Vergleich von DIN- und Betriebsanalytik für die bei Kleinkläranlagen relevanten Parameter

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1 Vergleich von DIN- und Betriebsanalytik für die bei Kleinkläranlagen relevanten Parameter

2 Überblick Rechtliche Grundlagen Gesetze, Verordnungen, Richtlinien, Vorschriften und lokale Entscheidungen Die Summenparameter CSB und BSB 5 Was wird gemessen, wie wird gemessen, welche Aussagen sind möglich. Warum ist es sinnvoll bei bestimmten Anlagen CSB und BSB 5 im Abwasserablauf zu messen. QM im akkreditierten Labor am Beispiel der CSB Küvette

3 Zielsetzung und die rechtlichen Vorgaben für die Abwasserbehandlung 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)

4 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.

5 Anforderungen an Abwasser aus KA nach AbwVO Größenklasse kg/d BSB5 CSB mg/l BSB 5 mg/l NH4-N mg/l N-ges anorg. mg/l P-ges mg/l 1 (< 60 kg) 2 ( kg) 3 ( kg) 4 ( kg) 5 (> 6000 kg) DWA Workshop Glauchau

6 Ablaufklassen von KKA nach DIBt, Deutsches Institut für Bautechnik Klasse CSB mg/l BSB5 mg/l NH4-N mg/l Nanorg. mg/l P mg/l Fäkal Coliforme Keime je 1000 ml AFS mg/l C 150*/ 100** N 90* / 75** D 90* / 75** 40*/ 25** 20* / 15** 20* / 15** 75* 10 ** 50* 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 DWA Workshop Glauchau

7 Summenparameter und Einzelstoffe Summenparameter Beschreibt die gleichartigen Merkmale der unterschiedlichen Abwasserinhaltsstoffe, die durch ein bestimmtes Analyseverfahren nachgewiesen werden können Summenparameter für Abwasser: z.b. Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) z.b. Biologischer Sauerstoffbedarf (BSB 5 ) z.b. Gesamter org. gebundener Kohlenstoff (TOC) Einzelstoffe Ein Einzelstoff ist eine Verbindung aus der Menge der Schmutzstoffe: Einzelstoffe für Abwasser z.b.: Nitrat-Stickstoff (NO 3 -N) Nitrit-Stickstoff (NO 2 -N) Ammonimu-Stickstoff (NH 4 -N) Phosphor (P)

8 Summenparameter CSB und BSB 5 CSB BSB 5 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 20 0 C wird ermittelt (BSB 5 )

9 CSB und BSB 5 Mit dem CSB werden praktisch sämtliche organischen Inhaltsstoffe bestimmt. Der BSB 5 lässt Aussagen zu über den Anteil der biologisch abbaubaren organischen Substanzen. Das Verhältnis von CSB/BSB 5 lässt Aussagen zu über die Funktionsfähigkeit der biologischen Stufe einer KKA. Nach einer biologischen Reinigung beträgt der BSB 5 etwa 10 bis 35% des CSB.

10 Warum CSB und BSB 5 - Messung? Beispiele Bei 80 % der Anlagen reicht die Überwachung des CSB aus Bei 20 % der Anlagen ist es oft hilfreich den Ablaufwert des BSB 5 zusätzlich zu kennen, um Fehler der Anlage zu erkennen. CSB 140 mg/l - BSB 5 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

11 Meßmethoden CSB

12 Betriebsmethode CSB DIN (Küvettentest) Vorteile geringe Abwassermenge nötig (ca. 10ml) schnelle photometrische Methode Muss nicht gekühlt, sondern nur konserviert werden

13 Betriebsmethode CSB DIN (Küvettentest) Nachteile Ungenauigkeit durch kleines Probevolumen Chrom 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)

14 Die Bestimmung des CSB mittels Küvette gelborange grün Wichtig: Arbeiten Sie nur mit Handschuhen und Schutzbrille DWA Workshop Glauchau

15 Maßanalytische CSB-Bestimmung nach DIN H41 Vorteile Referenzmethode nach Abwasserverordnung (Prüflabor) Höhere Analysengenauigkeit Schiedsmethode bei Gericht Nachteile Größerer Zeitaufwand im Labor Hoher Anteil an schwermetallhaltigen Abfällen (Kaliumdichromat; Quecksilberverbindungen) die fachgerecht entsorgt werden müssen.

16 Summenparameter CSB 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 BSB 5. Im Zulauf ist der CSB in der Regel doppelt so hoch wie der BSB 5 Im Ablauf ist der CSB in der Regel 3-10 mal so hoch wie er BSB 5

17 Meßmethoden BSB 5

18 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 CO 2 wird chemisch gebunden. Der Sauerstoffverbrauch bewirkt eine Druckabnahme, woraus der Biologische Sauerstoffbedarf errechnet werden kann. Die Apparatur wird bei konstanter Temperatur gehalten.

19 Die respirometrische Methode Meßprinzip C + O2 CO2 2 NaOH + CO2Gas Na2CO3fest + H2O DWA Workshop Glauchau

20 Manometrische Meßmethode Vorteil Leichte Anwendung Kontinuierliche Messung Nachteil Höhere Streuung der Messwerte Kontinuierliche Messung Benötigt viel Equipment Es wird die Sauerstoffzehrung nicht der Sauerstoffbedarf gemessen Entspricht nicht den natürlichen Gegebenheiten (Vorfluter) Betriebsmethode, nicht zugelassen nach AbwV Bei größeren Untersuchungsmengen sehr teuer

21 BSB 5 Verdünnungsmethode 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

22 Verdünnungsmethode Vorteil Tatsächliche Messung des Sauerstoffbedarfs Reproduzierbare Werte einfache Handhabung und der geringe Apparateaufwand Nach AbwV vorgeschriebene Methode Natürliche Verhältnisse werden nachgeahmt (Vorfluter) Nachteil keine kontinuierliche Erfassung der Entwicklung des Sauerstoffbedarfs möglich aber auch nicht notwendig

23 Die Verdünnungsmethode Utensilien DWA Workshop Glauchau

24 Summenparameter BSB 5 Der Verbrauch nach 5 Tagen bei 20 0 C wird ermittelt (BSB 5 ). 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

25 Warum BSB 5 -Messung? Hoher BSB 5 Anteil im Ablauf (> 35 mg/l) Schlechte Belüftung Belebtschlamm noch intakt? Niedriger BSB 5 Anteil im Ablauf (< 10mg/l ) und hoher CSB Gute Reinigungsleistung Verdacht auf schwerabbaubare organische (chemische) Stoffe im Abwasser (z.b. Arzneimittel, Huminstoffe, Waschmittel)

26 Warum BSB 5 -Messung?

27 Methodenvergleich BSB 5 Verdünnung / Respirometrie Verdünnungsmethode Respirometrie Vorteil Nachteil Vorteil Nachteil Messung des Sauerstoffbedarfs Methode nach AbwVO (Referenzmethode und Schiedsmethode) Apparativer Aufwand gering Nachahmung natürlicher Verhältnisse (Vorfluter) Einfache Handhabung Keine kontinuierliche Erfassung des BSB möglich Leichte Anwendung Kontinuierliche Messung Messung der Sauerstoffzehrung Betriebsmethode keine Methode nach AbwVO Apparativer Aufwand hoch und bei vielen Proben teuer Störanfällig Geringes Probevolumen nötig Großes Probevolumen nötig Hoher Probendurchsatz möglich DWA Workshop Glauchau

28 Fazit Wenn der BSB 5 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 BSB 5 erheblich kleiner als 10% des CSB im Ablauf beträgt, dann sind offensichtlich noch schwer abbaubare Substanzen wie z.b: Huminstoffe, Medikamentenreste, Waschmittel im Abwasser

29 Fazit Beispiel für ein gutes CSB/BSB 5 Verhältnis Zulauf CSB 600mg/l und BSB 5 300mg/l Ablaufleistung CSB 90% - 60 mg/l Ablaufleistung BSB 5 95% 15mg/l

30 QM im akkreditierten Labor am Beispiel des CSB Küvette Externe Qualitätssicherung - Jährliche Fachbegutachtung (DAkkS) - Reakkreditierung im 5-Jahresabstand (DAkkS) - Teilnahme an Ringversuchen (LüRV) - Laborvergleiche (Partnerlabor) DWA Workshop Glauchau

31 QM im akkreditierten Labor am Beispiel des CSB Küvette Interne Qualitätssicherung - Prüfmittelüberwachung (Mikroliterpipetten, Analysenwaage, Photometer, Thermoreaktor) - Verfahrensverifizierung (Kalibrierkurve) - Kontrollkartenpflege (BWKK, MWKK, SWKK, QZKK) - Verwendung von zertifiziertem Referenzmaterial - Rohdatenarchivierung (5 Jahre) DWA Workshop Glauchau

32 QM im akkreditierten Labor Kalibrierfunktion CSB - Küvette DWA Workshop Glauchau

33 QM im akkreditierten Labor MWKK CSB - Küvette DWA Workshop Glauchau

34 QM im akkreditierten Labor Prüfmittelüberwachung DWA Workshop Glauchau

35 Qualitätsanforderungen im Vergleich Betriebskontrolle Mäßige Anforderungen an das QM Screening zur ungefähren Einschätzung der Situation in der Anlage Schnelle Ergebnisse schnelles Eingreifen möglich Qualifizierte Selbstüberwachung Hohe Anforderungen an das QM Analytik muss vor Gericht bestehen größtmögliche Sicherheit für den Kunden Qualität vor Schnelligkeit Staatliche Maßnahmen (Bußgelder) benötigen verlässliche Daten DWA Workshop Glauchau

36 CSB Küvettenüberprüfung bei LUH Erfahrungen mit unseren Kunden 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 teuer Hoher zeitlicher Aufwand DWA Workshop Glauchau

37 CSB Küvettenüberprüfung bei LUH Vorteil für unsere Kunden 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 DWA Workshop Glauchau

38 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit