Analyse von Inkrustationen

Inkrustationen in kommunalen Kläranlagen

Das Problem

In kommunalen Klärwerken mit Schlammfaulung werden in jüngster Vergangenheit verstärkt Ab­la­ge­run­gen in Rohrleitungen, Pumpen und Schlamm­ent­wäs­serungs­aggregaten beobachtet. Betroffen sind hiervon besonders häufig Zentrifugen und deren Zentratableitungen. Inkrustationen bilden sich jedoch auch in den Schlamm­zu­lei­tun­gen zu Entwässerungsaggregaten sowie in Filtratableitungen von Kam­mer­fil­ter­pres­sen und Siebbandpressen. Durch die verengten Rohrleitungen kann es zu einem Rückstau der Filtrat-, bzw. Zentratwässer kommen. Pumpen und Zentrifugen sind stark erhöhtem Verschleiß aus­ge­setzt. Oft sind diese Ablagerungen von einer solchen Festigkeit, dass gewöhnliche Rohr­rei­ni­gungs­sys­teme nicht erfolgreich eingesetzt werden können. In einem solchen Fall hilft dann nur eine De­mon­ta­ge und der Einsatz von teuren mechanischen Fräseinrichtungen oder ein manueller bergmännischer Abbau bzw. ein Austausch der betroffenen Rohrleitungen.

25 Pb Inkrustationen

Die Ursachen

Ursache für Inkrustationen sind Übersättigungen der wässrigen Lösungen mit den an der Kristallbildung beteiligten Ionen. In kommunalen Klärwerken werden besonders häufig Ablagerungen von Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP) gefunden. Während Magnesium praktisch in allen Abwässern vorkommt, werden große Mengen an Ammonium und Phosphat im Prozess der Schlammfaulung freigesetzt. Da die Ausfällung von MAP merklich erst oberhalb von pH 7,5 einsetzt, muss für das Auftreten von In­krus­ta­tio­nen der pH-Wert des Schlammwassers, der nach einer Faulung zwischen 6,5 und 7,5 liegt, in den alkalischen Bereich verschoben werden. Dies geschieht durch spontanes Ausgasen des während der Faulung gebildeten Kohlendioxids, welches maßgeblich an der Bildung eines Puffersystems im Schlamm­­was­ser beteiligt ist. Solche Entspannungsprozesse laufen bevorzugt in Zentrifugen und Pum­pen­ge­häu­sen unter dem Einfluss hoher Turbulenzen ab.

Folgende chemische Verbindungen bilden die häufigsten Ablagerungen in kommunalen Klärwerken:

  • Magnesium-Ammonium-Phosphat (Struvit) MgNH4PO4 x 6 H2O
  • Calciumsulfat (Gips)  CaSO4 x 2 H2O
  • Calciumcarbonat (Kalkstein) CaCO3
  • Calciumphosphat (Hydroxylapatit) Ca5(PO4)3OH
Inkrustationen

Lichtmikroskopische Aufnahme von MAP-Kristallen

 

Die Analyse

Inkrustationen

REM-EDX-Spekrtum einer MAP-Inkrustation und mit Kohlenstoff bedampfter MAP-Kristall

Mit Hilfe der rasterelektronenmikroskopisch gekoppelten energiedispersiven Röntgenmikroanalyse (REM-EDX) können Ablagerungen in einem Arbeitsgang mikroskopisch und elementaranalytisch un­ter­sucht werden. Aus den Daten können sowohl die kristalline Struktur als auch ein eventueller Schichtaufbau der Ablagerungen und die chemische Zusammensetzung mit hinreichender Genauigkeit ermittelt werden.

Die Lösung

Durch eine gezielte Dosierung von speziellen Härtestabilisatoren lässt sich die Bildung der un­ter­schied­lichen Inkrustationen wirkungsvoll verhindern. Zum Einsatz kommen hierbei vorwiegend polymere Na­tri­um­acry­la­te, die das Kristallwachstum der ausfallenden Salze stören, sodass eine Verfestigung ver­mie­den wird. Die unlöslichen Verbindungen werden mit dem Wasser problemlos abtransportiert. Ge­eig­ne­te Dosierstellen für den Härtestabilisator liegen im Bereich des Auftretens der Kristallisationen. Dies sind häufig die Zentrat- bzw. Filtratausläufe der Entwässerungsaggregate. Jedoch kann bei Auf­tre­ten von Ablagerungen im Bereich der Schlammleitungen bereits eine Dosierung in den Ablauf von Faul­tür­men notwendig sein. Die benötigten Dosiermengen liegen im Bereich von 10-20 ppm. Diese sind in praktischen Versuchen zu ermitteln. Für eine Dosierung kommen einfache Membranpumpen zum Ein­satz. Häufig können jedoch auch durch technologische Veränderungen im Regime der Abwasser- und Schlammbehandlung Bedingungen geschaffen werden, die ein Auftreten von Inkrustationen im Be­reich kom­muna­ler Klärwerke sicher unterbinden. Hierzu beraten wir Sie gern.

Weitere Labordienstleistungen:

  • Abfalldeklarationsanalysen
  • Bestimmung von Dioxinen im Klärschlamm
  • Analytik von Klär- und Biogasen
  • Korrosionsuntersuchungen an Bauteilen von Trink- und Abwasserrohren
  • allgemeine Abwasser- und Schlammuntersuchungen
  • Materialuntersuchungen unter Verwendung von Lichtmikroskop, REM und TEM
  • Asbestuntersuchungen an Bauwerken und in der Raumluft

Alle Untersuchungen werden in akkreditierten Laboren durchgeführt.