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Diese Seite zeigt Ihnen alphabetisch geordnet Begriffe aus
der Wasseranalytik (wird laufend ergänzt)
1. Begriffe aus der Wasseranalytik
1. Wasseranalytik
- Begriffe
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- A
- Äquivalentgewicht
Die Einheit für das Äquivalentgewicht (manchmal auch Äquivalenzgewicht) ist val oder eq und bedeutet, dass das
Molgewicht durch die Wertigkeit dividiert wird.
| Molarität |
Wertigkeit |
Validität |
| 1 Mol |
einwertig |
1 val |
| 1 Mol |
zweiwertig |
0,5 val |
| 1 Mol |
dreiwertig |
0,33 val |
Natrium und Kalium sind von ihrer Ladung her einwertig. Deswegen haben wir sie
mit einem "+" gekennzeichnet. Magnesium (Mg++) und
Calcium (Ca++) sind jedoch zweiwertig (deswegen die ++).
z.B.
Natrium = einwertig = Na+ = 1 Mol/1 = 1 eq (oder 1
val)
Calcium = zweiwertig = Ca++ = 1 Mol/2 = 0,5 eq
(oder 0,5 val)
Ein einwertiges Kation wie Natrium wird
gegen ein einwertiges H-Ion (H+) vom Ionentauscher ausgetauscht. Für ein
zweiwertiges Ion wie Calcium benötigt dieser
jedoch 2 H-Ionen.
Daraus folgt nun, dass mit 1eq Ionentauscherkapazität nur 0,5 eq Calcium
getauscht werden kann, während der Austausch von Natrium im Verhältnis 1:1
einhergeht.
Mit anderen Worten:
Man benötigt für die gleiche Molmenge Calcium die doppelte
Ionentauscherkapazität als für Natrium.
Hat man das Molgewicht eines Stoffes kann man daher sehr einfach die Kapazität
über die Wertigkeit berechnen.
Die wesentlichen Ionen, die bei der Vollentsalzung meistens gegen H+ Ionen ausgetauscht werden, sind die Alkali-Elemente Natrium (Na+)
und Kalium (K+) sowie die Erdalkali-Elemente Magnesium (Mg++) und Calcium
(Ca++). Andere Kationen wurden vernachlässigt, da im Trinkwasser davon lediglich
Spuren enthalten sind. (Bei einer genauen Berechnung durch uns werden sie
natürlich berücksichtigt.)
- (Spektraler) Absorbtionskoeffizient (SAK)
Diese Werte stellen die Lichtschwächung dar, die ein Wasser bei einer
Schichtdicke von 1 mtr bei folgenden Lichtwellen bewirkt:
-SAK (436 nm) in m-1
-SAK (254 nm) in m-1
Warum eine Wellenlänge von 436nm?
Die in gefärbten Wässern vorkommenden gelben bis braune Farbwerte zeigen bei
einer Wellenwelle von 436nm die größte Lichtschwächung.
Warum eine Wellenlänge von 254 nm?
Die Lichtschwächung bei 254 nm ist gut geeignet um organische Belastungen wie
Lignine oder Humine zu bestimmen
- B
- Basenkapazität bis pH 8,2
früher auch -p Wert genannt
gibt die Menge an Natronlauge in mmol/ltr an, die benötigt wird, um das
untersuchte Wasser auf pH 8,2 anzuheben. Mit etwas Glück kann man unter bestimmten
Voraussetzungen daraus den Gehalt an freier Kohlensäure errechnen
Angabe: mol/cbm = 1mval/ltr
früher übliche Umrechnung:
-p-Wert x 44 = mg/ltr freie Kohlensäure
- Biochemische Sauerstoffbedarf (BSB)
(engl. biochemical oxygen demand>, BOD)
gibt die Menge an Sauerstoff an, der zum biologischen Abbau im
Wasser
vorhandener organischer Verbindungen benötigt wird. Üblicherweise dient der
Biologische Sauerstoffbedarf als Schmutzstoffparameter zur Beurteilung der
Verschmutzung von
Abwasser.
Üblicherweise wird der BSB5
angegeben. Dieser Wert ist der
Bedarf an Sauerstoff in mg/Liter,
den
Bakterien und das Plankton
bei einer Temperatur von 20° Celsius innerhalb von fünf
Tagen zum Abbau von
organischen biologisch abbaubarer Stoffe benötigen. Der
BSB2 gibt den Sauerstoffbedarf
zum Abbau innerhalb von zwei Tagen an.
Der BSB∞
gibt den Sauerstoffbedarf zum Abbau aller enthaltenen organischen Substanzen insgesamt
an.Faustregel: BSB5 = ca. 70% · BSB∞.
Zur Beurteilung der
Gewässergüte ist neben dem biologischen auch der
chemische Sauerstoffbedarf
(CSB) von Bedeutung. Hier werden alle, auch
nicht biologisch abbaubare Inhaltsstoffe durch das starke
Oxidationsmittel
Kaliumdichromat oxidiert, daher:
CSB
> BSB
Die Relation der beiden Werte liefert eine Aussage über die Art der
Abwasserinhaltsstoffe. Als Anhaltwerte gelten:
- BSB5 = 50-100% CSB
= Inhaltsstoffe gut biologisch
abbaubar.
- BSB5 < 50% CSB
= Inhaltsstoffe schlecht
abbaubar
Wenn Inhaltsstoffe schlecht biologisch abbaubar sind, dann liegt das daran,
dass diese auf Mikroorganismen giftig wirken und diese abgetötet werden
Der Restgehalt an BSB5 nach einer
biologischen Reinigung liegt im Bereich zwischen 12-25%
CSB.
Bei häuslichen Abwässern liegt der BSB5
ungefähr bei 300mg/ltr, der
CSB bei rund 600mg/ltr.
Zur Beachtung: Der BSB-Wert kann verfälscht werden, wenn sich die Mikroorganismen gegenseitig abbauen oder durch
Sauerstoffverbrauch in Folge
einer
Nitrifikation des Abwassers. Deshalb
ist bei der BSB-Messung auch die Kohlendioxidproduktion festzustellen. Ggf.
müssen Hemmstoffe eingesetzt werden, die die Nitrifikation verhindern.
Als Anhaltspunkt für die Verschmutzung eines Fließgewässers dient dabei der
Einwohnergleichwert (in Deutschland 60-65 gr
pro Tag und Einwohner).
Der Einwohnergleichwert gibt die organische Belastung von häuslichen Abwässern
pro Einwohner und Tag an.
Teilt man den gemessenen BSB5-Wert durch den
Einwohnergleichwert, erhält man eine Angabe über die rechnerische Zahl der
Einwohner, die ihre Abwässer am Messpunkt eingeleitet haben.
Die Durchführung der Messung des biologischen
Sauerstoffbedarfes ist in der DIN 38409 festgelegt.
- C
- Chemische Sauerstoffbedarf (CSB)
(engl.
chemical oxygen demand, COD) ist ein Maß für die Summe aller im Wasser
vorhandenen organischen Stoffe.
Er gibt die Menge an
Sauerstoff an, die zur
Oxidation benötigt wird und dient als Parameter für Schmutzstoffe, um die Verschmutzung
von
Abwasser zu beurteilen.Zur Ermittlung des CSB wird eine Abwasserprobe mit Kaliumdichromat (K2Cr2O7) versetzt.
Durch die starke oxidative Wirkung des Kaliumdichromates werden in der Abwasserprobe
alle enthaltenen organisch abbaubaren Substanzen
zersetzt, viele biologisch nicht abbaubaren Stoffe, sowie einige anorganische
Verbindungen.
Zusammen mit dem Biologischen Sauerstoffbedarf (BSB5)gibt der CSB Anhaltspunkte zur Qualität der
enthaltenen Schmutzstoffe.
Der CSB kann in folgenden Teilfraktionen unterschieden werden:
- Partikulärer CSB = Feststoffe
- Gelöster CSB = echte Lösung
Beide Fraktionen werden wiederum in biologisch abbaubaren und nicht
abbaubaren gelösten CSB unterschieden.
Bei häuslichen Abwässern liegt der BSB5
ungefähr bei 300mg/ltr, der
CSB bei rund 600mg/ltr.
Er ist ein wichtiger Parameter bei
der Bemessung, Dimensionierung und der betrieblichen Kontrolle von
Kläranlagen.
Der CSB kann dazu verwendet werden, die Stoffströme der organischen
Kohlenstoffverbindungen auf Kläranlagen zu beschreiben (CSB-Bilanz). Diese
ermöglicht:
- Die Abschätzung des Sauerstoffbedarfs im Belebungsbecken.
-
Die Beschreibung der Verhältnisse in der Schlammstabilisierung.
- Eine Plausibilitätsprüfung vom Messwerten.
-
Bemessung von Kläranlagen bei Sonderabwässern, deren Zusammensetzung
nicht den Standardwerten des für kommunales Abwasser gehorchen (z.B.
erhöhter Anteil biologisch nicht abbaubaren CSB).
Weiters ist die CSB-Bilanz Grundlage der Beschreibung der
Reaktionskinetik des Belebtschlammverfahrens. Der CSB-Wert kann nach
Erfahrungswerten in Einheiten Trockensubstanz umgerechnet werden.
Das CSB/Trockensubstanz-Verhältnis liegt ungefähr zwischen 1,4 (ausschließlich Biomasse im Überschussschlamm) und 1,0 (erheblicher Anteil anorganischer Feststoffe im
Überschussschlamm).
- E
- Einwohnergleichwert (EGW,
auch Einwohnerwert, EW)
Der EGW dient als Referenzwert in der Wasserwirtschaft. Er kann auf den
biologischen Sauerstoffbedarf BSB5 bezogen werden, auf den TOC
(Totalen Organischen Kohlenstoff)
oder auf den Wasserverbrauch.
Dabei gibt er jeweils das Äquivalent des Verbrauchs eines Einwohners an.
Der Einwohnergleichwert wird in der
Bundesrepublik Deutschland zur Zeit mit etwa 60-65 gr Sauerstoff pro Tag und Einwohner bzw. 200
Liter Wasser pro Tag und Einwohner angenommen.
(USA = ca. 75 g Sauerstoff/Tag und Einwohner)
Er dient daher auch der Bemessung von Abwasserreinigungsanlagen, da sich somit anhand der Zahl der
angeschlossenen Einwohner die zu erwartende biologische Belastung der Kläranlagen abschätzen lässt.
Industriebetriebe haben in Deutschland die Möglichkeit, die Gebühren für
eingeleitete Abwässer anhand des Einwohnergleichwertes zu veranlagen. Hat z.B. ein
Unternehmen eine
BSB5-Last von 10.000 gr Sauerstoff je Tag, so entspricht das dem
Abwasseraufkommen von 10.000/60 = rund 167 Einwohnern.
- elektrische Leitfähigkeit (LF)
Die LF lässt Aufschlüsse über den Gehalt an gelösten (dissoziierten)
Stoffe zu. Sie dient u.a. dazu, die Qualität von entsalztem Wasser zu
überprüfen oder aber Änderungen im Salzgehalt schnell feststellen zu können.
Je niedriger der Salzgehalt, desto niedriger die LF.
Angabe in µS/cm (=MicroSiemens/cm)
- G
- Gesamthärte (GH)
Heute nicht mehr erlaubt, aber immer noch übliche Bezeichnung
siehe Summe Erdalkalien und Härte
Angabe in °dH (Grad deutsche Härte)
Der Härtegrad ist festgelegt als eine bestimmte Stoffmenge von:
1°dH entspricht 10mg CaO/ltr (Calciumoxid = Brandkalk)
Dies kann man umrechnen auf andere Härtebildner z.B.:
1 °dH entspricht 7,1 mg Ca/ltr (Calcium), oder
1 °dH entspricht 4,3 mg/ltr Mg (Magnesium)
1 °dH entspricht 17,857 CaCo3 (Calciumkarbonat)
Die regelkonforme Einheit lautet mol bzw. mmol (millimol)
Zur überschlägigen Umrechnung von mmol zu °dH geht man vom
Haupthärtebildner Calcium aus.
1mol entsprechen 40
g/ltr Calcium. In mmol ausgedrückt:
1mmol entsprechen 40
mg/ltr Calcium
Da 1°dH jedoch 7,1 mg/ltr Calcium entsprechen,
ergibt sich ein Umrechnungsfaktor von grob 40/7,1
= 5,6
Beispiel:
20 mmol umgerechnet in °dH = 20 * 5,6 = 112 °dH
20°dH umgerechnet in mmol = 20/5,6 = 3,57 mmol
Unter dem Begriff Härte
finden Sie zusätzliche Angaben.
- H
- Härte (allgemein)
Calcium- und Magnesiumsalze werden als Härtebildner bezeichnet. Es gibt noch
andere Erdalkalien, die jedoch in der Trinkwasseraufbereitung keine Rolle
spielen.
Calcium und Magnesium sind in natürlichen Wässern an Kohlensäure als
Hydrogenkarbonat oder Karbonat gebunden. In dieser Form ergeben sie die
Karbonathärte, während Sulfate, Chloride oder Nitrate zur Nichtkarbonathärte
gerechnet werden.
Als temporäre Härte wird die Härte bezeichnet, die bei Temperaturerhöhung
ausfällt. Dies ist in der Regel die Karbonathärte. Folgende vereinfachte
Darstellung mag dies verdeutlichen. Die anderen Kationen wie Natrium oder
Kalium spielen in der Wasseraufbereitung zum Feststellen der Gesamthärte keine
Rolle.
- S
- SAK (spektraler Absorbtionskoeffizient)
siehe Absorbtionskoeffizient
- Fortsetzung folgt
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