Concrete Plant + Precast Technology Betonwerk ... - BFT International

192
Panel 12
| Proceedings 54 th BetonTage
Online determination of the effl uent quality of small wastewater treatment plants
using alternative measurement methods
Online-Ermittlung der Ablaufqualität bei Kleinkläranlagen
durch alternative Messmethoden
Autorin
Dr.-Ing. Andrea Straub,
Hochschule Lausitz, Cottbus
Andrea.Straub@hs-lausitz.de
Studium der Verfahrenstechnik
an der Martin-Luther-Universität
Halle-Wittenberg; seit
1995 wissenschaftliche Mitarbeiterin
an der Hochschule
Lausitz – Fachbereich Architektur,
Bauingenieurwesen,
Versorgungstechnik, seit 1998
Leitung des Fachgebietes
Abfall- und Siedlungswasserwirtschaft
an der Hochschule
Lausitz, 2008 Promotion an der
BTU Cottbus, Institut für Wassertechnik
und Siedlungswasserbau,
aktive Mitgliedschaften
im BDZ Leipzig, DWA, BWK,
Institut für Umwelttechnik und
Recycling, Senftenberg.
Small wastewater treatment plants are an equivalent alternative
to a central treatment plant if appropriately designed
and installed and operated in a professional manner.
Nonetheless, considerable defi cits were identifi ed in
the operation of small wastewater treatment plants, which
mainly resulted from the neglect of associated operator
responsibilities. Faults or breakdowns are often not recognized
and remedied by the operator in the short term due
to long maintenance intervals and poor internal monitoring.
This situation may lead to the discharge of untreated
effl uent into rivers or the groundwater during an unpredictable
period, and thus to a deterioration in the water
quality.
Timely analyses of effl uent quality and the reinstatement
of the proper functioning of small wastewater treatment
plants can counteract a decrease in water quality.
The biochemical analyses currently necessary for this purpose
are time-consuming, require the use of chemicals
and are associated with a sophisticated process to prepare
samples and involve complex analytics. They are thus unsuitable
for application in the fi eld.
Fundamentals of analysis
Due to these disadvantages, simple physical methods,
such as the measurement of dissolved oxygen, turbidity,
redox potential and spectral absorption coeffi cient at 254
nm (SAC 254 ), were tested to substitute the chemical analyses
of COD and BOD 5 .
380 small wastewater treatment plants of diff erent
types that served up to eight PE were analyzed in a study.
These plants were to comply with German treatment class
C, adhering to the limit values of 150 mg/l of COD and
40 mg/l of BOD 5 . Effl uent samples were analyzed in the
summer months.
Evaluation of physical measurement methods
The SAC 254 value reliably refl ects the plant function on the
basis of effl uent quality. The instrumentation is easy to
use and requires only a minor maintenance eff ort. Measurements
were reproducible and showed a clear linear
correlation of SAC 254 with the effl uent parameters COD
and BOD 5 . During the study, signifi cant diff erences in the
rise of the regression line were found for various engineered
small-scale treatment plants and constructed wetlands.
Constructed wetlands showed considerably higher
SAC values than engineered plants at identical effl uent
parameters, which was due to a higher share of constituents
that could be adsorbed in the purifi ed wastewater. The
open design of constructed wetlands that depends on
weather conditions (such as evaporation) leads to COD concentrations
that partly exceed the limit value although
BOD 5 concentrations were below 15 mg/l. In the plant bed,
humifi cation processes result in the formation of UVrelevant
reaction products that have an eff ect on the SAC
value.
Kleinkläranlagen sind bei ordnungsgemäßer Bemessung
sowie fachgerechtem Einbau und Betrieb eine gleichwertige
Alternative zu zentralen Lösungen. Trotzdem wurden
im Betrieb erhebliche Defi zite, besonders durch die Vernachlässigung
der Betreiberpfl ichten, festgestellt. Anlagenausfälle
werden aufgrund geringer Wartungshäufi gkeiten
und mangelhafter Eigenüberwachung durch den
Betreiber nicht kurzfristig erkannt und behoben. Dies
kann über einen nicht vorhersehbaren Zeitraum zur Einleitung
nicht gereinigten Abwassers ins Gewässer und
damit zu einer Verschlechterung der Gewässerqualität
führen.
Eine zeitnahe Bestimmung der Ablaufqualität und
Wiederherstellung der Funktionstüchtigkeit einer Kleinkläranlage
kann einer Verschlechterung der Gewässerqualität
entgegenwirken. Die derzeit dafür notwendigen
bio-/chemischen Analysemethoden sind aufgrund ihres
Zeitaufwands, Chemikalieneinsatzes und der aufwendigen
Probenvorbereitung sowie Analytik für den Einsatz
vor Ort nicht geeignet.
Grundlagen der Untersuchung
Aufgrund dieser Nachteile wurden einfache physikalische
Messmethoden, wie die Messung des gelösten Sauerstoff
s, der Trübung, der Redoxspannung sowie des spektralen
Absorptionskoeffi zienten bei 254 nm (SAK 254 ), auf
ihre Eignung als Ersatzparameter für den CSB sowie BSB 5
geprüft.
Die Untersuchung erfolgte an 380 Kleinkläranlagen
verschiedenen Typs mit einer Anschlussgröße von maximal
acht Einwohnern. Die Anlagen waren für die Reinigungsklasse
„C“ mit den Grenzwerten 150 mg/l CSB und
40 mg/l BSB 5 ausgelegt. Die Beprobungen fanden im
Sommer statt.
Bewertung der physikalischen Messverfahren
Der SAK 254 ermöglicht eine zuverlässige Darstellung der
Anlagenfunktion über die Ablaufqualität. Die Messtechnik
ist mit einem geringen Wartungsaufwand bedienungsfreundlich.
Die Messungen erwiesen sich als reproduzierbar
und ergaben eine sehr gute lineare Beziehung
zwischen dem SAK 254 sowie den Parametern CSB und
BSB 5 .
Im Rahmen der Untersuchung zeigte sich ein signifi -
kanter Unterschied im Anstieg der Regressionsgeraden
zwischen den technischen Kleinkläranlagen und den
Pfl anzenkläranlagen. Pfl anzenkläranlagen weisen deutlich
höhere SAK 254 -Werte als technische Anlagen bei gleichem
Ablaufwert auf. Ursache hierfür ist ein höherer Anteil
adsorptiv erfassbarer Inhaltsstoff e im gereinigten
Abwasser. Die umgebungsoff ene, witterungsabhängige
Bauweise (Verdunstung) bei Pfl anzenkläranlagen führt
zu einer Aufkonzentration des CSB teils über den Grenzwert,
obwohl die BSB 5 -Konzentrationen unter 15 mg/l lagen.
Im Pfl anzenbeet bilden sich zudem durch Humifi -
BFT 02/2010