PVC-Analytik im Klärschlamm - Möglichkeit zur Reduzierung des AOX-Eintrags und der Kostenreduzierung bei der Klärschlammentsorgung

Aktenzeichen 10960/01
Zusammenfassung / Abstract: Dateigröße: 0.05 MB | Zuletzt geändert: 11.08.2009
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Projektträger: Spectral Service GmbHLaboratorium für Auftragsanalytik

50781 Köln
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Telefon: 0221/541471
Internet: -
Bundesland: Nordrhein-Westfalen
Beschreibung:
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel dieses Projektes ist es, die analytische und konzeptionelle Grundlage dafür zu schaffen, den Klärschlamm, der abgesehen vom AOX allen Anforderungen der AbfKlärV genügt, durch Senkung der AOX-Belastung einer landwirtschaftlichen Verwertung zuführen zu können und damit für die Stadt Herrieden Kosten bei der Klärschlammentsorgung einzusparen.
PVC-Staub, der beim Transport oder der Verarbeitung mit dem Abwasser in Kläranlagen gelangt, ist häufig die Ursache für hohe AOX-Werte im Klärschlamm. Eine gezielte Klärschlamm- und Sielhautanalytik mittels Kernresonanzspektroskopie (NMR) ermöglicht die Identifizierung von PVC als Ursache hoher AOX-Werte, ebenso kann der Einleiter des PVCs genau ermittelt werden. Durch entsprechende technische Maßnahmen beim Einleiter lassen sich weitere PVC-Emissionen verhindern und der AOX-Wert kann gesenkt werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZur Lokalisierung des PVC-Einleiters wurden Sielhautproben verschiedener Gewerbebetriebe und anderer Kanalschnittstellen, verteilt über das gesamte Stadtgebiet, auf PVC untersucht. Die Auswahl der Probenstellen geschah derart, daß durch die Analysen systematisch eine Eingrenzung des AOX-Einleiters möglich ist und letztlich eine genaue Identifizierung der Einleiter erfolgen kann. Weiterhin ist mehrmals Klärschlamm vergleichend auf PVC und AOX untersucht worden. Die Untersuchung auf PVC erfolgte mit der NMR-Methode, die AOX-Bestimmung wurde nach DIN 38 141 durchgeführt.
Bei der NMR-Methode wird die getrocknete Probe (Klärschlamm, Sielhaut) zunächst mit einem organischen Lösungsmittelgemisch und anschließend mit Tetrahydrofuran (THF) im Soxhlet extrahiert. Durch das THF wird selektiv PVC herausgelöst. Der THF-Extrakt wird zur Trockene eingedampft und in deuteriertem THF/Benzol zur 1H-NMR-Messung eingesetzt. Die charakteristischen Resonanzen im NMR-Experiment ermöglichen dabei die direkte Bestimmung von PVC.
Der Chlorgehalt in PVC (57%) kann in einen theoretischen AOX-Wert umgerechnet und somit der Anteil von PVC am AOX (nach DIN 38141) bestimmt werden.


Ergebnisse und Diskussion

Die Befunde der Sielhautanalysen weisen einen PVC-Fensterhersteller (Fa. HAPA) eindeutig als PVC-Einleiter und Verursacher der hohen AOX-Werte in Herrieden aus. Neben dem Fensterbetrieb wurde PVC in geringen Mengen auch an Probenstellen von Gewerbebetrieben ohne PVC-Verarbeitung und in Wohngebieten gefunden. Die Frage nach der Herkunft dieses PVC konnte im Rahmen des Projektes nicht beantwortet werden. Zwei Erklärungsansätze liegen dazu jedoch vor:
1. Es existieren diffuse Eintragsquellen für PVC, die nicht im Zusammenhang mit dem PVC-Verarbeiter HAPA stehen, die aber auch nicht näher benannt werden können.
2. Das PVC stammt aus den Abluftfiltern des Fensterbetriebes und verteilt sich durch Wind über die Stadt und gelangt an verschiedenen Stellen mit dem Oberflächenwasser in die Sielhaut.

Am Beispiel des PVC-Verarbeiters HAPA ist vom Ingenieurbüro ETA-plus ein Konzept für bauliche, technische und organisatorische Maßnahmen eines PVC-verarbeitenden Betriebes zur Verhinderung von PVC-Einträgen in das kommunale Abwasser erstellt worden, das übertragbar ist auf ähnliche Fälle.
Im Rahmen dessen wurde bei HAPA eine Betriebsanalyse durchgeführt, in der sowohl der Umgang mit PVC als auch Prozeßabläufe und Produktströme untersucht sind. Basierend darauf zeigt das Konzept Schwachstellen auf und unterbreitet drei Lösungsvarianten für den Betrieb, die sich hinsichtlich der An-forderungen an die Wirksamkeit sowie der Investitionskosten unter-scheiden.

Seit Projektbeginn im Juni 1997 zeigt der Verlauf der AOX-Gehalte im Klärschlamm zunächst einen deutlichen Anstieg des AOX von 780 auf 1070 mg/kg, der dann bis knapp unterhalb des Grenzwertes auf 490 mg/kg zurückgeht. Aus diesem Verlauf kann allerdings derzeit keine eindeutige Tendenz der Entwicklung abgelesen werden. Einerseits paßt die deutliche Zu- und Abnahme in den übrigen AOX-Verlauf seit Beginn der Messungen im Jahre 1992 und könnte somit im Bereich der normalen Schwankungen liegen. Andererseits könnte der AOX-Rückgang seit Oktober 1997 ein Anzeichen für die Auswirkungen eines umsichtigeren Verhaltens beim Fensterbetrieb im Umgang mit dem PVC sein. Um diese Frage zu klären, müßte der AOX-Verlauf noch mindestens 3 weitere Monate verfolgt werden.
Die bisherigen Maßnahmen des Betriebes, die möglicherweise schon einen Rückgang bewirkt haben, bestehen darin, daß die offene Lagerung vom Betriebsglände in die Halle verlegt wurde und verschüttetes PVC-Pulver umgehend aufgekehrt wird. Es liegt jedoch die Vermutung nahe, daß diese, möglicherweise positiven Effekte, nur kurzfristig und auf die erhöhte Aufmerksamtkeit der Geschäftsleitung und entsprechende Anweisungen an die Mitarbeiter während des Projektes zurückzuführen sind.
Eine langfristige und sichere Unterschreitung des AOX-Grenzwertes ist jedoch nur nach fachtechnisch geplanten Maßnahmen zu erwarten (Umstellung auf geschlossene Systeme für das PVC-Pulver, Filteranlage für das Oberflächenwasser), weshalb für den Fensterbetrieb die Einbeziehung von entsprechenden Firmen für die Planung und Umsetzung empfohlen wird.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

· Vorträge über das Projekt bei der InCom (Analytik-Symposium) am 23. + 25.04.1998 in der Uni Düsseldorf
· Fachbeitrag über das Projekt in der Juni-Ausgabe 1998 der Korrespondenz Abwasser (Herausgeber: Gesellschaft zur Förderung der Abwassertechnik, GFA)
· Infobrief an 250 Kläranlagen
weitere Veröffentlichungen in Fachzeitschriften sind in Vorbereitung


Fazit

Projektziel des Vorhabens war, die Grundlagen für eine Senkung der AOX-Werte und der Kosteneinsparung bei der Klärschlammentsorgung zu schaffen. Dieses Ziel ist vollständig erreicht worden. Die durchgeführten Analysen weisen den Fensterbetrieb eindeutig als PVC-Einleiter und Verusacher der hohen AOX-Werte im Klärschlamm aus, und das erstellte Konzept enthält konkrete Maßnahmeempfehlungen für den PVC-Betrieb zur Emissionsverhinderung. Die Realisierung der Maßnahmen liegt nun im Ermessen der Stadt und des Fensterbetriebes.
Vor dem Hintergrund, daß sowohl die Analytik als auch die entsprechende Filtertechnik zur Verfügung stehen und mehrfach erfolgreich in der Praxis realisiert sind, kann dieses Projekt als Anreiz für andere Kommunen dienen, das Know-how zu nutzen und vermeidbare Emissionen zu verhindern.

Förderzeitraum: 09.06.1997 - 08.06.1998 (12 Monate)
Fördersumme: 30.677,51
Förderbereich: II.4.-
Themengebiet: Umweltforschung
Stichworte: Umwelttechnik
Publikationen:
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