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Anwendung des ISA Spektrometers in einer Kläranlage

Emissionsgrenzwerte für Abwasser gewinnen auf internationaler Ebene immer mehr an Bedeutung. Aus diesem Grund ist die Bestimmung von Konzentration und Zusammensetzung des Abwassers notwendig, besonders für Betreiber von Kläranlagen.

Aus diesem Grund sollten bestimmte Parameter in Kläranlagen dauerhaft überwacht werden. Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass die erfassten Messwerte in Echtzeit verfügbar sind. Damit ist es beispielsweise möglich Veränderungen in den Konzentrationen schnell Wahrzunehmen und zu reagieren. Das ISA UV/Vis Spektrometer ist ideal für das Monitoring in verschiedenen Bereichen der Kläranlagen geeignet. Dabei ist es möglich, gleichzeitig verschiedene Parameter im Abwasser zu messen. So ist beispielsweise die simultane Bestimmung von Ammonium, Nitrat, Nitrit und CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf) in einer einzigen Messung möglich.

Das ISA Spektrometer kann sowie im Zufluss als auch im Abfluss eingesetzt werden. Darüber hinaus ist es auch möglich das Gerät im Bereich der Aktivierung zu verwenden. Der Messkopf des Spektrometers kann direkt in dem zu messenden Medium installiert werden. Hierbei wird keine Ultrafiltration benötigt, wie es beispielsweise bei Analysatoren der Fall ist. Dadurch wird für die Messung keine Probennahme oder Probenvorbereitung mehr erfordert.

ISA Spektrometer

ISA, ein in situ UV/Vis Absorptionsspektrometer, welches im Wellenlängenbereich von 200 - 710 nm arbeitet. Das Ergebnis einer einzelnen Messung sind die Absorptionsspektren über den gesamten Wellenlängenbereich.

Im Gegensatz zu elektrochemischen Sensoren und Multiparametermessungen ist ein Spektrometer ein extrem vielseitiges Instrument. Durch Kalibration kann das Gerät auf eine Vielzahl von Applikationen angepasst werden. Darüber hinaus verfügt das ISA Spektrometer über eine stufenlos einstellbare Messpfadlänge. Hierdurch lässt sich das Spektrometer optimal auf den spezifischen Anwendungsbereich anpassen.

Ein besonderer Vorteil des ISA Spektrometers ist die integrierte automatische Druckluftreinigung des Messpfades. Aus diesem Grund kann das ISA Spektrometer lange Einsatzdauern und Serviceintervalle erreichen. Zusätzlich zeichnet sich das Gerät durch einen geringen Servicebedarf aus, mit dem besonderen Vorteil, dass es keine Verbrauchsmaterialien benötigt.

In dem Messkopf des ISA Spektrometers, welcher aus V4A Edelstahl hergestellt wird, sind nur die Optik und das Druckluftreinigungssystem untergebracht. Die gesamte Kontroll- und Auswertungselektronik ist in dem dazugehörigen Sensormodul oder in dem BlueBox Mess- und Steuersystem verbaut. Aus diesem Grund kann das ISA Spektrometer auch in hohen Temperaturbereichen (bis zu 110 °C) eingesetzt werden.

Applikationsspezifische Kalibration

Für die Bestimmung der zu berechnenden Parameter wird eine Kalibration verwendet, diese kann durch den Einsatz von Referenzwerten optimiert werden. Die Optimierung der Kalibration ist mit Hilfe der zugehörigen Software ISA Calc+ einfach umzusetzen.

Ergebnisse einer kommunalen Kläranlage

Die Ergebnisse der On-line Messung mit dem ISA Spektrometer konnten mit modernen Labormessmethoden erfolgreich verglichen werden. Als Beispiel hierfür können die Veränderungen der Konzentrationen des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB), Ammonium und Orthophosphat im Zulauf einer kommunalen Kläranlage betrachtet werden.

Im Vergleich zwischen den durch das ISA Spektrometer gemessenen Parameter und denen im Labor ermittelten Referenzüberprüfungen liegt eine gute Übereinstimmung über den gesamten Zeitraum von 7 Monaten vor. Hierbei wurde eine Genauigkeit von ca. 5% des Messwertes erreicht.

Auch im Verlauf der Jahreszeit und einer sich damit verändernden Wassermatrix wurde eine gute Übereinstimmung von Mess- und Laborwerten erreicht. Durch die Integration zusätzlicher Referenzwerte, konnte die Stabilität der Kalibrierung gegen Matrixveränderungen weiter erhöht werden.