Wichtige Punkte für die Wasserqualitätsprüfung in Kläranlagen, Teil fünf

31. Was sind suspendierte Feststoffe?
Schwebstoffe (SS) werden auch als nicht filtrierbare Substanzen bezeichnet. Zur Messung wird die Wasserprobe durch eine 0,45-µm-Filtermembran filtriert und der Filterrückstand anschließend bei 103 °C bis 105 °C eingedampft und getrocknet. Flüchtige Schwebstoffe (VSS) bezeichnen die Masse der Schwebstoffe, die nach Verbrennung bei einer hohen Temperatur von 600 °C verdampft. Sie geben annähernd den Gehalt an organischer Substanz in den Schwebstoffen wieder. Der nach der Verbrennung verbleibende Stoff sind nicht flüchtige Schwebstoffe und geben annähernd den Gehalt an anorganischer Substanz in den Schwebstoffen wieder.
In Abwässern und verschmutzten Gewässern variieren Gehalt und Eigenschaften unlöslicher Schwebstoffe je nach Art der Schadstoffe und Verschmutzungsgrad. Schwebstoffe und flüchtige Schwebstoffe sind wichtige Indikatoren für die Planung und den Betrieb von Abwasserbehandlungsanlagen.
32. Warum sind suspendierte Feststoffe und flüchtige suspendierte Feststoffe wichtige Parameter bei der Planung und dem Betrieb von Abwasserbehandlungsanlagen?
Schwebstoffe und flüchtige Schwebstoffe im Abwasser sind wichtige Parameter bei der Planung und dem Betrieb von Abwasserbehandlungsanlagen.
Bezüglich des Gehalts an Schwebstoffen im Ablauf des Nachklärbeckens schreibt die nationale Abwassereinleitungsnorm der ersten Stufe einen Grenzwert von 70 mg/l vor (für städtische Kläranlagen gilt ein Grenzwert von 20 mg/l). Dieser Wert ist einer der wichtigsten Indikatoren für die Wasserqualitätskontrolle. Gleichzeitig gibt der Gehalt an Schwebstoffen Aufschluss darüber, ob die konventionelle Kläranlage ordnungsgemäß funktioniert. Abnorme Veränderungen des Schwebstoffgehalts im Abwasser aus dem Nachklärbecken oder eine Überschreitung des Grenzwerts deuten auf ein Problem in der Kläranlage hin, das entsprechende Maßnahmen zur Wiederherstellung des Normalbetriebs erfordert.
Der Gehalt an suspendierten Feststoffen (MLSS) und flüchtigen suspendierten Feststoffen (MLVSS) im Belebtschlamm der biologischen Kläranlage muss innerhalb eines bestimmten Bereichs liegen. Bei biologischen Kläranlagen mit relativ stabiler Wasserqualität besteht zwischen beiden ein proportionales Verhältnis. Überschreitet der MLSS- oder MLVSS-Wert einen bestimmten Bereich oder ändert sich das Verhältnis zwischen beiden signifikant, müssen Maßnahmen zur Normalisierung ergriffen werden. Andernfalls verschlechtert sich unweigerlich die Qualität des Ablaufs aus der biologischen Kläranlage, und verschiedene Emissionsindikatoren, einschließlich der suspendierten Feststoffe, überschreiten die Grenzwerte. Durch die Messung des MLSS-Werts lässt sich zudem der Schlammvolumenindex der Belebtschlammmischung im Belüftungsbecken überwachen, um die Absetzeigenschaften und die Aktivität des Belebtschlamms und anderer biologischer Suspensionen zu beurteilen.
33. Welche Methoden gibt es zur Messung von Schwebstoffen?
GB11901-1989 legt das Verfahren zur gravimetrischen Bestimmung von Schwebstoffen in Wasser fest. Zur Messung der Schwebstoffe (SS) wird üblicherweise ein bestimmtes Volumen Abwasser oder Mischflüssigkeit entnommen und durch eine 0,45-µm-Filtermembran filtriert, um die Schwebstoffe abzutrennen. Die Filtermembran wird vor und nach der Filtration erneut zur Abtrennung der Schwebstoffe verwendet. Die Massendifferenz entspricht der Menge der Schwebstoffe. Die übliche Einheit für Schwebstoffe in allgemeinem Abwasser und dem Ablauf von Nachklärbecken ist mg/L, während die übliche Einheit für Schwebstoffe in Belebungsbecken-Mischflüssigkeit und Rücklaufschlamm g/L ist.
Bei der Messung von Wasserproben mit hohen Feststoffgehalten, wie z. B. Belebtschlamm und Rücklaufschlamm in Kläranlagen, und wenn die Messgenauigkeit gering ist, kann quantitatives Filterpapier anstelle der 0,45-µm-Filtermembran verwendet werden. Dies spiegelt nicht nur die tatsächliche Situation wider und dient als Grundlage für die Anpassung des Betriebsablaufs, sondern spart auch Prüfkosten. Bei der Messung von Feststoffgehalten im Ablauf von Nachklärbecken oder Tiefenreinigungsanlagen ist jedoch zwingend eine 0,45-µm-Filtermembran erforderlich, da sonst der Messfehler zu groß wird.
Bei der Abwasserbehandlung ist die Konzentration suspendierter Feststoffe ein Prozessparameter, der regelmäßig überwacht werden muss. Beispiele hierfür sind die Konzentration suspendierter Feststoffe im Zulauf, im Belebtschlamm während der Belüftung, im Rücklaufschlamm und im Restschlamm. Um den Feststoffgehalt schnell zu bestimmen, werden in Kläranlagen häufig Schlammkonzentrationsmessgeräte eingesetzt, darunter optische und Ultraschallmessgeräte. Das optische Schlammkonzentrationsmessgerät nutzt die Streuung eines Lichtstrahls beim Durchgang durch das Wasser an suspendierten Partikeln, wodurch sich seine Intensität verringert. Die Lichtstreuung ist proportional zur Anzahl und Größe der Partikel. Das gestreute Licht wird von einer Fotozelle erfasst. Aus dem Grad der Lichtdämpfung lässt sich die Schlammkonzentration im Wasser ableiten. Das Ultraschall-Schlammkonzentrationsmessgerät hingegen misst die Intensität von Ultraschallwellen im Abwasser. Die Dämpfung der Ultraschallwellen ist proportional zur Konzentration suspendierter Partikel im Wasser. Durch die Messung der Dämpfung der Ultraschallwellen mit einem speziellen Sensor lässt sich die Schlammkonzentration im Wasser ableiten.
34. Welche Vorsichtsmaßnahmen sind bei der Bestimmung von Schwebstoffen zu treffen?
Bei der Messung und Probenahme muss die Ablaufwasserprobe aus dem Nachklärbecken bzw. die Belebtschlammprobe aus der biologischen Kläranlage repräsentativ sein. Große Schwebstoffe oder heterogene Klumpen sind zu entfernen. Um zu verhindern, dass sich zu viele Rückstände auf dem Filterpapier ansammeln, Wasser binden und die Trocknungszeit verlängern, sollte das Probenahmevolumen vorzugsweise 2,5 bis 200 mg Schwebstoffe ergeben. Falls keine andere Grundlage besteht, kann das Probenahmevolumen für die Schwebstoffbestimmung auf 100 ml festgelegt werden. Die Probe muss gründlich durchmischt werden.
Bei der Messung von Belebtschlammproben übersteigt die Menge an suspendierten Feststoffen in der Probe aufgrund des hohen Gehalts an diesen häufig 200 mg. In diesem Fall muss die Trocknungszeit entsprechend verlängert und die Probe anschließend in einem Trockner auf die Gleichgewichtstemperatur abgekühlt werden, bevor sie gewogen wird. Der Trocknungsvorgang wird wiederholt, bis ein konstantes Gewicht erreicht ist oder der Gewichtsverlust weniger als 4 % des vorherigen Gewichts beträgt. Um mehrfaches Trocknen und Wiegen zu vermeiden, muss jeder Arbeitsschritt und dessen Dauer von einem Labortechniker streng kontrolliert und unabhängig durchgeführt werden, um konsistente Ergebnisse zu gewährleisten.
Die entnommenen Wasserproben sollten schnellstmöglich analysiert und vermessen werden. Falls eine Lagerung erforderlich ist, können die Proben bei 4 °C im Kühlschrank aufbewahrt werden, jedoch nicht länger als 7 Tage. Um möglichst genaue Messergebnisse zu erzielen, kann bei Wasserproben mit hohen Schwebstoffwerten (z. B. Belüftungswasser) das Probenvolumen entsprechend reduziert werden. Bei Wasserproben mit niedrigen Schwebstoffwerten (z. B. Abwasser aus Nachklärbecken) kann das Probenvolumen entsprechend erhöht werden.
Bei der Konzentrationsmessung von Schlamm mit hohem SS-Wert, wie z. B. Rücklaufschlamm, muss die Trocknungszeit verlängert werden, um zu verhindern, dass Filtermedien wie Filtermembranen oder Filterpapiere zu viele Schwebstoffe zurückhalten und zu viel Wasser aufnehmen. Bei der Wägung bei konstantem Gewicht ist auf die Gewichtsveränderung zu achten. Eine zu große Veränderung deutet häufig darauf hin, dass die Schwebstoffe auf der Filtermembran außen trocken und innen feucht sind, und die Trocknungszeit muss verlängert werden.