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Anordnung zur chemischen Reinigung von Abwässern
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur chemischen Reinigung von
Abwässern, bei welcher einem die Abwässer enthaltenden Reinigungsbecken laufend
Proben entnommen und mittels einer Flüssiqkeitsfördereinrichtung einem außerhalb
des Reinigungsbeckens angeordneten, eine Meßsonde zur Bestimmung des Verunreinigungsgrades
des Abwassers enthaltenden Meßbehälter zugeführt werden.
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Bei derartigen Anlagen, wie sie z. B. in der DE-OS 15 17 618 beschrieben
sind, werden einem oder mehreren Reinigungsbecken Abwasserproben entnommen und einer
in aller Regel oberhalb des Reinigungsbeckens angeordneten Meßeinrichtung zugeführt.
Diese Meßeinrichtung steuert dann die zur chemischen Entgiftung und Neutralisierung
des Beckeninhaltes erforderliche Zugabe von Säuren, Alkalien oder anderer chemischer
Stoffe. In den bekannten Anlagen dieser Art wurden bisher die Proben in aller Regel
nur an einer Stelle entnommen. Dies reicht im allgemeinen in solchen Fällen aus,
in denen entweder das Reinigungsbecken
eine für die Anbringung einer
zentralen Probenentnahmestelle günstige Form aufweist, oder in denen der Abwasserdurchsatz
so klein ist, daß der Beckeninhalt zwischen den Probeentnahmen ausreichend Zeit
zu einer, ggf. von Misch- bzw. Durchwirbelungseinrichtungen unterstützten Homogenisierung
hat. Im Falle von ungünstigen Beckenformen oder hohen Durchsatzmengen führt abe
die Probenentnahme an nur einer Stelle häufig zu ungenauen oder sogar unrichtigen
Meßergebnissen. Hierbei ist zu berücksichtigen, 3 daß in der Praxis Durchsatzmengen
bis zu 1000 m3/h und größer vorkommen und daß die baulichen Verhältnisse oft zur
Wahl sehr ungünstiger Beckenformen, z. B. rechteckige Becken mit sehr geringer Tiefe
und teilweise ungleichen Seitenlängen, zwingen.
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Große Durchsatzmengen und/oder kleine Sammelbecken machen meist auch
eine relativ häufige Probenentnahme erforderlich, so daß zwischen den Probeentnahmen
keine ausreichende Zeit zur Homog,enisierung des Beckeninhaltes mehr verbleibt.
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Gemäß der Erfindung ist nun der Eingang der Flüssigkeitsfördereinrichtung
mit an mehreren, räumlich voneinander getrennten Stellen des Reinigungsbeckens angeordneten
Ansaugöffnungen für das zu reinigende Abwasser verbunden. Zweckmäßig ist im Reinigungsbecken
ein mit mehreren Ansaugöffnungen versehenes Ansaugrohr einer Förderpumpe angeordnet.
Vorzugsweise sind im Reinigungsbecken mehrere an eine Förderpumpe angeschlossene
Ansaugrohre verlegt.
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Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln erreicht, daß die zur Meßeinrichtung
gelangende Abwasserprobe selbst im Falle eines extrem schlecht durchmischten Beckens
ein weitgehend für den
Becken inhalt im Augenblick der Probenentnahme
repräsentatives Durchschnittsmuster darstellt. Die mit mehreren Ansaugöffnungen
versehenen Ansaugrohre beanspruchen so wenig Platz, daß' sie auch bei räumlich beengten
Verhältnissen die Vornahme weiterer Beckeneinbauten, wie Meßsonden, Rohrwerke, Steigleitern
etc., nicht stören.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Probenentnahme aus
verschiedenen Bezirken des Reinigungsbeckens mittels verschiedener Förderpumpen
erfolgen, wodurch eine genaue Dosierung der Probenentnahme aus den verschiedenen
Bezirken möglich wird.
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Z. B. können aus tiefen Stellen des Reinigungsbeckens jeweils größere
Proben entnommen werden, als aus flachen Beckenbezirken.
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Hierdurch wird eine repräsentative Mittelwertbildung selbst bei sehr
ungünstig geformten, schwierigen Gelände- oder Gebäudeverhältnissen angepaßten Reinigungsbecken
möglich.
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Vorteilhaft ist ferner dem Meßbehälter ein, vorzugsweise mit einem
Uberlauf ausgestatteter Mischbehälter vorgeschaltet. Dieser Mischbehälter führt
vor dem eigentlichen Meßvorgang nochmals eine weitere Homogenisierung der aus verschiedenen
Wasseranteilen zusammengesetzten Probe herbei. Soweit der Mischbehälter einen Uberlauf
aufweist, ist es möglich, ihm zwischen den Messungen eine sein Aufnahmevermögen
übersteigende Wassermenge zuzuführen, wodurch die vor dem eigentlichen Meßvorgang
eingeschaltete Mittelwertbildung über eine entsprechend größere Wassermenge erstreckt
werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Meßbehälter
mit dem Mischbehälter über ein periodisch schaltbares Magnetventil verbunden. Zweckmäßig
weist dabei der Mischbehälter ein dem Volumen des Meßbehälters einschließlich seiner
Zuleitungen mindestens gleiches Volumen auf, und der Meßbehälter ist mit einem Uberlauf
ausgestattet. Auf diese Weise wird der Meßbehälter vor jedem neuen Meßvorgang von
der vorhergehenden Probe entleert und durchgespült.
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Schließlich ist noch gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der
Erfindung der Meßkreislauf von einem aus mehreren über das Reinigungsbecken verteilten
Ansaugöffnungen gespeistem Umwälzkreislauf für das zu reinigende Abwasser abgezweigt.
Dadurch kann die Mittelwertbildung bei der Probenentnahme über ein den Inhalt des
Mischbehälters beliebig übersteigendes Wasservolumen erstreckt und zugleich die
ohnehin erforderliche Durchmischung des Beckeninhaltes gefördert werden.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt. Dabei zeigt Figur 1 die Anordnung der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung
an einem Abwasserreinigungsbecken in perspektivischer Darstellung, Figur 2 eine
andere Ausführungsform der Einrichtung zur Probenentnahme, und
Figur
3 einen Schnitt durch den Mischbehälter und den Meßbehälter.
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In Figur 1 ist mit 1 ein Reinigungsbecken bezeichnet, welchem mittels
eines Zuflusses 2 Abwasser zugeführt wird, und welches mittels eines Ablaufes 3
wieder entleert werden kann. Für gewöhnlich umfaßt eine Abwasserreinigungsanlage
mehrere derartige Reinigungsbecken, welche abwechselnd mit dem zu reinigenden Abwasser,
z. B. saure, alkalische, zyanidische oder chromsäurehaltige Industrieabwässer, gefüllt
werden. Nach Messung von Art und Grad der Verunreinigung des Abwassers werden entweder
von Hand oder mittels einer selbsttätig arbeitenden Zugabeeinrichtung dem Becken
inhalt die zu seiner Entgiftung und Neutralisierung erforderlichen Stoffe beigegeben.
Saure Abwässer werden z. B. in der Regel durch Zugabe von Kalkmilch oder Natronlauge,
alkalische durch Zugabe von Schwefelsäure neutralisiert und dadurch auf einen neutralen
pH-Wert von etwa 7 bis 9 gebracht. Zyanidische Abwässer können durch Zugabe von
unterchloriger Säure oder Hypochloridlauge entgiftet werden.
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Der Ablauf der Entgiftung bzw. der Verlauf der Neutralisation wird
durch Vornahme weiterer Messungen nach dem Verstreichen ausreichender Reaktions-
und Mischzeiten verfolgt. Die Messung selbst wird meist als potentiometrische Messung
mittels sogenannter Einstabmeßketten durchgeführt, bei welchen die Potentialdifferenz
zwischen einer Elektrode in dem zu untersuchen Elektrolyten und einer sogenannten
Normalelektrode verglichen wird. Nach Vornahme einer letzten Kontrollmessung wird
das neutralisierte
und entgiftete Abwasser schließlich in ein Absatzbecken,
ein biologisches Klärbecken oder, soweit der bereits erreichte Reinheitsgrad dies
erlaubt, direkt in die Kanalisation abgelassen.
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Das Reinigungsbecken steht dann wieder zur Aufnahme weiteren zu reinigenden
Abwassers bereit.
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Grundsätzlich ist es natürlich auch möglich, einem einzigen Reinigungsbecken
im Durchflußverfahren an einer Stelle laufend Abwasser zuzuführen und gereinigtes
Abwasser an einer anderen Stelle wieder zu entnehmen. Eine-gute Durchmischung des
Beckeninhaltes und eine sichere Mittelwertbildung bei der Probenentnahme ist dann
besonders wichtig.
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Gemäß Figur 1 erstrecken sich entlang des Bodens des im vollen Zustand
etwa bis zu der gewellten Linie 4 mit Abwasser gefüllten Beckens 1 zwei an eine
Kreiselpumpe 5 angeschlossene Saugrohre 6 und 7. Selbstverständlich könnte statt
einer Kreiselpumpe auch jede andere Art von Flüssigkeitsfördereinrichtung, z. B.
die gegen aggressive Abwässer besonders unempfindliche ventillose Pumpe nach dem
DE-Pat. 10 67 309 bzw. US-Pat. 3 013 503, verwendet werden. Wie im folgenden noch
näher ausgeführt wird, ist eine Kreiselpumpe jedoch wegen des im vorliegenden Zusammenhang
erwünschten hohen Flüssigkeitsdurchsatzes besonders vorteilhaft.
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Die Ansaugrohre 6 und 7 sind mit mehreren, jeweils über die gesamte
Länge des Beckens 1 verteilten Ansaugöffnugen 6a bis 6d bzw. 7a bis 7d versehen.
Dadurch wird erreicht, daß über die ganze
Länge des Ansaugrohres
bzw. des betreffenden Beckenbezirkes Proben in gleicher Menge oder ggf. nach Maßgabe
der evtl.
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verschieden groß gewählten Querschnitte der Ansaugöffnungen entnommen
werden.
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Gemäß Figur 2 ist jedes Ansaugrohr 6, 7 an eine eigene Pumpe 8, 9
angeschlossen. Dadurch ist gewährleistet, daß das jeweilige Ansaugrohr unabhängig
von etwa darin sich ablagernden Verunreinigungen die gleiche Probenmenge ansaugt.
Andererseits ist es aber bei dieser Anordnung auch möglich, z. B. im Falle eines
Beckens mit Abschnitten verschiedener Tiefen oder verschiedenen Querschnittes, jedes
Ansaugrohre eine verschiedene Probenmenge fördern zu lassen. Aus den Beckenbezirken
mit größerer Tiefe bzw. größerem Querschnitt kann dann z. B. eine in dem Maße größere
Probenmenge gezogen werden, daß die pro Abwasservolumen entnommene Probenmenge für
jeden Teil des Beckens etwa gleich bleibt.
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In beiden Fällen werden die von den Pumpen 5, 8 und 9 geförderten
Abwasserproben einer gemeinsamen Steigleitung 10 zugeführt, welche zusammen mit
einer an ihrem obersten Punkt anschließenden Rückführleitung 11 einen im wesentlichen
U-förmigen Rohrleitungszug bildet. Wie insbesondere aus Figur 3 hervorgeht, ist
seitlich an der Steigleitung 10 ein Zuleitungsrohr 12 zur Zuführung von Abwasser
zu einem Mischbehälter 13 angesetzt. Der Mischbehälter 13 ist mit einem Uberlaufrohr
14 ausgestattet, so daß der Flüssigkeitsspiegel in dem Mischbehälter 13 auch bei
Zuführung einer sein Aufnahmevermögen weit übersteigenden Abwassermenge nicht
über
die in der Zeichnung angegebene Höhe steigen kann. Die überschießende Flüssigkeitsmenge
wird durch die Uberlaufleitung 14 jeweils wieder in den in der Umpumpleitung 10,
11 von den Pumpen 5, 8 und 9 aufrechterhaltenen Flüssigkeitskreislauf zurückgeführt.
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Der Mischbehälter 13 ist mittels eines von einem Magneten 15 betätigten
Magnetventiles 16 an eine Verbindungsleitung 17 angeschlossen, welche den Mischbehälter
13 mit einem Meßbehälter 18 verbindet, in den sie von unten eintritt. Der Meßbehälter
13 ist mit einem ueberlauf 19 ausgestattet, welcher ebenfalls in die Rückführleitung
11 mündet. Im Meßbehälter 18 ist eine Meßsonde 20, z. 13. eine Einstabmeßkette,
angeordnet, welche mittels einer Leitung 21 mit einer Auswertschaltung 22 verbunden
ist. Weitere Leitungen 23 und 24 verbinden die Auswertschaltung 22 und den Elektromagneten
15 mit einer zentralen Steuereinrichtung 25, z. B. einer einfachen Zeitsteuerung
oder einer außer auf zeitliche Impulse auch auf die von der Meßsonde 20 festgestellten
Meßgrößen reagierenden Zeit-Kaskadenschaltung der in der eingangs genannten DE-OS
5 17 618 offenbarten Art.
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Die Wirkungsweise der gesamten Einrichtung ist nun folgende: In der
Umpumpleitung 10, 11 läuft unter dem Einfluß der Kreiselpumpen 5 bzw. 8 und 9 eine
gewisse Menge Abwasser um, welche aufgrund der Tatsache, daß die Ansaugöffnungen
6a bis 6d und 7a bis 7d der Ansaugrohre 6 und 7 über das gesamte Reinigungsbecken
1 verteilt sind, aus allen Bezirken des Reinigungsbeckens stammt.
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Dabei dehnt sich der Einzugsbereich der Ansaugöffnungen 6a bis 6d
und 7a bis 7d um so weiter aus, je stärker die in den Ansaugrohren 6 und 7 bzw.
in der Umpumleitung 10, 11 von den Pumpen 5 bzw. 8 und 9 erzeugte Strömung ist.
Mit dieser Strömung wächst im übrigen auch der bereits in der Umpumpleitung 10,
11 eintretende Mischeffekt. Außerdem bewirkt dieses starke Umpumpen auch einen unmittelbar
im Reinigungsbecken 1 selbst eintretenden Misch- und Homogenisierungseffekt, welcher
im Hinblick auf den im Becken einzuleitenden Neutralisierungsvorgang sehr erwünscht
ist.
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Von der in der Umpumpleitung 10, 11 umlaufenden, bereits stark durchmischten
Abwassermenge wird nun mittels der an die Steigleitung 10 angesetzten Zuleitung
12 ein Teil abgezweigt und in den Mischbehälter 13 geleitet. Die Zuleitung 12 ist
so bemessen, daß sie innerhalb der Schaltintervalle des Magnetventiles 16 dem Mischbehälter
13 mehr Flüssigkeit zuführt, als er aufnehmen kann, so daß ein Teil der zugeführten
Flüssigkeitsmenge durch den Uberlauf 14 abfließen muß und dadurch dem Umpumpkreislauf
wieder zugeführt wird. Diese Maßnahme erhöht noch den Mischeffekt des Mischbehälters
13.
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Mit Beginn eines neuen, in aller Regel etwa eine Minute betragenden
Meßintervalles, gibt die Steuerschaltung 25 dem Elektromagneten 15 einen Impuls,
welcher diesen zum öffnen des Magnetventiles 16 veranlaßt, wodurch der Inhalt des
höher gelegenen Mischbellälters 13 durch die Verbindungsleitung 17 in den Meßbehälter
18 überfließt. Der Inhalt des Mischbehälters 13 ist so
bemessen,
daß er dem Inhalt des Meßbehälters 18 einschließlichseiner Zuleitung 17 mindestens
gleich ist, so daß das-von unten in den Meßbehälter 18 nachströmende Abwasser das
bereits im Meßbehälter befindliche, im vorhergehenden Zeitintervall geprüfte Abwasser
völlig verdrängt und durch den Überlauf 19 in die Rückströmleitung 11 ausschiebt.
Darüber hinaus tritt be der in der Figur dargestellten Uberdimensionierung des Mischbehälters
noch ein Spüleffekt ein, welcher den Meßbehälter von allen Abwasserrückständen befreit
und vor allem die Meßsonde 20 in optimaler Weise auf den nächsten Meßvorgang vorbereitet.
In der eingang zitierten DE-OS 15 17 618 war schon erwähnt worden, daß die Meßelektrode
unter gewissen Umständen im Laufe eines Meß- bzw. Neutralisierungsvorganges inaktiv
werden kann und durch Verbringen in das Ausgangsmilieu erst wieder reaktiviert werden
muß, bevor sich der nächste Meßvorgang störungsfrei anschließen kann.
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Nach erfolgter Füllung und Durchspülung des Meßbehälters 18 schließt
sich das Magnetventil 16 wieder, worauf sich die nächste Probe im Mischbehälter
sammeln kann. Natürlich kann das Steuergerät 25 anstelle eines gleichmäßigen Zeittaktes
dem Magnetventil auch eine vom jeweilgen Meßergebnis bzw. von den Fortschritten
des Neutralisations- und Entgiftungsvorganges abhängige, nach gewissen Programmschritten
ablaufende Betätigungsfolge vorgeben.