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Christoph ScheffknechtChristoph Scheffknecht
17. Sprechertagung der ÖWAV Kanal- und Kläranlagen-Nachbarschaften, 3. und 4.September 2008
Überwachung von Indirekteinleitern - Probenahme
Christoph ScheffknechtChristoph Scheffknecht
Einleitung
Untersuchung des Abwassers bei Indirekteinleitern bezüglich Menge und Beschaffenheit (IEV)
Größter Fehlerbeitrag im Gesamtverfahren durch die Probenahme, nicht mehr nachträglich korrigierbar
Probenahme ist der erste Teilschritt bei chemisch-analytischen Untersuchungen
Indirekteinleiterüberwachung wichtig für ordnungs-gemäßen Betrieb von Kläranlage und Kanalisation
Messergebnisse sind von der Probenahmetechnik und vom Probenahmeort abhängig
Exakte Planung und Festlegung in fachlicher und rechtlicher Hinsicht notwendig
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Rechtliche Grundlagen
Indirekteinleiterverordnung (IEV)
Allgemeine Abwasseremissionsverordnung (AAEV)
Abwassermenge Probenahme
< 5 m³/d Stichprobe
5 – 50 m³/d Qualifizierte Stichprobe
> 50 m³/d gemäß AAEV
•Mengenproportionale homogenisierte Tagesmischprobe
•Stichprobe bei rasch veränderlichen Parametern
•Details und Abweichungen in branchenspezifischen AEV‘s
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Probenahmetechniken I
Ziel der Probenahme: Repräsentative Probe zur Ermittlung von Frachten und Konzentrationen
Realität: UV-Spektren und 2-Stundenmischproben einer Abwasserprobe: Abwassermengen und Konzentrationen verändern sich rasch:
200325
450575
70014:00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00 08:00[nm]
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Probenahmetechniken II
Qualifizierte Stichprobe
Stichprobe•Einzelentnahme (Schöpfprobe, direkt mit Probenflasche, Entnahmehahn …)
•Stichproben aus großen Pufferbecken: oft sehr repräsentativ
•Mind. 5 aliquote Stichproben im Abstand vom mind. 2 Minuten innerhalb von 2 Stunden
Mischprobe
•Meist Tagesmischproben (24h) mit automatischem Probenehmer
•Menge und Zeitpunkt der Einzelproben können von der Zeit, dem Durchfluss oder einem bestimmten Ereignis ( z.B. bestimmter Wasserstandpegel im Pufferbecken) abhängig sein
•Mischung mehrerer Stichproben über vorgegebenen Zeitraum oder kontinuierliche Teilstromentnahme
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Probenahmetechniken III
Periodisch: Zeitabstand Probenvolumen Frachtermittlung
Zeitabhängig konstant konstant eingeschränkt
Volumenabhängig variabel konstant Ja
Durchflussabhängig konstant variabel Ja
Ereignisabhängig variabel konstant (Ja)
Übersicht wichtiger periodischer Mischprobenahmetechniken:
Kontinuierlich Zeitabstand Probenvolumen Frachtermittlung
Zeitkontinuierlich kontinuierlich konstant eingeschränkt
Durchflusskontinuierlich kontinuierlich variabel Ja
Kontinuierliche Probenahmetechnik (selten):
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Probenahmetechniken IV
Grafische Darstellung wichtiger Probenahmetechniken
19:30
20:00
20:30
21:00
21:30
Vol
umen
/ D
urch
fluss
DurchflussZeitabhängigVolumenabhängigDurchflussabhängig
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Automatische Probenahmegeräte
•Schlauchquetschpumpe
•Vakuumsystem
Zwei Verfahren für Transport der Probe ins Probenahmegefäß:
Vorteile der Systeme:
•Vakuumsystem bei stark verschmutztem Abwasser; Ansaughöhe hat keinen Einfluss auf Probenvolumen
•Schlauchquetschpumpe bei Probenahmestutzen mit Druckschwankungen; durchflussabhängige Probenahme; auch bei flüchtigen Verbindungen einsetzbar
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Vorbereitung
Werkstoffauswahl der Probenahmegefässe in Abhängigkeit der zu messenden Parameter (ISO 5667-3)
Zahlreiche Normen für Wartung und Kalibrierung
Stromversorgung: Steckdose in der Nähe der Probenahmestelle wichtig; Pflege der Akkus
Kühlung wenn instabile Parameter gemessen werden (Elektrisch, Eis, Kühlakkus)
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Einbau I
Einbau des Probenehmers möglichst im Schacht (Manipulationsgefahr, Erwärmung der Probe)
Sichere Befestigung aller Komponenten; Keine Beeinträchtigung des Kanalisationsbetriebs
Druckunterschiede bei Probenahme aus Rohren und Stutzen beachten (Überflutung der Probenahmestelle!)
Vorhandene Messeinrichtungen dürfen nicht gestört werden (z.B. Aufstau in Venturigerinnen)
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Einbau II
Einbau des Ansaugschlauchs beeinflusst maßgeblich die Messwerte:
•Keine Berührung der Gerinnewand im Ansaugbereich
•Ausreichenden Wasserstand im Ansaugbereich durch Aufstauen sicherstellen (Kunststoffbecher, Sandsäcke, Wehr …)
•Bei laminaren Strömungen auf ausreichende Turbulenz bei inhomogenen Abwässern achten (Achtung bei flüchtigen Substanzen!)
•Bei zeitproportionalen Probenahmen und kein Abwasserdurchfluss vorhanden -> Messergebnisse sind abhängig vom Einbau des Ansaugschlauchs: Ansaugstelle dauerhaft im Wasser oder fällt bei fehlendem Durchfluss trocken
Christoph ScheffknechtChristoph Scheffknecht
Einbau III
Einfluss der Gestaltung des Ansaugbereichs auf die Kupfermesswerte bei zeitproportionaler Probenahme anhand eines Beispiels:
0
20
40
60
80
100
120
140
14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00
Zeit
[m³/h
]
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
[mg/
l]
2h ProbeDurchflussvolumenabhängigzeitabh., alle Probenzeitabh., Probe bei Durchfl.
•2h Mischproben schwanken stark
•Durchfluss schnell veränderlich
•Messwert bei volumenabhängiger Probenahme: 0,9 mg/l
•Messwert bei zeitabhängiger Probenahme; Ansaugstelle immer im Wasser: 2,1 mg/l
•Messwert bei zeitabhängiger Probenahme; Ansaugstelle trocken wenn kein Abwasser fließt: 1,0 mg/l
•Besseres Ergebnis wenn Ansaugstelle trocken fallen kann: Richtigere Gewichtung der Einzelproben!
•Aber: Höherer Verschleiß und kürzere Akkulaufzeit
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Ansteuerung und Kommunikation
Mobile oder stationäre Mengenmessung
Für mengenabhängige Probenahme muss der Durchfluss bekannt sein
Ansteuerung analog über Stromschleife (0/4-20mA) oder digital über mengenabhängige Impulse
Digitale Ankopplung über galvanisch getrennte Anschlüsse (Relais, Optokoppler)!
Häufige Störungen:
•Störimpulse (Nadelimpulse) am Steuereingang -> abgeschirmte Kabel
•Ansteuerimpulse zu kurz -> Bei Mengenmessung Impulslänge ändern
•Signalflanken zu flach -> Zu lange Zuleitung
•Kontaktprellen bei Relais -> Relaiseinbau überprüfen
Überprüfung der Ansteuerimpulse vor Probenahme: Einfache Testeinrichtungen (LED) oder Multimeter mit grafischer Anzeige
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Programmierung
Für die optimale Einstellung des Impulsteilers muss vorab ungefähr Menge und Verlauf des Abwassers bekannt sein
Impulsteiler, Anzahl der Proben, Probenmenge (50ml), Zeitabstand zwischen Proben
Kontrolle zumindest folgender Programm-Parameter vor dem Start:
Maximaler Zeitabstand bei Tagesmischproben: 15 Minuten
Bei zu großem Zeitabstand werden kurzzeitige Spitzen nicht erfasst, obwohl der Frachtanteil evtl. hoch ist
Zu geringer Zeitabstand führt zu Dauerbetrieb und entspricht dann zu einer zeitabhängigen Probenahme
Protokoll nach der Probenahme auslesen und auf Plausibilität und Fehler prüfen
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Sicherheit
Wichtige Sicherheitsaspekte:
Sicherheit geht vor Probenahme!
•Probenahme bei Schächten und Kanälen nur zu zweit
•Absperrung der Probenahmestelle
•Einstieg in tiefere Schächte nur mit Sicherung durch Brustgurt und Dreibein
•Prüfung mit Gaswarngerät vor Einstieg
•Hygiene: Schutzkleidung, Desinfektionsmöglichkeit, Impfungen
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Einfluss der Probenahme auf Messergebnis
•Volumenabhängige Mischprobe
Einfluss der Probenahmetechnik auf das Messergebnis anhand eines Beispiels aus der Praxis für TOC, Chlorid und Kupfer
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
TOC Cl Cu
[mg/l] [mg/l] [µg/l]
Volumenabhängige 24hMischprobe
Zeitabhängige 24h Mischprobe
Zeitabhängige 24h Mischprobe(Schlauch ständig im Wasser)
•Zeitabhängige Mischprobe: Ansaugstelle immer unter Wasser
•Zeitabhängige Mischprobe: Ansaugstelle trocken wenn kein Durchfluss vorhanden ist
•Gelbe Fehlerbalken zeigen Streuung der 2h-Mischproben
In Abhängigkeit des Parameters treten Mehr- oder Minderbefunde bei den zeitproportionalen Techniken auf (je nach Verlauf und Dynamik der Konzentrationen)
Stich- und qualifizierte Stichproben liefern bei diesem Beispiel nur „Zufallswerte“
Christoph ScheffknechtChristoph Scheffknecht
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit !
www.vorarlberg.at/umweltinstitut
Zusammenfassung
•Für repräsentative Probenahme sind sorgfältige Vorbereitungen und Planungen notwendig
•Nur die mengenabhängige oder im Sonderfall die ereignisorientierte Probenahme liefert ohne exakte Vorkenntnisse der Abwassersituation in der Praxis belastbare Ergebnisse