16.11.2022
| Dr. Patrick Wolf
Sie wollen Ammonium (NH4) auf einer Kläranlage oder in einem Gewässer überwachen? Und Sie fragen sich, welche Messmethode die bessere ist? Dann ist dieser Artikel der Richtige. Hier erfahren sie die Unterschiede zwischen einem ionenselektiven Sensor und einem nasschemischen Analyse-Automaten und deren Einsatzorte.
Die richtige Technologie für Ihre Herausforderung in der biologischen Reinigung und dem Auslauf
Ammonium bildet zusammen mit Nitrat die beiden wichtigsten Stickstoffparameter in der Abwasserreinigung. Die Einhaltung der Grenzwerte dieser beiden Größen – in den Zitierformen NH4-N und NO3-N - und somit deren Überwachung sind zentrale Aufgaben eine Kläranlage.
Neben der Überwachung am Auslauf der Anlage, ist stromaufwärts die Regelung bzw. Steuerung der biologischen Reinigung das klassische Einsatzgebiet. Dabei wird in der Nitrifikation Ammonium über Nitrit zu Nitrat oxidiert. Die Messtechnik hilft hier, den Prozess transparent darzustellen, um so schnell auf die sich ändernden Konzentrationen reagieren zu können. Gleiches gilt für die Deammonifikation, wobei hier das vorhandene Ammonium in einem ersten Schritt nur zu einem Teil zu Nitrit umgewandelt wird. Details zu den Prozessen finden Sie hier.
Außerhalb der Abwasseraufbereitung findet ein Monitoring von NH4 auch in Oberflächengewässern (vor allem in Flüssen) statt. Da Ammonium bereits in geringen Konzentrationen giftig für Fische ist, sind Gewässer mit einer Konzentration von über 1 mg/L nicht für die Fischerei geeignet. Dies ist unter anderem der Grund, weshalb die vorgegebenen Ablaufwerte der Kläranlagen entsprechend niedrig sein müssen.
Xylem Analytics Germany entwickelt, produziert und vertreibt Analysemesstechnik weltweit und kann auf über zwei Jahrzehnte Erfahrung und Expertise in der Wasser- und Abwasserindustrie zurückblicken. Mit unserer bewährten IQ Sensor Net Technologie bieten wir Sensoren und Geräte zur Analyse aller wichtigen Parameter.
Für die kontinuierliche Messung von Ammonium existieren zwei Verfahren - Sensoren mit ISE-Elektroden und nasschemische Ammonium-Analysatoren. Dieser Bericht beschreibt die Unterscheide und Einsatzbereiche.
Produktauswahl – Unsere Empfehlung
Anwendung
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Produkt
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Herausforderung
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Kläranlage
- Biologische Reinigung
- Deammonifikation
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AmmoLyt®PLUS 700 IQ
VARiON® PLUS 700 IQ
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- Gute Genauigkeit und kontinuierliche Messung
- Regelung/Steuerung
- wie AmmoLyt®PLUS 700 IQ
- zusätzliche Messung von NO3
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| Auslauf |
Alyza IQ NH4
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- Hohe Genauigkeit auch bei niedrigen Konzentrationen
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| Oberflächengewässer |
Alyza IQ NH4
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Analyseautomat für die Überwachung von Kläranalgenausläufen und Gewässern
Der Analyseautomat Alyza IQ NH4 ist auf Grund seiner hohen Genauigkeit auch im unteren Messbereich vor allem für die Überwachung des Kläranlagenauslaufs oder von Oberflächengewässern geeignet. Dennoch kann auch eine Anwendung in der Nitrifikation erfolgen, sofern schon dort sehr genau gemessen werden muss und man gleichzeitig mit einem Messintervall von zehn Minuten oder länger zurechtkommt. Verbrauchsmaterial und Chemie sind einfach und durch den Endanwender austauschbar. Ein Wartungsvertrag ist damit nicht zwingend erforderlich. Auf unserer Produktdetailseite zum Alyza IQ NH4 finden Sie weitere Informationen.
ISE-Sensor zur Prozessregelung/-steuerung in der Biologischen Reinigung
Die Ionen-selektiven Sensoren AmmoLyt®PLUS 700 IQ und VARiON®PLUS 700 IQ hingegen sind durch die kontinuierliche Messung und ihre hohe Geschwindigkeit ideal für die Regelung oder Steuerung der biologischen Reinigung. Mit Hilfe dieser Echtzeitdaten lassen sich Prozesse wie die Nitrifikation oder die Deammonifikation transparent darstellen und energieeffizient optimieren. Ein Anwendungsbeispiel hierzu finden Sie hier:
Die gute Genauigkeit ist für diese Anwendung vollkommen ausreichend. Die Sensoren überzeugen außerdem durch die langen Standzeiten der Elektroden (12-18 Monate), die auch individuelle getauscht werden können. Der Einsatz im Auslauf ist abhängig von der geforderten Genauigkeit möglich. Auf unseren Produktdetailseiten finden Sie weitere Informationen zu den Sensoren AmmoLyt®PLUS 700 IQ und VARiON®PLUS 700 IQ.
Die Produkte im Vergleich
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Nasschemischer Analysator
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Sensor mit Ionen-selektiven Elektroden
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Messprinzip
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Die Messung erfolgt gemäß der Indophenol-Methode nach DIN 38 406. Wie der Name schon sagt, resultiert die Indophenol-Methode in einer Blaufärbung der Probe. Die Färbung wird dadurch erzeugt, dass die aus der Probe stammenden Ammonium-Ionen unter alkal-ischen Bedingungen (pH ca. 12,6) mit Hypo-chlorit-Ionen und Phenol- oder einem Phenol-derivat reagieren. Zur Beschleunigung der Reaktion ist ein geeigneter Katalysator nötig. Die Reaktion lässt sich weiter beschleunigen, indem die Temperatur der Reaktionslösung erhöht wird. Die gefärbte Probe wird anschließend photometrisch im roten Spektralbereich analysiert. Je höher die Ammoniumkonzentration ist, desto intensiver ist die Blaufärbung.
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Ionenselektive (ISE) Online-Messungen von Ammonium und haben sich in der Analytik moderner Abwasseranlagen etabliert. Xylem bietet seit fast 20 Jahren ISE-Sensoren für Ammonium an. Die ISE-Messung basiert wie die pH-Messung auf der Selektivität von Membranen gegenüber bestimmten Stoffen und ist entsprechend einfach in der Handhabung. Aufgrund dieser Selektivität bildet sich eine Spannung ΔE zwischen Arbeits- und Referenzelektrode aus.
 Diese Spannung kann mithilfe eines Umformers als Messwert ausgegeben werden. Xylem ISE-Elektroden zeichnen sich dadurch aus, dass sie hinsichtlich ihrer typischen Anwendungen und über die gesamte Lebensdauer stabil sind. Die kontinuierliche, ohne Probenaufarbeitung auskommende Messung mittels ISE-Elektroden ermöglicht es, die Anlage hinsichtlich Reinigungsleistung und Energieverbrauch zu optimieren. Diese Investition kann sich durch verringerte Ablaufwerte schnell amortisieren.
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Produkte
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- AmmoLyt® PLUS 700 IQ
- VARiON® PLUS 700 IQ (inkl. NO3)
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Wartung
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- Probenberührende Schläuche weniger als einmal pro Jahr
- Chemiebeutel abh. von Parameter und Messbereich
- MPV abh. von Parameter und Messbereich; Standzeiten von sechs Monaten möglich
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- Matrixabgleich bei Installation und dann nach Bedarf
- Elektrodentausch nach 12-18 Monaten
- Reinigung mit Überstand und weicher Zahnbürste
- Kein Spülmittel, kein destilliertes Wasser
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Kalibrierung
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Automatisch, täglich, 2-Punkt |
Keine Kalibrierung, Matrixabgleich siehe Wartung |
Störgrößen
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Vernachlässigbar |
Kalium, kompensierbar |
Messintervall
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einstellbar
10, 15, 20, 30, 45, 60 min
2, 4, 6, 8, 12 h
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kontinuierlich
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Beide Messverfahren sind als Standardverfahren etabliert und liefern zuverlässige Messwerte. Die entscheidende Frage bei der Produktwahl ist der Einsatzbereich bzw. die sich daraus ergebenden Anforderungen:
- Die biologische Reinigung erfordert eine schnelle, kontinuierliche Messung, um den Prozess ohne Verzögerungen regeln bzw. steuern zu können. Dafür sind ISE-Sensoren mit ihrer guten Genauigkeit die Ideale Wahl.
- Die Überwachung von Auslauf oder Oberflächengewässern erfordert vor allem eine sehr hohe Genauigkeit, auch bei niedrigen Konzentrationen. Hier ist der nass-chemische Analyseautomat nach DIN 38 406 die bessere Wahl.
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