Phosphatelimination – messen, fällen, regeln mit dem Alyza IQ PO₄

Von der EU-Ebene bis hin zu individuellen Vorgaben für Kläranlagen – die Ablaufwerte für Phosphor sinken. Für die erforderliche Phosphatfällung liefert der Alyza IQ PO₄ kontinuierliche und präzise Werte.

Alyza IQ PO₄

Phosphor, ein unersetzlicher Nährstoff für Pflanzen, Menschen und Tiere. Der nicht nachwachsende Rohstoff ist essenziell für das Wachstum von Pflanzen und als Energieversorger und Stabilisator für Muskeln und Knochen¹). Sein Einfluss auf die Eutrophierung von Gewässern wird bei vermehrtem Eintrag im starken Wachstum von Algen und Wasserpflanzen sichtbar. Dies alles und die Tatsache, dass Phosphorvorräte in wenigen hundert Jahren aufgebraucht sein werden¹), erfordert ein entsprechendes Management im Verbrauch und in der Rückgewinnung dieses wichtigen Stoffes.
Entsprechende Gesetzgebungen finden auf allen Ebenen der Politik statt, von der europäischen bis hin zur Landesebene.

Rechtslage – von Europa bis zur Landesebene

EU-Ebene

Regelungen und Vorgaben zu Phosphor haben in zahlreichen EU-Richtlinien Eingang gefunden. Zu nennen sind beispielsweise die Düngemittelrichtlinie²⁾, die Richtlinie zu Waschmitteln³⁾ und die EU-Kommunalabwasserrichtlinie (KARL)⁴⁾. Die Novellierung der letztgenannten wurde am 10. April 2024 durch das Europäische Parlament beschlossen⁵⁾. Und sieht bis 2045 eine Reduzierung der Phosphor-Auslaufwerte auf 0,5 mg/L (> 150.000 EW) bzw. 0,7 mg/L (< 150.000 EW) vor⁶⁾. Dies ist eine deutliche Veränderung zu den bisherigen Vorgaben von 2 mg/L (10.000 – 100.000 EW) bzw. 1 mg/L (> 100.000 EW), die auf die Einleitung in empfindliche Gebiete beschränkt ist⁴⁾. Speziell für Deutschland wird eine Angleichung an die europäische Überwachungsmethodik und damit die Abschaffung der qualifizierten Stichprobe/2h-Mischprobe diskutiert⁷⁾.

Nationalstaaten

In den Mitgliedsländern wurden die europäischen Vorgaben teilweise strikter umgesetzt. So hat die Deutsche Abwasserverordnung (AbwV)⁸) die oben genannten Werte der EU-Richtlinie als pauschale Vorgaben übernommen, ohne die Eingrenzung auf empfindliche Gebiete. Andere Europäische Länder haben Vorgaben die in der Regel einen Grenzwert von 1 mg/L vorsehen. Ein weiteres wichtiges Gesetz ist die Klärschlammverordnung (AbfKlärV)⁹), welche die Phosphor-Rückgewinnung ab 2029 vorschreibt.

Bundesländer

Manche Bundesländer haben Regelung in Kraft, deren Vorgaben bereits heute über das hinaus gehen, was in der neuen Fassung der EU-Kommunalabwasserrichtline geschrieben sein wird. Hierzu gehören die Bundesländer Baden-Württemberg¹⁰), Bayern¹¹), Hessen¹²) und Rheinland-Pfalz¹³). Die genannten Werte sind zum Teil abhängig von sogenannten P-Handlungsgebieten (Bayern) oder der Verfahrenstechnik (Baden-Württemberg, Rheinland-Pfalz) und betreffen Kläranlagen bis Größenklasse 2. Zielwerte von 1 mg/L oder 2 mg/L bilden dabei eher die Ausnahme, die meisten Vorgaben liegen deutlich unter 1 mg/L. 

Betroffen sind Anlagen oftmals dann, wenn eine Einleitungserlaubnis verlängert oder neu erteilt wird. Die Bewilligungen können dabei auch vor Ablauf der eigentlichen Laufzeit durch die Behörden ergänzt bzw. angepasst werden. Letztlich handelt es sich in allen Fällen um Maßnahmen, um die EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL)¹⁴) umzusetzen, nach der bis 2027 alle Gewässer in einen guten ökologischen Zustand zu bringen sind.

Folgen für Kläranlagen

Fällmitteltank mit Alyza IQ PO₄

Diese Anforderungen erfordern auf den Kläranlagen hohe Investitionskosten von mehreren 10.000 €. Typischerweise umfassen diese das Errichten eines Behälters für Fällmittel inklusive Sicherheitseinrichtungen für Betrieb und Befüllung, das Verlegen von Leitungen und Pumpen zur Dosierstelle, die dazugehörige Mess- und Regeltechnik. Schließlich müssen auch die Betriebskosten von mehreren 1.000 € pro Jahr für den Erwerb des Fällmittels eingerechnet werden, welche in Zeiten von Lieferengpässen (siehe 2022/2023) zwischenzeitlich um ein vielfaches angsteigen können.

Fällung optimieren mit Alyza IQ PO₄

Wechsel der Chemie beim Alyza IQ PO₄

Um die Auslaufwerte einzuhalten und dabei die Betriebskosten im Griff zu behalten, ist eine kontinuierliche Überwachung des Phosphats erforderlich. Anhand der PO₄-P-Konzentration kann im Zusammenspiel mit einer Durchflussmessung die Menge an erforderlichem Fällmittel ermittelt werden. Dies hat eine bedarfsgerechte Zugabe von Fällmittel zur Folge und vermeidet eine Überdosierung.

Dabei kommt der Messtechnik für Phosphat eine große Bedeutung zu. Der Analyzer Alyza IQ PO₄ ermöglicht eine zuverlässige und genaue Erfassung der Phosphat-Konzentration mit einer hohen Genauigkeit auch bei niedrigen Konzentrationen. Möglich wird dies durch die Optionen einer 2-Punkt-Kalibrierung und durch die Kompensation von gelbgefärbten Proben. Der Analyzer übermittelt einen oder zwei Messwerte (2-Kanal-Gerät) für Regelzwecke über mA-Signale oder diverse Feldbusse an die SPS. Die Verbrauchsartikel können durch den Betreiber selbst getauscht werden, ein Wartungsvertrag ist somit nicht zwingend erforderlich.

Applikationsbeispiel

Hier finden Sie einen Anwendungsbericht von der Kläranlage Hilpoltstein, wie mit dem Alyza IQ PO₄ die Phosphatfällung optimiert und die Auslaufwerte reduziert wurden.

Fazit

Wegen sinkender Phosphor-Auslaufwerte und die dadurch notwendige Phosphat-Fällung wird die Nutzung kontinuierlicher Messtechnik immer wichtiger. Durch die hohe Verfügbarkeit an Messwerten kann die Fällung optimiert werden – immer genug, nie zu viel. So werden Auslaufwerte eingehalten und eine Überdosierung mit zu hohen Kosten vermieden.

Downloads

• Produktflyer WTW Alyza IQ PO₄
• Technisches Datenblatt WTW Alyza IQ PO₄
• KA Hilpoltstein „Phosphatfällung optimiert, Auslaufwert reduziert“
• Applikationsbericht diverse KA „Messungen bis hinunter zu 0.02 mg/l PO₄-P“
• Applikationsbericht „Alyza IQ PO₄ auf Kläranlagen unterschiedlicher Ausbaugrößen“

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Quellenangaben:

1. Die Phosphor-Krise – Helmut Netz, NABU; https://www.nabu.de/natur-und-landschaft/landnutzung/landwirtschaft/umweltschutz/23828.html; zuletzt besucht am 25.03.2024
2. Verordnung (EU) 2019/1009 des Europäischen Parlaments und des Rates […] mit Vorschriften für die Bereitstellung von EU-Düngeprodukten […] – Amtsblatt der Europäischen Union; 26.06.2019; https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=CELEX:32019R1009; zuletzt besucht am 25.03.2024
3. Verordnung (EU) 259/2012 des Europäischen Parlaments und des Rates […] in Bezug auf die Verwendung von Phosphaten und anderen Phosphorverbindungen in […] Waschmitteln und Maschinengeschirrspülmitteln – Amtsblatt der Europäischen Union; 30.03.2012; https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=CELEX:32012R0259; zuletzt besucht am 25.03.2024
4. Richtlinie des Rates […] über die Behandlung von kommunalem Abwasser (91/271/EWG) – Amtsblatt der Europäischen Union; 21.05.1991;https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=CELEX:31991L0271;  ;zuletzt besucht am 25.03.2024
5. EU-Parlament verabschiedet Kommunalabwasserrichtlinie – gwf-wasser.de; 15.04.2024; https://gwf-wasser.de/branche/eu-parlament-verabschiedet-kommunalabwasserrichtlinie/; zuletzt besucht am 14.06.2024
6. EU-Kommunalabwasserrichtlinie: Vorläufige Einigung in Brüssel – Umweltwirtschaft.com: 31.01.2024;https://www.umweltwirtschaft.com/news/wasser-und-abwasserbehandlung/Neue-Ziele-und-Anforderungen-fuer-die-Abwasserbehandlung-EU-Kommunalabwasserrichtlinie-Vorlaeufige-Einigung-in-Bruessel-29750;zuletzt besucht am 25.03.2024
7. Position der Verbände zur Überwachungsmethodik für Phosphor und Stickstoff – vku.de; 07.06.2024; https://www.vku.de/fileadmin/user_upload/Presse/11062024_Verb%C3%A4nde_Stellungnahme_%C3%9Cberwachungsmethodik_Phosphor_und_Stickstoff_fin.pdf; zuletzt besucht am 14.06.2024
8. Verordnung über Anforderungen an das Einleiten von Abwasser in Gewässer (Abwasserverordnung - AbwV) – Bundesministerium der Justiz; 21.03.1997;https://www.gesetze-im-internet.de/abwv/BJNR056610997.html;zuletzt besucht am 25.03.2024
9. Verordnung über die Verwertung von Klärschlamm, Klärschlammgemisch und Klärschlammkompost (Klärschlammverordnung - AbfKlärV) – Bundesministerium der Justiz; 27.09.2017;https://www.gesetze-im-internet.de/abfkl_rv_2017/BJNR346510017.html;zuletzt besucht am 25.03.2024
10. Handlungskonzept Abwasser – Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg; 03.03.2020; https://rp.baden-wuerttemberg.de/fileadmin/RP-Internet/Themenportal/Wasser_und_Boden/Wasserrahmenrichtlinie/_DocumentLibraries/Documents/Abwasser_allgemeine_Informationen_Vortrag.pdf ;zuletzt besucht am 25.03.2024
11. Merkblatt Nr. 4.4/22: Anforderungen an die Einleitung von Schmutz-, Misch- und Niederschlagswasser – LfU Bayern, Referat 67; März 2023; https://www.lfu.bayern.de/publikationen/get_pdf.htm?art_nr=lfu_was_00207 ;zuletzt besucht am 25.03.2024
12. Arbeitshilfe zur Verminderung der Phosphoremissionen aus kommunalen Kläranlagen – Hessisches Ministerium für Umwelt, Klimaschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz; April 2015; https://flussgebiete.hessen.de/fileadmin/dokumente/5_service/Hintergrunddokumente_2015/Arbeitshilfe_P-Elimination_UEberarbeitung_Kap_5_April_2015_2.pdf ;zuletzt besucht am 25.03.2024
13. Maßnahmen im kommunalen Abwasserbereich zur Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL; Reduzierung der Phosphoreinträge aus Kläranlagen – Ministerium für Umwelt, Energie, Ernährung und Forsten Rheinland-Pfalz; 10.01.2019; https://wasserportal.rlp-umwelt.de/fileadmin/user_upload/pdf/Pges_Optimierung_SchreibenMUEEFvom10_01_19.pdf  ;zuletzt besucht am 25.03.2024
14. Richtlinie 2000/60/EG des Europäischen Parlaments und des Rates […] zur Schaffung eines Ordnungsrahmens für Maßnahmen der Gemeinschaft im Bereich der Wasserpolitik – Amtsblatt der Europäischen Union; 22.12.2000; https://eur-lex.europa.eu/resource.html?uri=cellar:5c835afb-2ec6-4577-bdf8-756d3d694eeb.0003.02/DOC_1&format=PDF ;zuletzt besucht am 25.03.2024