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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
17.10.2012 DWA Workshop Glauchau 2012
17.10.2012 DWA Workshop Glauchau 2012
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.
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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
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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
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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)
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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)
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CSB und BSB5
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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
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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
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Betriebsmethode CSB DIN 15705 (Küvettentest)
Vorteilegeringe Abwassermenge nötig (ca. 10ml) schnelle photometrische MethodeMuss nicht gekühlt, sondern nur konserviert werden
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Betriebsmethode CSB DIN 15705 (Küvettentest)
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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
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gelborange grün
Wichtig: Arbeiten Sie nur mit Handschuhen und Schutzbrille
Maßanalytische CSB-Be-stimmung nach DIN 38409 H41
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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
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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
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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.
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Die respirometrische MethodeMeßprinzip
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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
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BSB5 Verdünnungsmethode
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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
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Die VerdünnungsmethodeUtensilien
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Summenparameter BSB5
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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?
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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?
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Methodenvergleich BSB5Verdünnung / Respirometrie
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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
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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
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QM im akkreditierten Labor am Beispiel des CSB Küvette
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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
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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
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QM im akkreditierten Labor MWKK CSB - Küvette
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QM im akkreditierten Labor Prüfmittelüberwachung
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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
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CSB Küvettenüberprüfung bei LUH – Erfahrungen mit unseren Kunden
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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
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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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