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Dokumentenidentifikation DE4315748A1 17.11.1994
Titel Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Schlammabsetzvolumenanteils in einem Belebtschlamm-Wassergemisch
Anmelder Niederreiner, Friedrich, 86368 Gersthofen, DE
Erfinder Niederreiner, Friedrich, 86368 Gersthofen, DE
Vertreter Weickmann, H., Dipl.-Ing.; Fincke, K., Dipl.-Phys. Dr.; Weickmann, F., Dipl.-Ing.; Huber, B., Dipl.-Chem.; Liska, H., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Prechtel, J., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Böhm, B., Dipl.-Chem.Univ. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 81679 München
DE-Anmeldedatum 11.05.1993
DE-Aktenzeichen 4315748
Offenlegungstag 17.11.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.11.1994
IPC-Hauptklasse G05D 11/00
IPC-Nebenklasse C02F 3/12   G01N 1/28   G01N 15/04   
IPC additional class // C02F 3/12  
Zusammenfassung Eine Vorrichtung zur Bestimmung des Schlammabsetzvolumenanteils in einem belebten Schlammwassergemisch umfaßt unter anderem einen geschlossenen Gemisch-Vorlagebehälter für das Gemisch, einen Wasser-Vorlagebehälter für Verdünnungswasser, eine Ansaug-Zwischenleitung, die vom Gemisch-Vorlagebehälter ausgeht, wenigstens zwei jeweils mittels eines Absperrventils absperrbare Ansaug-Zwischenleitungen, die vom Wasser-Vorlagebehälter ausgehen, ein Mischerteil mit mehreren Eingängen, an die die Ansaug-Zwischenleitungen angeschlossen sind, und mit einem Ausgang, der an eine Kolbenstange-Meßzylindereinheit mit einer Detektionseinrichtung für einen Schlammpegel im Meßzylinder angeschlossen ist. Durch Betrieb einer in eine Rückführ-Hauptleitung eingeschalteten selbstansaugenden Pumpe kann bei entsprechender Stellung eines 3-Wege-Ventils wahlweise der Gemisch-Vorlagebehälter gefüllt oder das System gespült werden. Das Mischungsverhältnis wird durch entsprechendes Öffnen der Absperrventile wahlweise eingestellt. Im Mischerteil erfolgt eine gleichmäßige Durchmischung.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Schlammabsetzvolumenanteils in einem Belebtschlamm-Wassergemisch.

Unter dem Schlammabsetzvolumenanteil, auch Schlammvolumenanteil genannt, versteht man gemäß der Deutschen Industrienorm DIN 38414 Teil 10 den Anteil des Volumens den der belebte Schlamm eines Schlamm-Wassergemisches nach ungestörtem Absetzen innerhalb einer vorbestimmten Zeit (30 Minuten) einnimmt. Es sind Geräte zur selbsttätigen Ermittlung des Schlammvolumenanteils entwickelt worden (so z. B. Staiger Mohilo, D-7060 Schorndorf: Meßsystem 7800 SVA zur Erfassung von Schlammvolumen). Dieses Meßsystem kann zur kontinuierlichen Ermittlung des Schlammabsetzvolumens unmittelbar an einer Abwasserreinigungsanlage eingesetzt werden. Die sich ergebenden Meßwerte können zur Betriebsregelung der Abwasserreinigungsanlage eingesetzt werden.

Bei hohen Schlammvolumenanteilen (> 250 ml/l) kann der Absetzvorgang durch die Gefäßwandung und durch die gegenseitige Behinderung der einzelnen Flocken gestört werden. Entsprechend der genannten DIN-Norm wird daher vorgeschrieben, bei zu hohen Schlammvolumenanteilen eine schrittweise Verdünnung vorzunehmen, und zwar in vorgegebenen Volumenverhältnissen von 1 : 1, 1 : 2 und 1 : 3.

Im Prospekt 7800/01, 07/92, Staiger-Mohilo, wird eine Anordnung vorgeschlagen, bei der über eine in einer Rückführhauptleitung angeordnete Pumpe das Belebtschlamm-Wassergemisch angesaugt und so durch das ganze System geführt wird, um dieses mit frischem Meßgut zu füllen. Nach Ablauf dieser Spülzeit stoppt die Pumpe. Eine Kolbenstange einer Kolbenstange-Meßzylindereinheit als Teil der eigentlich Detektionseinrichtung für den Schlammpegel fährt nach unten und saugt über eine an das Belebungsbecken direkt angeschlossene Ansaugleitung Meßgut in den Meßzylinder. Eine Schlammabsetzpegelmeßeinrichtung folgt der Trennzone zwischen Klarzone und Dunkelzone, um so den Schlammabsetzvolumenanteil zu bestimmen. Eine Prozeßwasseranschlußleitung für unter Druck stehendes Prozeßwasser mit in die Leitung eingeschaltetem Druckreduzierventil, mündet in die genannte Ansaugleitung zwischen Belebungsbecken und Meßzylinder. Durch Einstellen des Druckreduzierventils soll ein gewünschtes Verdünnungsverhältnis einstellbar sein. Problematisch ist hieran, daß das tatsächliche Verdünnungsverhältnis im Meßzylinder von einer Reihe von Größen abhängig ist, die sich während des Betriebs unter Umständen ändern können. So ist das tatsächliche Verdünnungsverhältnis von der Geschwindigkeit abhängig, mit der der Kolben nach unten gefahren wird. Eine exakte Einstellung verschiedener vorgegebener Wasserdruckwerte mit Hilfe des Druckreduzierventils, ggf. bei schwankendem Prozeßwasserdruck, ist in vielen Fällen nicht immer gewährleistet. Eine einfache optische Überprüfung des gewünschten Mischungsverhältnisses ist nicht möglich.

Eine einfache optische Nachprüfbarkeit des jeweils eingestellten Verdünnungsverhältnisses ist bei einer weiteren bekannten Vorrichtung zur Bestimmung des Schlammabsetzvolumenanteils gegeben (Norbert Bäuml, BTG-Anlagentechnik GmbH "Automatische Bestimmung von Schlammvolumen und Schlammindex" - Beitrag zur 6. BTG-Abwasser- und Schlammbehandlungstagung am 21./22.9.1990 in Oberwiesenthal). Es sind hier zwei Meßbehälter vorgesehen, einer für Verdünnungswasser und der andere für das Gemisch. Beide Meßbehälter sind mit einem höheneinstellbaren Überlauf versehen, so daß gewünschte Verdünnungsverhältnisse feinstufig eingestellt werden können. Die Befüllung des Wasser-Meßbehälters erfolgt durch Zuführen von Wasser, beispielsweise aus einer Druckwasserleitung, im Überschuß. Dementsprechend wird aus einem oberhalb des Gemisch-Meßbehälters angeordneten Vorlagebehälter Schlammwassergemisch im Überschuß an den Gemisch-Meßbehälter abgegeben. Die Befüllung des Vorlagebehälters wiederum erfolgt über eine selbstansaugende Pumpe in einer Rückführhauptleitung, die über eine vom Belebungsbecken ausgehende Ansaugleitung Schlammwassergemisch durch den Vorlagebehälter zieht. Nach Befüllen der beiden Meßbehälter fährt der Kolben, der unterhalb der beiden Meßbehälter angeordneten Kolbenstange-Meßzylindereinheit nach unten zur entsprechenden Entleerung der beiden Meßbehälter über zwei von den beiden Meßbehältern ausgehende und sich vor dem Zylinder vereinigende Falleitungen.

Nachteilig an dieser Anordnung ist, daß lediglich bei einem Mischungsverhältnis von 1 : 1 die Entleerung beider Dosierbehälter zur gleichen Zeit endet und somit eine gleichmäßige Durchmischung von Verdünnungswasser und Schlammwassergemisch erfolgt. Bei anderen Mischungsverhältnissen ist dies jedoch nicht der Fall. So ist bei einem Mischungsverhältnis von 1 : 3 bereits nach 1/3 der Einfüllzeit der gesamte Schlamm in den Meßzylinder eingefüllt, während anschließend lediglich Verdünnungswasser in den Meßzylinder gelangt und somit auf die bereits eingesaugte Materialmenge aufgeschichtet wird. Dies kann die Genauigkeit der Messung deutlich beeinträchtigen, da diese eine gleichmäßig durchmischte Ausgangsprobe voraussetzt. Nachteilig ist ferner, daß zur Veränderung des gewünschten Mischungsverhältnisses zwei aufeinander genau abgestimmte Verstelltätigkeiten vorgenommen werden müssen, nämlich die Anhebung des Überlaufs in einem der Meßbehälter mit entsprechender Absenkung des Überlaufs im anderen Meßbehälter. Nachteilig ist auch, daß die bekannte Anlage ziemlich hoch baut, da die Meßbehälter oberhalb der Kolbenstange-Zylindereinheit und der Vorlagebehälter oberhalb der Meßbehälter anzuordnen sind. Schließlich sind die Meßbehälter nach oben hin offen, um den Zugang zu den Überläufen zu ermöglichen. Der Einbau der gesamten Anordnung in einen geschlossenen Schrank ist daher nur beschränkt möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bestimmung des Schlammabsetzvolumenanteils in einem belebten Schlamm-Wasser-Gemisch bereitzustellen, die bei kompaktem Aufbau eine einfach durchzuführende Einstellung des gewünschten Verdünnungsgrads erlaubt und dabei eine gleichmäßige Durchmischung von Verdünnungswasser und Schlamm-Wasser-Gemisch sicherstellt.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zur stufenweisen Einstellung des gewünschten Verdünnungsverhältnisses ist lediglich ein entsprechendes Absperrventil in der jeweiligen Ansaugzwischenleitung zwischen Wasservorlagebehälter und Mischteil zu betätigen. Bevorzugt sind drei vom Wasser-Vorlagebehälter ausgehende Ansaugzwischenleitungen vorgesehen. Mit dieser Anordnung lassen sich die von der DIN-Norm 38414 Teil 10 geforderten Volumenverhältnisse 1 : 1, 1 : 2 und 1 : 3 durch Zuschalten jeweils einer weiteren Ansaug-Zwischenleitung schnell und exakt einstellen. Die Mischung von Verdünnungswasser und Schlamm-Wasser-Gemisch erfolgt im Mischerteil, und zwar sowohl während der Spülphase durch Inbetriebnahme der selbstansaugenden Pumpe in der Rückführhauptleitung in der entsprechenden Stellung des 3-Wege-Ventils, als auch während des Ansaugvorgangs durch Herabfahren des Kolbens im Meßzylinder. Da der Kolben aktiv ansaugt, können die beiden Vorlagebehälter von der Kolbenstange-Meßzylindereinheit unabhängig räumlich angeordnet werden, also auch neben der Kolbenstange- Meßzylindereinheit oder unter ihr. Beide Vorlagebehälter können geschlossen ausgebildet sein. Zur anfänglichen Befüllung des Gemisch-Vorlagebehälters dient wiederum die selbstansaugende Pumpe in der entsprechenden Stellung des 3-Wege-Ventils. Da die Pumpe in der Rückführhauptleitung angeordnet ist, beeinträchtigt sie nicht die Konsistenz des belebten Schlamm-Wasser-Gemisches, wie dies bei einer Pumpe der Fall wäre, die im Materialfluß vom Belebungsbecken zum Zylinder angeordnet ist. Aus der Stellung der Absperrventile in den Ansaug-Zwischenleitungen läßt sich unmittelbar auf das eingestellte Verdünnungsverhältnis schließen. Da diese Absperrventile lediglich zwei Schaltstellungen, nämlich völlig geschlossen oder völlig geöffnet, aufweisen, ergeben sich auch stets genau reproduzierbare Verdünnungsverhältnisse. Da beide Vorlagebehälter geschlossen sind, ist eine Kontamination der Umgebung, beispielsweise der übrigen, in einen Meßschrank eingebauten Baueinheiten der Vorrichtung, ausgeschlossen.

Um eine Befüllung des Gemisch-Vorlagebehälters unabhängig vom Zustand der übrigen Anlage vornehmen zu können, werden die Maßnahmen des Anspruchs 2 vorgeschlagen. Das Befüllen des Gemisch-Vorlagebehälters durch entsprechendes Abpumpen mit Hilfe der selbstansaugenden Pumpe wird sowohl bei geschlossenem Absperrventil in der Ansaug-Zwischenleitung, als auch bei geschlossenem Absperrventil im Belüftungsauslaß vorgenommen. Beide Ventile werden anschließend geöffnet für die noch folgende kurzzeitige Spülung und den darauffolgenden Ansaugvorgang mit Hilfe des nach unten fahrenden Kolbens der Kolbenstange-Meßzylindereinheit.

Die Absperrventile können Kugelhähne umfassen, die sich durch maximalen Öffnungsquerschnitt bei zuverlässiger Funktion auszeichnen. Die Absperrventile können handbetätigbar sein oder auch elektrisch oder pneumatisch. In letzterem Falle kommt eine Anlagensteuerung mittels einer elektronischen Steuereinrichtung in Frage, die die Absperrventile dementsprechend ansteuert.

Im Anspruch 8 ist angegeben, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß der Anweisung der DIN 38414 Teil 10 das Verdünnungsverhältnis solange schrittweise erhöht, bis der gemessene Schlammpegel ≤ einem vorgegebenen Grenzwert ist (beispielsweise entsprechend einem Schlammvolumen ≤ 250 ml/l).

Gemäß den Ansprüchen 9 und 10 kann die Zuführung des Verdünnungswassers über eine Förderpumpe in der Zuführhauptleitung erfolgen, wobei der Vorlagebehälter wiederum mit einem einen Sollpegel festlegenden Überlauf versehen sein kann. Zur einfachen Steuerung der Förderpumpe wird gemäß Anspruch 11 vorgeschlagen, daß die Steuereinrichtung diese solange in Betrieb hält, wie auch die selbstansaugende Pumpe in der Rückführleitung in Betrieb ist.

Aufgrund ihres kompakten Aufbaus mit geschlossenen Vorlagebehältern kann die Vorrichtung auch in ein Gehäuse, insbesondere einen Schrank, eingebaut werden. Der Schrank kann isoliert sein und/oder klimatisiert sein, um insbesondere höhere Temperaturen zu vermeiden, die zu einer Nitrifizierung des Schlammes führen könnten.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Bestimmung des Schlammabsetzvolumenanteils in einem Belebtschlamm- Wassergemisch entsprechend den Ansprüchen 14 und 15.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine vereinfachte Schemadarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Schlammabsetzvolumenanteils in einem belebten Schlamm- Wasser-Gemisch.

Aufgrund ihrer kompakten Anordnung und Kontaminationsfreiheit, kann die insgesamt mit 10 bezeichnete Vorrichtung in einen Geräteschrank 12 eingebaut werden, der in der beigefügten Figur lediglich mit unterbrochener Umrißlinie angedeutet ist.

In den Schrank führen eine Ansaughauptleitung 14 für das Gemisch, die beispielsweise direkt an ein Belebungsbecken angeschlossen ist. Der Pegel des Belebungsbeckens ist in der Zeichnung mit 16 angegeben. In den Schrank 10 führt weiterhin eine Zuführhauptleitung 18 für Verdünnungswasser, die an eine Prozeßwasserleitung angeschlossen sein kann oder an ein Nachklärbecken. Die Zuführhauptleitung 18 kann unter Wasserdruck stehen, wobei dann im Schrank 12 ein Absperrventil vorzusehen ist, ggf. mit Druckreduzierungsstufe. Alternativ kann in der Hauptleitung auch eine Pumpe vorgesehen sein, die in der Figur mit 20 bezeichnet ist. Diese Ansaugpumpe kann sich, wie dargestellt, innerhalb des Schranks 12 befinden oder auch als Tauchpumpe am Ansaugende der Zuführhauptleitung 18, beispielsweise im Nachklärbecken.

Die Ansaug-Hauptleitung 14 endet in einem geschlossenen Gemisch-Vorlagebehälter 22 und die Zuführhauptleitung in einem Wasser-Vorlagebehälter 24. In beiden Behältern ist der Sollpegel mit 24a bzw. 22a bezeichnet.

Der Sollpegel 24a im Wasser-Vorlagebehälter 24 wird dadurch erzwungen, daß in dieser Höhe eine Überlaufleitung 26 aus dem Vorlagebehälter (24) herausgeführt ist. Dementsprechend wird beim Behälter 22 der Sollpegel 22a durch einen in der entsprechenden Höhe ausmündenden Absauganschluß 28 sichergestellt, über den beim Befüllen des Vorlagebehälters 22 ständig Material abgesaugt wird, wie im folgenden noch näher beschrieben werden wird. Neben der Überlaufleitung 26 wird aus dem Schrank 12 noch eine weitere Leitung herausgeführt, nämlich eine Rückführhauptleitung 30, die von einem 3-Wege-/ 2-Stellungs-Ventil 32 ausgeht und beispielsweise wiederum im Belebungsbecken endet. In die Rückführhauptleitung ist eine selbst ansaugende Pumpe 34 eingeschaltet.

Eine Schlamm-Absetzpegel-Meßeinrichtung 36 herkömmlichen Aufbaus (beispielsweise entsprechend Staiger-Mohilo 7800 SVA) ist in der Zeichnung mit unterbrochener Umrißlinie angedeutet und umfaßt eine Kolbenstange-Meßzylindereinheit 38 mit Meßzylinder 40 und Kolben 42 an einer durch einen Motor 46 auf und ab bewegbaren Kolbenstange 44. Eine Dektektionseinrichtung 48 folgt der Trennzone zwischen Klarzone und Dunkelzone (= abgesetzter Schlamm), und zwar auf optischem Wege beispielsweise mittels Lichtschranke.

Am oberen Ende des Meßzylinders (40) befindet sich ein Eingangsanschluß 40a sowie ein Ausgangsanschluß 40b. Der Eingangsanschluß 40a ist über eine erste Verbindungsleitung 48 mit einem Ausgang 50a eines Mischerteils 50 verbunden. Eine zweite Verbindungsleitung 52 verbindet den Ausgangsanschluß 40b mit einem ersten Eingangsanschluß 32a des 3-Wege-Ventils 32. Ein zweiter Eingangs-Anschluß 32b des 3-Wege-Ventils 32 ist über eine dritte Verbindungsleitung 54 mit dem bereits erwähnten Absauganschluß 28 des Gemisch-Vorlagebehälters 22 verbunden. An den einzigen Ausgangsanschluß 32c des 3-Wege-Ventils 32 ist die ebenfalls bereits erwähnte Rückführhauptleitung (30) angeschlossen.

Das Mischerteil 50 steht mit dem Gemisch-Vorlagebehälter 22 über eine Ansaug-Zwischenleitung 60 in Verbindung, die zur weitgehenden Ausnutzung der eingefüllten Gemisch-Menge im Gemisch-Vorlagebehälter (22) knapp oberhalb des Behälterbodens endet. In die Ansaugzwischenleitung 60 ist ein Absperrventil 62 eingeschaltet, welches motorbetrieben sein kann. In den Mischer 50 münden ferner drei weitere Ansaug-Zwischenleitungen 64, 66 und 68, die jeweils in den Wasser-Vorlagebehälter 24 einmünden und dort ebenfalls knapp oberhalb des Behälterbodens enden. In jede der Leitungen 64, 66, 68 ist jeweils ein Absperrventil 70, 72, 74 eingeschaltet, die handbetrieben oder, bevorzugt, motorbetrieben zum Anschluß an eine in der Figur angedeutete elektronische Steuereinrichtung 75 ausgebildet sind.

Zur wahlweisen Belüftung des ansonsten vollständig abgeschlossenen Behälters 22 ist am Behälterdeckel 22b ein Belüftungsauslaß 76 vorgesehen mit elektrisch betätigbarem Absperrventil 78. Es kann sich hierbei, wie bei den Absperrventilen 62, 70, 72 und 74 auch um ein Kugelventil handeln, welches mittels entsprechenden Elektromotors betätigbar ist; es kommen auch anderweitig, z. B. pneumatisch oder elektromagnetisch betätigbare, Ventile in Frage. Falls eine automatische Einstellung des jeweils gewünschten Verdünnungsgrades nicht unbedingt erforderlich ist, können die Absperrventile zumindest auch teilweise manuell betätigbare Ventile sein.

Zum generellen Aufbau ist noch zu ergänzen, daß beide Vorlagebehälter 22 und 24 jeweils mit einem Ablaßanschluß 80, 82 versehen sind, um den gesamten Behälterinhalt im Bedarfsfalle, beispielsweise zur Reinigung der Anlage, ablassen zu können. Die Leitungen 80 und 82 sind demzufolge jeweils mit einem Absperrventil 80a bzw. 82a versehen.

Für den automatischen Meßbetrieb mittels der elektronischen Steuereinrichtung 75 sind die erwähnten Absperrventile 62, 70, 72, 74, 78, das 3-Wege-/2-Stellungs-Ventil 32, die Pumpen 34 und 20 sowie die Schlammabsetzpegel-Meßeinrichtung 36, insbesondere deren Motor 76 und die Detektionseinrichtung 48 mit der elektronischen Steuereinrichtung 75 verbunden, und zwar über eine in der Zeichnung mit Strich-Punkt-Linien symbolisierte elektrische Leitung. Falls das jeweilige Mischungsverhältnis manuell und nicht automatisch eingestellt werden soll, vereinfacht sich dementsprechend der elektrische Aufbau.

Zur Beginn der Messung steht der Kolben 42 in seiner oberen Position. Das Absperrventil 62 (2/2-Wege-Kugelhahnventil) und das Absperrventil 78 (= Belüfungsventil) sind geschlossen; das Ventil 32 (3-Wege-/2-Stellungen-Kugelhahnventil) steht in der in der Figur angedeuteten Stellung A. In dieser Stellung ist lediglich der Eingang 32b mit dem Ausgang 32c verbunden; der Eingang 32a dagegen ist abgesperrt.

Das gewünschte Verdünnungsverhältnis wird nun über die Absperrventile 70, 72, 74 (Kugelhähne) entweder manuell oder ggf. elektrisch eingestellt. Sind sämtliche Absperrventile 70, 72, 74 geschlossen, so ist das Verdünnungsverhältnis 1 : 0. Ist eines der Absperrventile 70, 72, 74 geöffnet, so beträgt das Verdünnungsverhältnis 1 : 1. Sind zwei oder drei der Absperrventile 70, 72, 74 geöffnet, so ist das Verdünnungsverhältnis 1 : 2 bzw. 1 : 3. Die Anzahl der geöffneten Absperrventile bestimmt also unmittelbar das Verdünnungsverhältnis.

Nach dem Start der Messung saugt die Pumpe 34 Belebtschlamm in den Vorlagebehälter 22. Gleichzeitig wird die Pumpe 20 gestartet, um Verdünnungswasser aus der Nachklärung in den Vorlagebehälter 24 zu pumpen. Steht Verdünnungswasser in einer Rohrleitung unter Druck zur Verfügung, so wird statt der Pumpe ein Ventil angesteuert. Die beiden Pumpen 20 und 34 werden solange betrieben, bis beide Vorlagebehälter 22, 24 gefüllt sind und Überschußflüssigkeit über den Absaug-Anschluß 28 bzw. die Überlaufleitung 26 abgezogen wird.

Nach einer dementsprechend festgelegten Zeit wird gleichzeitig durch Abschalten der Pumpen 20, 34 das Befüllen der Vorlagebehälter 22 und 24 unterbrochen. Das Absperrventil 62 sowie das Absperrventil 64 werden geöffnet und das Ventil 32 in die Stellung B umgeschaltet. In dieser Stellung ist der Eingang 32a mit dem Ausgang 32c verbunden, dagegen der Eingang 32b abgesperrt. Die Pumpe 34 wird erneut in Betrieb gesetzt und saugt in der Folge durch den einzigen Ausgang 50a des Mischerteils 50sowohl Schlammwassergemisch aus dem Vorlagebehälter 22 an als auch, falls zumindest eines der geöffneten Absperrventile 70, 72, 74 geöffnet ist, auch Verdünnungswasser aus dem Vorlagebehälter 24. Das Mischungsverhältnis ist, wie vorstehend beschrieben, durch die Anzahl der geöffneten Absperrventile 70, 72, 74 festgelegt. Die Durchmischung erfolgt im Mischerteil 50. Die Pumpe 34 wird solange betrieben, bis sichergestellt ist, daß Schlammwassergemisch und Verdünnungswasser den Meßzylinder 40 im gewünschten Verdünnungsverhältnis erreicht haben (= Spülung des gesamten Systems mit Gemisch mit dem vorgegebenen Mischungsverhältnis). Wird dann nach Abschalten der Pumpe 34 der Kolben 42 durch entsprechende Betätigung des Motors 46 nach unten gezogen, so saugt dieser die vorgeschriebene Menge (1000 ml) des gewünschten Gemisches in den Meßzylinder 40. Anschließend erfolgt die eigentliche Messung. Die Lichtschranke der Detektionseinrichtung 48 ermittelt den Schlammpegel.

Nach Ablauf einer frei vorwählbaren Meßzeit (bei Belebtschlamm 30 Minuten) fährt der Kolben 42 nach oben; gleichzeitig wird die Pumpe 34 für kurze Zeit in Betrieb gesetzt, um den verbliebenen Rest zurück in das Belebungsbecken zu fördern. Das Absperrventil 76 wird geschlossen; das Ventil 32 wird in die Stellung A umgeschaltet. Anschließend beginnt ein neuer Meßzyklus.

Wenn, wie dargestellt, die Absperrventile 70, 72, 74 von der elektronischen Steuereinrichtung 75 fernbedienbar sind, kann das erforderliche Mischungsverhältnis auch selbsttätig ermittelt werden. Die erste Messung wird beim Mischungsverhältnis 1 : 0 durchgeführt. Ist der bei dieser Messung ermittelte Schlammpegel oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes (entsprechend einem Schlammabsetzvolumen von mehr als 250 ml), so wird eine zweite Messung durchgeführt mit Mischungsverhältnis 1 : 1. Ist auch hier der gemessene Schlammpegel zu hoch, so wird in einer weiteren Messung das Verdünnungsverhältnis auf 1 : 2 erhöht. Ist auch dies nicht ausreichend, so wird in einer weiteren Messung das Mischungsverhältnis auf 1 : 3 erhöht. Diejenige Messung, bei der der Wert 250 ml/l erstmalig unterschritten wird, wird als eigentlicher Meßwert weiterverwertet.

Bei der Erfindung ist lediglich eine einzige Pumpe 34 für die Schlammförderung und die Entlüftung des Systems bzw. Spülung des Systems erforderlich. Bei sämtlichen einstellbaren Mischungsverhältnissen erhält man eine gleichmäßig intensive Mischung des Verdünnungswassers mit dem Schlamm-Wasser-Gemisch. Die Einrichtung zeichnet sich durch Kompaktheit, insbesondere geringe Bauhöhe, aus, da die Vorlagebehälter 22, 24 im Verhältnis zur Kolbenstange-Meßzylindereinheit 38 praktisch beliebig angeordnet werden können, da der herabfahrende Kolben in dem geschlossenen System die erforderliche Flüssigkeitsmenge aus dem Mischerteil 50 ansaugt. Die Flüssigkeits- und Schlammführung ist im wesentlichen geschlossen, was kontaminationsfreien, zuverlässigen Dauerbetrieb, auch bei Einbau in einen Schrank, sicherstellt. Durch entsprechende Schaltung des 3-Wege-Ventils kann mit ein und derselben Pumpe 34 wahlweise der Gemisch-Vorlagebehälter 22 gefüllt oder das System gespült werden. Das Mischungsverhältnis wird in einfacher Weise durch entsprechendes Öffnen der Absperrventile 70, 72, 74 eingestellt. Im Mischer 50 erfolgt eine gleichmäßige Durchmischung des Verdünnungswassers mit dem Schlamm-Wasser-Gemisch aus dem Belebungsbecken.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung (10) zur Bestimmung des Schlammabsetzvolumenanteils in einem belebtem Schlamm-Wasser- Gemisch, umfassend
    1. a) eine Ansaug-Hauptleitung (14) für das Gemisch,
    2. b) eine Zuführ-Hauptleitung (18) für Verdünnungswasser,
    3. c) einen geschlossenen Gemisch-Vorlagebehälter (22) für das Gemisch, in den die Ansaug-Hauptleitung (14) einmündet, und der mit einem mittels eines Absperrventils (78) absperrbaren Belüftungs-Auslaß (76) versehen ist,
    4. d) einen Wasser-Vorlagebehälter (24) für das Verdünnungswasser, in den die Zuführ-Hauptleitung (18) einmündet,
    5. e) eine Ansaug-Zwischenleitung (60), die vom Gemisch-Vorlagebehälter (22) ausgeht,
    6. f) wenigstens zwei jeweils mittels eines Absperrventils (70, 72, 74) absperrbaren Ansaug-Zwischenleitungen, die vom Wasser-Vorlagebehälter (24) ausgehen,
    7. g) ein Mischerteil (50) mit mehreren Eingängen, an die die Ansaug-Zwischenleitungen (60, 64, 66, 68, 78) angeschlossen sind, und mit einem Ausgang,
    8. h) eine erste Verbindungsleitung (48), die vom Mischerteil (50) ausgeht,
    9. i) eine Schlamm-Absetzpegel-Meßeinrichtung (36), mit einer Kolbenstange-Meßzylindereinheit (38) und einer Detektionseinrichtung für einen Schlammpegel im Meßzylinder (40) mit einem an die erste Verbindungsleitung (48) angeschlossenen Eingangsanschluß (40a) und einem Ausgangsanschluß (40b),
    10. j) eine zweite Verbindungsleitung (52), die vom Ausgangsanschluß (40b) des Meßzylinders (40) ausgeht,
    11. k) eine dritte Verbindungsleitung (54), die von einem im Bereich eines Gemisch-Sollpegels (22a) des Gemisch-Vorlagebehälters (22) ausmündenden Absaug- Anschluß (28) ausgeht,
    12. l) eine Rückführ-Hauptleitung (30), in welche eine selbstansaugende Pumpe (34) eingeschaltet ist,
    13. m) ein Dreiwege-Ventil (32), dessen Ausgangsanschluß (32c) wahlweise mit einem ersten oder einem zweiten Eingangsanschluß (32a, 32b) verbindbar ist, dessen erster Eingangsanschluß (32a) an die zweite Verbindungsleitung (52) angeschlossen ist, dessen zweiter Eingangsanschluß (32b) an die dritte Verbindungsleitung (54) angeschlossen ist, und von dessen Ausgangsanschluß (32c) die Rückführ-Hauptleitung (30) ausgeht.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Gemisch-Vorlagebehälter (22) ausgehende Ansaug-Zwischenleitung (60) mittels eines Absperrventils (62) absperrbar ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrventile (60, 62, 70, 72, 74) Kugelhähne umfassen.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrventile handbetätigbar sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrventile (62, 70, 72, 74, 78) elektrisch oder pneumatisch betätigbar sind.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Absperrventile (62, 70, 72, 74, 78) mittels einer elektronischen Steuereinrichtung (75) ansteuerbar ist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß drei vom Wasservorlagebehälter (24) ausgehende Ansaug-Zwischenleitungen (64, 66, 68) vorgesehen sind.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (75) zu Beginn einer Bestimmung des Schlammabsetzvolumenanteils sämtliche Absperrventile (70, 72, 74) der vom Wasser-Vorlagebehälter (24) ausgehenden Ansaug-Zwischenleitungen (64, 66, 68) geschlossen hält zur Durchführung einer Messung ohne Verdünnungswasser, daß die Steuereinrichtung dann, wenn bei dieser ersten Messung die Detektionseinrichtung (48) einen Schlammpegel im Meßzylinder feststellt, der einen vorgegebenen Grenzwert (insbesondere 250 ml/l) überschreitet, eine zweite Messung veranlaßt mit Öffnung eines der Absperrventile (70, 72, 74) zur Verdünnung im Verhältnis 1 : 1,

    daß dann, wenn in der zweiten Messung die Detektionseinrichtung (75) wiederum einen Schlammpegel oberhalb des vorgegebenen Grenzwertes feststellt, die Steuereinrichtung (75) eine dritte Messung veranlaßt mit Öffnung eines weiteren Absperrventils (70, 72, 74) zur Verdünnung im Verhältnis 1/2, und daß dann, wenn auch bei dieser dritten Messung die Detektionseinrichtung (75) einen Schlammpegel feststellt, der oberhalb des Grenzwerts liegt, die Steuereinrichtung (75) eine vierte Messung veranlaßt, bei welcher drei Absperrventile (70, 72, 74) geöffnet sind zur Verdünnung im Verhältnis 1 : 3.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuführ-Hauptleitung für Verdünnungswasser eine Förderpumpe (20) eingeschaltet ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasser-Vorlage-Behälter mit einem einen Soll-Pegel festlegenden Überlauf versehen ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (75) vorgesehen ist, die die Förderpumpe (20) solange in Betrieb hält, wie auch die selbstansaugende Pumpe (34) in der Rückführ-Hauptleitung (30) in Betrieb ist.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein die Vorrichtung aufnehmendes Gehäuse, insbesondere Schrank (12).
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrank (12) isoliert und/oder klimatisiert ist.
  14. 14. Verfahren zur Bestimmung des Schlammabsetzvolumenanteils in einem Belebtschlamm-Wasser-Gemisch, umfassend folgende Schritte:
    1. a) Füllen eines an eine Ansaug-Hauptleitung (14) für das Gemisch angeschlossenen, nach außen hin abgeschlossenen Gemisch-Vorlagebehälter (22) durch Auspumpen des Behälters (22),
    2. b) Füllen eines Wasser-Vorlagebehälters (24) für Verdünnungswasser,
    3. c) Abpumpen an einem Ausgangs-Anschluß (40b) einer Kolbenstange-Meßzylindereinheit (38) einer Schlammabsetzpegel-Meßeinrichtung (36) zum Ansaugen des Gemisches mit vorgegebener Verdünnung aus einem an einen Eingangsanschluß (40a) der Kolbenstange- Meßzylindereinheit (38) angeschlossenes Mischerteil (50), dessen Eingangsanschlüsse an eine vom Gemisch- Vorlagebehälter (22) angeschlossene Ansaug-Zwischenleitung (60) sowie an wahlweise entsprechend dem gewünschten Mischungsverhältnis zuschaltbare, vom Wasser-Vorlagebehälter (24) ausgehenden Ansaug- Zwischenleitungen (64, 66, 68) angeschlossen sind,
    4. d) Bewegen der Kolbenstange (44) der Kolbenstange-Meßzylindereinheit (38) aus einer oberen, eingefahrenen Endstellung in eine untere Endstellung zum gleichzeitigen Ansaugen des Gemisches mit vorgegebener Verdünnung aus dem Mischerteil,
    5. e) Durchführung der Messung des Schlammpegels im Meßzylinder (38) der Kolbenstange-Meßzylindereinheit (38).
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei Messung eines einen vorgegebenen Grenzwert überschreitenden Schlammpegels im Schritt (e) der Verdünnungsgrad in den darauffolgenden Messungen solange durch Zuschaltung jeweils einer weiteren vom Wasser-Vorlagebehälter (24) ausgehenden Ansaug- Zwischenleitung (64, 66, 68), bis der Grenzwert unterschritten wird.






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