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17. Sprechertagung der ÖWAV Kanal- und Kläranlagen-Nachbarschaften, 3. und 4.September 2008

Überwachung von Indirekteinleitern - Probenahme

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Einleitung

Untersuchung des Abwassers bei Indirekteinleitern bezüglich Menge und Beschaffenheit (IEV)

Größter Fehlerbeitrag im Gesamtverfahren durch die Probenahme, nicht mehr nachträglich korrigierbar

Probenahme ist der erste Teilschritt bei chemisch-analytischen Untersuchungen

Indirekteinleiterüberwachung wichtig für ordnungs-gemäßen Betrieb von Kläranlage und Kanalisation

Messergebnisse sind von der Probenahmetechnik und vom Probenahmeort abhängig

Exakte Planung und Festlegung in fachlicher und rechtlicher Hinsicht notwendig

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Rechtliche Grundlagen

Indirekteinleiterverordnung (IEV)

Allgemeine Abwasseremissionsverordnung (AAEV)

Abwassermenge Probenahme

< 5 m³/d Stichprobe

5 – 50 m³/d Qualifizierte Stichprobe

> 50 m³/d gemäß AAEV

•Mengenproportionale homogenisierte Tagesmischprobe

•Stichprobe bei rasch veränderlichen Parametern

•Details und Abweichungen in branchenspezifischen AEV‘s

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Probenahmetechniken I

Ziel der Probenahme: Repräsentative Probe zur Ermittlung von Frachten und Konzentrationen

Realität: UV-Spektren und 2-Stundenmischproben einer Abwasserprobe: Abwassermengen und Konzentrationen verändern sich rasch:

200325

450575

70014:00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00 08:00[nm]

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Probenahmetechniken II

Qualifizierte Stichprobe

Stichprobe•Einzelentnahme (Schöpfprobe, direkt mit Probenflasche, Entnahmehahn …)

•Stichproben aus großen Pufferbecken: oft sehr repräsentativ

•Mind. 5 aliquote Stichproben im Abstand vom mind. 2 Minuten innerhalb von 2 Stunden

Mischprobe

•Meist Tagesmischproben (24h) mit automatischem Probenehmer

•Menge und Zeitpunkt der Einzelproben können von der Zeit, dem Durchfluss oder einem bestimmten Ereignis ( z.B. bestimmter Wasserstandpegel im Pufferbecken) abhängig sein

•Mischung mehrerer Stichproben über vorgegebenen Zeitraum oder kontinuierliche Teilstromentnahme

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Probenahmetechniken III

Periodisch: Zeitabstand Probenvolumen Frachtermittlung

Zeitabhängig konstant konstant eingeschränkt

Volumenabhängig variabel konstant Ja

Durchflussabhängig konstant variabel Ja

Ereignisabhängig variabel konstant (Ja)

Übersicht wichtiger periodischer Mischprobenahmetechniken:

Kontinuierlich Zeitabstand Probenvolumen Frachtermittlung

Zeitkontinuierlich kontinuierlich konstant eingeschränkt

Durchflusskontinuierlich kontinuierlich variabel Ja

Kontinuierliche Probenahmetechnik (selten):

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Probenahmetechniken IV

Grafische Darstellung wichtiger Probenahmetechniken

19:30

20:00

20:30

21:00

21:30

Vol

umen

/ D

urch

fluss

DurchflussZeitabhängigVolumenabhängigDurchflussabhängig

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Automatische Probenahmegeräte

•Schlauchquetschpumpe

•Vakuumsystem

Zwei Verfahren für Transport der Probe ins Probenahmegefäß:

Vorteile der Systeme:

•Vakuumsystem bei stark verschmutztem Abwasser; Ansaughöhe hat keinen Einfluss auf Probenvolumen

•Schlauchquetschpumpe bei Probenahmestutzen mit Druckschwankungen; durchflussabhängige Probenahme; auch bei flüchtigen Verbindungen einsetzbar

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Vorbereitung

Werkstoffauswahl der Probenahmegefässe in Abhängigkeit der zu messenden Parameter (ISO 5667-3)

Zahlreiche Normen für Wartung und Kalibrierung

Stromversorgung: Steckdose in der Nähe der Probenahmestelle wichtig; Pflege der Akkus

Kühlung wenn instabile Parameter gemessen werden (Elektrisch, Eis, Kühlakkus)

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Einbau I

Einbau des Probenehmers möglichst im Schacht (Manipulationsgefahr, Erwärmung der Probe)

Sichere Befestigung aller Komponenten; Keine Beeinträchtigung des Kanalisationsbetriebs

Druckunterschiede bei Probenahme aus Rohren und Stutzen beachten (Überflutung der Probenahmestelle!)

Vorhandene Messeinrichtungen dürfen nicht gestört werden (z.B. Aufstau in Venturigerinnen)

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Einbau II

Einbau des Ansaugschlauchs beeinflusst maßgeblich die Messwerte:

•Keine Berührung der Gerinnewand im Ansaugbereich

•Ausreichenden Wasserstand im Ansaugbereich durch Aufstauen sicherstellen (Kunststoffbecher, Sandsäcke, Wehr …)

•Bei laminaren Strömungen auf ausreichende Turbulenz bei inhomogenen Abwässern achten (Achtung bei flüchtigen Substanzen!)

•Bei zeitproportionalen Probenahmen und kein Abwasserdurchfluss vorhanden -> Messergebnisse sind abhängig vom Einbau des Ansaugschlauchs: Ansaugstelle dauerhaft im Wasser oder fällt bei fehlendem Durchfluss trocken

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Einbau III

Einfluss der Gestaltung des Ansaugbereichs auf die Kupfermesswerte bei zeitproportionaler Probenahme anhand eines Beispiels:

0

20

40

60

80

100

120

140

14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00

Zeit

[m³/h

]

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

[mg/

l]

2h ProbeDurchflussvolumenabhängigzeitabh., alle Probenzeitabh., Probe bei Durchfl.

•2h Mischproben schwanken stark

•Durchfluss schnell veränderlich

•Messwert bei volumenabhängiger Probenahme: 0,9 mg/l

•Messwert bei zeitabhängiger Probenahme; Ansaugstelle immer im Wasser: 2,1 mg/l

•Messwert bei zeitabhängiger Probenahme; Ansaugstelle trocken wenn kein Abwasser fließt: 1,0 mg/l

•Besseres Ergebnis wenn Ansaugstelle trocken fallen kann: Richtigere Gewichtung der Einzelproben!

•Aber: Höherer Verschleiß und kürzere Akkulaufzeit

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Ansteuerung und Kommunikation

Mobile oder stationäre Mengenmessung

Für mengenabhängige Probenahme muss der Durchfluss bekannt sein

Ansteuerung analog über Stromschleife (0/4-20mA) oder digital über mengenabhängige Impulse

Digitale Ankopplung über galvanisch getrennte Anschlüsse (Relais, Optokoppler)!

Häufige Störungen:

•Störimpulse (Nadelimpulse) am Steuereingang -> abgeschirmte Kabel

•Ansteuerimpulse zu kurz -> Bei Mengenmessung Impulslänge ändern

•Signalflanken zu flach -> Zu lange Zuleitung

•Kontaktprellen bei Relais -> Relaiseinbau überprüfen

Überprüfung der Ansteuerimpulse vor Probenahme: Einfache Testeinrichtungen (LED) oder Multimeter mit grafischer Anzeige

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Programmierung

Für die optimale Einstellung des Impulsteilers muss vorab ungefähr Menge und Verlauf des Abwassers bekannt sein

Impulsteiler, Anzahl der Proben, Probenmenge (50ml), Zeitabstand zwischen Proben

Kontrolle zumindest folgender Programm-Parameter vor dem Start:

Maximaler Zeitabstand bei Tagesmischproben: 15 Minuten

Bei zu großem Zeitabstand werden kurzzeitige Spitzen nicht erfasst, obwohl der Frachtanteil evtl. hoch ist

Zu geringer Zeitabstand führt zu Dauerbetrieb und entspricht dann zu einer zeitabhängigen Probenahme

Protokoll nach der Probenahme auslesen und auf Plausibilität und Fehler prüfen

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Sicherheit

Wichtige Sicherheitsaspekte:

Sicherheit geht vor Probenahme!

•Probenahme bei Schächten und Kanälen nur zu zweit

•Absperrung der Probenahmestelle

•Einstieg in tiefere Schächte nur mit Sicherung durch Brustgurt und Dreibein

•Prüfung mit Gaswarngerät vor Einstieg

•Hygiene: Schutzkleidung, Desinfektionsmöglichkeit, Impfungen

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Einfluss der Probenahme auf Messergebnis

•Volumenabhängige Mischprobe

Einfluss der Probenahmetechnik auf das Messergebnis anhand eines Beispiels aus der Praxis für TOC, Chlorid und Kupfer

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

TOC Cl Cu

[mg/l] [mg/l] [µg/l]

Volumenabhängige 24hMischprobe

Zeitabhängige 24h Mischprobe

Zeitabhängige 24h Mischprobe(Schlauch ständig im Wasser)

•Zeitabhängige Mischprobe: Ansaugstelle immer unter Wasser

•Zeitabhängige Mischprobe: Ansaugstelle trocken wenn kein Durchfluss vorhanden ist

•Gelbe Fehlerbalken zeigen Streuung der 2h-Mischproben

In Abhängigkeit des Parameters treten Mehr- oder Minderbefunde bei den zeitproportionalen Techniken auf (je nach Verlauf und Dynamik der Konzentrationen)

Stich- und qualifizierte Stichproben liefern bei diesem Beispiel nur „Zufallswerte“

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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit !

www.vorarlberg.at/umweltinstitut

Zusammenfassung

•Für repräsentative Probenahme sind sorgfältige Vorbereitungen und Planungen notwendig

•Nur die mengenabhängige oder im Sonderfall die ereignisorientierte Probenahme liefert ohne exakte Vorkenntnisse der Abwassersituation in der Praxis belastbare Ergebnisse