Methoden der Sauerstoffeintragsmessung
Es werden drei Methoden der Sauerstoffeintragsmessung unterschieden: die Absorptionsmethode, die Desorptionsmethode sowie die Abluftmethode. Sämtliche Methoden sind im DWA-Merkblatt M 209 beschrieben. Wir sind in der Lage, jede dieser Messungen entsprechend dem Stand der Technik durchzuführen. Mit allen Methoden lassen sich die üblichen Kenngrößen (α)SOTR (Sauerstoffeintrag), (α)SSOTR (spezifischer Sauerstoffeintrag) und (α)SAE (Sauerstoffertrag) bestimmen. Vor- und Nachteile sowie Einsatzbereiche der verschiedenen Methoden werden im Folgenden kurz erläutert.
Absorptionsmethode
Absorptionsmessungen werden in Reinwasser ebenso wie in Belebtschlamm angewandt. Bei der Messung in Reinwasser wird der vorhandene Sauerstoff durch Zugabe pulverförmigen oder gelösten Natriumsulfits gezehrt. Als Katalysator ist dabei die Zugabe von Kobaltsulfat erforderlich. Auch wenn die Konzentrationen der verwendeten Chemikalien im Allgemeinen unbedenklich ist, sollte die Entsorgung des Reinwassers im Anschluss an die Versuche mit der zuständigen Umweltbehörde abgestimmt werden.Ohne Entsorgungsprobleme können Absorptionsmessungen in Reinwasser durchgeführt werden, wenn der gelöste Sauerstoff durch die Dosierung reinen Stickstoffs gestrippt wird. Leider scheidet diese Methode jedoch üblicherweise auf Grund der benötigten Menge an Stickstoff aus. Unter den sauberen Methoden der Sauerstoffeintragsmessung in Reinwasser stellen Desorptionsmessungen die günstigere Alternative dar.
Absorptionsmessungen in Belebtschlamm sind eine kostengünstige Alternative zu Reinwassermessungen, da hierbei die Sauerstoffzehrung durch die vorhandenen Mikroorganismen stattfindet, und somit weder Chemikalien noch reine Gase erforderlich sind. Allerdings ist bei dieser Art der Messung eine vollständige Unterbrechung des Zulaufs zum Belebungsbecken erforderlich, da die Methode eine konstante Sauerstoffzehrung des Belebtschlammes erfordert.
Desorptionsmethode
Desorptionsmessungen stellen zur Überprüfung von Garantiewerten die eleganteste Methode dar. Obwohl auch in Belebtschlamm möglich, werden sie nahezu ausschließlich in Reinwasser angewandt. Bei dieser Art der Messung wird die Sauerstoffkonzentration im Belebungsbecken zunächst unter Zugabe von Reinsauerstoff auf bis zu 30 mg/L angehoben. Durch die anschließende Belüftung sinkt die Sauerstoffkonzentration auf den unter atmosphärischen Bedingungen gültigen Sättigungswert. Aus physikalischer Sicht sind die Vorgänge bei Desorptions- und Absorptionsversuchen dieselben, weshalb auch auf diese Weise zuverlässig der Sauerstoffeintrag bestimmt werden kann.
Abluftmethode
Die Abluftmethode kommt vorzugsweise zur Bestimmung der Sauerstoffeintragsleistung unter Betriebsbedingungen oder bei für die Messung ungünstigen Beckengeometrien bzw. Belüfterkonfigurationen zum Einsatz. Sie wird stets in Belebtschlamm durchgeführt. Bei dieser Methode wird die aus dem Belebungsbecken austretende Luft mit Hilfe einer schwimmenden Haube aufgefangen und analysiert. Dank unserer neu entwickelten mobilen Ablufthaube entfällt dabei die früher übliche komplizierte Schlauchführung bis an den Beckenrand. Die Messung der aufgefangen Gasmenge und -zusammensetzung findet unmittelbar auf der Haube statt. Durch die Auswertung des Sauerstoffanteils in der Abluft wird der spezifische Sauerstoffeintrag im Beckenabschnitt unter der Haube ermittelt.
Überprüfung von Garantiewerten
Die Überprüfung der Garantiewerte neu installierter Belüftungssyteme
ist eine häufig angefragte Dienstleistung. Anlagenbetreiber erlangen
dadurch Sicherheit bezüglich der zu erwartenden Betriebskosten. Bei
einem Aufwand von meist
deutlich weniger als 1% der Investitionskosten überwiegt der
Nutzen deutlich. Denn eines ist klar: Nur eine
unabhängige Prüfung
deckt Mängel, die sich auf die Belüftungsleistung auswirken (z.B.
konstruktive Fehler, Schäden oder geringe Qualität der eingesetzten
Materialen) zuverlässig auf.
Die Überprüfung von Garantiewerten findet üblicherweise in
Reinwasser
statt, die von uns bevorzugte Methode ist die
Desorptionsmessung
unter Verwendung von Reinsauerstoff. Selbstverständlich können auch
andere Messmethoden zum Einsatz kommen, in Reinwasser ebenso wie in
Abwasser.
Da neu ausgerüstete Belebungsbecken häufig unmittelbar nach
Überprüfung der Garantiewerte in Betrieb gehen sollen, erstellen wir
unseren Bericht innerhalb von 48 Stunden nach Abschluss der Messung,
bei Bedarf auch bis zum Folgetag.
Wartungsmessungen
Kläranlagenbetreiber unterstützen wir durch Wartungsmessungen beim
Monitoring des Lebenszyklus ihres Belüftungssystems. Dies
ermöglicht die Bestimmung des aus kaufmännischer Sicht
optimalen Zeitpunktes für die Reinvestition. Dazu führen wir im
2- bis 3-jährlichen Abstand Messungen in
Belebtschlamm
durch. Da diese im Gegensatz zur
Überprüfung von Garantiewerten
nicht zeitkritisch sind, können wir diese Messungen häufig etwas
günstiger anbieten.
Wartungsmessungen führen wir bevorzugt mittels
Abluftmethode
im Normalbetrieb der Anlage durch. Dabei ist aus betrieblicher Sicht
lediglich eine konstante Luftzufuhr zu gewährleisten. Durch eine
parallele
alpha-Wert-Bestimmung
lässt sich die Vergleichbarkeit der Messungen über die Jahre weiter
verbessern.
Messungen in Reinwasser
Der Sauerstoffeintrag von Druckbelüftern ist für Reinwasser
(Trinkwasserqualität, ggf. auch Brunnenwasser) definiert. Die
Anwesenheit oberflächenwirksamer Substanzen reduziert den
Sauerstoffeintrag (alpha-Wert), ein erhöhter Salzgehalt wirkt
dagegen verstärkend (beta-Wert).
Daher stellt die Messung in Reinwasser, die als
Absorptions- oder Desorptionsmessung
durchgeführt werden kann, die zuverlässigste Methode zur
Überprüfung von Garantiewerten der Hersteller dar.
Kann Reinwasser nicht bereitgestellt werden, z. B. aus Gründen der
Versorgungssicherheit oder der Kosten, kommt mitunter
Kläranlagenablauf oder Flusswasser zum Einsatz. Auch wenn die
dabei zu auftretenden alpha-Werte häufig zwischen 0,90 und 0,95
liegen, wurden auch schon deutlich niedrigere Werte (um 0,80)
gemessen. Wir empfehlen in diesen Fällen daher eine zusätzliche
Vor-Ort-Bestimmung des alpha-Wertes
mit Hilfe unserer mobilen Versuchsanlage.
Messungen in Belebtschlamm
Sauerstoffeintragsmessungen in Belebtschlamm sind eine
kostengünstige Alternative zur Messung in Reinwasser. Bei diesen
Messungen kann auf die Dosierung von Hilfsstoffen komplett
verzichtet werden. Vor allem aber entfällt die aufwendige Füllung
des Beckens mit Brunnen- oder gar Trinkwasser.
Zu unterscheiden sind die
Absorptionsmessungen
in Belebtschlamm sowie die Messung nach der
Abluftmethode. Während die Absorptionsmethode eine Unterbrechung des Zulaufs
zum Belebungsbecken erfordert, kann die Abluftmethode im
Normalbetrieb (bei konstanter Luftmenge) durchgeführt werden.
Beide Methoden werden sowohl für die
Überprüfung von Garantiewerten
als auch im Sinne einer
Wartungsmessung
(Monitoring der Belüftungseffizienz) angewendet. Grenzen der
Anwendbarkeit bestehen bei Absorptionsmessungen in zu geringen
untersuchten Luftmengen (oder zu hoher Sauerstoffzehrung des
Belebtschlammes), wenn die erreichbare (scheinbare)
Sauerstoffsättiungskonzentration unter 5 mg/L liegt. Messungen
nach der Abluftmethode versagen dagegen bei zu hohen Luftmengen
(oder zu geringer Sauerstoffzehrung des Belebtschlammes), wenn die
Differenz zwischen der Sauerstoffkonzentration der Abluft und der
Umgebungsluft zu gering wird.
Um eine Vergleichbarkeit von
Sauerstoffeintragsmessungen in Belebtschlamm mit
Messungen in Reinwasser zu erreichen, kann zusätzlich eine
Vor-Ort-Bestimmung des alpha-Wertes
durchgeführt werden.
Vor-Ort-Bestimmung des alpha-Werts
Eine Vor-Ort-Bestimmung des alpha-Wertes ist insbesondere zu empfehlen, wenn für die Durchführung von Reinwasserversuchen zur Überprüfung von Garantiewerten Kläranlagenablauf eingesetzt werden soll. Dazu wird in unserer mobilen Versuchsanlage zunächst eine Referenzmessung mit ca. 500 L Trinkwasser durchgeführt und anschließend gegen das verwendete Medium geprüft. Unsere Versuchsanlage erlaubt die Durchführung sämtlicher Methoden der Sauerstoffeintragsmessung (Absorption, Desorption, Abluft) und eine flexible Anpassung der Belüftungsfläche, der Belüftungsmembran sowie der Gebläseleistung. Damit nähern wir uns den Bedingungen im Belebungsbecken bestmöglich an.
Bei der regelmäßigen Durchführung von Wartungsmessungen lässt sich durch eine zusätzliche alpha-Wert-Bestimmung die Vergleichbarkeit der Messungen über die Jahre weiter verbessern.
