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Kategorie: > Technik > Abwasser/-aufbereitung
Phosphate und Phosphor im Abwasser
IkarusD
(Mailadresse bestätigt)

  15.09.2016

Liebes Forum,

ich lese mich gerade in die Abwassertechnik ein und komme dabei an die Grenzen meines chemischen Wissens. Da ich hier schon mehrere Male mitgelesen habe, dachte ich, dass ihr mir vielleicht helfen könnt.

Frage 1:
Wenn ich es richtig verstehe liegt das Phosphat im häuslichen Abwasser (ph Wert 6 - 8) als HPO4(2-) und als H2PO4(-) vor....ist das denn korrekt?

Frage 2:
Wenn im Kläranlagenablauf einfach nur ein P angegeben ist, in welcher Form liegt es dann vor?

Frage 3:
Gem. den Trophiestufen gilt ein See als eutroph, wenn er 35 - 100 mg/m3 Phosphate hat. Wenn nun theoretsich 1 m3 Abwasser in einen See fliesst mit 100mg H2PO4(-), habe ich dann 100 mg Phosphate, gemäß den Trophiestufen, oder muss ich dann "H2" rausrechnen, da nur das PO4 zählt?
(Laut den EU Normen gibt ews ja auch noch Umrechnungfaktoren auf PO5...um die Eutrophierung von gewässern zu berechnen...)

über eine Hilfe, würde ich mich freuen, vielen Dank.

Stefan



Anzahl der unterhalb stehenden Antworten: 9
IkarusD
(Mailadresse bestätigt)

  06.02.2017
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von H2O vom 16.09.2016!  Zum Bezugstext

Danke, für die Antworten :)

Sehe ich es denn richtig, dass der Ablauf einer MBR (Fällunf mit eisen und MBR) von 0,1mg/L reines Orthophosphat ist, welches sofort Pflanzenverfügbar wäre?

Mein Gedanke dahinter ist, dass ja jedes organsich gebunde P, quasi abfiltriert wird.

Wenn dieser Ablauf jetzt in einen See fliesst. reagiert dieses dann mit organsichen substanzen und sedimentiert als organsiches P? oder wird es sofort in Algen eingebunden und sedimenteirt dann später?
H2O
(gute Seele des Forums)

  07.10.2016
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von IkarusD vom 06.10.2016!  Zum Bezugstext

Hallo IkarusD,

da ich von Seiten der Chemie komme kann ich versuchen dir die rein chemischen Fragen zu beantworten. Vorgänge die aber daneben biologisch beeinflusst werden, z.B. unter Mitwirkung von Organismen, kann ich leider nicht ausreichend beantworten. Hier muss jemand anderer einspringen oder du musst wohl oder Übel weiter im Internet recherchieren.

Frage 1:

Das sind relativ einfache stöchiometrische Umrechnungen. Die Umrechnungen beziehen sich in diesem Fall auf die Anzahl der Phosphoratome (Beide Verbindungen müssen die gleich Anzahl Phosphoratome enthalten um ins Verhältnis gesetzt werden zu können)
Beispiele:

1 P  entspricht 1/2 P2O5  
2 P  entspricht 1 P2O5
1 H3PO4 entspricht 1/2 P2O5

usw.

Bei der gewünschen Umrechnung ist das besonders einfach weil die zwei chemischen Verbindungen in einer direkten Reaktion ineinander überführt werden können. Phosphorpentoxid P2O5 ist das Anhydrid der ortho Phosphorsäure:

P2O5 + 3 H2O  -->  2 H3PO4 oder auch umgekehrt
2 H3PO4  --> P2O5 + 3 H2O

Somit ergibt sich (wenn man die Molmassen in die Gleichung einsetzt) ein Faktor von 1,381. Das bedeutet 1 g Phosphorpentoxid P2O5 entspricht 1,381 g ortho Phosphorsäure H3PO4.
Allerdings ist die Angabe eines P2O5-Gehaltes genauso theoretisch wie die Angabe von P. Beides sind Summenparameter entweder durch Umrechnung ineinander entstanden oder im Fall des P weil dieses nach den durchgeführten Aufschlüssen eben direkt als P bestimmt werden kann (auch eine direkte Bestimmung durch Elementbestimmungsmethoden bspw. AAS oder ICP-OES sind möglich). Wie die Phosphorverbindungen ursprünglich vorlagen geht aus beiden Angaben nicht hervor.


Zu Frage 2 kann ich leider nicht weiter helfen, hier kommen neben der Wasserbeschaffenheit und neben den rein chemischen auch noch biologische Einflüsse dazu.

Gruß
H2O
IkarusD
(Mailadresse bestätigt)

  06.10.2016
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von H2O vom 16.09.2016!  Zum Bezugstext

Hallo libees Forum,

erstmal danke für die Vielen Antworten. Es hilft mir schon ordentlich weiter.

@H2O: Umrechnung zu P2O5. Kannst du mir einen Hinweis geben wie ich die vorhandneen Phospjate umrehcnen kann? Das ist dann ja ein theoretischer Parameter, oder? also wie komme ich zB. von H3PO4- auf P2O5? und wo bleibt das gebundene H? das bindet dann auf mit O zu Wasser?

Frage 2:
Bekomme ich irgendwoe Literatur über die Absetzung des Restphosphors, bzw Bindung am Boden?

Hintergund ist folgender:
Gegeben sei ein Kläranlagenauslauf in einen nachgeschalteten Schönungsteich.

Ich würde gerne wissen inwieweit der Schönungsteich eutrophiert, oder wieviel Phosphate sich am Boden absetzen. Wenn ich den Boden regelmäßig ausräume, dann könnte ich doch davon ausgehen, dass das am/im Boden gebundene Phosphor entfernt wird. Kann man das in Abhängigkeit der Verweilzeit des Wasser berechnen/schätzen?

Liebe Grüße und vielen Dank!

Stefan
Renrew
(Mailadresse bestätigt)

  16.09.2016

Hallo Stefan,
richtig ist, dass nur gelöstes Orthophosphat bei der Analyse (ohne Aufschluss) erfasst wird. Ich denke, dass auch andere P-Verbindungen sofort pflanzenverfügbar sind. Möglicherweise werden diese im Pflanzenstoffwechsel teilweise aufgeschlossen und somit auch verfügbar. Im oberflächennahen Bereich können Phosphorverbindungen durch Sonneneinstrahlung verändert und somit pflanzenverfügbar werden. Im Sediment werden bei reduzierenden (sauerstofffreien) Verhältnissen Phosphate freigesetzt und damit pflanzenverfügbar. Umfangreiche Untersuchungen dazu finden sich (auch im Internet) unter „Tegeler See- Umweltbundesamt- Schlachtensee- Grohmann- Chorus- Schauser u.a.).
Zurückgelöst werden kann zum Beispiel eine stabile Verbindung aus Eisen-Calcium-Phosphat, die bei der Phosphatfällung mit Eisen-III-salzen entsteht. Wird im sauerstofffreien Sediment das Eisen-III zu Eisen-II reduziert, so zerfällt die ansonsten schwerlösliche Verbindung und Phosphat und auch Eisen werden wieder freigesetzt.
Gruss, Renrew
IkarusD
(Mailadresse bestätigt)

  16.09.2016
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Renrew vom 16.09.2016!  Zum Bezugstext

Hallo Renrew,
hallo H20,

Danke für eure Antworten. Der Phosphor der die Balufärbung erzeugt, ist somit Orthophosphat und sofort Pflanzenverfügbar, sehe ich das richtig?
Die Phosphate die erst aufgeschlsosen werden müssen, wären dann die Poly-Phosphate?

Bei der antwort auf frage 3 schriebst du, dass Phosphor im Wasser über kurz oder lang den Pflanzen zur Verfügung steht...gibt es dazu Forshcungsprojekte? mich würde vor Allem das 'lang' interessieren...Welche Prozesse, welche Phosphorverbindungen "rücklösen", und wieviel Phosphor in einem See sedimentiert, ohne "Phosphatfalle"....
Renrew
(Mailadresse bestätigt)

  16.09.2016

Hallo Stefan
Zu Frage 1:
häusliches Abwasser enthält Phosphor in den unterschiedlichsten Modifikationen jedoch nicht in seiner elementaren Form. Phosphor ist ein lebenswichtiges Element und ist in den gewöhnlichen Lebensmitteln in ausreichender Menge vorhanden aber auch da nicht in seiner elementaren Form und auch nicht in den reinen Abkömmlingen der Phosphorsäure.
Zu Frage 2:
Der Gehalt an Phosphor im Kläranlagenablauf wird nach DIN-38 405 D11 nach der Molybdänblau-Methode bestimmt. Der Gesamtgehalt an Phosphor setzt sich zusammen aus den Phosphorverbindungen die nach dieser Methode ohne Aufschluss die charakteristischen Blaufärbung erzeugen und aus den P-Verbindungen, die erst nach Hydrolysierung mit Aufschlussmitteln so reagieren. (Darunter jeweils auch schwerlösliche und/oder an Partikel gebundene P-Verbindungen). Dazu gehören Polyphosphate, Phosphonate und andere. Berechnet wird alles auf mg/m³ P um vergleichbare Ergebnisse zu bekommen.
Zu Frage 3:
Wie schon gesagt ist Phosphor für alles Leben essentiell. Für Gewässer ist es weitgehend gleichgültig in welcher Form Phosphor dem Wasser zugeführt wird da er über kurz oder lang dem Leben im Wasser wieder zur Verfügung steht; mit Ausnahme der dauerhaften Festlegung durch Ausfällung als schwerlösliche Phosphorverbindung im Sediment.
Für die Klassifizierung in Trophistufen gilt immer der Phosphorgehalt umgerechnet auf mg/m³ P bzw. µg/L P, egal was das Analysengerät anzeigt oder im Attest des untersuchenden Labors steht. Nur so kommt man auf vergleichbare Ergebnisse. Die Angabe in PO5 rührt noch aus Angaben aus der Düngemittelanalytik und kann ebenfalls auf P umgerechnet werden.
Phosphate in Waschmitteln sind übrigens seit kurzem nicht mehr erlaubt.
Gruß aus Berlin,
renrew

H2O
(gute Seele des Forums)

  16.09.2016
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von IkarusD vom 16.09.2016!  Zum Bezugstext

Die biologischen Abwasserreinigung zielt nicht auf eine Entfernung von Phosphat.

Die Reduzierung von Phosphat wird vor allem durch Absenkung der Einleitgrenzwert von industriellem Abwasser gesteuert.
Man kann dadurch die Großmengen des Phosphats die aus industrieller Anwendung kommen wirksam kontrollieren und reduzieren. Haushalte leiten viel höhere Konzentrationen (nicht Mengen) ein, sind aber nicht kontrollierbar, hier müsste man an die Waschmittelhersteller dran.

Unter dem Stichworten "Bodensee" und "Eutrophierung" finden man sehr viele Links und Diskussionen zum Thema aus denen du eventuell weitere interessante Informationen extrahieren kannst.

Gruß
H2O


IkarusD
(Mailadresse bestätigt)

  16.09.2016
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von H2O vom 16.09.2016!  Zum Bezugstext

Hi H20,

vielen Dank für die Antworten.

Diese Meta und Polyphosphate, werden diese im Laufe der biologischen Abwasserreinigung, ggf mit Fällung und/oder MBR am Ende denn rausgeholt, oder sind diese auch im Ablauf noch Messbar?
Ich frage daher so genau, da mich die Eutrophierung von Gewässern besonders interessiert und ich zunächst einen Überblick bekommen möchte, welche Dinge (hinsichtliuch des Phosphates) denn vereinfacht dargestellt wichtig sind.

Lieben Dank


H2O
(gute Seele des Forums)

  16.09.2016

Frage 1: nein nicht unbedingt, neben ortho-Phosphat liegt im häuslichen Abwasser auch meist meta-Phosphat bzw. kondensierte Phosphate oder Polyphosphate vor. Insbesondere in Waschmitteln sind das Komponenten die die Wirkung der Härtebildner im Wasser engegenwirken.

Frage 2: P ist ein Summenparameter der nicht anzeigt in welcher Form oder in welcher Mischung die verschiedenen Phosphate im Wasser vorliegen.

Frage 3: H2 muss rausgerechnet weden wenn von Phosphat die Rede ist ist meist ortho-Phosphat gemeint. Die Unmrechnung erfolgt nicht zu PO5 sondern zu Phosphorpentoxid P2O5.

Gruß
H2O



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