Überwachung von Indirekteinleitern - Probenahme 17. Sprechertagung der ÖWAV Kanal- und Kläranlagen-Nachbarschaften, 3. und 4.September 2008 Überwachung von Indirekteinleitern - Probenahme Christoph Scheffknecht

Einleitung Indirekteinleiterüberwachung wichtig für ordnungs-gemäßen Betrieb von Kläranlage und Kanalisation Untersuchung des Abwassers bei Indirekteinleitern bezüglich Menge und Beschaffenheit (IEV) Probenahme ist der erste Teilschritt bei chemisch-analytischen Untersuchungen Größter Fehlerbeitrag im Gesamtverfahren durch die Probenahme, nicht mehr nachträglich korrigierbar Messergebnisse sind von der Probenahmetechnik und vom Probenahmeort abhängig Exakte Planung und Festlegung in fachlicher und rechtlicher Hinsicht notwendig Christoph Scheffknecht

Rechtliche Grundlagen Allgemeine Abwasseremissionsverordnung (AAEV) Mengenproportionale homogenisierte Tagesmischprobe Stichprobe bei rasch veränderlichen Parametern Details und Abweichungen in branchenspezifischen AEV‘s Indirekteinleiterverordnung (IEV) Abwassermenge Probenahme < 5 m³/d Stichprobe 5 – 50 m³/d Qualifizierte Stichprobe > 50 m³/d gemäß AAEV Christoph Scheffknecht

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: Christoph Scheffknecht

Probenahmetechniken II Stichprobe Einzelentnahme (Schöpfprobe, direkt mit Probenflasche, Entnahmehahn …) Stichproben aus großen Pufferbecken: oft sehr repräsentativ Qualifizierte Stichprobe Mind. 5 aliquote Stichproben im Abstand vom mind. 2 Minuten innerhalb von 2 Stunden Mischprobe Meist Tagesmischproben (24h) mit automatischem Probenehmer Mischung mehrerer Stichproben über vorgegebenen Zeitraum oder kontinuierliche Teilstromentnahme Menge und Zeitpunkt der Einzelproben können von der Zeit, dem Durchfluss oder einem bestimmten Ereignis ( z.B. bestimmter Wasserstandpegel im Pufferbecken) abhängig sein Christoph Scheffknecht

Probenahmetechniken III Übersicht wichtiger periodischer Mischprobenahmetechniken: Periodisch: Zeitabstand Probenvolumen Frachtermittlung Zeitabhängig konstant eingeschränkt Volumenabhängig variabel Ja Durchflussabhängig Ereignisabhängig (Ja) Kontinuierliche Probenahmetechnik (selten): Kontinuierlich Zeitabstand Probenvolumen Frachtermittlung Zeitkontinuierlich kontinuierlich konstant eingeschränkt Durchflusskontinuierlich variabel Ja Christoph Scheffknecht

Probenahmetechniken IV Grafische Darstellung wichtiger Probenahmetechniken Christoph Scheffknecht

Automatische Probenahmegeräte Zwei Verfahren für Transport der Probe ins Probenahmegefäß: Vakuumsystem Schlauchquetschpumpe 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 Christoph Scheffknecht

Vorbereitung Zahlreiche Normen für Wartung und Kalibrierung Werkstoffauswahl der Probenahmegefässe in Abhängigkeit der zu messenden Parameter (ISO 5667-3) Stromversorgung: Steckdose in der Nähe der Probenahmestelle wichtig; Pflege der Akkus Kühlung wenn instabile Parameter gemessen werden (Elektrisch, Eis, Kühlakkus) Christoph Scheffknecht

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) Christoph Scheffknecht

Einbau II Einbau des Ansaugschlauchs beeinflusst maßgeblich die Messwerte: Keine Berührung der Gerinnewand im Ansaugbereich Bei laminaren Strömungen auf ausreichende Turbulenz bei inhomogenen Abwässern achten (Achtung bei flüchtigen Substanzen!) Ausreichenden Wasserstand im Ansaugbereich durch Aufstauen sicherstellen (Kunststoffbecher, Sandsäcke, Wehr …) 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 Scheffknecht

Einbau III Einfluss der Gestaltung des Ansaugbereichs auf die Kupfermesswerte bei zeitproportionaler Probenahme anhand eines Beispiels: 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 Christoph Scheffknecht

Ansteuerung und Kommunikation Für mengenabhängige Probenahme muss der Durchfluss bekannt sein Mobile oder stationäre Mengenmessung 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 Christoph Scheffknecht

Programmierung Kontrolle zumindest folgender Programm-Parameter vor dem Start: Impulsteiler, Anzahl der Proben, Probenmenge (50ml), Zeitabstand zwischen Proben Für die optimale Einstellung des Impulsteilers muss vorab ungefähr Menge und Verlauf des Abwassers bekannt sein 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 Christoph Scheffknecht

Sicherheit Sicherheit geht vor Probenahme! Wichtige Sicherheitsaspekte: Probenahme bei Schächten und Kanälen nur zu zweit Einstieg in tiefere Schächte nur mit Sicherung durch Brustgurt und Dreibein Prüfung mit Gaswarngerät vor Einstieg Hygiene: Schutzkleidung, Desinfektionsmöglichkeit, Impfungen Absperrung der Probenahmestelle Christoph Scheffknecht

Einfluss der Probenahme auf Messergebnis Einfluss der Probenahmetechnik auf das Messergebnis anhand eines Beispiels aus der Praxis für TOC, Chlorid und Kupfer Volumenabhängige Mischprobe Zeitabhängige Mischprobe: Ansaugstelle trocken wenn kein Durchfluss vorhanden ist Gelbe Fehlerbalken zeigen Streuung der 2h-Mischproben Zeitabhängige Mischprobe: Ansaugstelle immer unter Wasser 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 Scheffknecht

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit ! 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 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit ! www.vorarlberg.at/umweltinstitut Christoph Scheffknecht