Probenahmetechniken
Die Abwasserprobenahme erfolgt im Allgemeinen nach einer von zwei Methoden, der Grabprobenahme oder der Verbundprobenahme. Grab Sampling ist genau das, wonach es sich anhört; Das gesamte Testmaterial wird auf einmal gesammelt. Daher spiegelt eine Stichprobe die Leistung nur zu dem Zeitpunkt wider, zu dem die Probe entnommen wurde, und dann nur, wenn die Probe ordnungsgemäß entnommen wurde. Die zusammengesetzte Probenahme besteht aus einer Sammlung zahlreicher einzelner diskreter Proben, die in regelmäßigen Abständen über einen Zeitraum von in der Regel 24 Stunden entnommen werden. Das zu beprobende Material wird während des Probenahmezeitraums in einem gemeinsamen Behälter gesammelt. Die Analyse dieses über einen bestimmten Zeitraum gesammelten Materials stellt daher die durchschnittliche Leistung einer Kläranlage während des Sammelzeitraums dar.
Zahlreiche Branchenreferenzen listen verschiedene Parameter für die Abwasserprüfung auf und geben an, ob Proben mit Grab Sampling- oder Composite Sampling-Methoden entnommen werden sollten. Zum Beispiel ermöglicht die Grab-Probenahme die Analyse bestimmter Arten von instabilen Parametern wie pH-Wert, gelöstem Sauerstoff, Chlorresten, Nitriten und Temperatur. Die am häufigsten verwendeten Indikatoren für die Leistung von Kläranlagen, einschließlich CBOD5 (fünf Tage kohlenstoffhaltiger biochemischer Sauerstoffbedarf), TSS (Total Suspended Solids) und TN (Total Nitrogen), erfordern jedoch die Verwendung von zusammengesetzten Probenahmetechniken. STANDARDMETHODEN (20. Auflage, Abschnitt 1060 § B, “Sammlung und Probenahme”) besagt: “Eine Probe kann nur die Zusammensetzung ihrer Quelle zum Zeitpunkt und Ort der Sammlung darstellen. Stichproben können verwendet werden, um “einige gut gemischte Oberflächengewässer, aber selten Abwasserströme” für die Bewertung der Wasserqualität darzustellen. Die stark unterschiedlichen Strömungsmuster von Kläranlagen in Wohngebieten machen es unmöglich, die Leistung durch Analyse einer einzigen Stichprobe von Abwasser zu bewerten. Wohnaufbereitungsanlagen erhalten im Laufe des Tages häufig kurze Hydraulikstöße, gefolgt von intermittierenden Perioden ohne Durchfluss.
Routinemäßige Schwankungen der Volumen- und Festigkeitseigenschaften des einströmenden Abwassers führen zu Schwankungen der Qualität des Abwassers der Kläranlage. Daher ist eine Abwasserstichprobe, die zu einem bestimmten Zeitpunkt während des täglichen Flussmusters entnommen wird, nicht repräsentativ für die Systemleistung über den gesamten Tag. Der CODE OF FEDERAL REGULATIONS (Titel 40, Kapitel 1, § 133.102) sieht vor, dass die Leistung von Kläranlagen durch Tabellierung von 30-Tage-Durchschnittswerten des Anlagenabwassers bewertet werden muss. Per Definition kann niemals eine einzige Stichprobe verwendet werden, um die langfristige Leistung einer Kläranlage zu bewerten.
Während die Einschränkungen bei der Bestimmung der Systemleistung durch Greiferprobenahme offensichtlich sind, wird die Verwendung von Greiferproben für die Bewertung einer stationären Behandlungseinheit weiter beeinträchtigt, wenn die Probe an einem Ort entnommen wird, an dem das Abwasser keine ausreichende Geschwindigkeit aufweist, um die Abwasserfeststoffe in Suspension zu halten. ABWASSERPROBENAHME ZUR PROZESS- UND QUALITÄTSKONTROLLE (Handbuch der Praxis Nr. OM-1, § “Repräsentative Probenahme”) weist darauf hin, dass Proben “an Stellen entnommen werden, an denen der Probenstrom oder der Tank gut gemischt ist. Im Handbuch heißt es weiter: “Vermeiden Sie die Entnahme von Proben an Stellen, an denen sich Feststoffe absetzen oder schwimmende Ablagerungen vorhanden sind. Diese Situationen treten normalerweise in Ruhebereichen auf, in denen die Strömungsgeschwindigkeit abgenommen hat.” Aus diesem Grund kann die Anlagenleistung niemals anhand einer Abwasserprobe bewertet werden, die aus einer Pumpenkammer, einem Verteilerkasten, einem Sumpf, einem Straßengraben oder einem Gerät entnommen wurde, das Abwasser unterhalb der Durchflusslinie enthält. Das intermittierende Strömungsmuster einer einzelnen Residenz verstärkt dieses Problem, indem Abwasserfeststoffe während geringer Durchflussperioden in einem Sumpf absetzen können. Selbst die wenigen Feststoffe, die in einem Abwasser hoher Qualität vorhanden sind, setzen sich ab, wenn sie in einem Sumpf zurückgehalten werden. Wenn sich heute nur sehr wenige Feststoffe während einer niedrigen Fließperiode in einem Sumpf absetzen, verbleiben sie und sammeln sich mit zusätzlichen Feststoffen an, die sich über aufeinanderfolgende Tage absetzen. Jede Probe, die aus einem Sumpf entnommen wird, enthält Schwebstoffe aus dem Abwasser in Kombination mit angesammelten Feststoffen im Wert von Tagen, Wochen, Monaten oder Jahren. Eine Flüssigkeitsprobe aus einem solchen Sumpf kann nicht auf die Gesamtsystemleistung analysiert werden, da es wissenschaftlich unmöglich ist zu bestimmen, welcher Teil der Feststoffe im Abwasser suspendiert war und welcher Teil der Feststoffe sich über einen bestimmten Zeitraum im Sumpf angesammelt hatte. Es ist einfach unangemessen, eine Probe aus einem Sumpf zu verwenden, um die Leistung einer häuslichen Abwasserbehandlungsanlage zu bewerten. Die Proben müssen an einem Ort entnommen werden, an dem das Abwasser frei fließt und eine ausreichende Geschwindigkeit aufweist, um die Abwasserfeststoffe in Suspension zu halten.
Zusammengesetzte Abwasserproben, die über einen längeren Zeitraum gesammelt, gelagert, analysiert, tabelliert und gemittelt wurden, liefern den einzigen überprüfbaren Hinweis auf die Leistung der Kläranlage. Das Sammeln und Analysieren dieser zusammengesetzten Proben ist oft ein teurer und zeitaufwändiger Prozess. Aus diesen Gründen erkennen die meisten Aufsichtsbehörden unabhängige Zertifizierer von Drittanbietern an, die zusammengesetzte Stichprobenmethoden verwenden, um die Leistungsbewertung durchzuführen und die Systemleistung in einer standardisierten, reproduzierbaren Umgebung genau zu messen. Der Versuch, ein häusliches Behandlungssystem vor Ort durch Analyse einer Stichprobe aus einem Sumpf oder einem anderen Sicherheitsbehälter zu bewerten, führt zu einem zusammengesetzten Fehlergrad und zu falschen Schlussfolgerungen über die Systemleistung.
Branchenreferenzen
Zu verschiedenen Zeiten und aus verschiedenen Gründen kann es wünschenswert sein, Abwasser aus einem Abwasserbehandlungssystem zu entnehmen. Um genau zu sein, insbesondere um die Systemleistung zu bestimmen, muss jede Abwasserprobenahme bestimmten Verfahren und Richtlinien folgen. Spezifische Probenahmeparameter und -verfahren sind in STANDARDMETHODEN FÜR DIE UNTERSUCHUNG VON WASSER UND ABWASSER beschrieben, die von der American Public Health Association, der American Water Works Association und der Water Environment Federation veröffentlicht wurden. DER CODE OF FEDERAL REGULATIONS, TITEL 40, UMWELTSCHUTZ, veröffentlicht vom Amt des Bundesregisters, beschreibt, wie Proben analysiert und bewertet werden müssen, um von den Aufsichtsbehörden als gültig angesehen zu werden.
ABWASSERPROBENAHME ZUR PROZESS- UND QUALITÄTSKONTROLLE, HANDBUCH DER PRAXIS NR. OM-1, veröffentlicht von der Water Environment Federation, enthält spezifische Anweisungen zu Probenahmetechniken und den Schlussfolgerungen, die gezogen werden können. Um Wasser- oder Abwasserströme ordnungsgemäß zu beproben und genaue Schlussfolgerungen zu ziehen, müssen alle diese Verfahren strikt befolgt werden.
