DE4140358C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung exakter Mischungsverhältnisse insbesondere bei der Verdünnung von Belebtschlamm mit Klarwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Erzeugung exakter Mischungsverhältnisse zwi­ schen zumindest 2 Proben, insbesondere bei der Verdün­ nung von Belebtschlamm mit Klarwasser. Ein wichtiger Betriebsparameter für Belebungsbecken von Kläranlagen ist das Schlammvolumen des Belebtschlamms, d. h. der Volumenanteil der nach einer gewissen Verweilzeit in einem Meßzylinder abgesetzten Schlammpartikel bezogen auf das Gesamtvolumen des in den Meßzylinder eingelei­ teten Belebtschlamms. Um dieses Schlammvolumen auf einen optimalen Wert einregeln zu können, ist dessen perio­ dische Kontrolle erforderlich. Hierzu wird in einem bestimmten Meßzyklus Belebtschlamm aus dem Belebungs­ becken in einen Meßzylinder abgezogen, wo dann nach einer gewissen Verweilzeit die Höhe des abgesetzten Schlamms an einer Meßskala abgelesen oder mittels eines optischen Detektors festgestellt wird.

Bei einem zu erwartenden Schlammvolumen größer als 250 ml/ltr muß nach DEV/Norm die sogenannte Verdün­ nugsmethode angewandt werden, d. h. die aus dem Belebungs­ becken abgezogene Probe wird mit geklärtem Abwasser aus dem Nachklärbecken in einem vorgegebenen Verhältnis verdünnt. Um vergleichbare Meßergebnisse zu erzielen, ist über einen Meßzyklus hinweg bei jeder Probenentnahme ein exakt gleiches Mischungsverhältnis zwischen Belebt­ schlamm und Klarwasser erforderlich. Ein exaktes Mi­ schungsverhältnis ist mit heutigen Methoden nur im Labor realisierbar. Andere im Feld angewandte Methoden mit Dosierung des Fördervolumens von Belebtschlamm und Klar­ wasser über Dosierventile oder über Pumpen mit einstell­ barer Drehzahl liefern kein brauchbares, reproduzier­ bares Ergebnis.

Eine aus der DE-OS 31 32 706 bekannte Dosiervorrichtung benutzt zur Mischung eines aus Wasser und einer Sirupkomponente bestehenden Getränkes einerseits einen Wasserabmeßbehälter und andererseits einen Sirupabmeßbehälter. Das Dosierverhältnis wird durch das über einen Füllstandsregler vorgewählte Füllvolumen des Wasserabmeßbehälters und durch das Volumen des Sirupabmeßbehälters bestimmt. Während der Wasserabmeßbehälter nur bis zu dem vom Füllstandsregler vorgegebenen Füllstand gefüllt wird, wird dagegen der Sirupabmeßbehälter restlos gefüllt, indem die Sirupkomponente von einem Vorratsbehälter von unten in den Behälter gepumpt wird, und zwar solange, bis die Flüssigkeit oben am Behälter über eine Leitung wieder austritt.

Nachdem die Sirupkomponente durch restloses Auffüllen des Sirupabmeßbehälters mit vorgegebenem Füllvolumen unveränderbar festgelegt ist, ist eine Dosierung des Mischungsverhältnisses nur möglich, indem die Füllmenge des Wasserabmeßbehälters in irgendeiner Weise, z. B. mittels des Füllstandsreglers, eingestellt wird. Die Dosierung kann auch in anderer Weise erfolgen, z. B. gravimetrisch oder über Bestimmung der Zuflußmenge mit Durchflußmeßgeräten.

Eine weitere aus der DE-OS 35 09 031 bekannte Mischungsvorrichtung verwendet einen Mehrkammer-Mischungsbehälter mit Trennwänden und Überlaufkanten zwischen den einzelnen Kammern. Zunächst wird Mischungskomponente 1 in den Mischungsbehälter eingegeben, bis eine dem gewünschten Mischungsverhältnis entsprechende Anzahl von Kammern gefüllt ist, wobei die Füllung einer nachfolgenden Kammer über die Überlaufkante der Trennwand zur vorherigen, bereits gefüllten Kammer erfolgt. Danach wird die zweite Mischungskomponente nachgefüllt, bis der Mehrkammer-Mischungsbehälter ganz gefüllt ist. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung ist eine Vorabdosierung der Mischungskomponenten mittels Regelkreis erforderlich. Von der ersten Mischungskomponente darf nur soviel eingefüllt werden, bis soviele Kammern wie gewünscht, gefüllt sind. Die Füllung mit der ersten Mischungskomponente muß dann exakt abgebrochen werden, bevor diese Mischungskomponente in die nachfolgende Kammer überläuft. Der Füllvorgang mit der zweiten Mischungskomponente muß gestoppt werden, wenn der Mehrkammer- Mischungsbehälter voll ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein im Feld anwendbares Verfahren zur Erzeugung exakter Mischungsverhältnisse zwischen zumindest 2 Proben sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen. Das zu schaffende Verfahren soll leicht handhabbar sein und nur geringen Geräteaufwand erfordern.

Die gestellte Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, wie es im Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens ist im Anspruch 4 beschrieben. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden bei­ spielsweise der aus dem Belebungsbecken einer Kläranlage abgezogene Belebtschlamm und das aus dem Nachklärbecken abgezogene Klarwasser in Behälter gefördert, deren Fassungsvermögen bis zu einem Überlauf im selben Ver­ hältnis wie das gewünschte Mischungsverhältnis steht. Der Inhalt der bis zu den Überläufen gefüllten Proben­ behälter wird dann in einen gemeinsamen Mischungsbehäl­ ter abgegeben. Das erzielte Mischungsverhältnis ist exakt und entspricht dem Fassungsvermögen der Proben­ behälter bis zu ihrem Überlauf. Mittels eines verstell­ baren Überlaufs kann das Fassungvermögen und damit das Mischungsverhältnis geändert werden. Da üblicherweise eine begrenzte Anzahl von Mischungsverhältnissen er­ forderlich ist, können an den Probenbehältern mehrere Überläufe in entsprechenden Höhen angeordnet sein, wobei jeweils nur der Überlauf entsprechend dem ge­ wünschten Mischungsverhältnis geöffnet wird. Eine weite­ re Möglichkeit zur Variierung des Mischungsverhältnisses besteht darin, Behälter mit unterschiedlichem Fassungs­ vermögen auszutauschen. Der über die Überläufe abflie­ sende Belebtschlamm und das Klarwasser werden zum Bele­ bungsbecken zurückgeführt.

Da das Mischungsverhältnis der Proben allein durch das Fassungsvermögen der Probenbehälter bestimmt wird, ist eine Dosierung des Fördervolumens der zu mischenden Proben nicht erforderlich. Vielmehr ist le­ diglich darauf zu achten, daß ein Probenvolumen geför­ dert wird, das ausreicht, den Probenbehälter bis zum Überlauf zu füllen. Dies kann mittels zeitgesteuerter Förderpumpen sichergestellt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrich­ tung zur Durchführung des Verfahrens sind allgemein überall anwendbar, wo exakte Mischungsverhältnisse von zumindest 2 Proben hergestellt werden sollen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnung näher erläutert, die am Beispiel von Belebt­ schlamm und Klarwasser schematisch eine Vorrichtung zur Erzeugung exakter Mischungsverhältnisse zeigt.

Ein Belebtschlammbehälter 1 steht über einen Zulauf 2 mit dem (nicht gezeigten) Belebungsbecken einer Kläranlage und ein Klarwasserbehälter 3 über einen Zu­ lauf 4 mit dem (ebenfalls nicht gezeigten) Nachklär­ becken der Kläranlage in Verbindung. Im Zulauf 2 zum Belebtschlammbehälter 1 sitzt ein Steuerventil 5 mit einem Abzweig 6 zu einer Belebtschlammpumpe 7, deren Ausgang 8 zum Belebungsbecken zurückgeführt ist. Im Zulauf 4 zum Klarwasserbehälter 3 ist eine Klarwasser­ pumpe 9 angeordnet, und zwischen Pumpe 9 und Klarwasser­ behälter 3 sitzt im Zulauf 4 ein Steuerventil 10 mit einem Abzweig 11 zum Zulauf 2 zum Belebtschlammbehälter 1.

Der Belebtschlammbehälter 1 steht über ein Steu­ erventil 12 und der Klarwasserbehälter 3 über ein Steuer­ ventil 13 mit einem Meßzylinder 14 mit einer Meßskala 15 bzw. einem höheneinstellbaren optischen Detektor 16 in Verbindung. Ein Kolben 23 im Meßzylinder 14 ge­ stattet das Ausstoßen des Meßzylinderinhalts über eine Rückführleitung 17 zum Belebungsbecken.

Sowohl der Belebtschlammbehälter 1 als auch der Klarwasserbehälter 3 sind mit einem verstellbaren Über- laufgerinne 18 bzw. 19 ausgerüstet, die über eine Rück­ führleitung 20 bzw. 21 ebenfalls zum Belebungsbecken zurückgeführt sind. Bei einem Gesamtbehältervolumen von 1000 ml machen diese ÜberIaufgerinne 18 und 19 eine Verstellung des Behältervolumens jeweils bis zum Über­ laufgerinne von beispielsweise 100 ml-1000 ml möglich.

Eine Steuerelektronik plus Schreiber ist bei 22 dargestellt.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: In der Grundstellung des Meßzylinders 14 befindet sich der Kolben 23 in unterster Stellung. Der Kolben wird nur benützt, um nach dem Meßzyklus das Schlamm-Wasser-Ge­ misch aus dem Meßzylinder zu "pressen". Die Belebtschlamm­ pumpe 7 und die Klarwasserpumpe 9 fördern mit einer einstellbaren Zeit mindestens 1000 ml in die jeweiligen Behälter 1 und 3 mit ÜberIaufgerinne. Die Belebtschlamm­ pumpe 7 ist in einem Seitenzweig des Zulaufs 2 ange­ ordnet, damit nach einer Ansaugphase Belebtschlamm un­ mittelbar in den Belebtschlammbehälter 1 fließt und somit die in den Behälter 1 gelangenden Schlammflocken nicht von der Förderpumpe zerhäckselt werden.

In den Behältern 1 und 3 kann man mit den ver­ stellbaren Überlaufgerinnen 18 und 19 das gewünschte Verdünnungsverhältnis herstellen, z. B.:

Belebtschlammbehälter 1|250 ml
Klarwasserbehälter 3	750 ml
oder @	Belebtschlammbehälter 1	500 ml
Klarwasserbehälter 3	500 ml

Nun wird wie im Labor zuerst das Klarwasser in den Meßzylinder 14 eingeführt, indem das Ventil 13 öffnet. Danach öffnet das Ventil 12, damit der Belebtschlamm in den Meßzylinder 14 fließen kann. Nachdem die Behälter 1 und 3 leer sind, schließen die Ventile 12 und 13 wieder. Das Ventil 10 im Klarwasser-Zulauf 4 stellt über den Abzweig 11 eine Verbindung zum Belebtschlammbe­ hälter 1 her, wonach die Pumpe 9 zeitgesteuert den Be­ lebtschlammbehälter 1 mit Klarwasser füllt. Diese Maß­ nahme erfolgt, damit keine Schlammreste an der Behälter­ wand festbacken.

Nach einer Verweilzeit des Schlamm-Wasser-Ge­ mischs im Meßzylinder 14 von z. B. 30 Minuten wird an der Meßskala 15 oder mittels des optischen Detektors 16 der Höhenstand des abgesetzten Schlamms und damit das Schlammvolumen ermittelt. Nun drückt der Kolben 23 das Schlamm-Wasser-Gemisch aus dem Meßzylinder 14 über die Leitung 17 zurück zum Belebungsbecken. In der oberen (strichpunktiert dargestellten) Stellung des Kolbens 23, d. h. wenn der Kolben 23 in Höhe der Ein­ mündung der Leitung 17 ist, öffnet das Ventil 12, so daß das Wasser im Belebtschlammbehälter 1 mit ge­ lösten Schlammresten ebenfalls über die Leitung 17 ab­ fließt. Danach schließt das Ventil 12 wieder und der Kolben 23 kehrt in seine untere Ausgangsstellung zurück. Das Ventil 10 hat ebenfalls seine Ausgangsstellung ein­ genommen.

Nun beginnt ein neuer Meßzyklus und die Pumpen 7 und 9 beginnen erneut, die Behälter 1 und 3 zu füllen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Erzeugung exakter Mischungs­ verhältnisse zwischen zumindest zwei Proben, dadurch gekennzeichnet, daß die zu mischen­ den Proben in Behälter (1, 3) eingegeben werden, deren veränderbares Fassungsvermögen bis zu einem Überlauf (18, 19) im selben Verhältnis wie das gewünschte Mischungsverhältnis steht, und daß der Inhalt der bis zu den Überläufen gefüllten Probenbehälter in einen gemeinsamen Mischungsbehälter (14) abgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Einsatz von Proben­ behältern (1, 3) unterschiedlichen Fassungsvermögens bis zum Überlauf (18, 19).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, zur Ver­ dünnung von Belebtschlamm mit Klarwasser zwecks Bestim­ mung des Schlammvolumens, nachdem sich der Schlamm im Mischungsbehälter abgesetzt hat.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch zumindest zwei Proben­ behälter (1, 3), deren veränderbares Fassungsvermögen bis zu einem Überlauf (18, 19) im selben Verhältnis steht wie das zu erzeugende Mischungsverhältnis der Proben, und durch einen Mischungsbehälter (14) zur Aufnahme des Inhalts der jeweils bis zum Überlauf gefüllten Probenbehälter.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fassungs­ vermögen eines Probenbehälters (1, 3) ,durch unterschied­ liche Höhenanordnung des Überlaufs (18, 19) veränderbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Zulauf der Probenbehälter (1, 3) je eine zeitgesteuerte Pumpe (7, 9) und im Ablauf der Probenbehälter zum Mischungsbehälter (14) ein Steuerventil (12, 13) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6 zur Verdünnung von Belebtschlamm mit Klarwasser, dadurch gekennzeichnet, daß eine Förder­ pumpe (7) in einem Seitenzweig (6) des Belebtschlamm- Zulaufs (2) zum Probenbehälter (1) angeordnet und über ein Steuerventil (5) mit diesem Zulauf verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Verbindungslei­ tung (11) zwischen dem Belebtschlamm-Zulauf (2), welche Verbindungsleitung über ein Steuerventil (10) an den Klarwasser-Zulauf (4) anschließt.