Die biologische Verunreinigung von Wasser gefährdet die Anlage, die Ausrüstung und die menschliche Gesundheit. Mikroorganismen im Wasser stellen in vielen Situationen ein Problem dar, in denen die Wasserreinheit und Hygiene von wesentlicher Bedeutung sind und in denen auch die Prozessoptimierung eine entscheidende Rolle spielt. Wasserversorger, Öl- und Gasanlagen, Chemieunternehmen, Rechenzentren, Abfüllanlagen und Kraftwerke messen daher die mikrobielle Belastung, um Korrosion zu minimieren, die Anlagenleistung zu optimieren und vor möglichen bakteriellen Ausbrüchen zu warnen.

ATP in industriellen Anwendungen

• Die Bildung von Biofilm stellt eine Gefahr für die Funktion von Kühlwassersystemen dar. Die bakterielle Aktivität muss überwacht und durch den Einsatz von Bioziden kontrolliert werden.
• Wo sich Biofilme bilden können, ist es mit einer optimalen Überwachung und Behandlung möglich, verstopfte oder verschmutzte Filter, Korrosion und Sauerstoffmangel (was zu einem niedrigeren pH-Wert führt) im Prozessstrom zu reduzieren.
• Bei Entsalzungen mittels Umkehrosmose besteht das Risiko einer Biofilmbildung, wodurch die Betriebs- und Wartungskosten steigen.

ATP in kommunalen Anwendungen

• Überwachung der Biofiltration
• Trinkwasserleitungen
• Die mikrobiologische Online-Überwachung ist ein nützliches und hochempfindliches Mittel, um das Ausmaß der entfernten Mikroorganismen verschiedener Prozessschritte in der direkten und indirekten Trinkwasseraufbereitung aufzuzeigen.
• Recyceltes Wasser/Wiederverwendung von Wasser

Kontinuierliche Überwachung der mikrobiellen Aktivität mit Online-Analysatoren der EZ-Serie

Die mikrobiologische Belastung oder Kontamination wird üblicherweise manuell im Labor gemessen. Mit dem Online-ATP-Analysator EZ7300 von Hach kann die mikrobielle Aktivität jetzt kontinuierlich im Prozessstrom gemessen werden. Anhand der dabei ermittelten Daten können Anwender eingreifen, sobald eine Änderung der Aktivität beobachtet wird.

Der EZ7300 bestimmt den gesamten bakteriellen Gehalt durch Messung von ATP jeder Art von Mikroorganismen in der Wasserprobe. Zudem können die Anwender nun durch die Quantifizierung von intrazellulärem, extrazellulärem und Gesamt-ATP in der Probe das ATP in einer lebenden Zelle von dem ATP unterscheiden, das aus einer Zelle freigesetzt wird, die einer Desinfektion oder einer Auflösung unterzogen wurde.

Mit der Serie EZ7300 kann auch die Wirksamkeit der Biozide gemessen werden, die im Aufbereitungsprozess verwendet werden, um die Dosierung zu optimieren und Schäden an Gesundheit, Umwelt und Infrastruktur zu vermeiden.

Anwendungen:

- Kühlwasser
- Trinkwasser
- Prozesswasser

Eine effektive Überwachung und Behandlung von Härte und Alkalinität sind für die Aufrechterhaltung einer stabilen Wasserqualität in einer Vielzahl von Prozessen entscheidend. Härte und Alkalinität werden zusammen mit pH-Wert, TDS/Leitfähigkeit und Temperatur zur Berechnung des Langelier-Sättigungsindex (LSI) verwendet. Damit wird die Neigung des Wassers gemessen, entweder Metalle zu korrodieren oder Kesselstein in Rohrleitungen abzusetzen. Mit den Daten aus der kontinuierlichen Überwachung dieser Parameter können Anlagenbetreiber Prozesse anpassen, um die Einhaltung von Vorschriften zu gewährleisten, Verstöße zu vermeiden, die Effizienz zu maximieren, Kosten zu kontrollieren und auf höchstem Gesundheits- und Sicherheitsniveau zu arbeiten.

Alkalinität in Abwasser

• Alkalinität ist ein wichtiger Parameter für die Sicherstellung der optimalen biologischen und chemischen Vorgänge im Abwasser. Nitrifizierende Bakterien sind sehr anfällig auf wechselnde Abwassereigenschaften. Daher ist die Messung der Alkalinität eine gute Überwachungsmethode. Alkalinität wird während des Nitrifikationsprozesses verbraucht. Wenn das Wasser säurehaltiger wird, sinkt der pH-Wert. Fällt der pH-Wert unter 7, werden die Nitrifikationsraten allmählich absinken. Wenn der pH-Wert weiter fällt, kann die Nitrifikation gehemmt werden, was zu einem hohen Ammoniakgehalt im Ablauf führen würde.
• Mikroorganismen wie Polyphosphat-akkumulierende Organismen (PAOs) bevorzugen Umgebungen mit höherer Alkalinität und einem optimalen pH-Wert von etwa 8. Sinkende Alkalinitätswerte können zu einer niedrigeren Phosphataufnahme führen, wodurch höhere Phosphormengen die Nachbehandlungsprozesse verlassen.
• Pufferchemikalien, die entweder in der biologischen Behandlung oder in der Nachbehandlung dosiert werden, können mit der Online-Alkalinitätsüberwachung effektiv kontrolliert werden, um optimale biologische Bedingungen und die Anforderungen an den pH-Wert des Ablaufs einzuhalten. Alkalinitätsmessungen im Abwasser zeigen Änderungen, bevor pH-Veränderungen auftreten. Das schafft zusätzliche Zeit für die Implementierung proaktiver Kontrollmaßnahmen.
• Eine unzureichende Alkalinität kann sich auf nachgelagerte pH-empfindliche Prozesse auswirken. Beispielsweise können chemische Prozesse zur Phosphorelimination und die Chlorgas-Desinfektion Alkalinität verbrauchen und ein Überschreiten des pH-Werts im Ablauf hervorrufen.

Alkalinität in Trinkwasser

• Im Rohwasser kann eine hohe Alkalinität die Wirkung von Chemikalien zur Wasseraufbereitung wie z.B. Flockungsmitteln, die einen niedrigeren pH-Wert erfordern, negativ beeinflussen. Bei der Verwendung von Mischwasser aus verschiedenen Quellen mit variierenden Volumina und Alkalinitäten ist die Messung der Online-Alkalinität ein wichtiger Parameter für die entsprechende Dosierung von Chemikalien.
• Zur Einhaltung der Richtlinie zu Desinfektionsnebenprodukten (Disinfection Byproduct Rule, DBPR) ist Alkalinität ein Kernparameter, der sich darauf bezieht, wieviel TOC aus dem Rohwasser entfernt werden muss, um die Bildung von DBP zu begrenzen. In Mischwässern, in denen Alkalinität (und TOC) variieren kann, informieren Online-Messungen das Wasserunternehmen sofort über alle Änderungen, die sich auf die Einhaltung der DBPR-Regeln auswirken können.
• Bei vielen Wasserversorgern hat die Korrosionskontrolle im Leitungsnetz oberste Priorität. Alkalinität ist ein wichtiger Parameter, der sich auf die Pufferkapazität des Wassers bezieht. Sie gibt an, wie wahrscheinlich ein pH-Abfall ist. Da ein Absinken des pH-Werts die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass Blei und Kupfer in die Trinkwasserversorgung gelangen, ist es wichtig, dass eine Online-Alkalinitätsmessung Echtzeitdaten über Korrosionsparameter liefert, die sich auf gängige Berechnungen wie den Langelier-Sättigungsindex (LSI) beziehen.
• Systeme, die Monochloramin als messbaren Rückstand in ihrem Verteilungsnetz verwenden, verfolgen auch die Alkalinität. Ein Abfall der Alkalinität kann ein wichtiger Indikator für die Nitrifikation im Leitungsnetz sein, was wiederum zu einer Vielzahl anderer Probleme hinsichtlich der Wasserqualität führen kann.

Alkalinität in industriellen Anwendungen

• In industriellen Anwendungen (Energieerzeugung, Kessel- und Dampfprozesse) ist die Überwachung der Alkalinität von entscheidender Bedeutung. Ob im Rohwasserzulauf, im aufbereiteten Kesselwasser oder im Dampfkondensat, das zur Wiederverwendung zurückgeleitet wird: Die optimale Überwachung und Steuerung der Alkalinität trägt dazu bei, einen sicheren und effizienten Betrieb zu gewährleisten, die potenzielle Wartung zu reduzieren und die Infrastruktur zu schützen. Im Kesselwasser sollte die Alkalinität über 200 ppm gehalten werden, um Säurekorrosion zu verhindern. Sie sollte aber nicht mehr als ca. 700 ppm betragen, um übermäßige Schaumbildung und Kesselsteinbildung in Rohren, Pumpen, Kesseln oder anderen Anlagenteilen zu vermeiden.
• Für die DBPR-Konformität ist Alkalinität ein Kernparameter, der sich darauf bezieht, wieviel TOC aus dem Rohwasser entfernt werden muss, um die Bildung von DBPR zu begrenzen. In Mischwässern, in denen Alkalinität (und TOC) variieren kann, informieren Online-Messungen den Betriebsleiter sofort über Änderungen, die sich auf DBPR auswirken können.
• Auch in Industriebetrieben hat die Korrosionskontrolle in im Leitungsnetz oberste Priorität. Alkalinität ist ein wichtiger Parameter, der sich auf die Pufferkapazität des Wassers bezieht. Sie gibt an, wie wahrscheinlich ein pH-Abfall ist. Da ein Absinken des pH-Werts die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass Blei und Kupfer in die Trinkwasserversorgung gelangen, liefert eine Online-Alkalinitätsmessung Echtzeitdaten über Korrosionsparameter, die sich auf gängige Berechnungen wie den LSI beziehen.
• Systeme, die Monochloramin als messbaren Rückstand in ihrem Verteilungsnetz verwenden, verfolgen auch die Alkalinität. Ein Abfall der Alkalinität kann ein führender Indikator für die Nitrifikation im Leitungsnetz sein, was zu einer Vielzahl anderer Probleme hinsichtlich der Wasserqualität führen kann.

Anwendungen:

- Trinkwasser
- Energieerzeugung
- Kühl- und Kesselwasser
- Oberflächenwasser
- Abwasser

Eisen ist ein natürlich vorkommendes Element sowohl im Grund- als auch im Oberflächenwasser, das oft als Indikator für die Wasserqualität während und nach der Aufbereitung angesehen wird. Bei einigen Prozessanwendungen kann Eisen auch als Kontrolle dienen. Daher ist eine genaue, kontinuierliche Überwachung dieses Elements von entscheidender Bedeutung für die gleichbleibende Qualität von Anlagenprozessen und -leistung. Unabhängig von der Herkunft, müssen Eisenkonzentrationen, welche die zulässigen Werte überschreiten, identifiziert und entfernt werden.

Eisen in Trinkwasser

• Obwohl sie kein akutes Gesundheitsrisiko darstellen, sind erhöhte Eisenkonzentrationen im Trinkwasser aus ästhetischen Gründen wie Geschmack und Aussehen unerwünscht. Eisen im Rohwasser wird häufig mittels Oxidation entfernt. Damit wird Eisen in eine unlösliche Form umgewandelt und über eine Sedimentation entfernt. Die Dosierung von Oxidationsmitteln (wie Ozon, Chlordioxid, Permanganat, Chlor) kann mit einer Online-Messung von gelöstem oder Gesamt-Eisen effizient gesteuert werden. Eine Online-Analyse von zwei Strömen kann auch Vorher- und Nachher-Werte anzeigen, um zu zeigen, wieviel Eisen entfernt wird (oder nicht).

Eisen in Abwasser

• Metallsalze wie Eisenchlorid werden in Systemen zur Phosphorelimination verwendet und können an verschiedenen Stellen im Aufbereitungsprozess dosiert werden. In der Regel werden die Effizienz der chemischen Phosphorelimination und die Dosierung von Fällmitteln über die Messung von Orthophosphat (PO ₄) überwacht bzw. gesteuert. Für Anlagenbetreiber kann es allerdings auch interessant sein, Eisenrückstände zu messen, um nachgelagerte Prozesse zu schützen, wie z.B. die Vermeidung von Kesselstein in UV-Desinfektionsgeräten.

Kontinuierliche Überwachung von Eisen mit den Online-Analysatoren der EZ-Serie

Die Messung von Eisen durch Colorimetrie wird durch die Modelle der Serien EZ1000 und EZ2000 von Hach in einer Vielzahl von Messbereichen dargestellt. Die Analysatoren der EZ-Serie sind in der Lage, Gesamtkonzentrationen oder gelöste Konzentrationen zu messen, und verfügen über eine optionale Mehrkanalfunktion sowie eine Möglichkeit für die Durchführung von Stichproben.

Die Online-Analysatoren der EZ-Serie können verschiedene Punkte während der Enteisenung überwachen und zur Überwachung und Bestätigung erster Labormessungen auf Eisen vor dem eigentlichen Aufbereitungsprozess eingesetzt werden. Nach entsprechenden Behandlungsmaßnamen können Messungen bestätigen, dass alle verbleibenden Spuren der Parameter in Konzentrationen vorhanden sind, die die Genehmigungsauflagen erfüllen.

Die EZ-Serie bietet eine automatische und störungsfreie Messung von Eisen in verschiedenen Prozessschritten und bietet eine elegante Lösung für die Messung und Behandlung von Eisen.

Anwendungen:

- Trinkwasser
- Energiewirtschaft, Kühl- und Kesselwasser
- Abwasser

Mangan ist ein Spurenelement, das natürlicherweise sowohl in Grundwasser als auch in Oberflächenwasser vorkommt. Zu viel Mangan kann Farbe und Geschmack von Trinkwasser und Getränken beeinträchtigen und Verunreinigungen von Armaturen und Wäsche verursachen. Daher ist eine genaue, kontinuierliche Überwachung des gesamten und gelösten Mangans für eine gleichbleibende Wasserqualität entscheidend. Unabhängig von der Ursache müssen Konzentrationen, die die zulässigen Werte überschreiten, identifiziert und entsprechend verringert werden.

Mangan in Trinkwasser

• Ähnlich wie Eisen ist auch Mangan ein störender Bestandteil, der sich nachteilig auf Geschmack und Färbung von Trinkwasser auswirken kann. Die Überwachung von Mangan in Echtzeit ermöglicht es dem Versorgungsunternehmen, die Dosierung von Oxidationsmitteln so anzupassen, dass keine Über- oder Unterdosierung auftritt. Die Dosierung von Oxidationsmitteln (wie Ozon, Chlordioxid, Permanganat, Chlor) kann mit einer Online-Messung von freiem oder Gesamt-Mangan effizient gesteuert werden. Eine zu hohe Bildung von Permanganat kann überwacht werden, um eine Überdosierung von Oxidationsmitteln zu vermeiden und die Bildung von rosafarbenem Wasser zu verhindern. Eine Online-Analyse von zwei Strömen kann die Vorher- und Nachher-Werte anzeigen, um zu zeigen, wie viel Mangan entfernt wird (oder nicht).

Kontinuierliche Überwachung von Mangan mit den Online-Analysatoren der EZ-Serie

Die Online-Analysatoren der EZ-Serie von Hach überwachen die Konzentrationen von Gesamt- und gelöstem Mangan mithilfe der Colorimetrie.

Die Online-Analysatoren der EZ-Serie, die derzeit in zahlreichen industriellen und kommunalen Wasseraufbereitungsanlagen eingesetzt werden, ermöglichen eine kontinuierliche Online-Überwachung und eine Korrelation mit Standard-/Laborverfahren mit einem hohen Maß an Präzision und Genauigkeit.

Dadurch können Sie verschiedene Punkte in Ihrem Prozess überwachen und erste Laborergebnisse vor dem eigentlichen Aufbereitungsprozesses bestätigen. Nach dem Entfernungsprozess können Messungen bestätigen, dass verbleibende Manganspuren in Konzentrationen vorhanden sind, die die Genehmigungsauflagen erfüllen.

Anwendungen:

- Trinkwasser
- Energiewirtschaft, Kühl- und Kesselwasser
- Oberflächenwasser

Ein Überschuss an Nährstoffen (Stickstoff und Phosphor) in der Umwelt kann zur schädlichen Algenblüte, Eutrophierung und einer allgemeinen Verschlechterung der Wasserqualität führen. Während sich die meisten Online-Überwachungssysteme auf bestimmte Teilmengen dieser Nährstoffe konzentrieren (z.B. Ammonium, Nitrat oder Orthophosphat), fordern behördliche Auflagen vielerorts auch Messungen von Gesamt-Stickstoff und Gesamt-Phosphor. Die automatische, kontinuierliche Überwachung von TN und TP im Prozess bietet eine Möglichkeit Zeit zu sparen, kann Prozesswerte mit Laborergebnissen korrelieren und Anlagenbetreiber auf Probleme aufmerksam machen, ohne auf Laborergebnisse warten zu müssen. In einer Zeit immer strenger werdender Abwasserrichtlinien kann die Überwachung Ihres Aufbereitungsprozesses an kritischen Punkten auf Prozessanpassungen hinweisen, die zur Einhaltung der Grenzwerte erforderlich sind.

TN und TP in Abwasser

• Gesamt-Stickstoff (TN) im Abwasser besteht aus Ammoniak/Ammonium (NH ₃/NH ₄ ⁺), Nitraten (NO ₃), Nitriten (NO ₂) und organischem Stickstoff. TN ist eine Summierung aller Formen. Viele Auflagen im Bereich Abwasseraufbereitung erfordern lediglich eine Reduzierung der Ammoniumwerte. In anderen Fällen kann eine Reduzierung aller Arten von Stickstoff erforderlich werden. Dies wird durch die Festlegung eines (TN)-Grenzwerts in den Abwasservorschriften deutlich. Da Stickstoff nicht einfach chemisch entfernt werden kann, müssen diese Anlagen ihre biologischen Prozesse steuern, um die Aufgabe zu erfüllen. Dies wird im Allgemeinen als biologische Nährstoffentfernung (BNR) bezeichnet. In solchen Fällen ist es wünschenswert, den Prozess über ein Überwachungssystem für den Ablauf genau im Auge zu behalten. In anderen Fällen wird auch ein Überwachungssystem am Zulauf für TN, sowie für die einzelnen Formen von Stickstoff empfohlen.
• Gesamt-Phosphor (TP) im Abwasser besteht aus gelösten und ungelösten Verbindungen. Die häufigste Form von löslichem Phosphor ist Orthophosphat. Ungelöster Phosphor ist am häufigsten in Form von Polyphosphat oder organischem Phosphat vorhanden. Die Summe aller Formen ist TP. Viele Anlagen müssen alle Formen von Phosphor reduzieren. Phosphor wird entfernt, indem es biologisch eliminiert oder gefällt wird und mit dem Klärschlamm entfernt wird. Dies kann entweder durch biologische Aufnahme (Bio-P) oder chemische Fällung (typischerweise mit Alaun oder Eisenchlorid) erreicht werden.

TN und TP in Oberflächenwasser

• Die Eutrophierung von Gewässern kann durch Vorbehandlung verhindert werden, da TP als Indikator für organische Formen von Phosphor in Oberflächenwasser verwendet wird. Anhand der kombinierten Messung von TN und TP kann man die Möglichkeiten des ungebremsten Algenwachstums vorher abschätzen.

Kontinuierliche Überwachung von TN und TP mit den Online-Analysatoren der EZ-Serie

Der EZ7600 von Hach kombiniert zwei Methoden für die gleichzeitige, automatische Messung von TN und TP. Mit seinem großen Messbereich und der optionalen Mehrkanal-Analyse ist dieses innovative Gerät eine praktische Lösung für Ihre Anforderungen bei der Überwachung von TN und TP. Für Kunden, die keinen Analysator für mehrere Parameter benötigen, bieten die Analysatoren EZ7700 oder EZ7800 Einzelparameter-Messungen für TN bzw. TP.

Anwendungen:

- Oberflächenwasser
- Abwasser

Flüchtige organische Säuren (FOS) sind ein hilfreicher Parameter für die Überwachung bestimmter Prozesse in einer Wasserrückgewinnungsanlage. In Verbindung mit Alkalinität sind FOS ein wichtiger Parameter für die Überwachung des Zustands von Biogasanlagen (FOS/TAC). Ein Anstieg der FOS und/oder eine Abnahme der Schlammalkalinität kann zu einem Ungleichgewicht führen und auf potenzielle Betriebsprobleme bei Biogasanlagen hinweisen, die ohne entsprechende Maßnahmen zu Störungen führen können. Obwohl FOS in einer Biogasanlage nicht im Übermaß wünschenswert sind, können sie für Anlagen, die eine biologische Phosphorelimination (EBPR) durchführen, von Vorteil. FOS sind eine wichtige Kohlenstoffquelle für die Bakterienpopulation, die für die wirksame biologische Phosphorelimination verantwortlich ist.

FOS in Abwasser

• FOS-Messungen in Echtzeit in Biogasanlagen in Verbindung mit Alkalinität und pH-Wert erzeugen eine Datenmenge, die einer Aufbereitungsanlage das höchste Maß an Transparenz bietet. Diese Daten ermöglichen die frühzeitige Erkennung von Prozess- oder Betriebsänderungen und können damit Störungen der Biogasanlage vermeiden. Die Online-Messung dieser Parameter und die automatische Berechnung des Verhältnisses von FOS zu Alkalinität (FOS/TAC) verbessern die Prozesssteuerung und Fehlersuche weiter.
• Bei umweltfreundlichen Energieprojekten kann die Überwachung von FOS und Alkalinität (in Verbindung mit richtiger Datenauswertung und Prozessanpassungen) dazu beitragen, die Produktion von Biogas zu maximieren. Diese Biogasanlagen können optimiert werden, um mehr und hochwertigeres Gas zu produzieren, das für Strom, Wärme und sauberes Erdgas verwendet wird.
• FOS werden für eine effektive biologische Phosphorbehandlung als unerlässlich erachtet. Die Schlammvergärung ist ein bewährtes Verfahren zur Erhöhung der FOS-Konzentration im Nachbehandlungssystem. Es gibt mehrere Fermentationsverfahren, die in Aufbereitungsanlagen zur biologischen Behandlung von Phosphor eingesetzt werden, darunter die Inline-Fermentation im Vorklärbecken und die Offline-Fermentation. Mit Online-FOS-Messungen können primäre Schlammvergärungsprozesse in Echtzeit überwacht und optimiert werden. Eine erhöhte FOS-Produktion in diesen EBPR-Systemen führt zu erhöhter Systemstabilität und eine zusätzliche chemische Aufbereitung wird entweder gar nicht oder nur selten notwendig.

Anwendungen:

- Abwasser