WO2009112199A1 - Measuring method and measuring arrangement for determining the content of a chemical element or of another water quality parameter in freshwater or wastewater - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a measuring method for determining the content of a chemical element or another water quality parameter in fresh water or wastewater, and to a measuring arrangement suitable for carrying out this method.
- TOC total organic carbon
- a small amount of water is usually supplied with the transport gas heated to a predetermined temperature furnace, where it evaporates and burns almost abruptly, and the combustion gas is fed to a NDIR-CO 2 detector. Its CO 2 content measurement result represents a measure of the C content of the water sample.
- COD chemical oxygen demand
- TOD total oxygen demand
- WO 2005/064329 A1 of the applicant describes a method and an arrangement for determining water constituents, which likewise relate to the subject matter of the present patent application and in which the solution proposed here can be used.
- nitrogen 3 which is supplied from a nitrogen cylinder, for example, at a pressure of 2.5-7 bar, enters a thermostated housing, the so-called permeation housing 5, in which a oxygen-permeable silicone tube 7 is located as oxygen diffusion path for diffusing oxygen from the atmosphere.
- a pressure regulator 9 Upstream of the oxygen Einduffusionsddle 7 are a pressure regulator 9 and a pressure gauge 11. According to the values read on the pressure gauge, the pressure in the silicone tube 7 is set to 1.2 bar, for example.
- the now oxygen-containing carrier gas stream 13 passes to the reaction and analysis device 15.
- reaction and analysis processes whose exact sequence depends on the oxygen content of the carrier gas flow, but which are familiar to the person skilled in the art and therefore none here require more detailed explanation.
- the known method and the known device have a fundamentally simple structure, which, however, substantially increases due to the requirement of a thermostatted housing.
- the oxygen content of the carrier gas can only be adjusted with moderate precision with the silicone diffusion section, which also suffers from aging phenomena of the material.
- the oxygen concentration of the carrier gas in the known arrangement can not readily and in any case does not change within wide limits, because it is largely determined by the material and the dimensions of the silicone tube.
- the invention is therefore based on the object to provide an improved method and an improved arrangement, with which the oxygen content of the carrier gas can be adjusted precisely in long-term operation according to the requirements of a particular reaction and analysis process.
- the invention includes the essential idea of departing from the indiffusion principle for the adjustment of the oxygen content of the carrier gas stream in a measuring method or a measuring arrangement of the generic type. she further includes the idea of departing from the previously practiced principle of oxygen supply from the atmosphere in a (previously) completely inert carrier gas and instead a valve-controlled admixture of inert gas to oxygen or air or vice versa of oxygen or air to an inert gas provided.
- valve-controlled metered introduction is carried out as a control of a relative valve opening time.
- valve-controlled metered introduction has the control of a relative flow rate and / or a gas pressure of one of the carrier gas constituents.
- the former control principle can be implemented with standard electronic components in a particularly simple and flexible manner.
- the introduction of oxygen or air and the introduction of the inert carrier gas component into a carrier gas flow path via controlled valves or under pressure control is such that the inert carrier gas component is introduced via a time-controlled microdosing into a pressure-controlled air flow, wherein in particular its pressure value is detected and processed to determine the timing of the microdosing.
- this solution can also be implemented without real-time detection of the pressure of the regulated air flow or without the use of available measured values for real-time control.
- the inert carrier gas component will essentially comprise nitrogen.
- the inert carrier gas component comprises a noble gas, such as helium or argon. Both options can also be combined.
- a currently preferred embodiment of the arrangement according to the invention provides that the controlled valve is designed as a time-controlled Mikrodosierventil and disposed between the oxygen or air source and the carrier gas line or between the source of the inert carrier gas component and the carrier gas line.
- the controlled valve is designed as a time-controlled Mikrodosierventil and disposed between the oxygen or air source and the carrier gas line or between the source of the inert carrier gas component and the carrier gas line.
- a design appears to be useful in which oxygen is metered via the micro-metering valve an air stream.
- a further embodiment of the arrangement according to the invention provides that at least one inlet of the carrier gas line, a pressure regulator or flow regulator for controlling the pressure or the flow rate of the inflowing oxygen or the air or the inert carrier gas component is arranged.
- a pressure or flow rate measuring device for measuring the current pressure or the current flow rate of the oxygen or the air or the inert carrier gas component may be provided whose output is connected to a control signal input of a control unit of the or at least one valve is.
- a flow restrictor for limiting the flow rate of the oxygen or the air or the inert carrier gas component is arranged or in the carrier gas line near the output to the analysis device a buffer gas storage for buffering the carrier gas stream is arranged.
- FIG. 2 This shows a measuring device 17, in which oxygen is valve-controlled metered a stream of purified air 19, through a micro-metering valve 21, which by a valve opening timing control unit 23 (for example, having the parameters indicated in the figure) is driven.
- the pressure in the (only symbolically represented) supply line of the air flow is also in this solution by a pressure regulator 25 regulated and detected by a pressure gauge 27.
- Nitrogen 29 passes (for example, from a nitrogen cylinder) via a flow restrictor (a so-called "critical nozzle") 31 to the aforementioned micro-metering valve 21 and is metered there the air stream 19.
- the flow limitation can be carried out, for example, at a nitrogen pressure of 1 bar to a maximum flow of 301 / h.
- the nitrogen-added carrier gas stream finally passes through a buffer memory 33 to compensate for pressure fluctuations to a known reaction and analysis device 35th
- the pressure values detected by the pressure gauge 27 are fed to a pressure / opening time processing unit 37 which receives a process-specific input of the valve opening timing control unit 23 as a result of the processing of the Provides pressure values.
- a pressure / opening time processing unit 37 which receives a process-specific input of the valve opening timing control unit 23 as a result of the processing of the Provides pressure values.
- the activity of the Mikrodosierventils and thus the effective nitrogen supply to the oxygen-containing air stream 19 can be tracked in quasi-real time the actual pressure of the air flow.
- the valve opening timing control unit 23 is provided with manual adjustment controls and, if necessary, program control for realizing predetermined metering valve settings.
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Abstract
The invention relates to a measuring method for determining the content of a chemical element, particularly carbon and/or nitrogen and/or phosphorus, or of another water quality parameter, particularly the total oxygen demand, TOD, in freshwater or wastewater, wherein a sample of the freshwater or wastewater is fed to a reaction in a carrier gas flow containing oxygen, and the reaction product is analyzed for determining the element content or that of other parameters, wherein an oxygen proportion of the carrier gas is set in a flow of an inert carrier gas component by way of a valve-controlled metered oxygen or air inflow, and/or in an oxygen or air flow by a valve-controlled inflow of the inert component.
Description
Messverfahren und Messanordnung zur Bestimmung des Gehalts eines chemischen Elements oder eines anderen Wasserqualitätsparameters in Frisch- oder Abwasser Measuring method and measuring arrangement for determining the content of a chemical element or other water quality parameter in fresh or waste water
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Messverfahren zur Bestimmung des Gehalts eines chemischen Elementes oder eines anderen Wasserqualitätsparameters in Frischwasser oder Abwasser sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Messanordnung.The invention relates to a measuring method for determining the content of a chemical element or another water quality parameter in fresh water or wastewater, and to a measuring arrangement suitable for carrying out this method.
Es ist bekannt, zur Bestimmung des Gehaltes an bestimmten Wasserinhaltsstoffen - und damit der Qualität von Wasser - eine Probe in einer Atmosphäre eines mit Sauerstoff angereicherten inerten Transport- bzw. Trägergases zu verdampfen und zu verbrennen und das hierbei erhaltene Verbrennungsgasgemisch einem zum Nachweis von Kohlendioxid, Stickoxiden etc. geeigneten Detektor zuzuführen. Als Detektoren haben sich (neben anderen) Infrarotdetektoren für den Kohlenstoffgehalt, spezielle Chemolumineszenzdetektoren für den Stickoxidgehalt und sogenannte coulometrische Detektoren für den Halogenidgehalt bewährt.It is known, for determining the content of certain water constituents - and thus the quality of water - to vaporize and burn a sample in an atmosphere of an oxygen-enriched inert carrier or carrier gas and burn the resulting combustion gas mixture for detection of carbon dioxide, Nitrogen oxides, etc. supply suitable detector. Detectors have been proven (among others) to be carbon-based infrared detectors, special chemiluminescence detectors for the nitrogen oxide content, and so-called coulometric detectors for halide content.
Große Verbreitung haben die auf der Verbrennung einer Wasserprobe beruhenden Nachweisverfahren für die Erfassung des Gehaltes an organischen Inhaltsstoffen - des sogenannten TOC (total organic carbon) - erlangt. Hierbei wird üblicherweise eine kleine Wassermenge mit dem Transportgas einem auf eine vorbestimmte Temperatur aufgeheizten Ofen zugeführt, wo sie nahezu schlagartig verdampft und verbrennt, und das Verbrennungsgas wird einem NDIR-CO2-Detektor zugeführt.
Dessen CO2-Gehalts-Messergebnis stellt ein Maß für den C-Gehalt der Wasserprobe dar.The detection methods based on the combustion of a water sample for the determination of the content of organic ingredients - the so-called TOC (total organic carbon) - have become widely used. In this case, a small amount of water is usually supplied with the transport gas heated to a predetermined temperature furnace, where it evaporates and burns almost abruptly, and the combustion gas is fed to a NDIR-CO 2 detector. Its CO 2 content measurement result represents a measure of the C content of the water sample.
Eine Ausführung dieses Verfahrens und eine entsprechende Apparatur sind in DE 43 44 441 C2 beschrieben. Eine zur Messung sehr niedriger TOC-Werte - etwa in hochreinem Wasser bzw. hochreinen Lösungen für medizinische Anwendungen - modifizierte Anordnung ist in der EP 0 684 471 A2 beschrieben.An embodiment of this method and a corresponding apparatus are described in DE 43 44 441 C2. An arrangement modified for measuring very low TOC values, for example in ultrapure water or high-purity solutions for medical applications, is described in EP 0 684 471 A2.
Auf weitgehend ähnliche Weise funktionieren Verfahren zur Bestimmung weiterer Wasserqualitätsparameter, etwa des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) oder des Gesamt-Sauerstoffbedarfs (TOD - Total Oxygen Demand), welche für die Steuerung von Wasseraufbereitungsanlagen wesentliche Eingangsgrößen darstellen. Auch der Anteil anderer Elemente in Wasser bzw. Abwasser, etwa von Stickstoff oder Phosphor oder auch von toxischen Inhaltsstoffen, kann mit Verfahren bestimmt werden, bei denen eine Wasserprobe in sauerstoffhaltigen Trägergasstrom einer geeigneten Reaktion (insbesondere einer schlagartigen Verbrennung) unterzogen und anschließend das Reaktionsprodukt auf den relevanten Element-Gehalt hin analysiert wird.To a large extent, methods for determining other water quality parameters, such as chemical oxygen demand (COD) or total oxygen demand (TOD), are key input variables for the control of water treatment plants. The proportion of other elements in water or wastewater, such as nitrogen or phosphorus or toxic ingredients, can be determined by methods in which a water sample in oxygen-containing carrier gas stream of a suitable reaction (especially a sudden combustion) subjected and then the reaction product the relevant element content is analyzed.
In der WO 2005/064329 Al der Anmelderin werden ein Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung von Wasserinhaltsstoffen beschrieben, die ebenfalls einen Bezug zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung haben und bei denen die hier vorgeschlagene Lösung einsetzbar ist.WO 2005/064329 A1 of the applicant describes a method and an arrangement for determining water constituents, which likewise relate to the subject matter of the present patent application and in which the solution proposed here can be used.
Bei den in Rede stehenden Verfahren und Anordnungen ist es erforderlich, einen vorbestimmten Sauerstoffgehalt des Trägergases einzustellen, um einen reproduzierbaren Reaktionsablauf und verlässliche Messergebnisse zu erreichen. Dies geschieht nach dem Stand der Technik mit einer Anordnung, deren Prinzip in Fig. 1 dargestellt ist.In the subject methods and arrangements, it is necessary to set a predetermined oxygen content of the carrier gas in order to achieve a reproducible reaction sequence and reliable measurement results. This is done according to the prior art with an arrangement whose principle is shown in Fig. 1.
Bei der bekannten Messanordnung 1 gelangt Stickstoff 3, der beispielsweise mit einem Druck von 2,5-7 bar aus einer Stickstoffflasche zugeführt wird, in ein ther- mostatiertes Gehäuse, das sogenannte Permeationsgehäuse 5, in dem sich ein
sauerstoffdurchlässiger Silikonschlauch 7 als Sauerstoff-Eindiffusionsstrecke zum Eindiffundieren von Sauerstoff aus der Atmosphäre befindet. Der Sauerstoff- Einduffusionsstrecke 7 vorgeschaltet sind ein Druckregler 9 und ein Manometer 11. Gemäß den am Manometer abgelesenen Werten wird der Druck im Silikonschlauch 7 beispielsweise auf 1,2 bar eingestellt. Ausgangsseitig vom Silikonschlauch 7 gelangt der nunmehr sauerstoffhaltige Trägergasstrom 13 zur Reaktions- und Analyseeinrichtung 15. Dort laufen an sich bekannte Reaktions- und Analysevorgänge ab, deren genauer Ablauf vom Sauerstoffgehalt des Trägergasstromes abhängig ist, die aber dem Fachmann an sich vertraut sind und daher hier keiner genaueren Erläuterung bedürfen.In the known measuring arrangement 1, nitrogen 3, which is supplied from a nitrogen cylinder, for example, at a pressure of 2.5-7 bar, enters a thermostated housing, the so-called permeation housing 5, in which a oxygen-permeable silicone tube 7 is located as oxygen diffusion path for diffusing oxygen from the atmosphere. Upstream of the oxygen Einduffusionsstrecke 7 are a pressure regulator 9 and a pressure gauge 11. According to the values read on the pressure gauge, the pressure in the silicone tube 7 is set to 1.2 bar, for example. On the output side of the silicone tube 7, the now oxygen-containing carrier gas stream 13 passes to the reaction and analysis device 15. There take place known reaction and analysis processes whose exact sequence depends on the oxygen content of the carrier gas flow, but which are familiar to the person skilled in the art and therefore none here require more detailed explanation.
Das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung haben einen grundsätzlich einfachen Aufbau, der sich aber durch das Erfordernis eines thermostatierten Gehäuses doch wesentlich erhöht. Zudem lässt sich mit der Silikon-Diffusionsstrecke der Sauerstoffgehalt des Trägergases nur mit mäßiger Präzision einstellen, die zudem unter Alterungserscheinungen des Materials leidet. Schließlich lässt sich die Sauerstoffkonzentration des Trägergases bei der bekannten Anordnung nicht ohne weiteres und jedenfalls nicht in weiten Grenzen ändern, weil sie maßgeblich durch das Material und die Abmessungen des Silikonschlauches bestimmt ist.The known method and the known device have a fundamentally simple structure, which, however, substantially increases due to the requirement of a thermostatted housing. In addition, the oxygen content of the carrier gas can only be adjusted with moderate precision with the silicone diffusion section, which also suffers from aging phenomena of the material. Finally, the oxygen concentration of the carrier gas in the known arrangement can not readily and in any case does not change within wide limits, because it is largely determined by the material and the dimensions of the silicone tube.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Anordnung bereitzustellen, mit denen der Sauerstoffgehalt des Trägergases auch im Langzeitbetrieb präzise gemäß den Anforderungen eines bestimmten Reaktions- und Analyseablaufes eingestellt werden kann.The invention is therefore based on the object to provide an improved method and an improved arrangement, with which the oxygen content of the carrier gas can be adjusted precisely in long-term operation according to the requirements of a particular reaction and analysis process.
Diese Aufgabe wird in ihrem Verfahrensaspekt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und in ihrem Vorrichtungsaspekt durch eine Messanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.This object is achieved in its method aspect by a method having the features of claim 1 and in its device aspect by a measuring arrangement having the features of claim 8. Advantageous further developments of the inventive concept are the subject of the respective dependent claims.
Die Erfindung schließt den wesentlichen Gedanken ein, für die Einstellung des Sauerstoffgehaltes des Trägergasstromes in einem Messverfahren bzw. einer Messanordnung der gattungsgemäßen Art vom Eindiffusions-Prinzip abzugehen. Sie
schließt weiter den Gedanken ein, vom bisher praktizierten Prinzip der Sauerstoffzuführung aus der Atomsphäre in ein (vorher) vollständig inertes Trägergas abzugehen und statt dessen eine ventil-gesteuerte Beimischung von inertem Gas zu Sauerstoff oder Luft oder auch umgekehrt von Sauerstoff oder Luft zu einem inerten Gas vorzusehen.The invention includes the essential idea of departing from the indiffusion principle for the adjustment of the oxygen content of the carrier gas stream in a measuring method or a measuring arrangement of the generic type. she further includes the idea of departing from the previously practiced principle of oxygen supply from the atmosphere in a (previously) completely inert carrier gas and instead a valve-controlled admixture of inert gas to oxygen or air or vice versa of oxygen or air to an inert gas provided.
Mit diesem neuartigen Vorgehen lässt sich mit Standard-Ventil- und -Steuerungskomponenten auf kostengünstige Weise eine dauerhaft hohe Präzision der Einstellung des Sauerstoffgehaltes erreichen, und zwar ohne den bisher erforderlichen Thermostatierungs-Aufwand und mit einem großen Einstellbereich.With this novel procedure can be achieved with standard valve and control components in a cost effective manner, a permanently high precision of the adjustment of the oxygen content, without the previously required Thermostatierungs effort and with a large adjustment range.
In einer ersten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die ventil-gesteuert dosierte Einleitung als Steuerung einer relativen Ventilöffnungszeit ausgeführt wird. Alternativ hierzu (oder auch in Kombination hiermit) kann vorgesehen sein, dass die ventil-gesteuert dosierte Einleitung die Steuerung einer relativen Durchflussmenge und/oder eines Gasdrucks eines der Trägergas-Bestandteile aufweist. Das erstgenannte Steuerungsprinzip lässt sich mit elektronischen Standardkomponenten in besonders einfacher und flexibler Weise realisieren.In a first embodiment of the invention it is provided that the valve-controlled metered introduction is carried out as a control of a relative valve opening time. Alternatively (or in combination herewith) it can be provided that the valve-controlled metered introduction has the control of a relative flow rate and / or a gas pressure of one of the carrier gas constituents. The former control principle can be implemented with standard electronic components in a particularly simple and flexible manner.
In einer weiteren Ausführung kann vorgesehen sein, dass die Einleitung von Sauerstoff bzw. Luft und die Einleitung des inerten Trägergas-Bestandteils in einen Trägergas-Flussweg über gesteuerte Ventile oder unter Druckregelung erfolgt. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung dieser Variante sieht so aus, dass der inerte Trägergas-Bestandteil über eine zeitgesteuerte Mikrodosierung in einen druckgeregelten Luftstrom eingeleitet wird, wobei insbesondere dessen Druckwert erfasst und zur Festlegung der Zeitsteuerung der Mikrodosierung verarbeitet wird. Grundsätzlich ist diese Lösung aber auch ohne Echtzeit-Erfassung des Drucks des geregelten Luftstroms bzw. ohne Nutzung verfügbarer Messwerte zu einer Echtzeit- Zeitsteuerung realisierbar.In a further embodiment it can be provided that the introduction of oxygen or air and the introduction of the inert carrier gas component into a carrier gas flow path via controlled valves or under pressure control. A particularly preferred embodiment of this variant is such that the inert carrier gas component is introduced via a time-controlled microdosing into a pressure-controlled air flow, wherein in particular its pressure value is detected and processed to determine the timing of the microdosing. In principle, however, this solution can also be implemented without real-time detection of the pressure of the regulated air flow or without the use of available measured values for real-time control.
In bekannter und üblicher Weise wird der inerte Trägergas-Bestandteil im Wesentlichen Stickstoff aufweisen. Für spezielle Anwendungen kann auch vorgesehen
sein, dass der inerte Trägergas-Bestandteil ein Edelgas, wie etwa Helium oder Argon, aufweist. Beide Möglichkeiten sind auch kombinierbar.In a known and customary manner, the inert carrier gas component will essentially comprise nitrogen. For special applications can also be provided be that the inert carrier gas component comprises a noble gas, such as helium or argon. Both options can also be combined.
Eine aus derzeitiger Sicht bevorzugte Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung sieht vor, dass das gesteuerte Ventil als zeit-gesteuertes Mikrodosierventil ausgebildet und zwischen der Sauerstoff- oder Luftquelle und der Trägergasleitung oder zwischen der Quelle des inerten Trägergas-Bestandteils und der Trägergasleitung angeordnet ist. Als sinnvoll erscheint insbesondere eine Ausführung, bei der Sauerstoff über das Mikrodosierventil einem Luftstrom zudosiert wird.A currently preferred embodiment of the arrangement according to the invention provides that the controlled valve is designed as a time-controlled Mikrodosierventil and disposed between the oxygen or air source and the carrier gas line or between the source of the inert carrier gas component and the carrier gas line. In particular, a design appears to be useful in which oxygen is metered via the micro-metering valve an air stream.
Eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung sieht vor, dass an mindestens einem Eingang der Trägergasleitung ein Druckregler oder Durchflussregler zur Regelung des Drucks oder der Durchflussmenge des einströmenden Sauerstoffs bzw. der Luft oder des inerten Trägergas-Bestandteils angeordnet ist. Hierbei kann insbesondere in der Trägergasleitung eine Druck- oder Durchflussmengen-Messeinrichtung zur Messung des aktuellen Drucks oder der aktuellen Durchflussmenge des Sauerstoffs bzw. der Luft oder des inerten Trägergas- Bestandteils vorgesehen sein, deren Ausgang mit einem Steuersignaleingang einer Steuereinheit des oder mindestens eines Ventils verbunden ist.A further embodiment of the arrangement according to the invention provides that at least one inlet of the carrier gas line, a pressure regulator or flow regulator for controlling the pressure or the flow rate of the inflowing oxygen or the air or the inert carrier gas component is arranged. In this case, in particular in the carrier gas line, a pressure or flow rate measuring device for measuring the current pressure or the current flow rate of the oxygen or the air or the inert carrier gas component may be provided whose output is connected to a control signal input of a control unit of the or at least one valve is.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass an mindestens einem Eingang der Trägergasleitung ein Durchflussbegrenzer zur Begrenzung der Durchflussmenge des Sauerstoffs bzw. der Luft oder des inerten Trägergas-Bestandteils angeordnet ist bzw. in der Trägergasleitung nahe dem Ausgang zur Analyseeinrichtung ein Puffer-Gasspeicher zur Pufferung des Trägergasstromes angeordnet ist.Further embodiments of the invention provide that at least one input of the carrier gas line, a flow restrictor for limiting the flow rate of the oxygen or the air or the inert carrier gas component is arranged or in the carrier gas line near the output to the analysis device a buffer gas storage for buffering the carrier gas stream is arranged.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im Übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Fig. 2. Diese zeigt eine Messanordnung 17, bei der Sauerstoff ventil-gesteuert einem Strom gereinigter Luft 19 zudosiert wird, und zwar durch ein Mikrodosierventil 21, welches durch eine Ventilöffnungs-Zeitsteuereinheit 23 (beispielsweise mit den in der Figur angegebenen Parametern) angesteuert wird. Der Druck in der (nur symbolisch dargestellten) Zuführungsleitung des Luftstroms wird auch bei dieser Lösung durch
einen Druckregler 25 geregelt und durch ein Manometer 27 erfasst. Stickstoff 29 gelangt (beispielsweise aus einer Stickstoffflasche) über einen Durchflussbegrenzer (eine sogenannte "kritische Düse") 31 zum bereits erwähnten Mikrodosierventil 21 und wird dort dem Luftstrom 19 zudosiert. Die Durchflussbegrenzung kann beispielsweise bei einem Stickstoffdruck von 1 bar auf einen maximalen Durchfluss von 301/h erfolgen. Der mit Stickstoff versetzte Trägergasstrom gelangt schließlich über einen Pufferspeicher 33 zum Ausgleich von Druckschwankungen zu einer an sich bekannten Reaktions- und Analyseinrichtung 35.The advantages and expediencies of the invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to FIG. 2. This shows a measuring device 17, in which oxygen is valve-controlled metered a stream of purified air 19, through a micro-metering valve 21, which by a valve opening timing control unit 23 (for example, having the parameters indicated in the figure) is driven. The pressure in the (only symbolically represented) supply line of the air flow is also in this solution by a pressure regulator 25 regulated and detected by a pressure gauge 27. Nitrogen 29 passes (for example, from a nitrogen cylinder) via a flow restrictor (a so-called "critical nozzle") 31 to the aforementioned micro-metering valve 21 and is metered there the air stream 19. The flow limitation can be carried out, for example, at a nitrogen pressure of 1 bar to a maximum flow of 301 / h. The nitrogen-added carrier gas stream finally passes through a buffer memory 33 to compensate for pressure fluctuations to a known reaction and analysis device 35th
Bei der in der Figur mit gestrichelten bzw. strichpunktierten Linen (letzteren für den Steuersignalfluss) dargestellten optionalen Ausgestaltung werden die vom Manometer 27 erfassten Druckwerte einer Druck/Öffnungszeit-Verarbeitungseinheit 37 zugeführt, die eine prozessspezifische Eingangsgröße der Ventilöffnungs- Zeitsteuereinheit 23 im Ergebnis der Verarbeitung der Druckwerte bereitstellt. So kann die Tätigkeit des Mikrodosierventils und damit die effektive Stickstoffzufuhr zum sauerstoffhaltigen Luftstrom 19 in Quasi-Echtzeit dem tatsächlichen Druck des Luftstroms nachgeführt werden. Im Übrigen ist die Ventilöffnungs-Zeitsteuereinheit 23 mit Bedienelementen zur manuellen Einstellung und gegebenenfalls einer Programmsteuerung zur Realisierung vorbestimmter Dosierventileinstellungen ausgestattet.In the optional configuration shown in the figure with dashed lines (the latter for the control signal flow), the pressure values detected by the pressure gauge 27 are fed to a pressure / opening time processing unit 37 which receives a process-specific input of the valve opening timing control unit 23 as a result of the processing of the Provides pressure values. Thus, the activity of the Mikrodosierventils and thus the effective nitrogen supply to the oxygen-containing air stream 19 can be tracked in quasi-real time the actual pressure of the air flow. Incidentally, the valve opening timing control unit 23 is provided with manual adjustment controls and, if necessary, program control for realizing predetermined metering valve settings.
Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel oder die oben hervorgehobenen Aspekte beschränkt, sondern im Rahmen des Schutzbereiches der Ansprüche ebenso in vielgestaltigen Abwandlungen möglich.
The embodiment of the invention is not limited to this example or the aspects highlighted above, but within the scope of the claims as well as in various modifications possible.
Claims
1. Messverfahren zur Bestimmung des Gehalts eines chemischen Elements, insbesondere von Kohlenstoff und/oder Stickstoff und/oder Phosphor, oder eines anderen Wasserqualitätsparameters, insbesondere des Gesamt- Sauerstoffbedarfs TOD, in Frischwasser oder Abwasser, wobei eine Probe des Frisch- oder Abwassers in einem sauerstoffhaltigen Trägergasstrom einer Reaktion zugeführt wird und das Reaktionsprodukt zur Bestimmung des Element-Gehalts oder anderen Parameters analysiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sauerstoffanteil des Trägergases über eine ventil-gesteuert dosierte Sauerstoff- oder Lufteinleitung in einen Strom eines inerten Trägergas- Bestandteils und/oder durch ventil-gesteuerte Einleitung des inerten Bestandteils in einen Sauerstoff- oder Luftstrom eingestellt wird.1. Measuring method for determining the content of a chemical element, in particular of carbon and / or nitrogen and / or phosphorus, or another water quality parameter, in particular the total oxygen demand TOD, in fresh water or waste water, wherein a sample of fresh or waste water in a oxygen-containing carrier gas stream is fed to a reaction and the reaction product is analyzed to determine the element content or other parameter, characterized in that an oxygen content of the carrier gas via a valve-controlled metered oxygen or air introduction into a stream of an inert carrier gas component and / or is adjusted by valve-controlled introduction of the inert component into an oxygen or air stream.
2. Messverfahren nach Anspruch 1, wobei die ventil-gesteuert dosierte Einleitung als Steuerung einer relativen Ventilöffnungszeit ausgeführt wird.2. The measuring method according to claim 1, wherein the valve-controlled metered introduction is carried out as a control of a relative valve opening time.
3. Messverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ventil-gesteuert dosierte Einleitung die Steuerung einer relativen Durchflussmenge und/oder eines Gasdrucks eines der Trägergas-Bestandteile aufweist. 3. The measuring method according to claim 1 or 2, wherein the valve-controlled metered introduction has the control of a relative flow rate and / or a gas pressure of one of the carrier gas components.
4. Messverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einleitung von Sauerstoff bzw. Luft die Einleitung des inerten Trägergas- Bestandteils in einen Trägergas-Flussweg über gesteuerte Ventile oder unter Druckregelung erfolgt.4. Measuring method according to one of the preceding claims, wherein the introduction of oxygen or air, the introduction of the inert carrier gas component is carried out in a carrier gas flow path via controlled valves or under pressure control.
5. Messverfahren nach Anspruch 4, wobei der inerte Trägergas-Bestandteil über eine zeitgesteuerte Mikrodosierung in einen druckgeregelten Luftstrom eingeleitet wird, wobei insbesondere dessen Druckwert erfasst und zur Festlegung der Zeitsteuerung der Mikrodosierung verarbeitet wird.5. Measuring method according to claim 4, wherein the inert carrier gas component is introduced via a time-controlled microdosing into a pressure-controlled air flow, wherein in particular its pressure value is detected and processed to determine the timing of the microdosing.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der inerte Trägergas-Bestandteil im Wesentlichen Stickstoff aufweist.6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the inert carrier gas component comprises substantially nitrogen.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der inerte Trägergas-Bestandteil ein Edelgas, wie etwa Helium oder Argon, aufweist.A process according to any one of the preceding claims wherein the inert carrier gas component comprises a noble gas such as helium or argon.
8. Messanordnung zur Bestimmung des Gehalts eines chemischen Elements, insbesondere von Kohlenstoff und/oder Stickstoff und/oder Phosphor, oder eines anderen Wasserqualitätsparameters, insbesondere des Gesamt- Sauerstoffbedarfs TOD, in Frischwasser oder Abwasser, welche aufweist: eine Sauerstoff- oder Luftquelle, eine Quelle eines inerten Trägergas-Bestandteils, eine über einen ersten Eingang mit der Sauerstoffquelle und über einen zweiten Eingang mit der Quelle des inerten Trägergas-Bestandteils verbundene Trägergasleitung, einen am Ausgang der Trägergasleitung angeordneten Probenanalysator zur Bestimmung des Element-Gehalts oder anderen Parameters aus einem Reaktionsprodukt einer Probe des Frisch- oder Abwassers, wobei der Trägergasleitung eingangsseitig mindestens ein gesteuertes Ventil zur Einstellung eines Sauerstoffanteils des Trägergases zugeordnet ist.8. Measuring arrangement for determining the content of a chemical element, in particular of carbon and / or nitrogen and / or phosphorus, or another water quality parameter, in particular the total oxygen demand TOD, in fresh water or waste water, comprising: an oxygen or air source, a A source of an inert carrier gas component, a carrier gas line connected via a first input to the oxygen source and a second input to the source of the inert carrier gas component, a sample analyzer located at the output of the carrier gas line for determining the element content or other parameter from a reaction product a sample of the fresh or waste water, wherein the carrier gas line is associated on the input side at least one controlled valve for adjusting an oxygen content of the carrier gas.
9. Messanordnung nach Anspruch 8, wobei das gesteuerte Ventil als zeitgesteuertes Mikrodosierventil ausgebildet und zwischen der Sauerstoff- oder Luftquelle und der Trägergasleitung oder zwischen der Quelle des inerten Trägergas-Bestandteils und der Trägergasleitung angeordnet ist.9. Measuring arrangement according to claim 8, wherein the controlled valve is designed as a time-controlled Mikrodosierventil and between the oxygen or Air source and the carrier gas line or between the source of the inert carrier gas component and the carrier gas line is arranged.
10. Messanordnung nach Anspruch 8 oder 9, wobei an mindestens einem Eingang der Trägergasleitung ein Druckregler oder Durchflussregler zur Regelung des Drucks oder der Durchflussmenge des einströmenden Sauerstoffs bzw. der Luft oder des inerten Trägergas-Bestandteils angeordnet ist.10. Measuring arrangement according to claim 8 or 9, wherein at least one input of the carrier gas line, a pressure regulator or flow regulator for controlling the pressure or the flow rate of the inflowing oxygen or the air or the inert carrier gas component is arranged.
11. Messanordnung nach Anspruch 10, wobei in der Trägergasleitung eine Druck- oder Durchfiussmengen-Messeinrichtung zur Messung des aktuellen Drucks oder der aktuellen Durchflussmenge des Sauerstoffs bzw. der Luft oder des inerten Trägergas-Bestandteils vorgesehen ist, deren Ausgang mit einem Steuersignaleingang einer Steuereinheit des oder mindestens eines Ventils verbunden ist.11. Measuring arrangement according to claim 10, wherein in the carrier gas line, a pressure or Durchfiussmengen-measuring device for measuring the current pressure or the current flow rate of the oxygen or the air or the inert carrier gas component is provided, the output of which is connected to a control signal input of a control unit or at least one valve is connected.
12. Messanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei an mindestens einem Eingang der Trägergasleitung ein Durchflussbegrenzer zur Begrenzung der Durchflussmenge des Sauerstoffs bzw. der Luft oder des inerten Trägergas-Bestandteils angeordnet ist.12. Measuring arrangement according to one of claims 8 to 11, wherein at least one input of the carrier gas line, a flow restrictor for limiting the flow rate of the oxygen or the air or the inert carrier gas component is arranged.
13. Messanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei in der Trägergasleitung nahe dem Ausgang zur Analyseeinrichtung ein Puffer-Gasspeicher zur Pufferung des Trägergasstromes angeordnet ist. 13. Measuring arrangement according to one of claims 8 to 12, wherein in the carrier gas line near the output to the analysis device, a buffer gas storage is arranged for buffering the carrier gas flow.
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