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Schmutzstoffe und Schadstoffe im Abwasser

Kohlenstoffverbindungen

Mikroorganismen verbrauchen beim Abbau von Kohlenstoffverbindungen den Sauerstoff, der im Wasser gelöst ist. Dabei entstehen Kohlendioxid (CO2) und Schlamm. Findet dieser Abbau im Gewässer statt, führt dies zu Sauerstoffmangel. Die Lebensbedingungen für Fische und andere Wassertiere verschlechtern sich dadurch erheblich. Die Abwasserreinigung nimmt den Prozess des Kohlenstoffabbaus vorweg.

Der biochemische Sauerstoffbedarf (BSB) erfasst den Sauerstoffverbrauch von Mikroorganismen, welche die leicht abbaubaren Kohlenstoffverbindungen oxidieren. Als Untersuchungszeitraum sind hier 5 Tage festgelegt.

Der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) gibt demgegenüber die Sauerstoffmenge an, die für die Oxidation aller organischen Verbindungen im Wasser einschließlich der nicht biologisch abbaubaren Stoffe verbraucht wird.

Das Verhältnis von CSB zu BSB ist ein Maßstab für die biologische Abbaubarkeit des Abwassers: Je größer der Abstand zwischen (niedrigerem) BSB zu (höherem) CSB, desto schlechter ist es um die Abbaubarkeit bestellt.


Stickstoffverbindungen

Stickstoffverbindungen wirken in zwei unterschiedlichen Weisen auf das Gewässer. Ammonium (NH4+) verbraucht bei seiner Umwandlung in Nitrat (NO3-) den im Wasser gelösten Sauerstoff. Dies führt zu Sauerstoffmangel im Gewässer. Das entstandene Nitrat führt dann zu einer Überdüngung der Gewässer und somit zu verstärktem Pflanzenwachstum. Beim Absterben der Pflanzen wird Sauerstoff verbraucht, so dass sich der Sauerstoffmangel noch weiter verschärft. Eine wichtige Stufe der Abwasserreinigung ist deshalb die Entfernung von Stickstoffverbindungen.

Die organischen Stickstoffverbindungen im Abwasser werden bereits in der Kanalisation fast vollständig in anorganischen Ammonium-Stickstoff (NH4+) umgewandelt. Die Rechtsvorschriften im Abwasserbereich legen deshalb den Parameter „Gesamtstickstoff“ als Summe der Konzentrationen von Ammonium-Stickstoff, Nitrit-Stickstoff und Nitrat-Stickstoff fest.


Phosphorverbindungen

Phosphorverbindungen wirken, wie Nitrat, ebenfalls als Dünger auf die Pflanzenwelt im Gewässer. Auch hier ist verstärktes Pflanzenwachstum und schließlich Sauerstoffmangel die Folge.

Der größte Teil des im Abwasser enthaltenen Phosphors ist anorganisch und im Wasser gelöst. Die im Abwasserbereich gültigen Rechtsvorschriften legen den Parameter „Gesamtphosphor“ als Summe der Konzentrationen von anorganischen und organischen Phosphorverbindungen fest.


Schwermetalle

Auf Grundlage der gesetzlichen Regelungen zur Klärschlammverwertung gelten als Schwermetalle die chemischen Elemente Cadmium (Cd), Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Quecksilber (Hg), Nickel (Ni), Blei (Pb), und Zink (Zn). Je nach Fragestellung können jedoch auch weitere Metalle als Schwermetalle gelten.

Die Schwermetalle lagern sich im wesentlichen an die Partikel des Klärschlamms an (Bakterienmasse, Feststoffe). Die Konzentration im Abwasser ist sehr gering. Erhöhte Schwermetallkonzentrationen machen die landwirtschaftliche Verwertung des Klärschlamms unmöglich.


Organische Schadstoffe

Zu den organischen Schadstoffen zählen künstlich hergestellte Kohlenstoffverbindungen, welche die Halogene Chlor, Fluor, Brom oder Jod enthalten. Sie lassen sich in verschiedene Gruppen einteilen:

  • Leicht flüchtige Halogenkohlenwasserstoffe (LHKW)
  • Benzol-Toluol-Xylol-Verbindungen (BTX)
  • Polychlorierte Biphenyle (PCB)
  • Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK)

Auf Grund ihrer Eigenschaften lagern sich organische Schadstoffe im Wesentlichen an die Partikel des Klärschlamms an. Dessen regelmäßige Untersuchung auf den Summenparameter AOX (adsorbierbare organisch gebundene Halogene) zielt auf den Nachweis von organischen Schadstoffen im kommunalen Abwasser. Die Umweltanalytik Nürnberg führt auch gezielte Untersuchungen auf andere organische Schadstoffe durch, wenn sich im Rahmen der Industrieabwasserüberwachung konkrete Verdachtsmomente ergeben.

Die Konzentration organischer Schadstoffe im gereinigten Abwasser liegt meist unter der Nachweisgrenze der gebräuchlichen Analyseverfahren. Um diese Schadstoffe dennoch nachweisen zu können, kommen Fischtestverfahren zur Anreicherung der Schadstoffe („Bioakkumulationsverfahren“) zum Einsatz.


Weitere Parameter

Absetzbare Stoffe

Die Bestimmung des Gehalts an absetzbaren Stoffen ist ein frühes Verfahren zur Beurteilung der Abwasserreinigung in Kläranlagen. Der Anteil an absetzbaren Stoffen (ml/l) wird an verschiedenen Stellen in der Kläranlage gemessen, um die Reinigungsleistung feststellen zu können. Die Messung erfolgt in einem spitz zulaufenden Glastrichter, dem sogenannten „Imhofftrichter“

Abfiltrierbare Stoffe

Die Menge der nicht gelösten Stoffe im Abwasser. Gemessen wird in der Regel die Menge (mg/l) im gereinigten Abwasser vor Einleitung in das Gewässer.

PH-Wert

Der pH-Wert bei der biologischen Abwasserreinigung muss zwischen 6 und 8 liegen. Bei kommunalem Abwasser ist dies jedoch immer der Fall. Niedrigere oder höhere Werte sind ein Hinweis auf ernste Störungen im Kanalnetz (z.B. unerlaubte Schadstoffeinleitungen). Die biologische Abwasserreinigung verändert jedoch auch den pH-Wert des Abwassers, so dass die Messung des pH-Wertes einen Rückschluss auf den ordnungsgemäßen Betriebsablauf in der Kläranlage erlaubt.

Leitfähigkeit

Die Leitfähigkeit des Abwassers ist ein Maß für dessen Gehalt an Salzen (z.B. Chlorid, Sulfat, Nitrat) und somit für die Verschmutzung des Abwassers.

Sichttiefe/Trübung

Die Messung der Sichttiefe oder Trübung ist ein einfaches Verfahren zur Beurteilung der Reinigungsleistung von Kläranlagen. Es kam bereits in der Frühzeit der Abwasserreinigung zur Anwendung. Je größer die Sichttiefe, desto sauberer ist das Abwasser.

Spektraler Absorptionskoeffizient

Der Spektrale Absorptionskoeffizient (SAK) kennzeichnet sie Färbung des Abwassers und ist ein indirektes Maß für den biologisch nicht abbaubaren Anteil des gelösten Kohlenstoffs im Abwasser.

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