4.2    Analysen und Meßgeräte

4.2.1    Zulauf

Die Verschmutzung des zufließenden Abwassers wurde anhand der Parameter CSB, Nges, NH4-N, NO3-N und Pges charakterisiert.

Proben, die für die Messung der gelösten Stoffe Nitrat und Ammonium bestimmt waren, waren zunächst einer Filtration zu unterziehen. Diese erfolgte mithilfe von Cellulose-Acetat-Filtern mit einer Porengröße von 0,45 µm.

Für die Messung der Ammoniumgehalte wurde der Fließinjektionsanalysator FIAstar der Firma TECATOR verwendet. Dabei handelt es sich um ein Spektralphotometer mit Durchflußprinzip und vorgeschalteter Reaktionseinheit, in der die angesaugte Probe mit den entsprechenden Reagenzien zusammengebracht und für die anschließende photometrische Messung aufbereitet wird. Im Falle des Ammonium führt die Zugabe von Natronlauge zu einer fast vollständigen Umwandlung zu Ammoniak. Dieses gelangt durch Diffusion in einen Säure-Base-Indikatorstrom und führt dort durch Reaktion mit der Säure eine Farbänderung herbei, die bei 590 nm gemessen wird. Die Streuung des Meßwertes um die tatsächliche Konzentration wird vom Hersteller mit 1-2 % angegeben.

Die übrigen Analysen wurden mithilfe von Küvettenschnelltests der Firma Dr. Lange durchgeführt. Als Meßgerät diente ein Photometer derselben Firma vom Typ LP2W. Die verwendeten Tests und die zugehörigen Meßbereiche sind Tabelle 4-1 zu entnehmen. Der Vergleichsvariationskoeffizient gibt die vom Hersteller ermittelte prozentuale Streuung der Meßwerte bezogen auf die gemessene Konzentration an.

Tabelle 4-1: Verwendete Dr. Lange-Küvettentests

Die zur Bestimmung des Wirkungsgrades der Vorklärung in deren Ablauf gezogenen Proben wurden ausschließlich auf ihren CSB untersucht.

Aus den Zulaufdaten waren mithilfe von Zuflußmengendaten Tagesfrachten zu ermitteln. Die Zuflußmengen wurden durch ein in der Pumpstation installiertes IDM (Induktives Durchflußmengenmeßgerät) erfaßt, welches vom Personal des Klärwerks Zehdenick außer an Wochenenden in der Regel täglich abgelesen wurde. Die Tagesfrachten wurden durch Multiplikation der über den Tag gemittelten Konzentrationen mit den entsprechenden Zuflußmengen berechnet. Dabei wurde darauf geachtet, daß die Intervallgrenze für die Mittelwertbildung möglichst nahe am Ablesezeitpunkt des Tageszuflusses lag. Das IDM wurde vormittags abgelesen; infolgedessen wurde die Intervallgrenze für Meßreihe I auf 7 Uhr, für Meßreihe II auf 8 Uhr gelegt.

Zur Ermittlung des Trockenwetterzuflusses wurden Niederschlagsdaten benötigt. Die Tagessummen der im Meßzeitraum gefallenen Niederschläge wurden beim Deutschen Wetterdienst, Potsdam erfragt. Das Vorgehen zur Bestimmung des Trockenwetterzuflusses wird in Abschnitt 5.2 beschrieben.

4.2.2     Belebtschlamm

Vom Belebtschlamm wurden zur Ermittlung des Schlammindex und des Schlammalters das Vergleichsschlammvolumen und der TS-Gehalt bei maximalem Wasserstand bestimmt. Für den TS-Gehalt wurde eine beheizbare Waage der Firma sartorius, Typ MA 30 Moisture Analyzer, verwendet. Dabei wurde eine Belebtschlammprobe von ca. 10 g bis zur Gewichtskonstanz auf 105 °C erhitzt. Das Gerät gibt die verbleibende Trockensubstanz in Gewichtsprozent der ursprünglich zugegebenen Probemenge an. 0,1 % entspricht dabei einer Konzentration von 1 g/l.

Der VSV wurde vor Ort im 30-minütigen Absetzversuch im 1 l-Meßzylinder ermittelt. Dabei wurde die in Abschnitt 2.2.1 beschriebene Verdünnungsmethode angewendet, um - wie in diesem Abschnitt dargelegt - einen von Wandeinflüssen unabhängigen Schlammindex zu erhalten.

4.2.3    Ablauf

Da keine biologische Phosphoreliminierung angestrebt wurde, beschränkten sich die vom Ablauf des SBR-Beckens gemessenen Parameter auf CSB, NH4-N und NO3-N. Auch hier gelangten in der Regel Dr. Lange-Schnelltests zur Anwendung. Lediglich zwei Ammoniumbestimmungen wurden in der Kläranlage Zehdenick nach einem Schnelltestverfahren der Firma HACH durchgeführt. Hier ist zu bemerken, daß irreführende Anzeigen des verwendeten Photometers bei den Ammoniummessungen zu einer falschen Einschätzung des Stickstoffabbaus führten. In der TU Berlin sowie in der Kläranlage Zehdenick wurden Messungen mithilfe von Dr. Lange-Schnelltests durchgeführt, die vermuten ließen, daß die beiden Ergebnisse, die anhand von Tests der Firma HACH gewonnen wurden (22.10. und 5.11.); nicht der Realität entsprachen. Daß gerade die HACH-Tests die Realität am ehesten wiedergaben, stellte sich ebenfalls erst gegen Ende der Meßreihe mit der Erkenntnis heraus, daß Dr. Lange-Schnelltests für sehr niedrige Ammonium-Konzentrationen auch dann zur Anzeige von Meßergebnissen innerhalb des Meßbereiches führen, wenn dieser durch die Konzentration in der Probe sehr weit überschritten wird.

4.2.4    Schlammabsetzversuche

Die Sinkgeschwindigkeit des Schlammspiegels in der Sedimentationsphase wurde durch Trübungsmessung bestimmt. Das Meßgerät von der Firma Staiger Mohilo, Typ 7120 ASH, besteht aus einer Infrarotsonde (gepulstes Infrarotlicht mit 860 nm), die über ein mehrere Meter langes Kabel mit dem Anzeigegerät verbunden ist. Die Sonde arbeitet nach dem 90°-Streulichtprinzip (DIN 38404 / ISO 7027) mit Fremdlichtkompensation. Bei der Meßwertanzeige kann zwischen Trübung (0-200 TEF) und Feststoffgehalt (0-6 g/l) gewählt werden. Für die Schlammspiegelmessungen wurde die Anzeige des Feststoffgehaltes ausgewählt.

Die Sonde wird in das Becken hinabgelassen und in das Wasser eingetaucht. In klarem Wasser wird keine Trübung angezeigt. Erreicht die Sonde den Schlammspiegel, steigt die Trübung sprunghaft an. Ein Wert von 1 g/l wurde als Grenzwert für die Oberfläche des Schlammspiegels angenommen. Der Abstand des Schlammspiegels zur Wasseroberfläche konnte anschließend an der Länge des eingetauchten Kabels abgelesen werden.

Anfänglich wurde die Tiefe des Schlammspiegels im Abstand von 5 min gemessen. Ab dem 16.11. wurde das Meßintervall auf 10 min ausgedehnt, da dies für die Bestimmung der Absetzgeschwindigkeit als ausreichend erkannt wurde.

Aus den gesammelten Daten wurden Absetzkurven erstellt, aus denen die in Abschnitt 2.2.1 beschriebenen Absetzphasen abzulesen waren. Die Flockungsphase wurde wegen ihrer kurzen Dauer meist nicht mit erfaßt, so daß der Beginn der Sedimentation in der Regel als Beginn der linearen Absetzphase angenommen wurde. Als Endpunkt dieser Phase wurde der letzte Meßpunkt vor dem beginnenden Abflachen der Absetzkurve gewählt. Die Steigung der durch die gewählten Anfangs- und Endpunkte gelegten Geraden ergab die gesuchte Sinkgeschwindigkeit vS.

Zum Vergleich wurden neben der Kläranlage Kappe an zwei Tagen auch in der SBR-Anlage der Stadt Zehdenick Schlammabsetzversuche durchgeführt. Dort wird nach NATUSCH (1996) das Abwasser von 15.000 EW in zwei Reaktoren mit einem Nutzvolumen von je 3640 m3 und einer maximalen Füllhöhe von 5,50 m behandelt. Die Anlage ist für eine simultane aerobe Schlammstabilisierung mit einem Schlammalter von 30 d ausgelegt. Die Reaktoren werden nacheinander aus einem Vorspeicher beschickt. Eine Vorklärung ist nicht vorgesehen. Die Zyklen verlaufen nach dem in nachstehender Tabelle 4-2 aufgeführten Zeitplan.

Tabelle 4-2: Zyklusplan der Kläranlage Zehdenick

Die gewählte Zyklusdauer ergibt eine Anzahl von 2,5 Zyklen pro Tag. Dadurch wechseln sich die Zyklen der beiden Reaktoren hinsichtlich der Tageszeit täglich ab. Auf diese Weise wird trotz tagesperiodischer Belastungsschwankungen im Anlagenzulauf eine über 48 h gleichmäßige Belastung der beiden Reaktoren erreicht. Der Klarwasserabzug erfolgt nach Auskunft eines Klärwärters bis auf ein Füllvolumen von 2740 m3. Das Volumenaustauschverhältnis beträgt infolgedessen bei voller Auslastung des Nutzvolumens höchstens 25 %.



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