DE2132166A1

DE2132166A1 - Automatische messtation zur registrierenden ueberwachung von gewaessern, abwasser und anderen fluessigen medien

Info

Publication number: DE2132166A1
Application number: DE19712132166
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Kleinsteuber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-06-29
Filing date: 1971-06-29
Publication date: 1973-07-26

Description

Automatische Meßstation zur registrierenden Überwachung von Gewässern, Abwasser und anderen flüssigen Medien 1. Einführung 1.1. Bei Dauermessungen von Zustandswerten in Wasser und Abwasser mit Hilfe von Meßelektroden (Leitfähigkeit, Sauerstoffgehalt, pH-Wert, Temperatur etc.) treten vor allem in verschmutzten Gewässern und in Abwasser (Kläranlagen) immer wieder Schwierigkeiten durch Verschmutzungen und Verschlammungen an den Meßelektroden auf, die häufig schon nach kurzer Zeit zu abweichenden und falschen Meßwerten fahren. Dies macht häufige Reinigungen der Meßelektroden und tfberpsüfungen ihrer Eichwerte notwendig.
Diese Reinigungen wurden bisher weitgehend manuell oder maschinell mechanisch oder mit Hilfe einfacher Wasser spülungen durchgeführt. Die Eichungen der Meßelektroden erfolgten entweder durch Vergleichsmessungen des Probenwassers oder außerhalb des Meßgutes mit speziellen Eichr lösungen.
1.2. Die vorliegende Erfindung erlaubt auch bei stark verschmutzten Gewässern unter Verwendung verschiedener handels üblicher Meßelektroden und Meßgeräte eine über einen längeren Zeitraum weitgehend wartungsfreie Messung, wobei die Meßelektroden ausreichend gereinigt und die Eichwerte kontinuierlich überprüft werden. Dies wird dadurch erreicht, daß die Meßelektroden, die in einem Durchflußsystem hintereinander angeordnet sind, mit geeigneten, den jeweiligen Verschmutzungen angepaßten Spülmitteln in einem zusätzlichen pülkreislauf gereinigt werden, wobei die verwendeten Spülmittel zugleich als Eichlösungen für die Meßelektroden dienen.
Auf Grund dieses kombinierten Spül- und Eichprozesses ist es möglich, eine solche Meßstation über einen längeren Zeitraum ohne große Wartungsarbeit zu betreiben, da bei den automatisch ablaufenden Reinigungsprozessen zugleich die Meßgenauigkeit der einzelnen Meßelektroden überprüft werden kann.
Bei Verwendung von Fernübertragung der Meßdaten ist es nunmehr möglich, auch ein weitverzweigtes Netz entfernt liegender Gewässer- und Abwassermeßstationen zentral zu betreiben und zu überwachen, was mit den bisherigen technischen Mitteln nur in beschränktem Umfange durchführbar war.
2. Beschreibt 2.1 Die Messungen erfolgen in einem geschlossenen Durchflußsystem, das in der Übersicht in der Abbildung der Anlage I dargestellt ist.
Mit Hilfe einer Pumpe (Hauptpumpe) wird das Probenwasser ohne Luftberührung und ohne Lufteintrag aus dem Gewässer oder Abwasserkanal über den Zulauf durch die Meßzelle mit den Meßelektroden gepumpt und fließt über den Ablauf ab.
Die MeßeLektroden sind in der Meßzelle in speziellen Meßräumen nacheinander angeordnet.
Der Probenwass erd urchf luß beträgt ca. 100 ml/s, die Stromungsgeschwindigkeit des Wassers ist mit mindestens 50 cm/s für alle handelsüblichen Meßelektroden ausreichend.
2.2. Die Meßzelle ist aus transparentem Kunststoff gefertigt.
Die Meßelektroden werden in die einzelnen Meßräume (M) dicht abschließend eingepaßt.
Die Meßzelle ist mit einer zusätzlichen Spülvorrichtung (SP) versehen, über die auch während des Meßvorganges Spülwasser (Leitungswasser) unter Druck huber Spüldüsen (S) in die Meßräume und auf die Meßelektroden gespritzt werden kann.
Diese Druckspülung wird über das Magnetventil V, gesteuert.
Die Meßzelle wurde in zwei verschiedenen Ausführungen entwickelt: 2.2.1. Meßzellenblock (Abb. Anlage II a u. III) 120 x 120 x 60 mm, vier Meßräume zur Aufnahme der Elektroden im Durchfluß hintereinander U-förmig im Block angeordnet. Zentrale Spülvorrichtung mit Spüldüsen in die Meßräume.
2.2.2. Einzelmeßzelle (Abb. Anlage II b, IV u. V) 70 x 60 x 50 mm, mit oberer und unterer Abdeckung, verschraubt oder verklebt. Einzelner Meßraum für jeweils 1 Meßelektrode. Steckvorrichtung für Durchfluß und Spülung seitlich und unten zur wahlfreien Anordnung mehrerer Meßzellen hintereinander.
Unterer Spül-Ringkanal (SK) mit Spüldüsen in den Mebraum.
Die Anordnung der Meßelektroden im Durchfluß ist möglichst so zu wählen, daß das Wasser die Meßelektroden jeweils direkt von vorne mit seitlichem Abfluß oder seitlich mit nach unten gerichtetem Abfluß anstrahlt. Diese Anordnung gewährleistet eine möglichst geringe Ablagerung von Schmutz im Meßraum und zl den Meßelektroden selbst.
2.3. Der Spül- und Eichvorgang erfolgt in einem zusätzlichen Kreislaufystem, dessen schematischer Aufbau ebenfalls in der Abbildung der Anlage I dargestellt ist.
Mit Hilfe von Pumpen werden hierbei Spülflüssigkeiten durch die Meßzelle gepumpt, hierbei erfolgt die Reinigung der Meßelektroden und der Meßzelle. Gleichzeitig stellen sich die Meßelektroden auf die jeweils eingestellten Eichwerte der Spülflüssigkeiten ein, wodurch eine Überprüfung des Eichwertes jeder einzelnen Meßelektrode möglich ist.
Die beim Spülvorgang verwendeten Spülflüssigkeiten fließen über ein der Meßzelle nachgeordnetes Verteilersystem über die Magnetventile V5 I und VS II in die jeweiligen Vorratsbehälter zurück.
2.4. Spülprogramm-Ablauf 2.4.1. (Anlage I) Während des Meßvorganges sind das Zulaufmagnetventil VZ und das Ablauf-Magnetventil VA geöffnet, die vom Verteiler zu den Spülmittelbehältern führenden Ventile VS I und Y5 @@ sind geschlossen. Das Probenwasser fließt von der Hauptpumpe über den Zulauf ungehindert durch die Meßzelle zum Ablauf.
2.4.2. Zu Beginn des Spülvorganges wird das Zulauf-Ventil Vz 1. geschlossen; das Probenwasser fließt nun über den Überlauf ab. Das Ventil Vz bleibt während des ganzen Spülvorganges geschlossen.
2. Um unnötige Verschmutzungen der Spülflüssigkeiten durch in der Meßzelle verbliebenes Proben wasser zu vermeiden, wird die Meßzelle vor Beginn der ei ü;entlichen Spülung über das Magnet-Ventil V@ mit Klarem Spülwasser (Leitungswasser) kurzzeitig durchrpült.
Das Wa@@er fließt über daß uoch offene Ablauf Venlil V@ ab. @@@@@@@@@@@ @@@ @@@@@@@ 3. Mit Hilfe der Pumpe I wird nun die Spülflüssigkeit I in die Meßzelle gepumpt. Sobald die Spülflüssigkeit das im Durchlauf der Meßzelle befindliche Spülwasser verdrängt hat, wird 4. das Ablauf-Ventil VA geschlossen, gleichzeitig öffnet sich das Ventil V5 I und führt die Spülflüssigkeit z- zum Vorratsbehlter zurück. Die Meßzelle mit den Meßelektroden wird jetzt im Kreislauf mit der Spülflüssigkeit entsprechend der notwendigen Reinigungsdauer für 5 - i 5 Minuten gespült. Gleichzeitig stellen sich die diesem Spülmittel zukommenden Eichwerte ein.
Nach Abschluß des Reinigungsprozesses wird die 5. Pumpe I abgeschaltet und das Ventil VS I geschLossen.
6. Mit einem kurzen Spülstoß von Spülwasser über das Ventil Vi, wird die in der Meßzelle verbliebene Spiilflüssigkeit unter kurzfristigem Öffnen des Ablauf-Ventiles VA entfernt, anschließend folgt der zweite Spülgang mit der Spülflüssigkeit II im Kreislauf über die Pumpe II und das Ventil V5 II in der oben beschriebenen Weise.
7. Nach Ablauf des zweiten Spülganges werden das Zulauf-Ventil Vz und das Ablauf-Ventil VA wieder geöffnet, das Probenwasser fließt zur Messung durch die Meßzelle mit den Meßelektroden.
Kann der Meßvorgang nicht für einen längeren Zeitraum für den Spül- und Eichvorgang unterbrochen werden, ist es mög-Lich, nach dem ersten Spülgang einen Meßvorgang einzuschieben und die zweite Spülung spä-ter durchzuführen.
2.4.3. Die Steuerung des Prozeßablaufes und die Schaltung der Magnetventile und Pumpen erfolgt vollautomatisch elektrisch über einen programmierten Zeitgeber und ein Schrittschalt-Programm-Relais oder durch manuelle Betätigung von Druckschaltern und Drehventilen.
2.5. Als Spüiflüssigkeiten können handelsübliche technische und Laborspülmittel Verwendung finden, wobei Auswahl und Konsentration des Spülmittels den jeweiligen im Anwendungsfall vorliegenden Verschmutzungen entsprechend erfolgen muß.
Die Spülmittel werden auf die vorgesehenen Eichwerte der Meßelektroden eingestellt, bzw. ihre vorgegebenen Werte werden als Eichwerte festgelegt.
Unter normalen Bedingungen werden zur optimalen Reinigung der Meßelektroden zwei verschiedene Spülmittel nacheinander verwendet, deren jeweilige Eichwerte im oberen und unteren Meßbereich der einzelnen Meßelektroden liegen sollen. Hierdurch wird eine genauere Eichung der Meßelektroden und der Meßgeräte möglich.
Für die bisher gebräuchlichen Parameter Sauerstoff, pH-Wert und Leitfähigkeit empfehlen sich bei Verwendung von zwei Spülmitteln folgende Eichwerte: Spülmittel I Spülmittel II Sauerstoff (02) 0 % Sättigung 100 % Sättigung = O mg/l z.B.
= 10,92 mg/l t 10°C pH-Wert () 9 10 - 4 Leitfählgkeit 1500 µ S 500 µ S Bei Verwendung weiterer Meßelektroden, z.B. ionenspezifischer Elektroden, ist es ohne weiteres möglich, die Spülmittel auf weitere Parameter einzueichen.
Das Spülmittel I ist durch Zugabe reduzierender Mittel frei von Sauerstoff zu halten. Bei dem Spülmittel II ist eine den jeweiligen Temperaturverhältnissen entsprechende 100 dO-Sauerstoffsättigung durch kontinuierliche Belüftung zu erreichen, es empfiehlt sich, dieses Spülmittel auf einem konstanten Temperaturwert (Thermostat) oder im Temperaturbereich des Probenwassers zu halten, um entsprechende Temperaturfehler möglichst zu verrinbern (Durchflußkühlung durch das abfließende Probenwasser).
2.6. Meßgeräte und RegistrierunE Die Meßelektroden werden an die zugehörigen Meßverstarker angeschlossen, die einzelnen Meßwerte können über Meßwertanzeiger (Zeigerinstrumente, Digital-Anzeige) optisch angezeigt und/oder auf einem Mehrkanalschreiber aufgezeigt werden.
Bei Fern übertragung der Meßwerte kann Anzeige und Registrierung, und damit die Überwachung der Meßstation und der Eichwerte, auch an entfernt liegender zentraler Stelle erfolgen.

Claims

Patentanspruch

Hauptanspruch Automatische Meßstation zur registrierenden Überwachung von Gewässern, Abwasser und anderen flüssigen Medien, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem Meßzellenblock oder in Einzelmeßzellen im geschlossenen Durchlaufsyßtem eingebauten Meßelektroden in einem kombinierten Spül- und Eichkreislauf zugleich gereinigt und geeicht werden (Abb. Anlage 1).

Unteransprüche 2) Automatische Meßstation nach Anspruch 1) dadurch gekennzeichnet, daß Spülmittel in einem Kreislaufsystem zur Reinigung der Meßelektroden verwendet werden.

3) Automatische Meßstation nach Anspruch 1) dadurch gekennzeichnet, daß die Spülmittel als Spülmitbel zur Reinigung der Meßelektroden und zugleich als Eichlösungen zur Überprüfung der Neßgenauigkeit der Meßelektroden verwendet werden.

4) Automatische Meßstation nach Anspruch 1) dadurch gekennzeichnet, daß der Meßzellenblock (Abb.Anlage II) mit einem U-förmigen Durchflußsystem mit hintereinander angeordneten Meßräumen für Meßelektroden und einem Spülsystem mit Spüldüsen in die Meßräume versehen ist.

5) Automatische Meßstation nach Anspruch 1) dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelmeßzelle (Abb. Anlage III u. IV) mit einem meßraum für eine Meßelektrode und mit wahlweise seitlich oder unten allgebrachtiell Steckverbindungen für Durchfluß und Spülung sowie mit einem Spülringkanal mit Spüldüsen in den Meßraum versehen ist.