Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung

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CSB (mg/l), der chemische Sauerstoffbedarf, gibt die Menge an Sauerstoff an, die für die chemische Oxidation mit Kalium-Dichromat der im Wasser enthaltenen Stoffe benötigt wird. [1]

Hinweis: Der CSB ist immer größer als der BSB5; bei biologisch gut abbaubaren Stoffen liegt das Verhältnis CSB / BSB5 bei 1,5 – 2.

BSB5 (mg/l) Der biochemische Sauerstoffbedarf BSB5 ist die Sauerstoffmenge, die durch die Stoffwechseltätigkeit entsprechender Mikroorganismen für den Abbau der in einem Liter Wasser enthaltenen biochemisch oxidierbaren organischen Inhaltsstoffe in 5 Tagen bei 20 °C im Dunkeln verbraucht wird [in mg O2/l].

Hinweis: Wenn der BSB5 Wert einen Wert von <10 mg/Liter (organisch abbaubare Belastung) erreicht, dann ist es unter normalen Bedingungen nicht mehr fäulnisfähig.[2]

Wichtig ist dieser Wert, wenn das Wasser über einen längeren Zeitraum gelagert werden soll, ohne dass es zu Geruchsbildung kommen kann (z.B. bei einigen Tagen Abwesenheit).

TOC (mg/l), der totale organische Kohlenstoffgehalt, ist die Menge der organischen Kohlenstoffverbindungen in einer Probe. Bei der Analyse werden diese verbrannt und die Menge des entstehenden CO2 gemessen. [1]

Hinweis: Der TOC ist ein Summenparameter in der Wasser- und Abwasseranalytik und spiegelt die Belastung des Wassers mit organischen Stoffen wider. Saubere Quellwässer weisen einen TOC-Gehalt von 1–2 mg/l auf. Schwach belastete Flüsse und Bäche zeigen Werte um 2–5 mg/l. In mesotrophen Seen werden bereits Werte um 5–10 mg/l erreicht, in produktiven Karpfenteichen typischerweise 15–25 mg/l. In stark verschmutzten Gewässern kann der Wert auf über 100 mg/l steigen.

SAK245, die UV- Absorption ist ein Summenparameter für die Gewässerbelastung durch gelöste organische Substanzen wie z.B. aromatische Verbindungen und Huminstoffe. Bei einer Messwellenlänge von 254 nm wird der Spektrale Absorptions-Koeffizient auf Extinktion pro Meter umgerechnet (ISA – Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen).

Hinweis: Der SAK245nm entspricht somit in etwa der elektrischen Leitfähigkeit als Summenparameter für die anorganische Salzbelastung. Zahlreiche organische Stoffe absorbieren ultraviolettes Licht. Grundlage ist die DIN 38404-3 (2006), die die Messung bei einer Wellenlänge von 254 nm vorsieht. Die Lichtschwächung pro Meter Wasser (daher die Dimension 1/m) ist gleichzeitig ein Maß für die organische Belastung des Gewässers. Dadurch ist es auch möglich, den Messwert näherungsweise in verwandte Kohlenstoffparameter wie TOC (Total Organic Carbon), CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf) oder BSB (Biochemischer Sauerstoffbedarf) umzurechnen (Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW).

Sauerstoff

Je kälter das Wasser, desto mehr O2 kann gelöst werden, je salzhaltiger oder je niedriger der atmosphärische Druck, desto weniger. Beispiele:

0 °C, Normaldruck, Süßwasser: 14.6 mg/l = 100% Sättigung
10 °C, Normaldruck, Süßwasser: 11.3 mg/l = 100% Sättigung
20 °C, Normaldruck, Süßwasser: 9.1 mg/l = 100% Sättigung

Je nach Sauerstoffanteil im Wasser werden folgende Milieus unterschieden:

  • aerobes Milieu = Vorhandensein von molekular gelöstem Sauerstoff (O2) und chem. gebundenem Sauerstoff, > 0,5 mg O2/l
  • anoxisches Milieu = Vorhandensein von an Stickstoff gebundenem Sauerstoff (z. B. NO3- ; NO2- ), < 0,5 mg O2/l
  • anaerobes Milieu = weder molekular gelöster noch an Stickstoff gebundener Sauerstoff vorhanden, < 0,5 mg O2/l

Ist zu wenig Sauerstoff im Wasser, kommt es durch die Anwesenheit bestimmter Mikroorganismen zur Bildung übler Gerüche und toxischer Gase. Bei diesem Vorgang wird der für die Bakterienatmung benötigte Sauerstoff aus sauerstoffhaltigen Verbindungen wie Sulfaten, Sulfiten usw. abgespalten, wobei erhebliche Mengen an Sulfiden und H2S gebildet und freigesetzt werden. [3]

Gegenmaßnahme: Belüftung, der Sauerstoffanteil muss jederzeit hoch genug sein.

Leitfähigkeit

Chemisch reines Wasser ist bei einem pH-Wert von 7 nur in geringem Umfang in die elektrischen Ladungsträger H3O+ und OH− dissoziiert. Es besitzt daher einen hohen spezifischen Widerstand von 18,2 M Ω • cm (= 1,82×10^13 Ω • mm²/m) bei 25 °C. Dieses entspricht einem spezifischen Leitwert von 54,9 nS • cm. Die Temperaturabhängigkeit beträgt dabei ungefähr 1,5 bis 2 % pro Kelvin. Gelöste Salze und Säuren erhöhen die Ladungsträgerkonzentration. Bereits Leitungswasser erreicht je nach Mineralgehalt bis etwa die 10.000-fache Leitfähigkeit von durchschnittlich 500 µS • cm.

Der pH-Wert ist ein Maß für den sauren oder basischen Charakter einer wässrigen Lösung. Der pH-Wert ist eine dimensionslose Zahl. Durch die Autoprotolyse ergibt sich das Ionenprodukt des Wassers bei 25 °C zu

KW = c(H3O+) • c(OH−) = 10^(−14) mol²/l²

und teilt pH-Werte von verdünnten wässrigen Lösungen ein in:

  • pH < 7 als saure wässrige Lösung, hier ist cH3O+ > cOH−
  • pH = 7 als neutrale wässrige Lösung, hier ist cH3O+ = cOH−; auch eine Eigenschaft von reinem Wasser
  • pH > 7 als basische (alkalische) wässrige Lösung, hier ist cH3O+ < cOH−

Chemisch reines Wasser von 22 °C hat einen theoretischen pH-Wert von 7 (die Gleichgewichtskonstante für die Dissoziation von Wasser beträgt dann genau 10^(−14)). Dieser Wert ist als chemisch neutral definiert. Allerdings hat chemisch reines Wasser keinen Puffer und reagiert damit auf geringste Verunreinigungen mit einer deutlichen pH-Wert-Änderung. So stellt sich in zuvor chemisch reinem Wasser bei Luftzutritt infolge Lösung von CO2 sofort ein pH-Wert zwischen 4,5 und 5 ein.[4]

Die Trübung (1/m) ist ein Maß für den Anteil von fein verteilten Partikeln und ungelösten Stoffen in der Wasserprobe. Sie wird bei 860 nm Wellenlänge bestimmt.[1]

  • i.d.R. handelt es sich um ungefährliche Sedimente, ungelöste Partikel, sogenannte. Schwebstoffe
  • Wasserinhaltsstoffe, die Kleinlebewesen als Nährsubstanz dienen und so deren Wachstum fördern
  • sie verhindern eine effektive Desinfektion (Chlorzehrung, Chlor lagert sich an den Partikeln an), daher muss trübes Wasser vorher gefiltert werden
  • Maßeinheit für Trübung: NTU, nach WHO soll TW < 1 NTU aufweisen (Katadyn Wasserfibel)

Schwermetalle sind Blei, Cadmium, Chrom, Nickel, Kupfer, Zink, Quecksilber. Gelangen über das Regenwasser, welches durch die Gesteinsschichten gefiltert wird, in das Grundwasser. Schwermetalle können sich im menschlichen Körper ablagern.[5] Schwermetalle lassen sich nur über aufwändige Verfahren, wie der Destillation oder der Flockung, aus dem Wasser entfernen. Schwermetalle können aber auch aus Metalldächern gelöst werden und so in den Regenwasserspeicher gelangen

Quellen

  1. 1,0 1,1 1,2 ISA – Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen
  2. Hans Mönnighoff, 1993, Ökobuchverlag
  3. Diplomarbeit Schikowski, 10'1988, Prof. Olschewski
  4. Wikipedia
  5. WHO Richtlinien für TW