NO742193L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte.og apparat til å

bestemme graden av forurensning av avfallsvann.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og et apparat til å bestemme graden av forurensning av avfallsvann og særlig til å bestemma "bg måle sammensetningen av forurensninger inneholdt i avfallsvann som avgis fra skip, fabrikker og anlegg av forskjellig art'.

Som bekjent er ferskvann og havvann i. forskjellige land sterkt forurenset med olje, kjemikaler eller lignende, noe det er høyst ønskelig å unngå. Tallrike fremgangsmåter og apparatutførelser til formålet blir for tiden studert verden over. Søkerne har allerede utviklet en forbedret metode til. å bestemme og måle komponenter av tung olje som forekommer i avfallsvann avgitt fra skip og diverse anlegg, og hvor man nyttiggjør seg det forhold at tunge oljekomponenter i alminnelighet fluorescerer når de bestråles med ultrafiolett lys. Denne metode har vært benyttet med hell i aktuelle tilfeller. Imidler-tid inneholder avfallsvann avgitt fra havgående skip og fra anlegg på land og sjø også organiske eller uorganiske forbindelser i.tillegg til oljekomponentene. Videre inneholder visse typer av oljekomponenter benzen, toluen, xylen eller andre bestanddeler som ikke fluorescerer. Av den grunn kan man ikke benytte den ovennevnte metode for avfallsvann som inneholder oljekomponenter av slik type, og resultatet av metoden gjør ikke mulig nøyaktig å bestemme den type forurensninger som innehol-des i avfallsvannet. Hertil kommer at det ikke er mulig med denne tidligere kjente metode nøyaktig å bestemme graden av forurensning av avfallsvann. F.eks. i tilfeller hvor det er nødvendig å begrense oljeinnholdet i avfallsvann til mindre enn 100 ppm,.gjør det måle-resultat man får ved den tidligere metode, det bare mulig å bestemme en del av oljekomponentene, så metoden ikke kan brukes til korrekt bestemmelse av typene av forurensning av avfallsvann som inneholder forskjellige komponenter. Skjønt det er mulig å bestemme alle komponentene ved prøvetagning fra avfallsvannet med et prøverør eller lignende, blir en slik metode intermittent og kan bli arbeids- og tidskrevende så den ikke egner seg til. prøvning av.avfallsvann som :

avgis kontinuerlig i stor mengde.

Det er derfor en hensikt med den foreliggende oppfinnelse å skaffe en forbedret metode<p>g et forbedret apparat som muliggjør - ...kontinuerlig bestemmelse av alle forurensende komponenter som inne-.holdes.i avfallsvann som avgis i stor mengde. Ifølge oppfinnelsen blir lys fra lyskilder projisert på en konstant strøm av avfalls-.vannet, og mengden av den luminescens den konstante strøm avgir, og mengdene av en fra rørstråling og av ultrafiolett stråling som absor-beres av den konstante strøm, blir målt samtidig og måleresultatet

analysert med datamaskin for bestemmelse av forurensningens grad og art.

Analyseresultatet blir opptegnet på et opptegningskart. Nærmere bestemt blir fluorescens, infrarød stråling og ultrafiolett stråling mottatt av fotoelektriske mottagningselementer, og disses utgangs-signaler tilført en passende datamaskin. Mengden ,-av fluorescens er proporsjonal med det samlede innhold av oljekomponenter som fluorescerer under ultrafiolett bestråling, komponenter som i alminnelighet

.utgjør hovedmengden av oljeinnholdet i avfallsvannet. På den annen

side forårsakes absorbsjon av ultrafiolett lys av forskjellige slags oljer og andre faste komponenter i avfallsvannet. Mengden av absorbert infrarødt lys er noe nær proporsjonal med mengden av faste komponenter.. Følgelig er det mulig øyeblikkelig å bestemme hvilken som'

helst av komponentene ved hjelp av en analog-regnemaskin.j<;>F.eks.

blir mengdene av fluorescerende oljekomponent og faste komponenter bestemt direkte ut fra henholdsvis styrken av fluorescens og absor-basjonen av infrarødt lys. Mengden av oljekomponenter som ikke fluorescerer, f.eks. benzen, toluen og xylen, kan bestemmes ved at absorbsjonen av ultrafiolett lys svarende til de fluorescerende oljekomponenter og mengden av absorbert infrarødt lys subtraheres fra mengden av absorbert ultrafiolett lys. Således blir mengdene av fluorescerende olje, ikke-fluorescerende olje og faste partikler bestemt separat. Samlet mengde av oljekomponenter kan indikere de to førstnevnte mengder. Disse prosesser utføres lettvint med en analog-eller digital-regnemaskin. I tilfellet av høy konsentrasjon bør man gjøre bruk av optisk tetthet istedenfor absorbsjon. På denne måte er det mulig nøyaktig å bestemme kompliserte sammensetninger av forurensningene. Overskrider mengden av hvilken som helst av komponen-. tene en fastlagt grense, kan der utløses en alarm.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å skaffe ny måleapparatur som har relativt kompakt utførelse og er i stand til nøyaktig å måle graden av forurensning av avfallsvann som avgis i stor mengde. Til dette-formål blir en del av avfallsvannet tatt ut og grundig blandet for å få en sammensetning.som er representativ for. avfallsvannet som helhet. Ved måleapparatet blir det således blandede avfallsvann ført i en konstant strøm under et fastlagt statisk trykk, og lyskilder og lysmottagende elementer passende, anbragt i forhold til den konstante strøm, projiserer lysstråler\på den, resp. mottar lysstråler som har passert eller utsendes, av den konstante strøm.. I og med at det avfallsvann som tilføres apparatets dyse, er nøyaktig representativ for avfallsvannet som helhet, vil dermed resultatet av avfølingen med de lysmottagende elementer gjøre det mulig å bestemme grad og art av-forurensning i hele avfallsvannet. Og da måleapparatet.kan bygges for å arbeide med relativt lite avfallsvann, blir.det.enn videre mulig å utføre det som en kompakt enhet, så man slipper å benytte stor måleapparatur for avfallsvann av stort volum.'..På denne måte vil man således kunne måle graden av forurensning med et lite og kompakt måleapparat uansett variasjoner i mengden av avfallsvann.

Enda en viktig hensikt med oppfinnelsen er å skaffe nøyaktig måleapparatur upåvirket av vibrasjon. En typisk kilde for avfallsvann er et havgående skip som er utsatt for vibrasjoner forårsaket av . bølger/ Også vibrasjon forårsaket av maskinen er alvorlig. Selv på land''inneholder de fleste anlegg som avgir avfallsvann, en maskin eller elektromotor som frembringer vibrasjoner. Når den laminære strømning som tilveiebringes av dysen, blir utsatt for slik vibrasjon, blir. den på grunn av overflatespenningen i vannet tilbøyelig til å spre seg med derav følgende variasjon i tykkelsen av den laminære strømning og feil i den optiske måling. Ifølge oppfinnelsen er et par renneformede føringsorganer anordnet på motsatte sider av dysen for å stabilisere den laminære strømning. Denne vil dermed bli styrt av føringsorganene, slik at tykkelsen av den laminære strømning blir holdt på en konstant verdi, og derved sikre nøyaktig måling med optiske organer.

Ytterligere hensikter og fordeler ved oppfinnelsen vil forstås bedre fra den følgende detaljerte beskrivelse i forbindelse med teg-ningen. Fig, 1 viser skjematisk en utførelsesform.for apparatet ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser snitt i større målestokk av en dyse med avfølings-mekanisme som benyttes i apparatet på fig. 1.

Fig. 3 viser dysen på fig. 2 sett forfra.

Fig. 4 viser dysen på fig. 2 og 3 i lengdesnitt,

og fig. 5 viser et registreringskart med kurver opptegnet med apparatet ifølge oppfinnelsen.

I utførelsen på fig. 1 blir avfallsvann, som f.eks. slagvann fra et skip, ledet fra et lenserør 1 til en separasjonstank 2 for

olje og vann og deretter ledet ut gjennom et hovedavløpsrør 8, en

■• ■ ventilmekanisme 18 og et utløp 19. I samsvar med oppfinnelsen er et. forbiledningsrør 3 til måleformål koblet parallelt med hovedavløps-røret 8 for avgrening av en del av avfallsvannet. Shunten 3 inneholder en pumpe 4 og et røreverk 5, så den avgrenede del. av avfallsvannet blir omrørt og blandet for så å~tilføres en utløpsåpning 6 for å strømme ned. Ved innløpet til shuntledningen 3 er der plasert en . flertrinns innløpsventil 43 til å avgrene avfallsvann jevnt fordelt

fra forskjellige deler av tverrsnittet av røret-8.'• Et tilførselsrør

9 for målevæske er anbragt under utløpsåpningen 6 og er oventil

omgitt av en fangtrakt 7 til å oppsamle overløpende vann og føre det tilbake til hovedavløpsrøret 8. Den nedre ende av tilførselsrøret 9 for målevæske er avsluttet med en dyse 15 som er konstruert for å

tilveiebringe en laminær strøm 10 av fastlagt tykkelse. Denne laminære strøm 10 opptas i en trakt 16 for å føres tilbake til hovedavløps-røret- 8. 'Den laminære strøm 10 som tilveiebringes av dysen 15, benyttes som avfølingsstrekning og dannes under et konstant statisk

trykk, bestemt ved høyden av tilførselsrøret 9, så der fås en utjevnet strømningsmengde av det homogoniserte vann som avgis fra røreverket 5. Med andre ord blir tykkelsen og strømningsmengden av den laminære

strøm 10 alltid holdt på konstant verdi uavhengig av de væsketrykk som skaffes av pumpen 4 og av en (ikke vist) lensepumpe i lenserøret 1. Spesielt vil det bemerkes at vannet, da den laminære strømning er gjort fullstendig uavhengig av væsketrykket, og da dette, takket være

den konstante statiske trykkhøyde, ikke er særlig høyt, aldri vil bli sendt ut av dysen 15 under noe nevneverdig trykk, men vil strømme u naturlig ned for å danne den laminære strøm, så det blir mulig å øke nøyaktigheten av den nedenfor beskrevne.optiske måling på avfølings-strekningen. Det optiske føleorgan omfatter lyskilder 11

og 12, hvorav den førstnevnte avgir tilnærmet infrarødt lys og den annen omfatter en kvikksølvdamplampe eller lignende som avgir lys som tjener til,å bevirke fluorescens av avfallsvannets tunge oljekomponent. Den resulterende fluorescensstråling opptas av en lysmottager"14 an- ■ bragt under kilden 13. De infrarøde stråler som ble avgitt fra

kilden 11 og ikke ble absorbert av den -Jaminære strøm 10, opptas av

en lysmottager 21 plasert på strømmens bakside, mens ultrafiolette stråler mottas av en annen lysmottager 22, likeledes'på baksiden.

Hver av lysmotagerne 14, 21 og 22 kan omfatte et velkjent fotoelek-trisk element, og de elektriske utgangsstørrelser fra disse blir via ledninger 24, 25 og 26 tilført en datamaskin 17. hvor de blir passende behandlet for måling og opptagning av fluorescerende oljekomponent,. samlet oljemengde og samlet forurensning. Datamaskinen 17 har på sin

utgangsside en arbeidskrets 23 til å påvirke en omkoblingsventil 18 - hver. gang den ene eller den annen av de målte komponenter eller

resultatet av måleoperasjonen overskrider en.fastlagt verdi, for å sende det avfallsvann som strømmer gjennom hovedavløpsrøret 8 mot avløpet 15, tilbake til separatoren 2 gjennom en. tilbakeløpsledning 20. Det er også mulig å utløse en passende alarminnretning (ikke vist) ved hjelp av arbeidskretsen 23 hver gang graden av forurensning overskrider en fastlagt verdi.

Fig. 2-4 viser et eksempel på.en dyse som karf monteres på et skip eller lignende med sikte på nøyaktig måling av forurensning i avfallsvannet. Som vist er der<v>på oversiden av en kapsel 35 anbragt . en tilslutning 30. Denne er bestemt til å forbindes med utløps- ■ åpningen 6 på fig. 1, slik at det avgrenede' avfallsvann som drives frem -av piimpen 4 gjennom røreverket 5,. blir ført inn i kapselen 35. Under tilslutningen 30 er der anbragt et skrånende filter 27, som dannes av et metalltrådnett og dreies av en elektromotor 28. Således blir stadig en ennå ikke benyttet del av filteret 28 bragt i virksom stilling under tilslutningen 30 for å filtrere bort grove komponenter av forurensningene, som sand, slam, filler og flis. De oppfangede grove bestanddeler avgis til utsiden gjennom et avløp 29 på den ene side av filteret 27. For det tilfelle at det behøves å måle mengden av disse grove bestanddeler, finnes der egnede måleinnretninger til-gjengelig. De grove bestanddeler som avleires på filteret 27, kan eventuelt også fjernes med en sugedyse 42 utenfor kapselen 35, som antydet strekpunktert.

Avfallsvann som har passert filteret 27 og inneholder oljekomponenter og/eller fine partikler, avgis til målevæske-tilførsels-røret 9,- som er plasert under filteret. Et overløpsrør 37 er tilsluttet den ene side av røret 9 oventil, så overskuddsvann blir ført bort likedan som på fig. 1 og der blir vedlikeholdt et konstant nivå av den frie vannoverflate 40. Ved hjelp av en armatur 34 er der tilsluttet den nedre ende av tilførselsrøret 9 en L-formet dyse 31. Som vist ved 35' på fig. 3 og 4 har dysens innløpsgren flatt rektangu-lært tverrsnitt, og den tilsluttede munningsgren som danner den egentlige dyse 15, er forlenget nedover med renneformede førings-organer 32 som inngrenser en spalte 33 av samme bredde , som dysen 15 .

Underkanten 41 av dysen 15 er forbundet med sidekantene av førings-delene 32 via krumme kantpartier 37' for stabilisering av den av dysen tilveiebragte laminære strømning: Dysedelen 31 er forbundet

med armaturen 34 med en settskrue 36a, mens armaturen.34 er forbundet .

med tilførselsrøret 9 ved hjelp av skruer.36. I eksempelet på fig. 2

blir vannet fra overløpsrøret 37 og den.laminære strøm samlet ved bunnen av kapselen 35 og så ført tilbake til hovedavløpsrøret 8 gjennom et utløpsrør 39. Selvsagt har dette arrangement ingen inn-flytelse på den ønskede avfølings-og måleoperasjon. Likedan som på

•fig. 1 er der på motsatte sider av den laminære strøm plasert lyskilder 11 og 13 og lysmottagere 14, 21 og 22. Disse lyskilder og -mottagere • kan også være plasert horisontalt ved siden av herandre istedenfor vertikalt-over hverandre som vist på fig. 1. I.den utførelse som er vist på fig. 2 - 4, vil det avfallsvann som strømmer ned gjennom dysen 15, danne en laminær strøm, av ønskelig -definert form, da de motstående sidekanter av den laminære strøm blir ; holdt uttrukket av vannets adhesjon til de renneformede føringsdeler 32 med bistand av vannets overflatespenning. Av den grunn kan måleapparatet ifølge oppfinnelsen tilveiebringe en stabil laminær strøm som ikke influeres av den gjentatte rulling og stamping av skipet som bærer apparatet, hvorved der sikres nøyaktig måling under ensartede betingelser uansett om målingen foretas under utnyttelse av lys som passerer eller reflekteres av den laminære strøm. Foruten at meste-parten av de grove partikler i avfallsvannet blir fjernet av filteret 27, kan dysedelen 31 om den skulle bli tilstoppet, lettvint renses ved løsning av skruen 36a resp. skruene 36.

For et praktisk eksempel hvor man gjør bruk av oppfinnelsen til måling av forurensning av avfallsvann avgitt fra et skip, skal følgende data angis: Som lyskilde 11 til projisering av infrarød

•nærstråling ble der benyttet en gallium-arsenid-lampe, mens der som kilde 13 for ultrafiolett stråling ble benyttet en kvikksølvdamplampe (GL 6, 100 V, fabrikert av Tokyo Shibaura Electric Co.). Fotoelektriske rør (f.eks. fotomultiplikatorrør) eller halvledere (f.eks. . solarceller) ble benyttet som lysmottagere 14, 21 og 22 til å motta fluorescerende stråling og ultrafiolett stråling. Under anvendelse av fotomultiplikatorrør. til å motta fluorescerende.pg.ultrafiolett stråling og et silisium-halvlederelement til å motta infrarød nær- : eller f jernstråling for måling av konsentrasjonen av forurensninger i slagvannet fra en 8000 tonns tankbåt fikk man en opptegning som vist på.fig. 5. På fig. 5 viser kurve A variasjonen i konsentrasjonen av forurensninger svarende til samlet oljeinnhold i avfallsvannet-og bestemt ut fra differansen mellom mengdene av absorbert ultrafiolett stråling og av absorbert infrarød nærstråling og mengden av fluorescens. Kurve B viser variasjonen i konsentrasjonen.av tungoljeinnhold '.bestemt ut fra variasjonen i fluorescens, og kurve C viser variasjonen i mengden av absorbert ultrafiolett stråling, altså mengden av den ultrafiolette stråling som ble absorbert av det samlede forurensnings- innhold i avfallsvannet. Prøver av avfallsvannet ble tatt på tids--punkter S^, S2, S^og S^, og oljeinnholdet ble målt ved den standard- metode hvor der benyttes normalt heksan. Man fant følgende resul-tater :

Ved å sammenligne dette resultat med det som fremgår i kurvene på fig. 5, vil man se at resultatene praktisk talt faller sammen, noe som viser den store nøyaktighet av den kontinuerlige måling.

Den datamaskin som ble benyttet i dette eksempel, var en

analog-regnemaskin..

Skjønt oppfinnelsen er vist og beskrevet i forbindelse med en foretrukken utførelsesform, vil det forstås at oppfinnelsen ikke er

begrenset til denne, og at fagfolk vil kunne foreta mange endringer og modifikasjoner uten å overskride oppfinnelsens ramme slik denne er angitt i patentkravene.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte til optisk måling av graden av forurensning av

avfallsvann,karakterisert vedat der tilveiebringes en konstant strøm av avfallsvannet, at der på denne projiseres lysstråler,, at mengden av fluorescsens emittert av den konstante strøm avføles, at mengdene av infrarød stråling og ultrafiolett stråling absorbert av den konstante strøm avføles, og at resultatet av av-følingen analyseres for bestemmelse av graden av forurensning av : avfallsvannet. .

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisertved at den konstante strøm tilveiebringes ved at der fra det gjennom 'en hovedavløpsledning strømmende avfallsvann avgrenes en del til et vertikalt rør, at der i dette tilveiebringes en fri vannflate med • overløp av overskytende vann, og at det i røret inneholdte vann derved bringes til å strømme naturlig ned under en hovedsakelig konstant statisk trykkhøyde uten å drives ut under trykk.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisertved at den konstante strøm tilveiebringes som en laminær strøm av konstant tykkelse ved anvendelse av en dyse forsynt med renneformede føringsorganer på motsatte sider. .

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisertved at samlet innhold av oljekomponenter i avfallsvannet bestemmes ved at bidragene av luminescerende olje- og faste partikkel-kom- ''■-■•■„ ponenter bestemmes ut fra henholdsvis fluorescens-styrke og infrarødt-absorbs jon. - l- l

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,.karakterisertved .åt mengden av benzen, toluen, xylen og andre ikke-f luorescerende.. i- , oljekomponenter bestemmes ved at mengden av absorbert infrarød . stråling og bidraget av- den fluorescerende oljekomponent subtraheres . fra mengden av absorbert ultrafiolett stråling.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisertved at den nevnte beregning utføres av en analog-regnemaskin.

7. Apparat til optisk måling av graden av forurensning av avfallsvann ved en fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, k a - r:ra k t e r i s e r t ved at apparatet omfatter et forbiledningsrør tilsluttet et hovedavløpsrør for gjennomstrømmende avfallsvann, et målevanns-tilførselsrør anordnet ved forbiledningsrørets utløpsende, et dyseorgan anordnet ved den ene ende av målevanns-tilførselsrøret for å tilveiebringe en konstant strøm av avfallsvannet, en lyskilde, innretninger til å måle fluorescens emittert.av den konstante strøm, og innretninger, til å måle. mengden av infrarødt lys .og ultrafiolett lys absorbert av den konstante strøm, idet den nevnte lyskilde og de nevnte innretninger er anordnet i tilknytning til denne konstante strøm. .

8. Apparat som angitt i krav 7,karakterisert vedat lyskilden omfatter en gallium-arsenid-lampe til å utsende infrarød —: stråling og en kvikksølvdamplampe til å -utsende ultrafiolett stråling som bringer den konstante strøm til å luminéscere.. :9. Apparat som angitt i krav 7,karakterisert vedat målevanns-tilførselsrøret er forsynt med et overløpsrør til å til-, _'--> :-v veiebringe en bestemt statisk trykkhøyde mellom overløpsrøret og '■■]■ dyseorganet. rv:;'. 10»Apparat som angitt i krav 7,karakterisert vedat :.}*'■ innretningen til å motta fluorescens og innretningen til å måle . mengdene av absorbert infrarød nær- eller fjernstråling og ultra- - fiolett stråling omfatter fotoelektriske elementer, og at en analog-regnemaskin er koblet for å motta utgangsstørrelsene fra disse.