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TOC-Messung Wie sich mit TOC/TN-Online-Messung Kläranlagen steuern lassen

| Autor / Redakteur: Sascha Hupach, Arthur Kurzeja / Dr. Jörg Kempf

Du Pont regelt seine Abwasserreinigung im Werk Uentrop mithilfe eines Online-TOC-Prozessanalysators. Dieser erfüllt dabei eine doppelte Funktion: Er schützt die Kläranlage und im weiteren Prozess auch die Umwelt.

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Der TOC-4200 erlaubt offline-Messungen ohne den Onlinebetrieb abzubrechen.
Der TOC-4200 erlaubt offline-Messungen ohne den Onlinebetrieb abzubrechen.
(Bild: Shimadzu)

Bereits seit 1968 werden im Du Pont-Werk in Hamm-Uentrop Kunststoffe für Fasern und Folien produziert. Eines der Hauptprodukte ist nach wie vor das Polyamid. 350 Mitarbeiter produzieren hier pro Jahr etwa 150 000 Tonnen Kunststoff.

Zur Herstellung von Polyamid wird eine organische Säure mit einer Amingruppe kondensiert. Um entsprechende Ketten bilden zu können, werden Dicarbonsäuren verwendet, etwa Adipinsäure (Hexandisäure) und Diamine, z.B. Hexamethylendiamin. Bei der Reaktion beider funktioneller Gruppen (Säure/COOH und Amin/NH2) entsteht unter Wasserabspaltung die Amid-Bindung. Die entstehenden Abwässer werden in der standorteigenen Kläranlage gereinigt. Hier kommen neben den Produktionsabwässern auch Abwässer aus Reinigungsprozessen von verschiedenen Tanks und Reaktoren zusammen sowie Abwässer weiterer Unternehmen am Standort. Insgesamt ist es eine Wassermenge von durchschnittlich 87 m3 je Stunde.

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Um die Kläranlage zu steuern, werden verschiedene Abwasser-Parameter analysiert, wie der TOC, CSB, pH und die Leitfähigkeit. Obgleich die Konzentration der organischen Kohlenstoffverbindungen relativ konstant ist, schwankt vor allem die Konzentration der Stickstoffverbindungen. Der Grund liegt z.B. in verschiedenen Reinigungsprozessen auf dem großen Produktionsgelände. Werden Tanks, Rohre oder sonstige Anlagenteile gespült oder gereinigt, können stickstoffhaltige Salzreste Spitzen an Stickstoffkonzentrationen hervorrufen.

Die Analyse des TOC wurde schon seit geraumer Zeit von einem Prozess-Analysator übernommen; die TN-Konzentration hat das Kläranlagen-Team bisher in einer 24-h-Mischprobe mittels Küvetten-Schnelltest im Labor der Kläranlage ermittelt.

Um den Abbau der Stickstoffverbindungen in der Kläranlage weiter zu optimieren, soll sie nun in Zukunft mit einer spezifischen Stickstofffracht beladen werden – diese beträgt maximal 200 kg Stickstoff pro Tag. Dazu soll der Stickstoffwert von nun an möglichst engmaschig analysiert werden. Für diese Messaufgabe wurde ein TOC-4200 von Shimadzu eingesetzt. Der Prozess-Analysator überwacht den Eingang der Kläranlage und misst den TOC (Total Organic Carbon – gesamtgebundener Kohlenstoff) wie auch den TNb (Total Nitrogen bounded = gesamter gebundener Stickstoff). In Verbindung mit Strömungsmessern können direkt Frachten berechnet und ausgegeben werden.

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