og (11). Pumpen (13) fordrer imidlertid m gange mere end pumpen (1).

5 Elektroderne (15) og (16) overvâger kun iltforbruget i reaktionsbeholderen (17). Svarer 02-differensen til den foregâende mâlingsværdi (i eksemplet 7 mg O2/I) foreligger der ingen hæmning. I dette tilfælde er BSBa og BSB^ identisk. Findes der toxicitetspâvirkning, angiver forholdet BSBa/BSB^ i 10 forbindelse med fortyndingsgraden l:n oplysning om graden af den forekommende tæringshæmning.

1. Fremgangsmâde til mâling af forureningsgraden i vandige oplesnin-ger, fx spildevand, med biologisk nedbrydelige indholdsstoffer, ved 15 hvilken fremgangsmâde der af den oplesning, som skal underseges, udtages en delstram, der gennemluftes med ilt og som kontinuerligt ledes gennem et biologisk bad i en reaktionsbeholder, hvorefter oplosningens restiltindhold mâles, idet biomassen i badet i ait væsentligt holdes pâ et konstant niveau, 20 kendetegnet ved, at delstremmen fortyndes med biologisk neutralt vand, og at delstrammens fortynding ved mâling af iltindhol-det fer reaktionsbeholderen og ved sammenligning med mâleresultatet for restiltindholdet reguleres pâ en sâdan mâde, at differensen mellem mâleværdierne ved konstant volumenstrem gennem 25 reaktionsbeholderen i ait væsentligt forbliver konstant pâ en forudbestemt værdi, idet fortyndingsgraden tjener til angivelse af forureningsgraden. 17 DK 156852 B

2. Fremgangsmâde ifolge krav 1, kendetegnet ved, at den til reaktionsbeholderen tilforte koncentration vælges inden for det tilnærmelsesvis lineære afhængig-hedsomrâde for biomassens reaktionshastighed som funktion af næ-5 ringsstofudbuddét.

3. Fremgangsmâde ifolge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at koncentrationen i den til reaktionsbeholderen tilforte fortyndede næringsstofstrom vælges sâledes, at reaktionshastigheden i biomassen ikke overstiger den halve maksimale 10 reaktionshastighed. ...... 4. Fremgangsmâde ifolge et hvilket som helst af de foregâende krav, kendetegnet ved, at den konstante næringsstoftilfersel, malt som biologisk iltforbrug for 5 dage, ligger mellem 1 og 15 mg/1.

5. Fremgangsmâde ifelge et hvilket som helst af de foregâende krav, 15 kendetegnet ved, at den væske, som skal undersoges, til- fores en biologisk neutral pufferoplosning for at hæmme virkningerne som folge af variationer i pH-værdien.

6. Fremgangsmâde ifolge et hvilket som helst af de foregâende krav, kendetegnet ved, at den foretages under et mindre over- 20 tryk.

7. Fremgangsmâde ifolge et hvilket som helst af de foregâende krav, kendetegnet ved, at der af den oplosning, som skal under-soges, udtages en anden delstrom, som behandles pâ samme mâde, og idet den anden delstroms fortyndingsgrad imidlertid indjusteres 25 lavere med en konstant faktor (m) i forhold til den forste delstroms fortyndingsgrad, og idet ændringen af differensen mellem mâleværdierne for og efter den anden reaktionsbeholder sammenlignes med mâleværdierne fra den forste delstrem og angives som toxicitétsgrad.

8. Fremgangsmâde ifolge krav 7, kendetegnet ved, at faktoren (m) efter arten af den for-ventede toxicitet vælges mellem 2 og 20. 18 DK 156852 B

9. Fremgangsmâde ifelge et hvilket som helst af de foregâende krav, kendetegnet ved, at der i det biologiske bad i stadig turbulente bevægelse holdes flere frie legemer med vækstflader for biomassen.

10. Indretning til udovelse af fremgangsmâden ifolge et hvilket som helst af de foregâende krav og med en ventilationsbeholder (3) og en reaktionsbeholder (7), igennem hvilke der strommer delstromme udtaget af den vandige oplosning, samt med en iltelektrode (11) i udstromningsledningen fra reaktionsbeholderen, 10 kendetegnet ved, at delstremmens tilledning (31) fores sammen med fortyndingsvandets tilledning (32) pâ ventilationsbeholde-rens (3) indlobsside, at der i tilledningen (32) til fortyndingsvand er placeret en til en styringsindretning (12) tilsluttet gennemstromningsreguleringsindretning (2), og at der i en ledning 15 (60), der forbinder ventilationsbeholderen (3)'s udlob (33) med reaktionsbeholderen (7)'s tilgang (71), er placeret en anden iltelektrode (10), som er koblet til styreindretningen (12), idet styreindretningen indeholder en komparator og en styresignalgiver til gennemstromningsreguleringsindretningen (2).

11. Indretning ifolge krav 10, kendetegnet ved, at der i tilledningen (31) til delstrommen og i tilledningen (32) til fortyndingsvand er anbragt hver sin doseringspumpe (1, 2).

12. Indretning ifolge et hvilket som helst af kravene 10 eller 11, 25 kendetegnet ved, at reaktionsbeholderen (7) er indkoblet i en cirkulationsledning (81), igennem hvilken reaktionsbeholderen (7)'s flydende indhold kontinuerligt pumpes rundt ved hjælp af en anden pumpe (8). 1 2 3 4 Indretning ifolge et hvilket som helst af kravene 10 til 12, 2 30 kendetegnet ved, at det i reaktionsbeholderen (7) inde- 3 holdte biologiske bad indeholder flere frie legemer (9) med vækst 4 flader for biomassen. 19 DK 156852 B

14. Indretning ifolge krav 13, kendetegnet ved, at de frie legemer (9) har vækstflader beskyttet mod mekanisk pâvirkning.

15. Indretning ifolge krav 13 eller 14, 5 kendetegnet ved, at de frie legemer (9) er âbne hullege-mer, som i deres indre har frie vækstflader.

16. Fremgangsmâde ifolge et hvilket som helst af kravene 1 til 6 eller 9, kendetegnet ved, at den delstrom, som forlader reaktions-10 beholderen (7) fores gennem en anden reaktionsbeholder (17), der indeholder et biologisk bad, og at differensen mellem iltforbruget i den forste reaktionsbeholder og iltforbruget i den anden reaktionsbeholder beregnes som mal for nedbrydeligheden af forureningen i delstrommen.

17. Fremgangsmâde ifolge et hvilket som helst af kravene 1-6 eller 9, kendetegnet ved, at den delstrom, som forlader reaktions-beholderen, efter fortynding fores gennem en anden reaktionsbeholder (17), og at fortyndingen af den delstrom, som fores ind i den forste reaktionsbeholder, reguleres pâ en sâdan mâde, at differensen mellem 20 mâleværdierne fra den anden reaktionsbeholder ved konstant volumen-strom gennem den anden reaktionsbeholder forbliver i ait væsentligt konstant pâ en forudbestemt værdi, idet fortyndingsgraden i del-strommen i den anden reaktionsbeholder indjusteres med en konstant faktor m storre end fortyndingsgraden i den forste reaktionsbeholder, 25 og idet forandringen i differensen mellem mâleværdierne for og efter den anden reaktionsbeholder sammenlignes med forandringen i differensen mellem mâleværdierne fra den forste delstrom og registreres som toxicitetsgrad. 1 Indretning ifolge et hvilket som helst af kravene 10-15 til 30 udovelse af fremgangsmâden ifolge krav 16, kendetegnet ved, at den forste reaktionsbeholder (7)'s ud-lobsledning (72) er forbundet med en anden reaktionsbeholder (17)'s indlobsledning (71'), idet der efter den anden reaktionsbeholder (17) 20 DK 156852 B er indkoblet en anden iltelektrode (16), som via en signalledning (46') er forbundet med styreindretningen (12, 13).

19. Indretning ifolge krav 18 til udovelse af fremgangsmâden ifolge krav 17, 5 kendetegnet ved, at udlobsledningen (72) udmunder i en tank (18), der har et overlob (19), og til hvilken der er tilsluttet en udtagsledning (22) med en doseringspumpe (13), hvis afgangsside er koblet sammen med den anden reaktionsbeholder (17)'s tilgangsledning (71'), idet en fortyndingsvandtilledning (32') ved en doseringspumpe 10 (14) er koblet til tilledningen (71'), og idet der for og efter den anden reaktionsbeholder (17) er indkoblet hver sin iltelektrode (15, 16).

20. Indretning ifolge et hvilket som helst af kravene 10-15 til udovelse af fremgangsmâden ifolge et hvilket som helst af kravene 7 15 til 9, kendetegnet ved, at indretningen er koblet parallelt med en anden tilsvarende indretning (b) med en anden ventilationsbeholder (3'), en anden reaktionsbeholder (17) og to iltelektroder (15, 16) anbragt henholdsvis for og efter den anden reaktionsbeholder (17), 20 idet en gennemstromningsreguleringsindretning (13, 14), der er indkoblet for den anden ventilationsbeholder (3') aktiveres af sty-ringsindretningen (12) pâ en sâdan mâde, at fortyndingsgraden i den anden delstrom er en konstant faktor m mindre end fortyndingsgraden i den forste delstrom.