Vergleich von DIN- und Betriebsanalytik für die bei ... · Vergleich von DIN- und Betriebsanalytik für die bei Kleinkläranlagen relevanten Parameter 17.10.2012 DWA Workshop Glauchau

Vergleich von DIN- und Betriebsanalytik für die bei Kleinkläranlagen relevanten

Parameter

17.10.2012 DWA Workshop Glauchau 2012

Überblick

Rechtliche GrundlagenGesetze, Verordnungen, Richtlinien, Vorschriften und lokale Entscheidungen

Die Summenparameter CSB und BSB5Was wird gemessen, wie wird gemessen, welche Aussagen sind möglich.Warum ist es sinnvoll bei bestimmten Anlagen CSB und BSB5 im Abwasserablauf zu messen.

QM im akkreditierten Labor am Beispiel der CSB Küvette



EG-Abwasserrichtlinie 91/271/EWG (EU)Wasserhaushaltsgesetz WHG, 2002 (Bund)Abwasserverordnung AbwV (Bund)Abwasserabgabengesetz AbwAg (Bund)Unterschiedliche Verwaltungsvorschriften in den einzelnen Bundesländern (Land)Unterschiedliche Umsetzung in den Landkreisen (Land)

Zielsetzung und die rechtlichen Vorgaben für die Abwasserbehandlung

Rechtliche Vorgaben für die häusliche Abwasserbehandlung

Kleinkläranlagenverwaltungsvorschrift in den einzelnen Bundesländer

Festlegung der Untersuchungshäufigkeit und des Untersuchungsumfanges von Abwasser aus KKA

Hier haben die uW Behörden erheblichen Einflüße, auf die Festlegung des Untersuchungsumfangs

Die Anforderungen stehen im wasserrechtlichen Bescheid der dem Betreiber der KKA von der uW im Rahmen des Genehmigungsverfahrens ausgehändigt wird.


Anforderungen an Abwasser aus KA nach AbwVO

Größen-klasse kg/d

BSB5

CSB

mg/l

BSB 5

mg/l

NH4-N

mg/l

N-gesanorg.mg/l

P-ges

mg/l

1 (< 60 kg)

150 40

2(60 - 300 kg)

110 25

3 (300 – 600 kg)

90 20 10

4(600 – 6000 kg)

90 20 10 18 2

5(> 6000 kg)

75 15 10 13 1

17.10.2012 DWA Workshop Glauchau

Ablaufklassen von KKAnach DIBt, Deutsches Institut für Bautechnik

Klasse CSBmg/l

BSB5

mg/lNH4-Nmg/l

Nanorg.mg/l

Pmg/l

FäkalColiformeKeime je1000 ml

AFSmg/l

C 150*/100**

40*/25**

75*

N 90* /75**

20* /15**

10 ** 50*

D 90* /75**

20* /15**

10** 25** 50*

+ P 2**

+ H 100*

*erteilt aus der qualifizierten Stichprobe, bei fäkalcoliformen Keimen einfache Stichprobe

**ermittelt aus der 24-h Mischprobe; N-Parameter bei Abwassertemperaturen T> 12°C


Summenparameter und Einzelstoffe

Summenparameter EinzelstoffeBeschreibt die gleichartigen Merkmale der unterschiedlichen Abwasserinhaltsstoffe,

die durch ein bestimmtes Analyseverfahren nachgewiesen werden

können

Ein Einzelstoff ist eine Verbindung aus der Menge der Schmutzstoffe:

Summenparameter für Abwasser: z.B. Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB)z.B. Biologischer Sauerstoffbedarf (BSB5)

z.B. Gesamter org. gebundener Kohlenstoff (TOC)

Einzelstoffe für Abwasser z.B.: Nitrat-Stickstoff (NO3-N)Nitrit-Stickstoff (NO2-N)

Ammonimu-Stickstoff (NH4-N)Phosphor (P)


Summenparameter CSB und BSB5

CSB BSB5

Definition:Menge an Sauerstoff, welche zur Oxidation der gesamten im Wasser enthalten organischen Stoffe verbraucht wird.

Definition: Maßzahl für die Menge des im Wasser gelöstem Sauerstoff, der in einer bestimmten Zeit durch Mikroorganismen zum biologischen aeroben Abbau gelöster organischer Verbindungen im Abwasser benötigt wird (Veratmung) (Untermenge vom CSB)

Verfahren:Bestimmung im Labor mit Zugabe von Kaliumdichromat zum Abwasser

Verfahren:Der Verbrauch nach 5 Tagen bei 200 C wird ermittelt (BSB5)


CSB und BSB5


Mit dem CSB werden praktisch sämtliche organischen Inhaltsstoffe bestimmt.

Der BSB5 lässt Aussagen zu über den Anteil der biologisch abbaubaren organischen Substanzen.

Das Verhältnis von CSB/BSB5 lässt Aussagen zu über die Funktionsfähigkeit der biologischen Stufe einer KKA. Nach einer biologischen Reinigung beträgt der BSB5 etwa 10 bis 35% des CSB.

Warum CSB und BSB5-Messung? Beispiele


Bei 80 % der Anlagen reicht die Überwachung des CSB ausBei 20 % der Anlagen ist es oft hilfreich den Ablaufwert des BSB5 zusätzlich zu kennen, um Fehler der Anlage zu erkennen.CSB 140 mg/l - BSB5 50mg/l (Verhältnis 3:1 bzw. 2:1)

– Belüftung funktioniert nicht Mibi nicht i. Ordnung– Es findet keine Nitrifikation statt – Hohe Ammoniumwerte können den Beton angreifen. – Anlage ist tot, obwohl CSB Wert eingehalten wird

Meßmethoden CSB


Betriebsmethode CSB DIN 15705 (Küvettentest)

Vorteilegeringe Abwassermenge nötig (ca. 10ml) schnelle photometrische MethodeMuss nicht gekühlt, sondern nur konserviert werden


Betriebsmethode CSB DIN 15705 (Küvettentest)


Nachteile Ungenauigkeit durch kleines ProbevolumenChrom 6 Verbindungen sind karzinogen Aufschluss findet in halbkonzentrierter Schwefelsäure statt (Gefahr von Verätzung durch Spritzer)Quecksilberverbindungen sind hochtoxisch ( können Vergiftungserscheinungen durch Hautkontakt auslösen)Hoher Anteil an schwermetallhaltigen Abfällen (Kaliumdichromat, Quecksilberverbindungen) die fachgerecht entsorgt werden müssen. Kein Referenzverfahren nach AbwVo (nicht gerichtsfest)

Die Bestimmung des CSB mittels Küvette


gelborange grün

Wichtig: Arbeiten Sie nur mit Handschuhen und Schutzbrille

Maßanalytische CSB-Be-stimmung nach DIN 38409 H41


VorteileReferenzmethode nach Abwasserverordnung (Prüflabor)Höhere AnalysengenauigkeitSchiedsmethode bei Gericht

Nachteile Größerer Zeitaufwand im Labor Hoher Anteil an schwermetallhaltigen Abfällen (Kaliumdichromat; Quecksilberverbindungen) die fachgerecht entsorgt werden müssen.

Summenparameter CSB


Hohe Werte im Ablauf - also ein hoher Sauerstoffbedarf -bedeuten, dass das Abwasser nicht ausreichend geklärt wurde. Der obere Grenzwert für KKAs liegt nach der AbwV bei 150 mg/l

Der CSB-Wert ist (immer) deutlich größer als der BSB5.Im Zulauf ist der CSB in der Regel doppelt so hoch wie der BSB5

Im Ablauf ist der CSB in der Regel 3-10 mal so hoch wie er BSB5

Meßmethoden BSB5


Manometrische Meßmethode

Das zu untersuchende Wasser wird in eine Flasche eingebracht, wobei ein Großteil der Flasche mit Luft gefüllt bleibt. Die Flasche wird luftdicht verschlossen und der Druck in dem Gefäß mit einem Manometer bestimmt. Das entstehende CO2 wird chemisch gebunden. Der Sauerstoffverbrauch bewirkt eine Druckabnahme, woraus der Biologische Sauerstoffbedarf errechnet werden kann. Die Apparatur wird bei konstanter Temperatur gehalten.


Die respirometrische MethodeMeßprinzip


C + O2 CO2

2 NaOH + CO2Gas Na2CO3fest + H2O

Manometrische Meßmethode

VorteilLeichte AnwendungKontinuierliche Messung

NachteilHöhere Streuung der MesswerteKontinuierliche MessungBenötigt viel Equipment Es wird die Sauerstoffzehrung nicht der Sauerstoffbedarf gemessenEntspricht nicht den natürlichen Gegebenheiten (Vorfluter) Betriebsmethode, nicht zugelassen nach AbwVBei größeren Untersuchungsmengen sehr teuer


BSB5 Verdünnungsmethode


Durchführung

Probe wird doppelt angesetzt mit 2 versch. Verdünnungen (Bsp. 1:5 u. 1:10)Verdünnungswasser (mit Sauerstoff und Nährstoffen angereichert damit kein limitierender Faktor da ist)Einstellung optimaler Vermehrungsbedingungen für die Mikroorganismen Sauerstoffmessung zu Beginn und nach 5 Tagen

Verdünnungsmethode

VorteilTatsächliche Messung des SauerstoffbedarfsReproduzierbare Werte einfache Handhabung und der geringe ApparateaufwandNach AbwV vorgeschriebene MethodeNatürliche Verhältnisse werden nachgeahmt (Vorfluter)

Nachteilkeine kontinuierliche Erfassung der Entwicklung des Sauerstoffbedarfs möglich aber auch nicht notwendig


Die VerdünnungsmethodeUtensilien


Summenparameter BSB5


Der Verbrauch nach 5 Tagen bei 200 C wird ermittelt (BSB5). Dieser Messwert gibt Auskunft darüber, wie viel Sauerstoff die im Abwasser vorhandenen Mikroorganismen innerhalb von 5 Tagen verbrauchen.

Der obere Grenzwert (KKA) liegt in Deutschland bei 40 mg/l.

Der BSB ist nur eine Teilmenge des CSB

Warum BSB5-Messung?


Hoher BSB5 Anteil im Ablauf (> 35 mg/l)Schlechte Belüftung Belebtschlamm noch intakt?

Niedriger BSB5 Anteil im Ablauf (< 10mg/l ) und hoher CSB

Gute Reinigungsleistung Verdacht auf schwerabbaubare organische (chemische) Stoffe im Abwasser (z.B. Arzneimittel, Huminstoffe, Waschmittel)

Warum BSB5-Messung?


Methodenvergleich BSB5Verdünnung / Respirometrie


Verdünnungsmethode RespirometrieVorteil Nachteil Vorteil Nachteil

Messung des Sauerstoffbedarfs

Keine kontinuierliche Erfassung des BSB

möglich

Leichte Anwendung Messung der Sauerstoffzehrung

Methode nach AbwVO (Referenzmethode und

Schiedsmethode)

Kontinuierliche Messung Betriebsmethode keine Methode nach AbwVO

Apparativer Aufwand gering

Apparativer Aufwand hoch und bei vielen Proben teuer

Nachahmung natürlicher Verhältnisse (Vorfluter)

Störanfällig

Einfache Handhabung

Geringes Probevolumen nötig

Großes Probevolumen nötig

Hoher Probendurchsatz möglich

Fazit

Wenn der BSB5 im Ablauf noch mehr als 35 % vom CSB hat, dann ist das ein Hinweis dass das Wasser zwar biologisch gut abbaubar ist aber wahrscheinlich unzureichend belüftet bzw. der Belebtschlamm nicht mehr intakt ist.

Wenn der BSB5 erheblich kleiner als 10% des CSB im Ablauf beträgt, dann sind offensichtlich noch schwer abbaubare Substanzen wie z.B: Huminstoffe, Medikamentenreste, Waschmittel im Abwasser


Fazit

Beispiel für ein gutes CSB/BSB5 Verhältnis

Zulauf CSB 600mg/l und BSB5 300mg/lAblaufleistung CSB 90% - 60 mg/lAblaufleistung BSB5 95% 15mg/l


QM im akkreditierten Labor am Beispiel des CSB Küvette


Externe Qualitätssicherung

- Jährliche Fachbegutachtung (DAkkS)

- Reakkreditierung im 5-Jahresabstand (DAkkS)

- Teilnahme an Ringversuchen (LüRV)

- Laborvergleiche (Partnerlabor)

QM im akkreditierten Labor am Beispiel des CSB Küvette


Interne Qualitätssicherung

- Prüfmittelüberwachung (Mikroliterpipetten,

Analysenwaage, Photometer, Thermoreaktor)

- Verfahrensverifizierung (Kalibrierkurve)

- Kontrollkartenpflege (BWKK, MWKK, SWKK, QZKK)

- Verwendung von zertifiziertem Referenzmaterial

- Rohdatenarchivierung (5 Jahre)

QM im akkreditierten LaborKalibrierfunktion CSB - Küvette


QM im akkreditierten Labor MWKK CSB - Küvette


QM im akkreditierten Labor Prüfmittelüberwachung


Qualitätsanforderungen im Vergleich

Betriebskontrolle Qualifizierte Selbstüberwachung

Mäßige Anforderungen an das QM Hohe Anforderungen an das QM

Screening zur ungefähren Einschätzung der Situation in der

Anlage

Analytik muss vor Gericht bestehen –größtmögliche Sicherheit für den

Kunden

Schnelle Ergebnisse – schnelles Eingreifen möglich

Qualität vor Schnelligkeit

Staatliche Maßnahmen (Bußgelder) benötigen verlässliche Daten


CSB Küvettenüberprüfung bei LUH – Erfahrungen mit unseren Kunden


Vielen Kunden ist das Risiko zu groß mit den gefährlichen Chemikalien umzugehen. Der Aufwand bzgl. der Qualitätskontrolle ist auch vielen Kunden zu hoch. Sie brauchen nicht nur Pipette und Photometer, sondern auch Analysenwaage, Kalibriersatz etc. Anschaffung und Wartung der Gerätschaften teuerHoher zeitlicher Aufwand

CSB Küvettenüberprüfung bei LUH – Vorteil für unsere Kunden


Zeitersparnis - dadurch– mehr Wartungen pro Tag möglich– mehr Einbauten möglich – mehr Zeit für den Vertrieb

Ergebnisse können in Exceltabelle geliefert werden – DiWa Protokoll

Konzentration auf das eigentliche Geschäft

Sicherheit

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit


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