Abwasserqualitätsindikatoren

- Mar 01, 2018-

Abwasserqualitätsindikatoren sind Labortestmethoden zur Beurteilung der Eignung von Abwasser zur Entsorgung oder Wiederverwendung. Die ausgewählten und gewünschten Testergebnisse variieren je nach Verwendungszweck oder Entladungsort. Tests messen physikalische, chemische und biologische Eigenschaften des Abwassers.

Tests bestimmen die Qualität dieses Abwassers.


Inhalt

  • 1 Physikalische Eigenschaften

  • 2 Chemische Eigenschaften

    • 2.1 Wasserstoff

    • 2.2 Sauerstoff

    • 2.3 Stickstoff

    • 2.4 Phosphate

    • 2,5 Chlor

  • 3 Biologische Eigenschaften

  • 4 Siehe auch

  • 5 Referenzen

  • 6 Weiterführende Literatur

  • 7 Externe Links


Physikalische Eigenschaften

Temperatur

Wasserorganismen können außerhalb bestimmter Temperaturbereiche nicht überleben. Bewässerungsabfluss und Wasserkühlung von Kraftwerken können die Temperaturen für einige Arten über den akzeptablen Bereich erhöhen. Erhöhte Temperaturen können auch eine Algenblüte verursachen, die den Sauerstoffgehalt senkt. Die Temperatur kann mit einem kalibrierten Thermometer gemessen werden .

Solide

Festes Material im Abwasser kann gelöst, suspendiert oder abgesetzt werden. Die gesamten gelösten Feststoffe oder TDS (manchmal als filtrierbarer Rückstand bezeichnet) werden als die Masse des verbleibenden Rückstands gemessen, wenn ein gemessenes Volumen an gefiltertem Wasser verdampft wird . Die Masse der auf dem Filter verbleibenden getrockneten Feststoffe wird als insgesamt suspendierte Feststoffe (TSS) oder nicht filtrierbarer Rückstand bezeichnet. Absetzbare Feststoffe werden als sichtbares Volumen gemessen, das sich am Boden eines Imhoff-Kegels angesammelt hat, nachdem sich das Wasser eine Stunde lang abgesetzt hat. Die Trübung ist ein Maß für die Lichtstreuung von Schwebstoffen im Wasser. Der Salzgehalt misst die Wasserdichte oder Leitfähigkeitsänderungen , die durch gelöste Materialien verursacht werden.

Chemische Eigenschaften

Praktisch jede Chemikalie kann in Wasser gefunden werden, aber Routineprüfungen beschränken sich gewöhnlich auf einige wenige chemische Elemente von einzigartiger Bedeutung.

Wasserstoff

Wasser ionisiert zu Hydronium (H 3 O) -Kationen und Hydroxyl (OH) -Anionen . Die Konzentration an ionisiertem Wasserstoff (als protoniertes Wasser) wird als pH ausgedrückt.

Sauerstoff

Die meisten aquatischen Lebensräume sind von Fischen oder anderen Tieren besetzt, die zum Überleben bestimmte Mindestkonzentrationen an gelöstem Sauerstoff benötigen . Die Konzentrationen an gelöstem Sauerstoff können direkt im Abwasser gemessen werden, aber die Menge an Sauerstoff, die möglicherweise von anderen Chemikalien im Abwasser benötigt wird, wird als Sauerstoffbedarf bezeichnet. Gelöstes oder suspendiertes oxidierbares organisches Material im Abwasser wird als Nahrungsquelle verwendet. Feinteiliges Material steht Mikroorganismen leicht zur Verfügung, deren Populationen zunehmen, um die Menge der verfügbaren Nahrung zu verdauen. Die Verdauung dieses Lebensmittels erfordert Sauerstoff, so dass der Sauerstoffgehalt des Wassers letztendlich um die Menge verringert wird, die zum Verdauen des gelösten oder suspendierten Lebensmittels erforderlich ist. Die Sauerstoffkonzentrationen können unter das von Wassertieren geforderte Minimum fallen, wenn die Sauerstoffnutzungsrate den Ersatz durch Luftsauerstoff übersteigt.

Grundsätzlich kann die Reaktion zur biochemischen Oxidation wie folgt geschrieben werden:

  • Oxidierbares Material + Bakterien + Nährstoff + O 2 → CO 2 + H 2 O + oxidierte anorganische Stoffe wie NO 3 - oder SO 4 2−

Der Sauerstoffverbrauch durch Reduktion von Chemikalien wie Sulfiden und Nitriten ist wie folgt charakterisiert:

  • S 2− + 2 O 2 → SO 4 2−

  • NO 2 - + ½ O 2 → NO 3 -

Da alle natürlichen Wasserstraßen Bakterien und Nährstoffe enthalten, lösen fast alle in solche Wasserstraßen eingebrachten Abfallverbindungen biochemische Reaktionen aus (wie oben gezeigt). Diese biochemischen Reaktionen erzeugen das, was im Labor als biochemischer Sauerstoffbedarf (BSB) gemessen wird.

Oxidierbare Chemikalien (wie z. B. reduzierende Chemikalien), die in ein natürliches Wasser eingeführt werden, lösen in ähnlicher Weise chemische Reaktionen aus (wie oben gezeigt). Diese chemischen Reaktionen erzeugen das, was im Labor als chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) gemessen wird.

Sowohl der BSB- als auch der CSB-Test sind ein Maß für den relativen Sauerstoffmangeleffekt einer Abfallverunreinigung. Beide wurden weithin als Maß für den Verschmutzungseffekt übernommen. Der BSB-Test misst den Sauerstoffbedarf biologisch abbaubarer Schadstoffe, während der CSB-Test den Sauerstoffbedarf biologisch abbaubarer Schadstoffe sowie den Sauerstoffbedarf nicht biologisch abbaubarer oxidierbarer Schadstoffe misst.

Der sogenannte 5-Tage-BSB misst die Menge an Sauerstoff, die durch biochemische Oxidation von Abfallverunreinigungen in einem Zeitraum von 5 Tagen verbraucht wird. Die Gesamtmenge an Sauerstoff, die verbraucht wird, wenn die biochemische Reaktion vollständig ablaufen kann, wird als ultimativer BSB bezeichnet. Da der ultimative BSB so zeitaufwändig ist, wurde der 5-Tage-BSB fast überall als Maß für den relativen Verschmutzungseffekt angewendet.

Es gibt auch viele verschiedene CSB-Tests, von denen der 4-Stunden-CSB wahrscheinlich der häufigste ist.

Es gibt keine verallgemeinerte Korrelation zwischen dem 5-Tage-BSB und dem endgültigen BSB. Ebenso gibt es keine verallgemeinerte Korrelation zwischen BSB und CSB. Es ist möglich, solche Korrelationen für bestimmte Abfallverunreinigungen in einem bestimmten Abwasserstrom zu entwickeln, aber solche Korrelationen können nicht für die Verwendung mit anderen Abfallverunreinigungen oder Abwasserströmen verallgemeinert werden. Dies liegt daran, dass die Zusammensetzung eines Abwasserstroms unterschiedlich ist. Beispielsweise hat ein Abwasser, das aus einer Lösung einfacher Zucker besteht , die aus einer Süßwarenfabrik austreten könnten, wahrscheinlich organische Bestandteile, die sich sehr schnell zersetzen. In einem solchen Fall wären der 5-Tage-BSB und der endgültige BSB sehr ähnlich, da nach 5 Tagen nur noch sehr wenig organisches Material übrig wäre. Ein endgültiges Abwasser einer Kläranlage, die ein großes Industriegebiet versorgt, kann jedoch einen Abfluss haben, bei dem der endgültige BSB viel größer war als der 5-Tage-BSB, da ein Großteil des leicht abbaubaren Materials bei der Abwasserbehandlung und vielen industriellen Prozessen entfernt worden wäre Entladung schwer abbaubare organische Moleküle.

Die Labortestverfahren zur Bestimmung des oben genannten Sauerstoffbedarfs sind in vielen Standardtexten detailliert beschrieben. Amerikanische Versionen enthalten die "Standardmethoden für die Untersuchung von Wasser und Abwasser".

Stickstoff

Stickstoff ist ein wichtiger Nährstoff für das Wachstum von Pflanzen und Tieren. Luftstickstoff ist biologisch weniger verfügbar als gelöster Stickstoff in Form von Ammoniak und Nitraten . Die Verfügbarkeit von gelöstem Stickstoff kann zu Algenblüten beitragen . Ammoniak und organische Formen von Stickstoff werden häufig als Gesamt-Kjeldahl-Stickstoff gemessen, und eine Analyse auf anorganische Formen von Stickstoff kann durchgeführt werden, um genauere Schätzungen des Gesamtstickstoffgehalts zu erhalten.

Phosphate

  • Gesamtphosphor und Phosphat, PO −3
    4

Phosphate gelangen sowohl über Nicht-Punktquellen als auch über Punktquellen in die Wasserwege. Die Verschmutzung durch Nicht-Punktquellen (NPS) bezieht sich auf die Wasserverschmutzung durch diffuse Quellen. Die Verschmutzung durch nicht punktuelle Quellen kann der Verschmutzung durch punktuelle Quellen gegenübergestellt werden, bei der an einem einzigen Ort Einleitungen in ein Gewässer auftreten. Zu den nicht punktuellen Phosphatquellen gehören: natürliche Zersetzung von Gesteinen und Mineralien, Regenwasserabfluss, landwirtschaftlicher Abfluss, Erosion und Sedimentation, atmosphärische Ablagerung und direkter Eintrag von Tieren / Wildtieren; in der Erwägung, dass: Punktquellen Folgendes umfassen können: Kläranlagen und zulässige industrielle Einleitungen. Im Allgemeinen ist die Verschmutzung durch Nicht-Punktquellen typischerweise signifikant höher als die Punkt-Verschmutzungsquellen. Daher besteht der Schlüssel zum soliden Management darin, den Input von punktuellen und nicht punktuellen Phosphatquellen zu begrenzen. Eine hohe Phosphatkonzentration in Gewässern ist ein Hinweis auf Verschmutzung und maßgeblich für die Eutrophierung verantwortlich .

Phosphate sind für Menschen oder Tiere nicht toxisch, es sei denn, sie sind in sehr hohen Mengen vorhanden. Verdauungsprobleme können durch extrem hohe Phosphatwerte auftreten.

Die folgenden Kriterien für Gesamtphosphor wurden von der US Environmental Protection Agency empfohlen .

  1. Nicht mehr als 0,1 mg / l für Ströme, die nicht in Reservoire entleeren,

  2. Nicht mehr als 0,05 mg / l für Ströme, die in Reservoire einleiten, und

  3. Nicht mehr als 0,025 mg / l für Reservoire.

Phosphor ist in sauberen Trinkwasserquellen normalerweise niedrig (<1 mg="" l)="" und="" normalerweise="" nicht="">

Chlor

Chlor wird häufig zum Bleichen , als Desinfektionsmittel und zur Verhinderung von Biofouling in Wasserkühlsystemen verwendet. Die verbleibenden Konzentrationen an oxidierenden Hypochlorsäure- und Hypochloritionen können als Chlorrest gemessen werden, um die Wirksamkeit der Desinfektion abzuschätzen oder die Sicherheit für die Einleitung in aquatische Ökosysteme nachzuweisen.