3.3 Stand der Forschung
3.3.3 Biotestdaten zu deutschen Zellstoff- und Papierfabriksabwässern
-Werte durchweg unkritisch
Alle in [2, 3] untersuchten deutschen Papierfabriken zeigen beim Daphnien-, Fi-schei- und umu-Test durchweg unkritische Werte von 1 (GD, GEI) bzw. 1,5 (u-mu). Hinsichtlich dieser Bioteste sind also keinerlei Toxizitäten festzustellen.
Erhöhte Dw-, GA- und GL-Werte aus UBA-Projekt
Im Gegensatz zu den o. g. Biotests zeigen Proben aus 3 der 13 untersuchten Werke erhöhte Dw-Werte > 4 und zwei weitere Werke leicht erhöhte Werte von 3 oder 4. Begleitet werden diese Wasserlinsentoxizitäten auch von Algen- und leicht erhöhten Leuchtbakterientoxizitäten.
Tabelle 3: Erhöhte Dw-, GA- und GL-Werte aus [2]
Werks-code
Kurzcharakteri-sierung
Abwasserspezifisch
in m3/t Dw GA GL
P4 100 % AP ohne DI 6,2 1 1F ≤ 2
P4-B 4 1 ≤ 2
P5 25 % Zellstoff
75 % Holzstoff 13,8 4 64 ≤ 2
P5-B 3 128 4
P9 60 % AP mit DI 10,7 3 16 6
P9-B 8 16 4
P10 100 % AP mit DI 5,7 8 6 3
P10-B 4 6 3
P13 100 % AP mit DI 9,2 6 12 4
„-B“ = 2. Probe aus dem jeweiligen Werk; DI = Deinking; F = Fördereffekte
Einzig das Werk P5 verarbeitet kein AP. Es wurde angenommen, dass die leicht erhöhten Werte durch den Abwasserteilstrom aus der Holzstofferzeugung her-vorgerufen werden. Ein Dw-Test an einer biologisch abgebauten Teilstromprobe aus dieser Prozessstufe hat dies jedoch nicht bestätigt.
In der Auswertung aller Tests konnte auch kein Zusammenhang mit den CSB-Werten der Abwässer hergestellt werden. Im Abgleich der Dw- mit den GA -Werten wurde der Schluss gezogen, dass gefärbte Abwasserinhaltsstoffe nicht ursächlich mit den erhöhten Toxizitäten zusammenhängen, da der Lemna-Test nicht durch eine Färbung beeinflusst wird.
Behördendaten zu Dw
Über die insgesamt 20 in [2] gemessenen Dw-Werte lagen vor Projektbeginn ca.
30 weitere Daten aus Behördenmessungen in Bayern, NRW sowie beim UBA vor. Letztere wurden von AG Anhang 28 aufgrund der Ergebnisse in [2] sowie vereinzelter Behördendaten veranlasst. Diese sind meist unauffällig, d. h. Dw = 1 oder 2. Einzelne Proben aus AP verarbeitenden Fabriken ohne Deinking weisen jedoch mit Dw bis 24 starke Wasserlinsentoxizitäten auf.
4 Forschungsziel
Übergeordnetes Ziel des Vorhabens ist, die phytotoxische Wirkung von biolo-gisch voll gereinigten Papierfabriksabwässern aus dem Herstellungsbereich
„überwiegend als Altpapier hergestellte Papiere“ auf Wasserlinsen Lemna minor zu bewerten und die Schwankungsbreite zu erfassen.
Ursachen für er-höhte Dw-Werte darlegen
Die Ursachen für erhöhte Toxizitäten der o. g. Abwässer gegenüber Lemna mi-nor sollen erforscht und dargelegt werden.
Einhaltbare Dw -Anforderung
Für den in Revision befindlichen Anhang 28 der AbwV soll ein Vorschlag für ei-ne einhaltbare Dw-Anforderung erarbeitet werden.
5 Gesamtvorgehen, Materialien & Methoden 5.1 Lösungsweg
Übersicht zum Vorgehen
Das Schema in Abbildung 1 gibt einen Überblick über den Lösungsweg und seine Arbeitspakete Ap 1 … 7. Das Vorgehen in den einzelnen Arbeitspaketen ist in den jeweiligen Kapiteln beschrieben.
Abbildung 1: Projektübersicht Ap 6: Ableitung einhaltbarer Dw-Wert in Anhang 28
Ap 3: Ermittlung der Einflussgrößen
NEIN
Ap 2: Mehrfach-Screening von 12 - 15 Papierfabriken Ap 1.3:
5.2 Untersuchte Papierfabriken Mit AG Anhang
28 abgestimmte Auswahl der Pa-pierfabriken
Tabelle 4 fasst die zum Verständnis der untersuchten Papierfabriken und des Untersuchungsumfangs (s. hierzu auch Abschnitt 5.3) erforderlichen Informati-onen zusammen. Der Schwerpunkt lag auf AP verarbeitenden Werken mit (6 Werke) und ohne Deinking (7 Werke). Die Frischfaser verarbeitenden Werke R und S dienten als Referenz. Aus Gründen der Anonymisierung werden keine weiteren Angaben gemacht über Papiersorten, Produktionsmengen oder ge-nauere Informationen zu den Abwasserreinigungsanlagen (ARA). Um dennoch eine Vorstellung von der Werksgröße zu bekommen, werden die untersuchten Werke gem. der Produktionskapazität in folgenden Größenklassen eingeteilt.
„klein“ entspricht ≤ 100.000 Jahrestonnen
„mittel“ entspricht > 100.000 ≤ 250.000 Jahrestonnen
„groß“ entspricht > 250.000 Jahrestonnen
Tabelle 4: Kurzcharakterisierung der Papierfabriken sowie Anzahl und Probenahmeart (PN-Art) der untersuchten Proben
J klein mehrstufig aerob 3 - - Sq
K 1 - - 2h-MP
M 3 - - Se/2h-MP
N 3 - - Sq
Frischfaser (Markt) R Spezial mittel einstufig aerob 3 - Se
Frischfaser (Markt & integr.) S Grafisch groß mehrstufig aerob 3 - - Se
PN-Art
5.3 Abwasseruntersuchungen und -analytik 5.3.1 Probennahme und -versand
Vorgehen, Konservierung, Versand
Die Entnahme und der Versand der Proben erfolgten durch die Mitarbeiter der jeweiligen Papierfabriken (PF). Im Regelfall wurden die Proben unmittelbar nach Probenahme (PN) einfroren und wenige Tage später per Express mit der Zustelloption „Eintreffen vor 12:00 Uhr“ an die PTS verschickt.
Beprobungs- /Untersuchungs-zeitraum
Aufgrund der Vielzahl der in Ap 2 zu untersuchenden Werke, der Dauer des Lemna-Tests und bestimmt auch durch die Verfügbarkeit des Personals in den Werken betrug der Beprobungszeitraum in den 15 PF zwischen 1 Woche und knapp 10 Monaten.
Probenahme-stellen
Abbildung 2 veranschaulicht die routinemäßig beprobten Stellen im Bereich der Abwasserreinigungsanlagen (ARA).
Abbildung 2: Probenahmestellen im Bereich der ARA
Probenart und -anzahl
Nach Möglichkeit sollten 2-h-Mischproben (2h-MP) oder qualifizierte Stichpro-ben (Sq) entnommen werden. Da dies aus personellen, technischen und/oder zeitlichen Gründen nicht in allen Fällen möglich war, wurden auch 24-h-Misch-proben (24h-MP) sowie einfache Stich24-h-Misch-proben (Se) entnommen und untersucht (vgl. a. Tabelle 4). Mit Ausnahme von Werk K wurden 3 bis 5 Probenahmerden (PN-RunProbenahmerden) durchgeführt, deren Endablaufproben in Ap 2 vollständig un-tersucht wurden. Zur Ermittlung des Dw-Verlaufs in Ap 3 wurden von den PN-Stellen „Zu 1.“ und „Zu 2.“ nicht alle übermittelten Proben getestet.
5.3.2 Wasseranalytik konventionelle
Parameter
Die konventionellen Parameter dienten zur üblichen Charakterisierung der Pro-ben und nicht zur Ermittlung der Ursachen, da bisherige Erkenntnisse zeigen, dass sich aus diesen Parametern und Dw-Werten kein Zusammenhang ableiten lässt. Daher werden sie nur erwähnt, falls dies zum Verständnis erforderlich ist.
Tabelle 5: Chemisch-physikalische Parameter zur Probencharakterisierung
Parameter Verfahren Aussage
CSB1) DIN ISO 157053)
organische (Rest-)Belastung
TOC1) DIN EN 1484
TNb1)
DIN 38409 T.27 Summe aller N-Verbindungen
Färbung α DIN EN ISO 7887 Intensität der Färbung ausgedrückt als Absorptionskoef-fizient α bei drei Wellenlängen λ = 436, 525 und 620 nm Leitfähigkeit EN 27 888 Salzbelastung
Pgesamt DIN EN ISO 6878 Summe aller P-Verbindungen
NH4-/NO2 --/NO3
--N2) LCK 304/341/3393) Ngesamt = Gehalt anorganischer N-Verbindungen 1)homogenisiert und filtriert, 2)filtriert, 3)Küvettentest Hach-Lange
Biotests Die GL-Bestimmung erfolgte nach der Norm DIN EN ISO 11348-2:2009 an flüssig getrockneten Bakterien. Zur Messung der Lumineszenz wurde das Gerät LUMIStox der Fa. Dr. Lange eingesetzt, mit dem erforderlichenfalls das Verfah-ren zur Farbkorrektur durchgeführt werden kann.
Die Dw-Bestimmung wurde gem. der Norm DIN EN ISO 20079 durchgeführt.
Als Bewertungsparameter dienten an allen Proben die Frondanzahl und die Frondfläche.
6 Etablierung Lemna-Test 6.1 Vorgehen
Erforderliche Gerätschaften
Zur Durchführung und Auswertung des Wasserlinsen-Tests wurden folgende Gerätschaften (s. Abbildung 3) beantragt und angeschafft:
• Testdurchführung: Klimaschrank „APT.line™ KBW 720 (E5.1)“ der Fa.
Binder GmbH, Tuttlingen
• Testauswertung: Leuchttisch mit Basler-Industriekamera und Bildanalyse-software MedeaLAB count & classify-Version 6.7 der Firma Medea AV GmbH, Erlangen
Abbildung 3: Gerätschaften zur Testdurchführung und -auswertung:
v. li. n. re.: Klimaschrank; Leuchttisch mit Basler-Industriekamera und Leuchtschirm
Wasserlinsen Lemna minor
In der DIN EN ISO 20079:2006-12 sind vier Bezugsquellen für Lemna minor-Kulturen genannt, eine davon ist das Umweltbundesamt (UBA) in Berlin, das freundlicherweise mehrfach axenische Wasserlinsen-Kulturen auf Festmedium zur Verfügung stellte.
Aufgrund der zu Beginn der Testetablierung massiven Algenkontamination (s.
Kap. 6.2) mehrfach erforderlichen Beschaffung wurden auch vom Bayerischen Landesamt für Umwelt sowie von der Universität Jena jeweils einmal frische Wasserlinsen zur Verfügung gestellt.
Vorgaben der Norm
Bei der Etablierung des Tests an der PTS wurden zum Einen die Vorgaben der Norm berücksichtigt, zum Andern aber auch wertvolle Hinweise aus dem Kreise der Projektbegleiter, die sich seit vielen Jahren mit dem Wasserlinsen-Test be-schäftigen und mitunter auch an der Erstellung der Norm beteiligt waren.
6.2 Kultivierung
Algen-kontamination
Aufgrund der Ausmaße des Klimaschranks wurde dieser zu Beginn des Vorhabens im Wasser-/Abwassertechnikum der PTS aufgestellt, in dem auch eine intensive Algenfor-schung mit Chlorella vulgaris betrieben wird. Dadurch kam es nach wenigen Wochen zu einer massiven Algenkontami-nation, zuerst der Kultivie-rungsbecken (s. Abbildung 4), im weiteren Verlauf auch der Testansätze.
Abbildung 4: Mit Chlorella vulgaris kontaminierte Wasserlinsen-Stammkultur
Mikroskopische Aufnahmen zeigten, dass sich die Grünalgen an den Wurzeln der Wasserlinsen festsetzen, sie so von der Nährstoffaufnahme abschnitten und die Wasserlinsen abstarben. Eine reguläre Kultivierung und Testdurchfüh-rung war auf dieser Basis nicht möglich.
Neben der wohl luftgetragenen Kontamination im Technikum musste auch der gemeinsam genutzte analytische Laborbereich und dessen Gerätschaften (Kontaktkontamination) als Ursache in Betracht gezogen werden.
Erfolgreiche Ge-genmaßnahmen
Durch konsequente Umsetzung der nachfolgend beschriebenen Gegenmaß-nahmen konnte eine weitere Algenkontamination in der Restlaufzeit des Vorha-bens dauerhaft unterbunden werden:
1. Räumliche Trennung der Kulti-vierung und der Testdurchfüh-rung
Kultivierung im 3. Unterge-schoss (s. Abbildung 5) Back-up-Kultivierung im
2. Obergeschoss
Vorkultur: 4 … 5 d vor Test-ansatz in Klimaschrank Testdurchführung im
Kli-maschrank im Erdgeschoss
Abbildung 5: Wasserlinsen-Kultivie-rung im 3. Untergeschoss der PTS 2. Klimaschrank
Kondensatablauf optimiert in Abfluss anstatt in Auffangwanne „Totalzerlegung“ & Intensivreinigung: Heißdampfreiniger & Isopropanol ausgeheizt über Nacht bei Tmax von ca. 85 °C
3. Kultivierung: Wechsel des Steinberg-Mediums 2 x pro Woche anstatt 1 x 4. Separierung aller Glasgeräte zum Wasserlinsen-Test sowie Ausheizen nach
Spülmaschine & Abdecken mit Alufolie
5. Wechsel der Handschuhe & Labormäntel im Analytikbereich und bei Tätig-keiten mit Wasserlinsen
6.3 Testdurchführung
Ablauf Ein anschauliches Ablaufschema zur Testdurchführung zeigt Abbildung 6.
Abbildung 6: Ablaufschema zur Testdurchführung ([30], bearbeitet)
Kapazität des Klimaschrankes
Das Innenmaß der drei separat beleuchteten Ebenen in dem Klimaschrank (s.
Abbildung 3 ) beträgt 97 x 58 cm. Um eine gleichmäßige Beleuchtung aller Testansätze zu gewährleisten, wurde vorab die räumliche Verteilung der photo-synthetisch aktiven Strahlung (Englisch: photosynthetically active radiation (PAR)) mittels sphärischem Kugelsensor an mehreren Tagen gemessen. Die Bereiche, in denen die Beleuchtungsstärke um mehr als 20 % vom bestimmten Mittelwert = 138 µE/m2∗s abweicht, werden nicht für die Testdurchführung ge-nutzt. Um den seitlichen Einfall von Licht in die Testansätze zu minimieren,
Anzahl Replikate und Probenkapa-zität
Um die Vielzahl der Proben in einem akzeptablen Zeitraum abarbeiten zu kön-nen, wurde in Abstimmung mit den Projektbegleitern festgelegt, die Proben beim Mehrfachscreening sowie zum Dw-Verlauf in sechs Verdünnungsstufen D zu untersuchen und die Proben aus den vor-Ort-Untersuchungen in vier Stufen (vgl. Tabelle 6). Gleichzeitig wurden die Anzahl der Replikate, Blindwerte und Positivkontrollen angepasst. Im Idealfall, d.h. ohne Ausfallzeiten, konnten so in Ap 2 vier Proben und in Ap 3 zehn Proben binnen 8 Tagen untersucht werden Tabelle 6: Übersicht zu den untersuchten Verdünnungsstufen in Ap 2 und 3
P je
In Abstimmung mit den Projektbegleitern wurden folgende weitere Festlegun-gen zur Testdurchführung bzw. -auswertung getroffen:
Einstellung des pH-Wertes auf 5,5 zu Testbeginn
alle Testansätze sollten nach Frondanzahl und nach Frondfläche ausgewer-tet werden
6.4 Testauswertung
Berechnungen Gem. der Norm sind die o. g. Bewertungskriterien in allen Bechergläsern zu Testbeginn und -ende zu erfassen, in den Blindwertansätzen darüber hinaus zwei weitere Male zwischen Testbeginn und -ende. Aus diesen Werten werden die spezifischen Wachstumsraten r beider Beobachtungsparameter berechnet.
Aus dem Abgleich mit den Blindwerten resultiert schließlich die prozentuale Hemmung ir der spezifischen Wachstumsrate in den Verdünnungsstufen D.
Beurteilung der Gültigkeit des Tests
Hierzu müssen verschiedene Größen in den Blindwert- und Kontrollansätzen überprüft werden und bestimmte Bedingungen erfüllen:
• exponentielles Wachstum
• mittlere spezifische Wachstumsrate 0,275 d-1 und Verdoppelungszeit
• mindestens 7fache Vermehrung innerhalb von 7 Tagen
• EC(r)50 für 3,5-Dichlophenol sollte zwischen 2,2 und 3,8 mg/l liegen
Testergebnis und -protokoll
Die erfassten Werte werden in eine eigens erstellte Excel-Auswertedatei über-tragen und das Ergebnis automatisiert berechnet. Gleichzeitig werden die o. g.
Gültigkeitskriterien abgeprüft und bewertet. Da das gesamte Testprotokoll 14 Tabellen und Diagramme umfasst, wird auf eine Darstellung hier verzichtet. Ei-nen anschaulichen Überblick zur Testauswertung und zum abgeleiteten Tester-gebnis liefert eine Darstellung der ir-Werte als Balkendiagramm (s. Abbildung 7).
Abbildung 7: Hemmung der spezifischen Wachstumsrate ir in den Verdün-nungsstufen D basierend auf Frondanzahl Z und -fläche F
Interpretation Als Testergebnis ist die D-Stufe anzugeben, in der die Hemmung der spezifi-schen Wachstumsrate ir erstmals unter dem Schwellenwert von 10 % liegt. Im Beispiel der Abbildung 7 lautet das Ergebnis also
• basierend auf Frondzahl: Dw_Z = 8
• basierend auf Frondfläche: Dw_F = 6 oder 12, da in der Stufe D = 8 der ir-Wert wieder über 10 % liegt
Da lt. Norm immer der schlechtere Wert anzugeben ist, lautet hier das Ender-gebnis Dw = 8 oder 12, je nachdem wie der Balkenverlauf auf Basis der Frond-fläche zu interpretieren ist. Die Norm hilft hier nicht weiter und auch in Exper-tenkreisen gibt es hierzu unterschiedliche Meinungen. Derartige Verläufe sind zwar nicht die Regel, wurden aber im Falle von PF-Abwässern immer wieder beobachtet, s. hierzu auch Abschnitte 10.3 und 11.
7 Mehrfach-Screening in15 Papierfabriken 7.1 Vorgehen
Anzahl unter-suchter Endab-laufproben
Bereits vor Projektbeginn und in Abstimmung sowie mit Unterstützung der AG Anhang 28 wurden insgesamt 19 Papierfabriken kontaktiert, die allesamt ihre Mitwirkung an dem Vorhaben bekundeten. 15 davon kamen in die engere Aus-wahl, so dass vom ursprünglichen Plan, der Beprobung von 12 bis 15 Werken, und im Sinne einer möglichst breiten Datenbasis zu Dw-Werten in Endablauf-proben das Maximum ausgeschöpft wurde. Das prinzipielle Vorgehen der Pro-benahme und der Testdurchführung sind in den Abschnitten 5.3.1, 6.3 und 6.4 bereits beschrieben.
Alle Papierfabriken (s. Tabelle 4) beprobten jeweils die drei in Abbildung 2 ge-zeigten PN-Stellen, froren die Proben ein und überstellten diese der PTS. Von den Referenzwerken R und S wurden nur Endablaufproben angefragt. Dem Ap2 sind die Endablaufproben zuzuordnen, von denen i. d. R. zwischen 3 und 5 Stück je Werk untersucht wurden. Eine Ausnahme ist hier das Werk K, das nur eine Probe zur Verfügung stellen konnte. In Summe wurden in Ap 2 49 Endab-laufproben getestet. Die Einzelergebnisse sowohl zum Screening als auch zum Dw-Verlauf in ARA inkl. der ermittelten GL-Werte (vgl. Abschnitt 10.1) sind im Anhang in Tabelle A 1 enthalten.
7.2 Dw-Werte in Endablaufproben
Überblick In Fehler! Ungültiger Eigenverweis auf Textmarke. sind die Dw-Werte aller 49 untersuchten Endablaufproben zusammengestellt. Zunächst ist festzustel-len, dass alle zur Untersuchung festgelegten Verdünnungsstufen D = 2, 6, 8, 12, 24 und 48 als Testergebnis auftreten und somit von einer sinnvollen und zweckmäßigen Abstufung ausgegangen werden kann.
Tabelle 7: Dw-Werte aller 49 untersuchten Endablaufproben
Herkunftsbereich Werks-code
Sorten-bereich #1 #2 #3 #4 #5 Endablauf
A Grafisch > 48 ≤ 2 12 ≤ 2 ≤ 2 ≤ 2 ... > 48 Dw Endablauf // PN-Runden
Altpapier mit Deinking
Altpapier ohne Deinking Verpackung Grafisch
Verpackung
Diskussion In allen 6 untersuchten Endablaufproben der beiden Referenzwerke R und S lautete das Ergebnis zweifelsfrei Dw ≤≤≤≤ 2, sowohl auf Basis der Frondanzahl als auch auf Basis der Frondfläche.
Ein derart eindeutiges Ergebnis von Dw ≤≤≤≤ 2 in allen Proben wurde im Herkunfts-bereich AP ohne Deinking nur bei den Werken H, J und M gefunden. In den anderen Werken G, I, K und N zeigen sich bei einzelnen Proben auch leicht er-höhte Werte von Dw = 6 oder 8. Diese beruhen bei den Werken G und N auf der Frondfläche, bei K auf der Frondanzahl und im Werk I einheitlich auf beiden Beobachtungsparametern.
Im Herkunftsbereich AP mit Deinking treten die größten Schwankungsbreiten bei den Dw-Werten auf. Ein mit Dw≤≤≤≤ 2 wiederum eindeutiges Ergebnis in allen Ablaufproben lieferten die Werke B und L aus den Sortenbereichen Hygiene- bzw. Verpackungspapiere. Im Werk O zeigten die ersten drei Proben mit Dw = 6 einen leicht erhöhten Wert, der zweimal auf Basis der Frondfläche beruhte und in einer Probe auf beiden Beobachtungsparametern. Die daraufhin untersuchte vierte Probe war mit Dw ≤≤≤≤ 2 unauffällig.
Dw-Werte >>>> 8 wurden ausschließlich in Proben aus den grafischen Werken A, C und D ermittelt. Mit Ausnahme von D, wiesen einzelne Proben auch Dw -Werte ≤ 2 auf. In A und D sind beide Beobachtungsparameter weitgehend im Gleichklang, im Werk C resultiert aus der Frondfläche meist der schlechtere Wert.
Zwischenfazit Endablaufproben
Die Testergebnisse für die biologisch voll gereinigten Abwässer lassen sich wie folgt zusammenfassen:
• Frischfaser-Werke und alle Werke „AP ohne DI“: Dw ≤ 8
• Werke „AP mit DI“
o „Hygiene“ und „Verpackung“: Dw ≤ 8 o „Grafisch“: Dw> 8 in 9 von 13 Proben
Nur in 7 von 15 untersuchten Werken lag der Dw-Wert auf einem sehr niedrigen Niveau von Dw≤ 2, weitere 5 Werke halten den geplanten Grenzwert zwar ein, zeigen in einzelnen Proben aber auch höhere Werte von Dw = 6 oder 8. Die drei Werke aus dem Sortenbereich „grafische Papiere“ sind nicht imstande, den ge-planten Grenzwert sicher einzuhalten.
8 Ermittlung der Einflussgrößen Vorbemerkung
zur Ergebnisdar-stellung
Neben der Verbreiterung der Dw-Datenbasis in Ap 2 war die Ermittlung der Ein-flussgrößen auf die Dw-Werte in den Endabläufen die zentrale Fragestellung in dem Vorhaben. Hierzu wurden umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, die mitunter den Arbeitspaketen 4 und 5 zuzuordnen sind. Sofern zweckmäßig, werden diese jedoch zusammen mit den Ergebnissen des Ap 3 im vorliegenden Kapitel dargestellt und diskutiert.
8.1 Dw-Verlauf in Abwasserreinigungsanlagen (ARA) Vorgehen:
Aus-wahl der Werke
Aufgrund der teils erhöhten Ablaufwerte im Mehrfachscreening in Ap2 wurde entschieden, alle Werke aus dem Sortenbereich „grafisch“, also A, C und D mit zu berücksichtigen. Als Vergleichsanlagen wurden die Werke B, ebenfalls „mit Deinking“, aber Sortenbereich „Hygiene“ und H ausgewählt, die durchgängig niedrige Werte von Dw ≤ 2 aufwiesen. Da Werk O, wie H aus dem Sortenbe-reich „Verpackung“, aber mit Deinking, leicht erhöhte Ablaufwerte zeigte, wurde dieses als sechstes Werk in die Untersuchungen mit einbezogen.
Die für die Tests erforderlichen Proben vom „Zulauf 1. und Zulauf 2. biologische Stufe“ (s. Abbildung 2) wurden bereits mit den Endablaufproben übermittelt.
Dw-Verlauf in ARA
Aus Kapazitätsgründen konnten nicht alle zu den Endablaufproben korrespon-dierenden Zulaufproben getestet werden. Alle Ergebnisse sind in Tabelle 8 als Einzelwerte zusammengestellt, die jeweiligen Probenahmerunden sind durch „/“
voneinander getrennt. Die grafische Aufbereitung der Ergebnisse ist in Abbil-dung 8 dargestellt.
Anhand der Spalten „N“ und „P“ wurde abgefragt, ob in der Probe „Zu 1.“ die Nährstoffe bereits enthalten waren oder nicht. Es sei vorweg genommen, dass die in Abwässern vorhandenen bzw. dosierten N- und P-Konzentrationen um ein Vielfaches niedriger liegen als die entsprechenden Werte aus dem Nährme-dium des Testansatzes und somit keinen Einfluss auf das Testergebnis haben.
Tabelle 8: Einzelwerte zum Dw-Verlauf in ARA
Herkunftsbereich
Es fällt sofort auf, dass die Proben „Zu 1.“ eine gewisse Toxizität aufweisen können, die beiden Extremwerte Dw≤ 2 bzw. = 48 wurden aber jeweils nur in einer Probe gemessen. Im Allgemeinen bewegt sich das Niveau im Bereich Dw = 6 … 24.
Sämtliche Proben „Zu 2.“, in obigen Werken gleichbedeutend mit „Ablauf Anae-robstufe“, zeigen keine bzw. eine nur sehr geringe Wasserlinsentoxizität im Be-reich Dw ≤ 2 … 6.
Während in den Werken B und H die Toxizität gegenüber Wasserlinsen durch die abschließende aerobe Behandlung vollständig eliminiert wird, verharren die Dw-Werte in Werk O im Verlauf des gesamten Reinigungsprozesses auf einem gleich bleibenden niedrigen Niveau von Dw ≤ 2 … 6.
Einzig in den drei Werken A, C und D des Sortenbereichs „grafisch“ erhöht sich in 7 von 9 untersuchten Proben „Zu 2.“ der Dw-Wert hin zum Endablauf auf bis zu Dw = 48 und höher.
Anaerob-Stufen reduzieren Was-serlinsentoxizität
Aus den o. g. Einzelwerten lassen sich drei „Klassen“ von Dw-Verläufen extra-hieren und grafisch darstellen (s. Abbildung 8).
Abbildung 8: Dw-Verläufe in Abwasserreinigungsanlagen
oben: kontinuierliche Abnahme bei Werk B und H Mitte: „konstanter“ Verlauf bei Werk O
unten: mitunter Anstieg nach Aerobstufe in den Werken A, C und D
Zwischenfazit Dw -Verlauf in ARA
Quasi unabhängig von den Dw-Werten in den Proben „Zu 1.“ (= Ablauf Vorklä-rung) stellt sich nach anaerober Behandlung eine sehr geringe Wasserlinsento-xizität im Bereich von Dw≤ 2 … 6 ein, die in den Werken O bzw. B und H nach aerober Behandlung entweder dort verharrt oder noch weiter reduziert wird.
Einzig in den Werken des Sortenbereichs „grafisch“ erhöhen sich nun durch die aerobe Endreinigung vielfach die Dw-Werte auf ein Niveau, dass z. T. deutlich
Werke B & H
Werk O
Werke A, C & D
8.2 Detailuntersuchung der Werke C und D 8.2.1 Vorgehen
Auswahl/Ein-grenzung der Werke
Aufgrund der Vielzahl zu untersuchender Proben wurde die Detailuntersuchung auf zwei Werke begrenzt. In Anbetracht dessen und mit Blick auf die bisherigen Ergebnisse wurde auf der 2. Projektbegleiter-Sitzung einstimmig entschieden, die Werke C und D im Detail zu untersuchen.
Anpassung Probenahme
Im Screening bzw. beim Dw-Verlauf wurden die Proben vom Werkspersonal an den verschiedenen PN-Stellen zeitnah hintereinander genommen, da diese Ar-beit im laufenden Tagesgeschäft zusätzlich zu bewerkstelligen war. Bei der De-tailuntersuchung, die überwiegend vom PTS-Personal mit tatkräftiger Unterstüt-zung der Werke C und D durchgeführt wurde, sollte der Zeitversatz zwischen den verschiedenen PN-Stellen, d. h. die mittlere Verweilzeit des Abwassers in den Reinigungsstufen berücksichtigt werden, s. Abbildung 9, in der auch wei-tere zu beprobende Teilströme sowie die Additivdosierstellen vermerkt sind.
Abbildung 9: PN- und Additivdosier-Stellen sowie mittlere Verweilzeiten in den ARA der Werke C (links) und D (rechts)
Legende: NS = P- und/oder N-Nährstoffe; ES = Entschäumer; AT = Abwasserteilstrom;
Legende: NS = P- und/oder N-Nährstoffe; ES = Entschäumer; AT = Abwasserteilstrom;