Zum Hauptinhalt springen

Abwasseranalyse und Abwasserüberwachung

Glossar der ETL Verfahrenstechnik GmbH

Abwasser entsteht durch Gebrauch, als Niederschlagswasser von befestigten Flächen und durch Fremdwasser, das etwa durch bauliche Schäden in die Kanalisation gelangt. In Deutschland werden diese Abwässer nahezu vollständig in Kläranlagen behandelt, bevor sie in Vorflutgewässer eingeleitet werden. Dabei können Schmutzstoffe sowohl in gelöster als auch in ungelöster Form und als organische Verbindungen vorliegen.

Kläranlagenzulauf: Überwachung und Analyse

Die Untersuchung des in Kläranlagen ankommenden Abwassers ist erforderlich, um Ausgangswerte für Nährstoffgehalte, organische Belastung und Salzfrachten festzustellen. Hierfür werden unterschiedliche Messverfahren von verschiedenen Herstellern angewendet. Um verlässliche Messergebnisse zu erzielen, ist die Qualität der Wasserprobe (Probenfiltration) entscheidend. Je nach Verunreinigung kann die Feinheit der Filterung (Membrantrenngrenze) einen großen Einfluss auf das Analyseergebnis haben.

Abwasserinhaltsstoffe: Eine Kategorisierung

  • Zehrstoffe: Dazu gehören biologisch abbaubare Substanzen wie Harnsäure und Glukose. Sie können Gerüche verursachen und den Sauerstoffgehalt in Gewässern reduzieren.
  • Nährstoffe: Besonders Stickstoff- und Phosphorverbindungen, die zur Eutrophierung stehender Gewässer beitragen und Algenwachstum fördern.
  • Schadstoffe: Dazu zählen Gifte, Schwermetalle, synthetische organische Substanzen sowie Bakterien, Pilze und Viren, die gesundheitliche Risiken bergen.
  • Störstoffe: Hierunter fallen Salze, Fette, Öle sowie Tone und Sand.

Wichtige Parameter der Abwasseranalyse:

Chemischer und Biologischer Sauerstoffbedarf (CSB, BSB)
Der Biologische Sauerstoffbedarf (BSB) quantifiziert den Sauerstoff, der erforderlich ist, um organische Substanzen im Wasser biologisch abzubauen. Diese Messung erfolgt unter definierten Bedingungen und über eine festgelegte Zeitperiode. Der BSB dient als Indikator für die Abwasserverschmutzung.

Adsorbierbare Organisch Gebundene Halogene (AOX)
Der AOX-Indikator ist ein Sammelparameter in der chemischen Analyse, der zur Bewertung von Wasserqualität und Klärschlamm verwendet wird. Er misst die Gesamtmenge an organischen Halogenverbindungen, die an Aktivkohle adsorbiert werden können. Dies beinhaltet Verbindungen von Chlor, Brom und Jod.

Ammonium und Ammoniumstickstoff
Ammoniumstickstoff bezieht sich auf den Stickstoff, der in Form von Ammonium-Ionen vorliegt. Dieser Wert wird insbesondere in der Abwasseranalyse und -aufbereitung angegeben.

In der Landwirtschaft werden diverse stickstoffhaltige Dünger verwendet, die unter anderem Ammoniumverbindungen sowie Nitrate enthalten. Darüber hinaus sind auch organische Stickstoffformen in diesen Düngemitteln vorhanden. Im Boden wird Ammonium durch den Prozess der Nitrifikation, bei dem Bakterien eine Rolle spielen, zunächst zu Nitrit und anschließend zu Nitrat umgewandelt. Diese Nitratverbindungen können von Pflanzen aufgenommen werden. Organisch gebundener Stickstoff im Boden kann ebenfalls mineralisiert werden und schließlich als Nitrat in den Bodenhumus übergehen. Diese Verbindungen können auch über Niederschlags- oder Abwasser in Kläranlagen gelangen.

Nitrat und Nitratstickstoff
Nitrate sind Salze und Ester der Salpetersäure, wobei Nitratstickstoff eine der anorganischen Stickstoffformen im Abwasser darstellt. Dieser entsteht als Endprodukt des biologischen Abbauprozesses der Nitrifikation, bei dem Ammoniak oxidativ durch Bakterien umgewandelt wird. Während dieses Prozesses werden organische Stickstoffquellen wie Harnstoff und Proteine zu Nitratstickstoff abgebaut.

Die Hauptquellen für Nitratstickstoff im Abwasser sind Harnstoff aus Fäkalien sowie Proteine. Mikroorganismen zerlegen diese Stoffe in einem mehrstufigen Prozess, der als Nitrifikation bezeichnet wird, zu Nitratstickstoff. Dabei erfolgt der Abbau über die Zwischenstufen von Ammoniumstickstoff und Nitritstickstoff. Besonders eiweißreiche Abwässer, etwa aus Großküchen, Restaurants und der Lebensmittelindustrie, tragen zusätzlich zur Nitratbelastung im kommunalen Abwassersystem bei.

In den abschließenden biologischen Reinigungsstufen von Kläranlagen wird Nitratstickstoff in ungefährlichen, elementaren Stickstoff umgewandelt, der dann in die Atmosphäre entweicht. Dieser Prozess, bekannt als Denitrifikation, wird von speziellen Bakterien unter sauerstoffarmen Bedingungen durchgeführt. Wichtig ist, dass bei unzureichender Funktion dieser Reinigungsstufe erhebliche Mengen an Nitraten in die Umwelt gelangen können.

Phosphat
Phosphate sind Salze und Ester der Orthophosphorsäure, wobei im erweiterten Verständnis auch Kondensate dieser Säure und ihre Ester als Phosphate bezeichnet werden. Sie kommen vorrangig in Düngemitteln sowie in Wasch- und Reinigungsmitteln vor. Durch landwirtschaftliche Anwendung und durch Haushaltsabwässer, insbesondere durch phosphathaltige Waschmittel, gelangen sie in den Boden und teilweise ins Grundwasser. Zudem werden Orthophosphate in industriellen Prozesswassern (Rohrleitungen) zur Vermeidung von Korrosion eingesetzt.

In Kläranlagen spielt die Messung des Phosphatgehalts eine zentrale Rolle für die effiziente Abwasserbehandlung. Phosphate können entweder durch chemische Fällung oder durch biologische Prozesse aus dem Abwasser entfernt werden. Bei der chemischen Fällung wird beispielsweise durch die Zugabe von gelösten Eisensalzen ein Großteil des Phosphats aus dem Abwasser ausgefällt. Dieser setzt sich dann zusammen mit anderen Schmutzpartikeln am Boden des Vorklärbeckens ab.

In Anbetracht der begrenzten Phosphorressourcen gewinnt die Rückgewinnung von Phosphaten aus Abwasser und Klärschlamm in Kläranlagen zunehmend an Bedeutung. Diese Rückgewinnung hilft, den nachhaltigen Umgang mit diesem wichtigen Grundstoff zu fördern.

Chloride
Chloride sind chemische Verbindungen, in denen Chlor mit anderen Elementen, ausgenommen Sauerstoff und Fluor, verbunden ist. In der Natur kommt Chlor nicht elementar vor, sondern ist stets in Verbindungen gebunden, häufig als Metallchloride wie Natriumchlorid oder Cobalt(II)-chlorid, die als Salze der Chlorwasserstoffsäure (Salzsäure) gelten.

Im Kontext von Wasser und Abwasser sind Chloride ein wesentliches anorganisches Anion. Eine merkliche Konzentration von Chlorid, oft resultierend aus gelöstem Natriumchlorid, kann dem Wasser einen deutlichen Salzgeschmack verleihen. Der Chloridgehalt im Abwasser liegt in der Regel über dem in Trinkwasser.

Die Überwachung des Chloridgehalts ist in Kläranlagen ein wichtiger Schritt, insbesondere in Küstengebieten, wo Meerwasser mit Abwasser in Kontakt kommen kann. In solchen Fällen kann der Chloridgehalt im Abwasser besonders hoch sein. Daher ist eine regelmäßige Kontrolle in solchen Regionen für eine effiziente Abwasserbehandlung unerlässlich.

Schwermetalle
Schwermetalle wie Nickel, Kupfer, Chrom, Blei, Zink und Quecksilber sind in verschiedenen Abwasserströmen zu finden. Sie stammen hauptsächlich aus industriellen Prozessen wie der Galvanotechnik und der Leiterplattenproduktion, wo sie durch Wasch- und Spülprozesse ins Abwasser gelangen. Schwermetalle können jedoch auch bei der Metallbearbeitung und in Reinigungsprozessen durch die Verwendung von waschmittelbasierten Komplexbildnern ins Abwasser eingebracht werden.

Die gängigen Methoden zur Schwermetallentfernung aus Abwasser basieren darauf, die Metalle in eine schwerlösliche Form umzuwandeln, die als Feststoff abgetrennt werden kann. Die traditionelle Methode ist die Fällung mittels Alkali oder Kalk. Hier wird der pH-Wert des Wassers so eingestellt, dass die Schwermetalle als schlecht lösliche Hydroxide ausfallen.

Die Effizienz dieses Verfahrens hängt stark vom pH-Wert ab, der für jedes Metall optimiert werden muss. Bei Vorhandensein mehrerer Metalle mit unterschiedlichen optimalen Fällungs-pH-Werten ist eine Kompromisseinstellung des pH-Wertes erforderlich, was zu höheren Restkonzentrationen der Metalle im Abwasser führen kann.

Für eine effektive Entfernung der Schwermetalle, insbesondere wenn Komplexbildner vorhanden sind, ist ein zweistufiger chemisch-physikalischer Behandlungsprozess unbedingt notwendig. Dieser Prozess umfasst die Dekomplexierung und die Fällung. Nach der Zugabe eines Dekomplexierers wird ein Fällungsmittel hinzugefügt, das letztlich ein schwerlösliches Metallsulfid bildet. Dieses setzt sich am Beckenboden ab und kann dann zusammen mit anderen Schmutzstoffen entfernt werden.

Zusammenfassung

Abwasser enthält eine Mischung aus den verschiedensten Stoffen wie z.B. Stickstoff, Phosphor, Schwermetalle, Chloride u.v.m. Es kommt aus Haushalten, der Industrie und dem Regen (Oberflächenwasser). In Kläranlagen wird das Wasser gereinigt und analysiert, um sicherzustellen, dass es vor dem wieder Einleiten, „umweltverträglich“ ist. Die Abwasseranalyse zeigt, welche Stoffe entfernt werden müssen und wie gut die Kläranlage am Ende arbeitet. Am Ende des Prozesses wird das gereinigte Wasser meistens wieder in Flüsse oder Seen zurückgeführt. Kläranlagen sind also essentiell, um die Umwelt und unsere Gesundheit zu schützen.

ETL Verfahrenstechnik GmbH: Experten für Abwasseranalyse

In der komplexen Welt der Abwasseranalyse spielt die Filtration eine entscheidende Rolle bei der Identifizierung und Behandlung verschiedenster „Verunreinigungen“. ETL Verfahrenstechnik GmbH ist ein Pionier in dieser Technologie und setzt neue Standards mit seinen hochmodernen Probenfiltrations-Systemen, Keramik- und Porospolimembranen als auch Dosiersystemen. Unsere Produkte sind nicht nur extrem effizient, sondern auch robust und langlebig, wodurch sie sich ideal für die vielfältigen Herausforderungen der Abwasserbehandlung eignen.

Unsere langjährige Expertise ermöglicht es uns, anwendungsspezifische Filtrationslösungen anzubieten, die die Genauigkeit der Abwasseranalyse erhöhen – unsere Systeme machen hier den Unterschied.

Mit der führenden Technologie von ETL Verfahrenstechnik GmbH können Sie sicher sein, dass Ihr Abwassermanagement nicht nur die Umwelt schützt, sondern auch den Betrieb Ihrer Kläranlage optimiert. Setzen Sie auf Exzellenz und Nachhaltigkeit in der Filtrationstechnik für Ihre Abwasseranalyse.