Parameter in der Kläranlage

Die Abwasserreinigung erfolgt in mehreren Schritten innerhalb einer Kläranlage. Die am häufigsten verwendeten Parameter in Kläranlagen sind BOD, COD und TSS. Wenn die aufnehmenden Gewässer verschmutzt sind, werden häufig die Stickstoffparameter (NGL, NH4, NO3) und Phosphor analysiert.

Um die durch Abwasser verursachten Umweltrisiken zu kontrollieren, ist eine Analyse notwendig. Es geht darum, die in diesem Wasser enthaltenen Substanzen und Mikroorganismen zu bestimmen und zu quantifizieren. Dies mit dem Ziel, um:

  • Wege finden , sie zu unterdrücken
  • sie auf ein akzeptables Maß zu reduzieren , damit sie in die Umwelt gelangen können.

Die Analyse von Mikroorganismen wird durchgeführt Organismen , wenn sich das Einleitungsgebiet in der Nähe eines Badegebiets befindet. Die zu analysierenden Parameter sind in den Vorschriften der einzelnen Länder festgelegt . jedes Landes festgelegt und können von den örtlichen Behörden angepasst werden.

Gelöster Sauerstoff

Um das Leben in einem aquatischen Milieu aufrechtzuerhalten, ist es entscheidend, einen ausreichenden Sauerstoffgehalt zu bewahren. Tatsächlich ist dieser einer der Parameter, die für die Kontinuität des Lebens und seine Entwicklung notwendig sind. Er ist unerlässlich für die Photosynthese und den Abbau organischer Verbindungen.

Je mehr Wasser der freien Luft ausgesetzt wird, desto mehr wird es umgewälzt, und desto mehr ist es mit Sauerstoff übersättigt. Dagegen gilt es bei einem Überschuss an löslichen organischen Stoffen als untersättigt. Tatsächlich dienen diese organischen Stoffe vielen Mikroorganismen als Nahrung. Diese Mikroorganismen verbrauchen viel Sauerstoff, um sich zu entwickeln und diese Verschmutzung abzubauen. Dies erklärt insbesondere den Sauerstoffmangel in Abwasser. Die Temperatur beeinflusst diesen Parameter ebenfalls. Je kälter es ist, desto löslicher ist Sauerstoff in Wasser.

In der Praxis handelt es sich um die Analyse der Konzentration von gelöstem Sauerstoff. Seine Messung erfolgt mithilfe eines Oximeters.

Chemischer Sauerstoffbedarf COD

Der chemische Sauerstoffbedarf (COD) ist ein Maß für alle sauerstoffverbrauchenden Substanzen. Es handelt sich um:

  • solche, die durch die Abwasserbehandlung entfernt werden können
  • diejenigen, die sich nicht für eine biologischeBehandlung eignen.

Diese Messung der Sauerstoffmenge, die von einer Wasserprobe verbraucht wird, wird mit starken Oxidationsmitteln durchgeführt. Als Beispiel kann Kaliumdichromat für diese Messung verwendet werden. Dieser Parameter wird als verbrauchte Sauerstoffmasse pro Probenvolumen ausgedrückt. Praktisch erfolgt die Messung der Oxidation mittels eines COD-Tests, um die Menge an oxidierbaren Stoffen zu quantifizieren. Die Menge des für die Oxidation der vorhandenen organischen Stoffe verbrauchten Reagenzes, angegeben in mgO2/L, entspricht dem COD.

In einer Abwasserreinigungsanlage ist der COD ein wesentlicher Parameter zur Bewertung der Wasserqualität. Er ermöglicht es, um:

  • die Wirkung eines Abwassers auf das aufnehmende Medium zu bestimmen
  • den biochemischen Sauerstoffbedarf (BOD) zu bestimmen.

Besondere Vorsicht ist bei Analyseröhrchen geboten, die oxidierende Reagenzien enthalten. Sie sind besonders giftige Schadstoffe und müssen in einer spezialisierten Filiale wiederaufbereitet werden.

Biochemischer Sauerstoffbedarf BOD

Der BOD ist ein Parameter, der die Sauerstoffmenge angibt, die für die Beseitigung oder den Abbau biologisch abbaubarer organischer Stoffe im Abwasser unerlässlich ist.

Die Wasserprobe wird fünf Tage lang bei 20 °C, lichtgeschützt und hermetisch verschlossen gelagert. Man spricht von BOD5, da die Analyse über 5 Tage durchgeführt wird. Einige Länder verwenden andere Varianten wie BOD7 oder BOD21, die als ultimativer BOD bezeichnet werden.

Weltweit wird jedoch hauptsächlich der BOD5 verwendet. Die Dunkelheit verhindert das Risiko der Photosynthese, und die Temperatur von 20 °C fördert die Vermehrung von O2-liebenden Mikroorganismen.

In der Studie werden 2 Stichproben eingesetzt:

  • Der erste wird dazu dienen, die anfängliche Menge an O2
  • Der zweite dient zur Messung des BOD nach Ablauf der für die Studie vorgesehenen Zeit.

Der Abbau organischer Schadstoffe durch Mikroorganismen, oder Selbstreinigung, ist sauerstoffzehrend. Es ist diese Sauerstoffabnahme im Medium, die mit dem BOD5 gemessen wird.

Ähnlich wie der COD wird auch der BOD5 in mg/l Sauerstoff (mgO2/L) ausgedrückt. Er ermöglicht die Bestimmung der Auswirkung eines Abwassers auf das aufnehmende Gewässer.

Tatsächlich stellt der BOD5 den Anteil der natürlich biologisch abbaubaren organischen Stoffe dar und bindet somit den Sauerstoff der Gewässer.

SchwebendeMaterie

Schwebstoffe (TSS) sind Stoffe in der Übergangsphase in Kläranlagen. Das heißt, sie liegen nicht in kolloidaler oder gelöster Form vor. Wie der Name schon sagt, handelt es sich um suspendierte Partikel in der Flüssigkeit. Sie können gefiltert werden und bestehen aus organischen und mineralischen Partikeln. Der Begriff TSS wird häufig verwendet, obwohl es sich tatsächlich um die gesamten suspendierten Feststoffe (MEST) handelt.

Die Analyse der TSS besteht darin, ein zu analysierendes Probenvolumen durch eine Filtermembran zu leiten. Diese Membran wird dann für mindestens eine Stunde in einem Ofen bei 105 °C platziert. Die Gewichtsdifferenz vor/nach der Filtration ermöglicht die Bestimmung der Menge an Schwebstoffen. Dieser Wert wird in mg/l ausgedrückt.

TSS gehören zu den häufig verwendeten Parametern zur Bestimmung der Qualität von Abwasser, da sie eine Gefahr für das aufnehmende Gewässer darstellen.

  • Zunächst verstopfen diese TSS die Kiemen der Fische, was zu deren Erstickung führen kann.
  • Anschließend wird der Sauerstoff des aufnehmenden Mediums zur Eliminierung des organischen Anteils und der TSS mobilisiert.
  • Schließlich begrenzen die MEST das Eindringen von Licht und somit die O2-Produktion tagsüber. Dieses Phänomen tritt im Sommer auf, wenn das Wasser des aufnehmenden Gewässers warm ist und nicht so viel gelösten Sauerstoff speichern kann wie im Winter.

Unter den Anlagen zur Behandlung von Schwebstoffen haben wir den REUT-Skid, der es Ihnen ermöglicht, die Schadstoffe in Ihrem Wasser effizient zu behandeln, um es für andere Zwecke wiederzuverwenden. Wir laden Sie ein, dieses Formular auszufüllen, damit wir Ihr Wasseraufbereitungsprojekt bewerten können.

Gesamtstickstoff Kjeldahl NTK oder NK

Häusliche Abwässer enthalten fast ausschließlich organischen Stickstoff (Norg) und Ammoniumstickstoff (NH4+). Dies ist im Allgemeinen auch bei Industrieabwässern der Fall, obwohl eine große Disparität der Stickstoffwerte am Eingang von Unternehmen zu Unternehmen zu beobachten ist.

Organischer Stickstoff ist ein Bestandteil lebender Zellen ( Aminosäuren, Proteine) , während Ammoniumstickstoff NH4+ aus:

  • direkte Ausscheidungen von Lebewesen (Urin)
  • des Abbaus von organischem Stickstoff durch Mikroorganismen

Das Verhältnis zwischen Norg und NH4+ hängt unter anderem von der Länge des Sammelnetzes ab. Je länger die Verweilzeit in der Kanalisation ist, desto mehr Zeit haben die Mikroorganismen, organischen Stickstoff in NH4+ umzuwandeln.

Der Parameter Kjeldahl-Stickstoff NTK entspricht der Summe des im Wasser enthaltenen Ammonium- und organischen Stickstoffs, ausgedrückt in mg/L. Dies ist eine komplizierte Analyse, weshalb sie im Allgemeinen wie folgt berechnet wird:

NTK = Azote insgesamt NGL – Nitrite NO2 – Nitrate NO3

Bei häuslichen Abwässern sind Nitrate und Nitrite fast nicht vorhanden. Daher ist es üblich, nur eine Analyse des Gesamtstickstoffs NGL durchzuführen und davon auszugehen, dass NTK = NGL.

Wenn in einem Fluss eine hohe Konzentration an Kjeldahl-Stickstoff nachgewiesen wird , ist, deutet dies auf eine vom Menschen verursachte Verschmutzung hin. OrganischerStickstoff muss entfernt werden , da er die Sauerstoffsättigung die Sauerstoffkonzentration in einem Mediumerheblich reduziert. Aus diesem Grund sind die Einleitungsnormen in Bezug auf diesen Parameter oft sehr streng, und noch mehr , wenn das aufnehmende Medium als empfindliches Gebiet eingestuft wird.

Für die Geschichte, Diese Analyse ist nach dem dänischen Chemiker benannt . der die Dosierungsmethode 1883 entdeckte.

Ammoniak NH3 und Ammonium NH4+

Ammoniak NH3

Die Auflösung von Ammoniak NH3 (gasförmig) in Wasser bildet das Ammoniumkation NH4+. Die Verteilung von Ammonium/Ammoniak hängt vom pH-Wert und der Temperatur des Mediums ab. Im Wasserbereich wird der Begriff Ammoniak fälschlicherweise für Ammonium (NH4+) verwendet.

Ammonium NH4+ ist die am weitesten verbreitete Stickstoffverbindung in häuslichem Abwasser. Tatsächlich fangen Tiere (einschließlich des Menschen) das in ihrem Körper gebildete Ammonium ab, indem sie es in Harnstoff umwandeln. Nach der Ausscheidung wird dieser Harnstoff in den Abwassersystemen, insbesondere durch die Wirkung von Mikroorganismen, wieder zu NH4+ abgebaut. Dies ist der Hauptbeitrag von Ammonium in häuslichem Abwasser, etwa 80 % des NH4+.

In der Praxis, wird Ammonium in der Regel durch einen NH4+ -Test mit einem Spektralphotometer gemessen.

  • Die Farbe gibt die Konzentration an, bezogen auf mg/l Stickstoff (mgN/L).
  • Die Proben müssen vor der Analyse gefiltert werden, da TSS die Färbung stören.

Die Erfahrung zeigt jedoch, dass bei kommunalem Abwasser der Unterschied mit und ohne Filtration nicht signifikant ist. Diese Analyseröhrchen, obwohl weniger umweltschädlich, müssen ebenfalls in einem spezialisierten Kreislauf recycelt werden.

Ammonium NH4

Ähnlich wie der NTK ist NH4+ ein guter chemischer Indikator für die direkte Verschmutzung eines Flusswassers. Dies kann eine direkte Einleitung von Abwasser in die natürliche Umgebung sein (hauptsächlich aus Regenüberläufen), aber auch eine Verschmutzung durch den Abfluss von Tierkot, der auf Feldern ausgebracht wurde.

NH4+ ist gefährlich für die aquatische Fauna, da es zur Senkung der Sauerstoffkonzentration beiträgt, insbesondere aufgrund der von ihm geförderten Bakterienproliferation. Darüber hinaus wird NH4+ toxisch, wenn der pH-Wert über 8 liegt, da es sich wieder in gasförmiges NH3 umwandelt, das im Wasser gelöst bleibt.

In Aquaponik, Aquakultur oder Fischzucht wird dieser Parameter zusammen mit dem pH-Wert sehr genau überwacht. Tatsächlich kann eine geringe NH3-Konzentration, selbst in der Größenordnung von 1 mg/l, zu Mortalität führen.

Jungfische sind extrem empfindlich, und die Qualität ihres Wassers muss sehr streng kontrolliert werden. Forellen sind ebenfalls recht empfindlich gegenüber NH3; der LC50 96 (mittlere letale Konzentration über 96 Stunden, die die akute Toxizität für Fische ausdrückt – 50 % Mortalität bei Forellen) beträgt nur 0,4 mg/l. Stellen Sie sich also Forellenjungfische vor!

Nitrit NO2 und Nitrat N03

Im Stickstoffkreislauf wird Ammonium zu Nitriten NO2 und dann zu Nitraten umgewandelt. Nitrite sind instabile Verbindungen, die in dieser Form nicht lange bestehen bleiben. Bei Routineanalysen in Kläranlagen stellen Nitrite selbst nach der Nitrifikation einen winzigen Bruchteil des Gesamtstickstoffs dar. Aus diesem Grund werden sie in der Regel nicht gemessen. Nitrate NO3- hingegen sind stabiler und stellen die Endform der Oxidation dar. Folglich werden sie zur Bestimmung des oxidierten Anteils der Stickstoffbelastung verwendet.

Ebenso wie bei NH4+, werden Nitrit und Nitrat in der Regel analysiert. in Röhrchen kolorimetrisch mithilfe eines Spektralphotometers, und ihre Konzentration wird ebenfalls in mgN/L ausgedrückt. Die Proben müssen auch gefiltert werden und die Röhrchen NO3 und NO2 müssen ebenfalls in einem speziellen Verfahren wiederverwertet werden.

In einer Kläranlage findet man Nitrite und Nitrate natürlicherweise in der Umwelt. Nitrite sind in winzigen Mengen vorhanden, während Nitrate häufiger vorkommen und stammen aus:

  • Einleitungen aus der Landwirtschaft (Dünger)
  • Einleitungen aus Haushalten und Industrie. Es ist zu beachten , dass die Einleitungsnormen für die Parameter NO2 und NO3 selten sind. Daraus folgt, die meisten Kläranlagen nicht über einen Nitratentzug verfügen. Denitrifikationsstufe , mit der Nitrate zu gasförmigem Stickstoff N2 abgebaut werden.
  • Aus der natürlichen Umwelt für einige mg/L : diese geringe Konzentration ist optimal , um ein Gleichgewicht zwischen der Wasserflora und -fauna.

Zusammensetzung von Nitrit NO2 und Nitrat N03

Nitrit NO2

Nitrite entstehen bei der Oxidation von Ammonium (z. B. in einem Belüftungsbecken während des Nitrifikationsprozesses). Sie sind sehr toxisch für die aquatische Fauna, da sie die Sauerstoffbindung stören, insbesondere wenn der pH-Wert unter 7 liegt, und schnell zum Ersticken von Fischen führen. Nitrite können auch öffentliche Gesundheitsprobleme verursachen, wenn sie im Leitungswasser vorhanden sind (Blausucht bei Säuglingen), aber glücklicherweise werden Trinkwassernetze sehr streng kontrolliert, und es ist unwahrscheinlich, dass sich eine ausreichend hohe NO2-Konzentration in den Trinkwassernetzen bilden kann. Zur Relativierung sei daran erinnert, dass Nitrite in der Wurstwarenherstellung zur Konservierung weit verbreitet sind.

In der Aquaponik, Aquakultur oder Fischzucht wird dieser Parameter in Korrelation mit dem pH-Wert sehr genau überwacht. NO2-Konzentrationen unter 1 mg/l können Stress und Fischsterben verursachen. Daher kann man sagen, dass die NO2-Konzentration in den Ableitungen von Anlagen 1 mg/l nicht überschreiten sollte. Die Relevanz dieses Wertes wird angesichts der Konzentration von Wildfischen am Auslass einer Anlage in Frage gestellt, da die durchschnittliche Nitritkonzentration bei Behandlungen mit kurzer Verweilzeit, wie Biofiltern, nahe bei 2 mg/L liegt.

Nitrate NO3

Aus regulatorischer Sicht ist es äußerst selten , eine Einleitungsnorm für Nitrit zu haben. In der Praxis, ist es für einen Landwirt fast unmöglich , diesen Parameter zu beeinflussen.

Nitrate NO3- hingegen stellen keine Gefahr dar. Sind sie jedoch zu zahlreich, verursachen sie die Eutrophierung des Mediums (Algenwachstum im Wasser).

In der Aquakultur oder Fischzucht, ist der Parameter Nitrat nicht so wichtig (außer in der Aquaponik bei Pflanzen). Nitrate sind nämlich für ausgewachsene Fische kaum giftig. Vorsicht ist jedoch bei Jungfischen geboten, Sie können je nach Art unterschiedlich stark absterben, manchmal schon bei 20 mg/L.

Gesamtstickstoff NGL

Der Gesamtstickstoff NGL dient zur Messung der Gesamtstickstoffbelastung eines Abwassers.

Im Gegensatz zu NTK ist diese Analyse mit Hilfe von Röhrchen durch Kolorimetrie mit einem Spektralphotometer einfach durchzuführen, und ihre Konzentration wird ebenfalls in mgN/L ausgedrückt.

NGL, ist die Summe aller verschiedenen Formen von Stickstoff, die in einer Probe enthalten sind, d. h. Total Kjeldhal Stickstoff (NTK) und oxidierter Stickstoff (Nitrit + Nitrat).

NGL = NTK + NO2 + NO3

Gesamtphosphor PT

Herkunft des Phosphors

Ein Großteil des Phosphors, der im Abwasser landet, stammt aus menschlicher Aktivität. Die Ursache für den Phosphorüberschuss im Wasser ist vielfältig, aber im Durchschnitt kann man sagen, dass:

  • 2/3 der Phosphorbelastung stammt aus landwirtschaftlichen Aktivitäten, insbesondere durch den Abfluss von Ackerland und Weiden in die Gewässer. Der Effekt ist umso signifikanter, wenn die Böden mit Dünger verbessert oder nach der Ausbringung behandelt wurden.
  • Das letzte Drittel stammt aus den Abwässern kommunaler und industrieller Kläranlagen.
  • Ein sehr kleiner Teil dieser Phosphorbelastung ist auch auf den städtischen Abfluss (Regenwasser) und die diffusen Einleitungen von nicht-kollektiven Abwasserentsorgungsanlagen (ANC) zurückzuführen.

Urin macht etwa 60 % der Phosphate in häuslichem Abwasser aus. Kohlensäurehaltige Getränke sind in der Regel die Hauptquelle für Phosphate. Einige gängige Produkte wie Haushaltswaschmittel enthalten Polyphosphate, aber es muss anerkannt werden, dass die Hersteller große Anstrengungen unternommen haben, um den Phosphorgehalt zu reduzieren. Dies ist bei industriellen Waschmitteln nicht der Fall, die oft von einer fehlenden Regulierung des PO4-Gehalts profitieren. In Europa sinkt die Pt-Konzentration im Abwasser seit mehreren Jahren kontinuierlich.

Verwendung von Phosphor

Phosphor ist für die Entwicklung aller lebenden Organismen unerlässlich. Er ist natürlicherweise in Gewässern vorhanden. Er ist auch in industriellen und häuslichen Abwässern in wesentlich höheren Anteilen enthalten. Der Gesamtphosphor Pt setzt sich zusammen aus:

  • organischer Phosphor aus der Zersetzung von lebender Materie,
  • aus Phosphaten PO4, dem mineralisierten Teil (hauptsächlich in Form von Orthophosphat-Ionen). Abwässer liegen fast vollständig in Form von Phosphaten PO4 vor.

Wie beim COD und den Stickstoffparametern wird Pt mittels Kolorimetrie mit Röhrchen und einem Spektrophotometer analysiert, und seine Konzentration wird in mgP/L ausgedrückt.

Phosphate sind für Pflanzen und Tiere unerlässlich, jedoch trägt Pt zur Wasserverschmutzung bei, indem es das übermäßige Wachstum von Algen fördert, insbesondere in schwach bewegten Wassermassen. Tatsächlich ist Pt ein wesentlicher Bestandteil von Düngemitteln, dem berühmten NPK. Stellen Sie sich also Wasser vor, das mit Phosphor und NO3 verschmutzt ist! Die perfekte Kombination für eine schnelle Eutrophierung! Das Schlimmste ist, dass die Algen, wenn sie so reichlich wachsen können, an Lichtmangel sterben und ihr Zerfall den gelösten Sauerstoff des Wassers bindet. So sterben aquatische Arten an Erstickung. Dies erklärt, warum Phosphor reguliert wird. Die Regulierung betrifft nur den Parameter Pt, da er PO4 umfasst.

Kläranlage

In einer Kläranlage sind die Parameter des Abwassers, wie BOD, COD, Schwebstoffe (TSS) oder der pH-Wert, entscheidend für die Steuerung der verschiedenen Behandlungsprozesse. Diese Indikatoren ermöglichen die Echtzeitüberwachung der Schadstoffbelastung der Abwässer und die Anpassung wichtiger Schritte, wie die Belüftung in biologischen Becken oder die Sedimentation. Zum Beispiel weist ein hoher BOD auf eine hohe Konzentration organischer Stoffe hin, die eine ausreichende Sauerstoffzufuhr zur Optimierung der mikrobiellen Aktivität erfordert. Ebenso ist die Überwachung der TSS entscheidend, um die Effizienz der Feststofftrennung zu bewerten. Durch die Kombination dieser Analysen mit modernen Kontrolltechnologien gewährleisten Kläranlagen eine effiziente und umweltgerechte Behandlung, während sie ihre Abläufe an die Schwankungen der Abwasserströme und -belastungen anpassen.

FAQ

Warum die Qualität des Abwassers vor der Behandlung überwachen?

Die Messung der Parameter am Eingang einer Anlage ermöglicht es, die zu behandelnde Schadstoffbelastung zu antizipieren. Dies erlaubt die Anpassung der Prozesse (Belüftung, Dosierung, hydraulische Retention) an die Konzentration der Schadstoffe. Zum Beispiel signalisiert ein hoher BOD am Eingang einen zu erwartenden Sauerstoffmehrverbrauch in den biologischen Becken. Dies ist auch entscheidend, um ungewöhnliche Schadstoffe (nicht deklarierte Industrieabwässer) zu erkennen, die den biologischen Betrieb stören könnten.

Eine unzureichende Belüftung führt zu einem Mangel an gelöstem Sauerstoff, was den biologischen Abbau organischer Substanz verlangsamt. Umgekehrt verbraucht eine übermäßige Belüftung unnötig Energie und verursacht hohe Betriebskosten. Ein gutes Gleichgewicht ermöglicht die Optimierung der Leistung bei gleichzeitiger Minimierung der Kosten, insbesondere durch automatische Regelungen basierend auf gelöstem Sauerstoff oder dem in Echtzeit gemessenen BOD.

Ja, denn er bietet einen vollständigen Überblick über die Stickstoffbelastung, indem er alle ihre Formen (Ammonium, Nitrit, Nitrat und organisch) integriert. Dies ist besonders nützlich, um den Bedarf an Nitrifikations-/Denitrifikationsbehandlungen zu bewerten. Der Gesamtstickstoff wird oft verwendet, um die Schadstoffbelastung eines Gebiets zu berechnen und die Wasserwirtschaftspolitik zu steuern, auch wenn die Unterformen separat verfolgt werden.

Ursprünglich auf die einfache Sedimentation von Schwebstoffen konzentriert, haben sich die Anlagen mit dem Aufkommen biologischer Behandlungen (Belebtschlamm, Tropfkörper) im 20. Jahrhundert weiterentwickelt. Heute integrieren sie auch tertiäre Behandlungsstufen (Desinfektion, Eliminierung von Mikroschadstoffen) im Kontext eines wachsenden Regulierungsdrucks und Umweltbedenken wie der Wiederverwendung von Wasser.

Ein Parameter außerhalb der Norm ist nicht nur ein regulatorisches Problem: Es ist ein Symptom einer Fehlfunktion. Zum Beispiel:

  • BOD-Anstieg ➝ organische Überlastung ➝ unzureichende Belüftung oder Rührfehler.

  • NO₂⁻-Anstieg ➝ Nitrifikationsblockade ➝ toxischer Schock oder Sauerstoffmangel.

  • Instabile TSS ➝ schlechte Sedimentation ➝ Verstopfung oder Alterung des Schlamms.

Jede Abweichung muss in einen globalen Diagnosekontext gestellt werden, um die Prozesse anzupassen oder eine gezielte Wartung auszulösen.

Warenkorb
preloader