Punktgenaue Stoffströme

Hans-Peter Mascha, Dr. Werner Arts

Industrielle Kläranlagen sind meistens für den Betrieb mit „normalen“ Abwasserkonzentrationen ausgelegt. Durch hohe Frachten können Überlastungen des Klärprozesses und dadurch Überschreitungen der Ablaufwerte und evtl. längerfristige Störungen im Kläranlagenprozess entstehen. Zum Schutz der Anlagen vor langanhaltenden hohen Abwasserkonzentrationen, werden daher auf vielen industriellen Kläranlagen Ausweich- und Schutzmöglichkeiten geschaffen. Ziel ist es, unerwünschte höhere Abwasserkonzentrationen bzw. unbekannte Schadstoffe nicht oder zumindest nur sehr kurzzeitig in den normalen Kläranlagenbetrieb gelangen zu lassen.

Meist steht als Umleitungsmöglichkeit ein Havariebecken oder ein spezieller Bereich mit Hochlastbiologie zur Verfügung. Sehr häufig ist auch die Kombination von Havariebecken und Hochlastbiologie vorhanden. Die Entscheidung, in welches System das stark belastete Abwasser umgeleitet wird, wird mithilfe der vorgeschalteten Online-Analysetechnik getroffen. Dabei ist es von enormer Bedeutung, dass die Messgeräte schnell sehr hohe Messspitzen erfassen und darstellen, wie lange diese Peaks anhalten. Die Messergebnisse entscheiden darüber, ob und wann der Abwasserstrom anstatt ins Havariebecken in die Hochlastbiologie umgeleitet wird und wann er letztendlich wieder in den normalen Kläranlagenbetrieb gelangen kann.

Messen Analysegeräte nicht schnell genug, besteht die Gefahr, dass hochbelastetes Abwasser zu spät umgeleitet wird. Oftmals erreichen Analysatoren mit kontinuierlichen Messverfahren die möglichen Spitzenwerte nicht. Dieses hochbelastete Abwasser kann dann in die Kläranlagen gelangen.

Vor allem bei kontinuierlichen Messverfahren kommt es zu einer Vermischung der Proben. Hierbei wird belastetes Wasser mit nicht mehr oder noch nicht belasteten Stoffströmen vermischt, sodass die Messergebnisse teilweise sehr stark verfälscht werden. So kann eine starke Belastung angezeigt werden, wo eigentlich keine mehr ist. Stundenlang werden Prozesse unterbrochen, große Mengen Wasser abgeleitet und es entstehen unnötig hohe Folgekosten für die Betreiber. Die hohe Anhangskraft von möglicherweise eingeleiteten Stoffen kann unter Umständen diese Memory-Effekte noch verstärken.

Bei einem Batch-Verfahren bzw. diskontinuierlichen Verfahren hingegen wird jeweils nur die Belastung einer einzelnen Probe gemessen. Diese Messungen können innerhalb von ein bis drei Minuten erfolgen und liefern, sofern mit einem Hochtemperaturverfahren die komplette Probe oxidiert wird, den tatsächlichen Belastungsgrad (T100-Wert). Hinsichtlich der Genauigkeit kann und wird das Ergebnis deutlich von den Resultaten des kontinuierlichen Messverfahrens abweichen. Das Batch-Verfahren gewährleistet jedoch eine zeitnahe Umleitung der hochbelasteten Abwasserströme, deren kontrollierte Entsorgung bzw. der Speicherung in einem Havariebecken sowie eine zeitnahe Wiederaufnahme der Standardbetriebsabläufe.

Bild 1 soll den möglichen Messverlauf beider Verfahren verdeutlichen. Während die Messergebnisse des kontinuierlichen Verfahrens langsam ansteigen, wird der Höchstwert – selbst nach größter Verzögerung – oft nicht erreicht. Dies ist durch die verfahrensbedingte Vermischung – und somit Verdünnung – der verschiedenen TOC-Konzentrationen zu begründen. Der Alarm für die Grenzwertüberschreitung wird also, wenn überhaupt, mit einer großen Verspätung veranlasst. Eine rechtzeitige Umleitung der belasteten Stoffströme ist somit nicht gewährleistet.

Das Batch-Verfahren, hier vertreten durch den QuickTOC von LAR Process Analysers, kann die genauen Messergebnisse innerhalb von kürzester Zeit liefern. Trotz einer geringen Verzögerung kann der belastete Stoffstrom zeitnah umgeleitet und eine Einleitung in die Kläranlage verhindert werden.

Bild 2 zeigt eine tatsächliche 24-Stunden-Vergleichsmessung beider Verfahren mit der gleichen Applikation und verdeutlicht, wie stark die Messungen – zeitlich aber auch wertebezogen – voneinander abweichen können. Bei einem Grenzwert von 500 ppm konnte das kontinuierliche Verfahren die Überschreitung zwischen 2:00 und 3:00 Uhr nicht erkennen. Der hochbelastete Abwasserstrom wurde nicht umgeleitet. Die starken Belastungen zwischen 8:00 und 17:00 Uhr wurden mit einer Verzögerung von über einer Stunde gemeldet, sodass dieser Teil des Stoffstroms ungehindert in die Standardbetriebsabläufe, d. h. in die Kläranlage geleitet wurde. Der abrupte Rückgang der Kontamination gegen 17:00 Uhr wurde erst mit einer Verzögerung von fünf Stunden verzeichnet. Je stärker die Spitzenbelastung, desto länger dauern die Memory-Effekte auch an. Fünf Stunden lang wurde also nicht mehr kontaminiertes Wasser umgeleitet, um kostenintensiv entsorgt zu werden.

Das Online-Messgerät QuickTOC konnte die genauen Messergebnisse innerhalb von wenigen Minuten liefern. Dies ermöglichte eine schnelle Reaktion, d. h. Umleitung der hochbelasteten Abwässer sowie die kostengünstige Wiederaufnahme der Standardbetriebsabläufe dieser Applikation.

Das speziell an die hohen Anforderungen solcher Applikationen entwickelte TOC-Online-Messgerät, das mit einem Hochtemperaturverfahren bei +1200 °C die Proben vollständig oxidiert, liefert schnell präzise Messergebnisse. Jede Probe wird in Minutenabständen einzeln gemessen, wobei die Zuleitungen sowie entsprechende Gefäße vor jeder Messung automatisch gereinigt werden. Es erfolgt keine Vermischung der zu messenden Wässer und somit treten keine Memory-Effekte auf. Der QuickTOC hat optional einen Messbereich von 1 bis 50 000 mg/l und kann den TC (Total Carbon) und den TOC (Total Organic Carbon) erfassen. Durch die Vermeidung von dünnen Schläuchen und schmalen Zuleitungen, die von den adhäsiven Stoffen verstopft werden können, arbeitet der QuickTOC zuverlässig und ist wartungsarm. Eine Filtration der Probe ist nicht notwendig.

Halle A4, Stand 213

Online-Info www.cav.de/0910459