Der Bedarf an kontinuierlich arbeitenden Meßsystemen für die Prozeßüberwachung in Abwasserbehandlungsanlagen steigt ständig. Die Entwicklung von Kurzzeit-Analysengeräten für die CSB-Analytik ermöglicht heute die Lösung von Steuerungs- und Regelungsproblemen, die in der Vergangenheit nur mit sehr großem Zeitaufwand realisiert werden konnten. So liefert das Online-Meßgerät EloxMonitor Meßwerte zwischen 10 und 100 000 mg/l CSB binnen einer Minute.
Dr.-Ing. Werner Arts
Ein wichtiger Summenparameter für die Abwasserbehandlung und Abwasserabgabenberechnung ist der chemische Sauerstoffbedarf (CSB). Es ist bekannt, daß seine wiederholt richtige Bestimmung im Labor eine anspruchsvolle Aufgabe ist. Darüber hinaus finden bei Verwendung der DIN-Methode gefährliche Reagenzien Verwendung, deren Analyserückstände kostenintensiv entsorgt werden müssen. Das Hauptproblem für den Betreiber einer Produktionsanlage besteht jedoch in der etwa zweistündigen Wartezeit auf das Meßergebnis, wodurch eine Prozeßsteuerung mit den Laborbestimmungsverfahren praktisch unmöglich ist.
Elektrochemische CSB-Bestimmung
Will der Betriebsleiter eines Unternehmens beispielsweise wissen, zwischen welchen Werten der CSB in einem Produktionsabwasserstrom in den letzten sechs Stunden schwankte, kann das nur durch ein deutlich schnelleres Meßverfahren ermittelt werden, welches eine Ganglinie dieses Zeitraumes aufzeichnet. Auch Fragen nach der Überschreitung von relevanten Grenzwerten im Tagesverlauf durch kurzfristige Produktionswasserspitzen können mit moderner CSB-Online-Meßtechnik beantwortet werden.
Ein für diese Aufgabenstellungen geeignetes Meßverfahren ist die elektrochemische CSB-Bestimmung mit Hilfe des Online-Meßgerätes EloxMonitor. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß spätestens eine Minute nach Zuführung einer Probe aus dem zu untersuchenden Produktions- oder Abwasserstrom das Meßergebnis vorliegt. Meßwerte zwischen 10 und 100 000 mg/l CSB kann das Gerät ohne hardwareseitige Änderungen bestimmen.
Eine möglichst gute Erfassung aller chemisch oxidierbaren Wasserinhaltsstoffe in der kurzen, für die Messung zur Verfügung stehenden Zeit gewährleistet das elektrochemische Meßprinzip. Bei diesem nutzt man das extrem hohe Oxidationspotential von Hydroxylradikalen (OH-Radikale) aus. Mit 2,85 V übertreffen sie das Oxidationsvermögen anderer bekannter Oxidationsmittel wie Ozon (2,07 V) oder Wasserstoffperoxid (1,36 V) deutlich. Deshalb können mit dieser Methode auch schwerer abbaubare Stoffe in sehr kurzer Zeit oxidiert werden. Darüber hinaus arbeitet das Verfahren ohne die von der CSB-Laboranalyse bekannten gefährlichen Chemikalien. Es kommen als Elektrolyte nur Natriumsulfat-Lösungen unterschiedlicher Konzentrationen zum Einsatz, was zur Folge hat, daß eine Entsorgung von Analysenrückständen entfällt.
Vollautomatische Messung
Die rechnergesteuerte, automatische Durchführung der Messungen garantiert dauerhaft richtige Meßergebnisse und schließt ”menschliche” Analysenfehler aus. Gerätefeatures wie eine vollautomatische Kalibrierung des Meßsystems, eine menügesteuerte und selbsterklärende Gerätesoftware mit Hilfstexten zu jedem Menüpunkt sowie die direkte Übertragung der Meßdaten auf Diskette oder über die Schnittstellen des Gerätes in eine Leitwarte vereinfachen die CSB-Bestimmung.
Das die elektrochemische CSB-Messung mit dem EloxMonitor darüber hinaus nur geringe Betriebskosten verursacht, ist auf eine Leistungsaufnahme des Gerätes von 150 Watt und die Hauptbetriebsmittel Natriumsulfat und Wasser zurückzuführen. Darüber hinaus erreicht das Meßsystem eine Geräteverfügbarkeit von mehr als 95% pro Jahr.
Wartungsfreie und zuverlässige Probenahme
Gerade in der Online-Meßtechnik kommt neben der Zuverlässigkeit des Meßgerätes der wartungsarmen und zuverlässigen Probenzuführung große Bedeutung zu. Dabei sollte auf jede Art von Filtrationseinheiten im Sinne einer repräsentativen Probenahme soweit wie möglich verzichtet werden.
Der mit dem EloxMonitor verwendete patentierte FlowSampler ist ein filtrationsfrei arbeitendes Probenaufbereitungssystem, durch das Abwasser hindurch gefördert wird. Im Zentrum des Abwasserstroms wird die Probe entgegen der Strömungsrichtung abgesaugt, wobei alle Grobstoffe zuverlässig entfernt und kleinere Feststoffpartikel miterfaßt werden. Dadurch gelangen immer unverfälschte Proben zum Gerät, die sich vom Abwasserstrom praktisch nicht unterscheiden.
Der FlowSampler arbeitet auch unter schwierigen Verhältnissen, beispielsweise vor dem Grobrechen einer Kläranlage, störungsfrei, so daß mit dieser Technik verstopfte Siebfilter und unhygienische Wartungsarbeiten der Vergangenheit angehören.
Anwendungsmöglichkeiten des EloxMonitors
Der EloxMonitor wird in einer Vielzahl von Anwendungen in industriellen Abwasserbehandlungsanlagen eingesetzt. Folgende Beispiele stellen nur einen Bruchteil der Anwendungsmöglichkeiten dar:
• Durch Kombination des EloxMonitor mit einer durchflußabhängigen Messung besteht die Möglichkeit, immer dann eine CSB-Bestimmung durchzuführen, wenn ein Produktionswasserstrom anliegt. Anschließend kann durch Berücksichtigung der Meßwerte eines Durchflußmessers mit dem CSB-Wert die jeweilige Abwasserfracht berechnet werden.
• In mehreren Anwendungen dient der EloxMonitor dazu, kurzfristige CSB-Spitzen des Produktionsabwasserstroms zu bestimmen. Aufgrund der individuellen behördlichen Situation bedeutet jede Überschreitung eines mit der Kommune festgelegten Grenzwertes für das jeweilige Unternehmen eine deutliche Erhöhung der Abwasserkosten. Die Dokumentation der Meßwerte gibt den Unternehmen in diesen Fällen die Sicherheit, einen Nachweis für den Abwasserstrom des Produktionsauslaufs führen zu können.
• Wenn eine Pufferungsmöglichkeit des Abwassers beispielsweise in einem Speicherbecken oder -tank vorhanden ist, dienen die Online-Meßergebnisse mitunter dazu, die Umleitung des aktuellen Abwasserstroms in diesen Abwassertank zu steuern, aus dem bei niedrigeren Konzentrationen das Abwasser dann langsam wieder dem Abwasserstrom hinzugefügt wird. Dadurch werden Grenzwertüberschreitungen und erhöhte Abwasserkosten wirkungsvoll vermieden.
Die Option, den EloxMonitor als Zweikanalmeßsystem zu betreiben, ermöglicht es, den CSB für einen oder mehrere Prozeßwasserströme einer Produktionsanlage an einem Meßpunkt und den Gesamtablauf der Anlage an einem zweiten Meßpunkt zu bestimmen. Zum Beispiel kann der Zulauf einer Anlage alle 20 Minuten in einem Meßbereich von 10 000 bis 20 000 mg/l überwacht werden und der Gesamtablauf alle 10 Minuten im Meßbereich von 50 bis 100 mg/l CSB. Ein Beispiel für die CSB-Bestimmung an zwei Produktionswasserströmen zeigen die in Abbildung 2 dargestellten Tagesgänge der 2-Kanal-Version des EloxMonitor. Dieses 24-Stunden-Profil liefert genaue Aussagen über die CSB-Spitzen der verschiedenen Teilströme und läßt Rückschlüsse auf die Güte der Vorbehandlungsmaßnahmen zu. Oftmals sind diese Informationen nur der Ausgangspunkt, um nachfolgend beispielsweise auf Basis der CSB-Fracht die Kosten der Abwasserbehandlungsanlage den Teilbetrieben anhand ihrer Abwasserströme zuzurechnen.
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