Veränderungen im Ablauf zuverlässig erkennen

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1 Fakultät für Bauen Abfall- und Siedlungswasserwirtschaft Veränderungen im Ablauf zuverlässig erkennen Ersatzparameter für CSB und BSB 5 und deren Einsatzmöglichkeiten bei Kleinkläranlagen Auf dem Markt befindliche Überwachungsfunktionen Stand der Technik zur Bestimmung grenzwertrelevanter Parameter Umsetzbarkeit und Praxistauglichkeit Zusammenfassung F 1

2 Derzeit auf dem Markt befindliche Überwachungsfunktionen für Kleinkläranlagen Gängige Überwachungsfunktionen Netzausfall Betriebsstunden Unzulässiger Wasserstand (Hochwasser) Energieaufnahme elektrischer Teile Mangelhafte Funktion von Schwimmerschaltern Temperaturerhöhung im Schaltschrank Druckmessung vom Verdichter Erweiterte Überwachungsfunktionen Schlammspiegel? (Bildquelle: Vahrson) F 2

3 Stand der Technik Bestimmung grenzwertrelevanter Parameter über einfache physikalische Messmethoden Wichtigste Anforderungen an das Messsystem einfache, möglichst lineare Abhängigkeit von den grenzwertrelevanten Parametern kein oder nur geringer Chemikalienverbrauch bedienerfreundlich, kalibrierungsarm geringe Anschaffungs- und Betriebskosten Trübungssonde (Bildquelle: Straub) Auswahl der Messmethoden ph-wert, Leitfähigkeit, TS-Gehalt Redoxspannung, Trübung Gehalt des gelösten Sauerstoffs SAK 254 -Sonde (Bildquelle: Hach-Lange) spektraler Absorptionskoeffizient bei 254 nm (SAK 254 ) Redoxsonde (Bildquelle: Straub) F 3

4 Bekannte Untersuchungen zum Ersatz des CSB Korrelierte Parameter zum CSB Trübung, Färbung, Lichtstreuung Trübung Gelöster Sauerstoff Genauigkeit Anmerkung Quelle R = 0,91 Abweichung bis zu ± 6,4 % Abweichung bis zu ± 27 % KKA; nichtlinearer Verlauf, GW-Überschreitung KKA; unterschiedliche Werte je Anlagentyp, GW-Überschreitung KKA; Festlegung von Mindestwerten zur Einhaltung des Grenzwertes, unterschiedliche Werte je Anlagentyp, abhängig vom Messzeitpunkt Austermann- Haun (2007) Fresenius (2005) Fresenius (2005) SAK 254 R = 0,88 < EW, CSB = mg/l GW-Überschreitung geeignet zur Feststellung der Grenzwertüberschreitung Matsché et al. (1995) F 4

5 Abhängigkeit des CSB von der Trübung für technische Anlagen Trübung durch schwebende oder aufgewirbelte Feststoffe freie Bakterien Leichte Färbungen haben keinen Einfluss auf Trübung Ablaufwerte in mg/l 24,6 NTU CSB BSB 5 18 NTU 24,6 NTU Optisch klare Probe: 15 NTU F 5

6 Abhängigkeit des CSB von der Trübung für technische Anlagen CSB ab / mg l Kann-Dehn (1999) Vertrauensbereich Messwerte Grenzprüfbereich Regressionsgerade R = 0,84 CSB = 2,73 Trübung + 77, Trübung / NTU n = 268 F 6

7 Abhängigkeit des CSB vom SAK 254 für technische Anlagen CSB ab / mg l Vertrauensbereich Messwerte Grenzprüfbereich Regressionsgerade R = 0,93 CSB = 2,39 SAK SAK 254 / m -1 n = 232 F 7

8 Umsetzbarkeit und Praxistauglichkeit Mobile Messung Vorteile Stationäre Messung Minimierung des analytischen Aufwands (SAK 254 ): Behördenakzeptanz? Kostenumlage auf viele Betreiber (15 /KKA) Möglichkeit der sofortiger Einleitung von Gegenmaßnahmen kurzfristige Erkennung einer ungenügenden Ablaufqualität (SAK 254 ) Keine kontinuierliche Ermittlung der Ablaufqualität Eigenüberwachung/Wartungshäufigkeit bleiben erhalten Nachteile Minimierung der Eigenüberwachung Minimierung der Wartungshäufigkeit: Behördenakzeptanz? stichprobenunabhängige Einschätzung der Ablaufqualität je nach Technisierungsgrad (SAK 254 ) Hohe Anschaffungskosten trägt der Betreiber Standzeiten Sensorik derzeit noch ungeklärt F 8

9 Online-Trübungs-Messsonde zur Ermittlung der Ablaufqualität CSB-Ablaufkonzentration / mg l über online-trübung über Labor-Trübung gemess. CSB Sep. 24. Sep. 1. Okt. F 9

10 Online-SAK 254 -Messsonde zur Ermittlung der Ablaufqualität 400 CSB-Ablaufkonzentration / mg l über online-sak 254 über Labor-SAK 254 gemess. CSB Stromausfall 24 h auswärts Urlaub vor Ort 2. Jul. 9. Jul. 16. Jul. 23. Jul. 30. Jul. 6. Aug. 13. Aug. F 10

11 Zusammenfassung und Ausblick Biologische Kleinkläranlagen sind betreuungs-/überwachungsintensiv. Abschätzung der Ablaufveränderung über Trübungssonden Bestimmung der Ablaufkonzentration über SAK 254 Hauptvorteile Minimierung Chemikalieneinsatz Kurzfristige Erkennung von Anlagenproblemen Notwendigkeit der Anerkennung der Behörden Zukünftig Fernwirktechnik: Eingriff auf die Anlagenfunktion Entwicklung und Markteinführung einer kostengünstigen Sensorik F 11

12 Abfall- und Siedlungswasserwirtschaft Was die Zukunft anbelangt, so haben wir nicht die Aufgabe, sie vorherzusehen, sondern sie zu ermöglichen. (Antoine de Saint-Exupéry) F 12