gwf Wasser/Abwasser IT-Branchenlösungen für die Wasserwirtschaft (Vorschau)

Abwasserbehandlung | FACHBERICHTE |
und 25 L/(s·ha) mit den entsprechenden Dauern von
480 min, 200 min und 48 min. Somit ergibt sich bei jeder
Teilregenspende eines Modells im Zulauf das gleiche
Wasservolumen. Die im Zulaufwasser gleichzeitig vorhandenen
Schwermetallkonzentrationen sind gegenüber
der Realität erhöht und betragen unabhängig von
der zu untersuchenden Anlage immer 6250 µg/L Zn
und 718 µg/L Cu [1]. Daher wird in Anlehnung an das
DIBt-Prüfverfahren ein definierter Stoffrückhalt, welcher
70 % für Zink und 80 % für Kupfer beträgt [1], gefordert,
der in Abhängigkeit von den derzeit gültigen gesetzlichen
Anforderungen berechnet wurde. Vor jedem
Versuchsbeginn wird eine Zulaufprobe entnommen
und analysiert, um die Soll-Konzentrationen zu überprüfen.
Im Ablauf erfolgen pro Teilregenspende vier
Probenahmen mit je zwei Probeflaschen nach jeweils
einem Viertel der Versuchsdauer, in denen jeweils
die beiden Schwermetalle Zink und Kupfer bestimmt
werden.
Nach dem Aufbringen der drei Teilregenspenden
wird der Versuchsaufbau mit Trinkwasser gespült, um
das mit Schwermetallen belastete Beschickungswasser
aus dem Versuchsmodell vollständig zu entfernen. Die
Menge an verwendetem Trinkwasser entspricht der einer
Teilregenspende aus Teil 2. Es werden ebenfalls eine
Zulaufprobe zur Analyse der Trinkwasserzusammensetzung
sowie nach jeweils der Hälfte der Spüldauer je zwei
Proben im Ablauf zur Bestimmung der Schwermetallkonzentrationen
entnommen.
Frühestens 16 Stunden nach der Spülung beginnt
Teil 3 der Untersuchung, welcher sich mit dem Rückhalt
der Schwermetalle unter Salzeinfluss befasst. Es wird
das gleiche, belastete Modell verwendet, welches auch
bei den Versuchsteilen 1 und 2 verwendet wurde. Bei
diesem Versuch wird eine Auftausalzmischung mit
Zulaufkonzentrationen von 10 g NaCl/L [20] und 2,5 g
CaCl 2 /L verwendet. Das Wasservolumen entspricht immer
der in Teil 2 pro Teilregenspende verwendeten Wassermenge
und die Chloridzulaufkonzentration liegt bei
7660 mg/L. Als Regenspende wird in Teil 3 abweichend
vom DIBt 6,0 L/(s·ha) bei einer Dauer von 200 Minuten
verwendet, da in der Realität im Winter niedrigere Regenspenden
deutlich häufiger auftreten als im Sommer.
Eine Messung der Chlorid-, Zink- und Kupferkonzentrationen
in der Auftausalzlösung wird durchgeführt, um
zum einen die richtige Dosierung der Auftausalze und
zum anderen eventuelle Verunreinigungen der verwendeten
Salze mit Schwermetallen feststellen zu können.
Im Ablauf werden vier Proben mit je drei Probeflaschen
nach jeweils einem Viertel der Versuchsdauer genommen.
Jeweils eine Probe wird auf Chlorid untersucht
und die anderen Proben werden auf Zink und Kupfer
analysiert. Analog zum DIBt-Verfahren beträgt bei
diesem Versuchsteil die zulässige Zink-Ablaufkonzentration
(500 + Messwert Auftausalzlösung) µg/L und die
zulässige Kupfer-Ablaufkonzentration (50 + Messwert
Auftausalzlösung) µg/L. Anhand dieses Versuchs ist eine
Aussage über eine mögliche Schwermetallremobilisierung
im Filtersubstrat möglich. Diese potenziell
mögliche Rücklösung von zuvor zurückgehaltenen
Schwermetallionen durch Auftausalze in der Behandlungsanlage
wird durch erhöhte Ablaufkonzentrationen
im vorgeschlagenen Verfahren detektiert. Somit wird
durch den Versuchsteil 3 sichergestellt, dass die geforderten
Ablaufkonzentrationen auch am Ende der untersuchten
Standzeit während der simulierten Winterdienstsaison
eingehalten werden. Die einzuhaltenden
Schwermetallablaufkonzentrationen orientieren sich an
den Werten der BBodSchV und müssen eventuell bei
einer Umsetzung der Mantel-V angepasst werden.
Gleiches gilt für einen möglichen Chlorid-Prüfwert in
der Mantel-V.
3.3 Materialien und Analysenmethoden
Die für die Schwermetalle verwendeten Chemikalien
waren Zinknitrat-Hexahydrat reinst (AppliChem GmbH)
und Kupfer(II)-nitrat-Trihydrat reinst (AppliChem GmbH).
Für die pH-Wert-Einstellung wurde Salpetersäure 65 %
zur Analyse (Merck KGaA) verwendet.
Bei den Untersuchungen zum Einfluss von Auftausalz
auf eine mögliche Rücklösung der Schwermetalle
wurde Trinkwasser vom Forschungsgelände der TU
München in Garching als Beschickungswasser mit einer
LF von ca. 580 µS/cm verwendet, dem gleichzeitig die
Salze NaCl und CaCl 2 zugegeben wurden. Als NaCl
wurde ein handelsübliches Auftausalz (esco Steinsalz,
25-kg-PE-Sack) nach TL-Streu verwendet [21], welches
laut Hersteller eine Löslichkeit von fast 100 % sowie
einen hohen NaCl-Gehalt von rund 99 % aufweist. Als
CaCl 2 reinst wurde eine getrocknete und gepulverte
Chemikalie (AppliChem GmbH) verwendet.
Zur Probenahme wurden 250 mL PE-LD-Flaschen
(VWR Collection) verwendet. Bei jeder entnommenen
Wasserprobe wurden neben den Zink- und Kupfer-
Konzentrationen mittels Atomabsorptionsspektrometrie
(AAS) nach DIN 38406-E8 bzw. DIN 38406-E7
auch der pH-Wert nach EN ISO 10523:2012, die LF
nach DIN EN 27888-C8 sowie die Temperatur nach
DIN 38404-C4 bestimmt [22]. Bei den Ablaufmischproben
aus Teil 1 wurden zur Bestimmung photometrische
Küvetten-Schnelltests der Firma HACH LANGE
GmbH verwendet (LCK 329 für Cu und LCK 360
für Zn). Bei den Versuchen mit Auftausalz wurde
Cl mittels Ionenchromatographie nach EN ISO
10304-1:2009-D19 analysiert [22]. Alle Proben wurden
mit Salpetersäure 65 % zur Analyse (Merck KGaA)
konserviert. Bei zusätzlichen Analysen wurden Na, Ca
und Magnesium mittels AAS nach DIN 38406-E14 (Na)
bzw. DIN 38406-E3-1 (Ca und Magnesium) bestimmt.
Der Königswasseraufschluss bei der schichtweisen
Beprobung zur Ermittlung der Zn- und Cu-Konzentrationen
erfolgte nach DIN 38414-S7.
Mai 2014
gwf-Wasser Abwasser 635