Abwasserqualität im Kraftwerk

Vorwort

Grundlagen sind

- Wasserhaushaltsgesetz
- Wasserrecht (Abwasserabgabengesetz, Abwasserverordnung, Landeswassergesetz)
- Umgang mit wassergefährdenden Stoffen
- Abwasser im Kraftwerksbereich.

In diesem Vortrag werden Ausführungen zur Abwasserqualität der einzelnen Abwasserarten und Probenahme / Messung / Bestimmung dergleichen gemacht.

Anmerkung:

Sämtliche hier gemachten Angaben sind ohne Gewähr.

Die Informationen dienen nur dem persönlichen Gebrauch.

Sofern Bilder ohne Quelle wiedergegeben sind, bedeutet dies nicht, dass evtl. Dritte die Rechte hierzu haben.

Einleitung

Entsprechend der Komplexität des Kraftwerksbetriebes sind verschiedene Abwasserarten zu berücksichtigen, und zwar

- Kühlwasser aus Durchlaufkühlung: Dieses wird ohne weiteren Zusatz von Chemikalien direkt wieder dem Vorfluter zugeleitet.
- Kühlwasser aus Kreislaufkühlung: Hier werden Härtestabilisatoren und Biozide zugesetzt und nach einer bestimmten Gebrauchsdauer das Abwasser dem Vorfluter zugeleitet.
- Kühlwasser aus geschlossenen Kühlkreisläufen: Diese werden mit Härtestabilisatoren, Korrosionsinhibitoren und Bioziden versetzt. Abgeleitet werden diese Kühlwässer i.d.R. nur bei Systemreinigungen oder Störungen.
- Abwasser aus der Neutralisation: Durch den Betrieb von Vollentsalzungs- und Kondensatreinigungsanlagen entsteht hier ein höher belastetes Abwasser, welches nur nach weiterer Aufbereitung direkt oder ohne Aufbereitung indirekt abgeleitet wird. In der KRA reichern sich durch den Betrieb Ammonium, organische Stoffe und Trimethylamin aus den Ionenaustauschern an. In der VEA selbst entstehen in erster Linie Salze durch die Regeneration der Ionenaustauscher.
- Abflutung aus Dampfkesseln: Dampfkessel werden konditioniert mit Ammoniak, Hydrazin, Natronlauge, Natriumphosphat, Aminen. Bei Abschlämmung, Absalzung, Probenahme, Kesselentleerung werden diese Wässer i.d.R. nach Behandlung gemeinsam mit anderen Abwässern dem Vorfluter zugeleitet.
- Abwasser aus der Nasskonservierung von Dampfkesseln: Zur Vermeidung von Stillstandskorrosion wird dem Kesselwasser Ammoniak und Hydrazin in höheren Konzentrationen zugesetzt. Vor der Ableitung muss das Hydrazin zerstört werden.
- Abwasser aus Kesselbeizung: Die Beizwässer enthalten erhebliche Mengen an Eisen und sind darüber hinaus durch die eingesetzte Salzsäure und Flusssäure stark sauer. Ohne weiteres dürfen diese Wässer nicht abgeleitet werden.
- Granulierwasser: Enthält nur Schwebstoffe und wird über ein Ascheabsetzbecken dem Vorfluter zugeleitet.
- Abwasser aus Kiesfilter-Rückspülung: Darf direkt dem Vorfluter zugeleitet werden.
- Abwasser aus der Rauchgasreinigung: Dieses wird nur nach aufwändiger
-chemisch-physikalischer Behandlung dem Vorfluter zugeleitet. Je nach Lage wird es auch indirekt eingeleitet. Eingesetzt werden in der CPB Chemikalien wie Kalk, Polyelektrolyte, Schwermetallfällungsmittel, Eisen-III-sulfat, Belagsverhinderer. Ferner wird unterschieden zwischen Kraftwerken und Abfallverbrennungsanlagen. Letztere dürfen heute kein Abwasser mehr einleiten.
- Regenwasser: Wird durch eine getrennte Kanalisation abgeleitet (SüwKan).
- Löschwasser: Wird im Havariefall zurückgehalten und separat entsorgt (LöRüRL).
- Schmutzwasser als häusliches Abwasser: Wird getrennt der Kläranlage zugeleitet.
- Abwasser aus Kläranlagen: Wird nach Behandlung dem Vorfluter zugeleitet.
- Schmutzwasser aus Rückhaltebereichen: Einzelfallbetrachtung

Je nach Lage des Betriebes oder Auflagen der Behörden werden die Wässer direkt oder indirekt eingeleitet. Unabhängig hiervon werden bestimmte Grenzwerte zur Einleitung festgelegt. So werden folgende Parameter limitiert:

- absetzbare Stoffe
- abfiltrierbare Stoffe
- Schwermetalle / Metalloide
- Org. Stoffe
- CSB / TOC
- AOX / EOX
- Hydrazin
- pH-Wert
- Temperatur
- Sulfat
- Sulfit
- Stickstoffverbindungen
- Chlorid
- Oel
- Fischgiftigkeit

Vorschriften

Entsprechend der Genehmigungssituation bzw. der Art der Anlage ist diese als

- Kraftwerk zur Energieerzeugung (13. BImSchV) oder
- Abfallverbrennungsanlage (17. BImSchV) genehmigt.

Grundlage des Gewässerschutzes ist das WHG. Zur Umsetzung ist zusätzlich in NRW das Landeswassergesetz LWG erlassen. Danach bedürfen die Benutzung von Gewässern, z.B. das Einleiten von Abwässern in Flüsse, einer behördlichen Erlaubnis. Zuständige Erlaubnisbehörden in NRW sind die Bezirksregierungen oder die unteren Wasserbehörden der Kreise und kreisfreien Städte. Es wird hier zwischen "Direkteinleitern" (in ein Gewässer) und "Indirekteinleitern" (zuerst in die Kanalisation einer Gemeinde) unterschieden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Es versteht sich von selbst, daß bei der Einleitung von Abwässern Grenzwerte für bestimmte Schadstoffe einzuhalten und deshalb Abwasserbehandlungsanlagen zu betreiben sind. Die Werte sind festgehalten in der Verordnung über Anforderungen an das Einleiten von Abwasser in Gewässer (Abwasserverordnung - AbwV v. 15.10.2002) und in Anhängen dazu, insbesondere

- Anlage 31 v. (02.07.02) Wasseraufbereitung, Kühlsysteme, Dampferzeugung
- Anlage 33 v. (02.07.02) Wäsche von Abgasen aus der Verbrennung von Abfällen
- Anlage 47 v. (02.07.02) Wäsche von Rauchgasen aus Feuerungsanlagen

Grenzwerte nach Abwasserverordnung

Tabelle 1:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten^{1 2 3 4 5 6}

Einleitstellen und Überwachungswerte

-Um diese Komplexität einmal zu verdeutlichen, ist hier ein typischer Kraftwerksbetrieb skizziert:
-Wasserentnahme 1 aus Vorfluter→Durchlaufkühlung→Einleitung 1 in Vorfluter
-Wasserentnahme 2 aus Vorfluter→Umlaufkühlung→Einleitung 2 in Vorfluter
-Wasserentnahme 3 aus Vorfluter→Prozeßwasser Rauchgasreinigung→chemischphysikalische Behandlung→Einleitung 3 in Vorfluter
-Wasserentnahme 4 aus Vorfluter→Granulierwasser Steinkohle- Schmelzkammerfeuerung Granulatabsetzbecken→Einleitung 4 in Vorfluter
-usw., d.h. beliebig erweiterbar je nach Kraftwerkstyp und Anforderung

Zu diesem Kraftwerk gibt es folgende Überwachungswerte

Tabelle 2: Überwachungswerte Kraftwerk (Auszug)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Diese werden wie folgt überwacht: Je nach Abwasserart gibt es unterschiedliche Auflagen zur Untersuchungshäufigkeit und Vorgaben, wie die Überwachung durchführt wird. So unterscheidet man in

LWG § 60 Selbstüberwachung von Direkteinleitungen

(1) Wer Abwasser in ein Gewässer einleitet, ist verpflichtet, das Abwasser durch eigenes Personal mit geeigneter Vorbildung zu untersuchen oder auf seine Kosten durch eine von ihm beauftragte geeignete Stelle untersuchen zu lassen

(2) Das Ministerium wird ermächtigt, ... Regelungen zu treffen über

1. die Ermittlung der Abwassermenge,
2. Häufigkeit, Dauer sowie Art und Umfang der Probeentnahmen,
3. die Behandlung und Untersuchung der entnommenen Proben insbesondere darüber, welche Merkmale und Inhaltsstoffe des Abwassers zu untersuchen sind, wie bei den Untersuchungen zu verfahren ist und in welcher Art und in welchem Umfang die Untersuchungsergebnisse aufzuzeichnen sind.

LWG § 60a Selbstüberwachung von Indirekteinleitungen mit gefährlichen Stoffen

Wer nach § 59 Abwasser mit gefährlichen Stoffen in eine öffentliche Abwasseranlage einleitet, kann von der zuständigen Behörde zur Selbstüberwachung, insbesondere dazu verpflichtet werden, Betriebseinrichtungen und Abwasserbehandlungsanlagen nachzuweisen, Aufzeichnungen über Betriebsvorgänge und eingesetzte Stoffe zu fertigen und das Abwasser durch eine geeignete Stelle untersuchen zu lassen. Die zuständige Behörde kann widerruflich zulassen, daß der Indirekteinleiter die Untersuchungen ganz oder teilweise selbst durchführt

LWG § 120 Überwachung von Abwassereinleitungen

Abwassereinleitungen ... sind in der Weise zu überwachen, daß mehrmals im Jahr Proben zu entnehmen und zu untersuchen sind. Ausgenommen sind Einleitungen von Abwasser, das keiner Behandlung bedarf, und Abwassereinleitungen, von denen keine erhebliche Beeinträchtigung des Wasserhaushalts zu erwarten ist. Die zur Überwachung erforderlichen Probeentnahmen und Untersuchungen werden von den zuständigen Behörden und von den von ihnen beauftragten Untersuchungsstellen durchgeführt

Methoden

Je nach Höhe der festgestellten Einleitwerte werden die Abwasserabgaben („Gebühren“) festgelegt. Spätestens hier wird deutlich, dass eine genaue und nachvollziehbare, plausible Abwasseranalytik wichtig ist. Daher sind sämtliche Analysenmethoden festgeschrieben. Diese werden nach Bedarf bzw. nach dem S.d.T. verfeinert und angepasst.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 3: Ma ß analyse

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Bild 4: Spektroskop nach Bunsen/Kirchhoff[6]

Hiermit erreicht man wesentlich höhere Auflösungen und geringere Nachweisgrenzen. Während man früher lediglich in der Lage war, „Milligramm“ festzustellen, ist man heute in den Bereich „Mikrogramm“, in einigen speziellen Methoden sogar „Picogramm“ vorgedrungen. Genauer:

Früher: ppm Heute: ppq

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 5: Im Labor 1932[5]

Die Festschreibung der Methoden geschieht in den sog. „DEV“→ Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser, Abwasser und Schlammuntersuchung. Nur sind diese heute nicht mehr deutsch, sondern entsprechend der Angleichung im europäischen Raum werden diese Verfahren stetig im DIN überarbeitet und als DIN EN oder DIN ISO Reihe herausgegeben. Damit diese dann auch angewendet werden, sind selbige in den Verordnungen oder spätestens den Betriebsgenehmigungen erwähnt.

Folgende Systematik ist in dieser Normenreihe enthalten:

[...]

¹ ) bei Einsatz von Kalkstein

² ) bei Einsatz von Branntkalk

³ ) statt CSB kann auch der TOC bestimmt werden. Der Grenzwert gilt dann als eingehalten, wenn der dreifache Wert des TOC den des CSB nicht überschreitet

⁴ ) dieser Wert gilt, wenn nur anorg. P-Verbindungen eingesetzt werden

⁵ ) dieser Wert gilt für Abwasser aus KRA

⁶ ) dieser kann auch als gesamt gebundener Stickstoff TNb bestimmt werden