Zur Bestimmung des Verunreinigungsgrads des Abwassers stehen verschiedene Parameter zur Verfügung, darunter der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) und der Total Organic Carbon (TOC). Hierbei wird der traditionelle Parameter CSB, der seit geraumer Zeit kontrovers diskutiert wird, zunehmend durch den moderneren und umweltfreundlicheren TOC-Parameter ersetzt.
Dieser Blogartikel wirft einen genaueren Blick auf die Unterschiede zwischen CSB und TOC, ihre jeweiligen Vor- und Nachteile sowie die zunehmende Bedeutung von TOC als bevorzugter Leitparameter in der Wasseranalytik.
Inhaltsverzeichnis
Analyseverfahren
CSB
Der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) quantifiziert den benötigten Sauerstoffvorrat, um sämtliche oxidierbaren Substanzen in einem Wassersample effektiv zu oxidieren. Hierfür wird eine Probe des zu analysierenden Wassers entnommen und mit einer quecksilberbasierten Schwefelsäurelösung behandelt. Anschließend fügt man eine spezifizierte Menge eines Oxidationsmittels, wie Kaliumdichromat, hinzu und erhitzt die Mischung unter Rückflussbedingungen auf hohe Temperaturen.
Während dieses Prozesses wird Chrom(VI) zu Chrom(III) reduziert. Nach Beendigung der Reaktion misst man die Menge der nicht reagierten Dichromat-Ionen, entweder durch Titration oder photometrische Verfahren. Aus der Menge des verbrauchten Dichromats lässt sich ableiten, wie viel Sauerstoff zur Oxidation der oxidierbaren Bestandteile in der Probe erforderlich wäre, was den CSB-Wert definiert.
TOC
Der Gesamte Organische Kohlenstoff (TOC) misst die Gesamtkonzentration von Kohlenstoff, der in organischen Verbindungen in einer Wasserprobe vorhanden ist. Zur Bestimmung wird eine Wasserprobe zunächst mit einer Mineralsäure, üblicherweise Salzsäure, versetzt, um anorganische Kohlenstoffformen, wie Carbonate oder Hydrogencarbonate, zu entfernen.
Danach entfernt man mittels Spülgas das durch die Säurezugabe freigesetzte Kohlenstoffdioxid. Für die weitere Analyse verbrennt man ein bestimmtes Aliquot der Probe über einen heißen Katalysator in einem sauerstoffreichen Gasstrom. Die organischen Stoffe oxidieren dabei zu CO2, welches über ein Trägergas zu einem NDIR-Detektor geleitet und dort detektiert wird.
Vor- und Nachteile beider Parameter
Der Trend, den Chemischen Sauerstoffbedarf (CSB) durch den Totalen Organischen Kohlenstoff (TOC) als Leitparameter in der Wasseranalytik abzulösen, lässt sich durch mehrere Faktoren erklären:
Empfindlichkeit und Genauigkeit
TOC-Analysen sind oft empfindlicher und genauer als CSB-Analysen. Sie können organische Verbindungen direkt messen, während der CSB eine indirekte Messung ist, die auf der Oxidation von oxidierbaren Substanzen basiert. Somit werden bei der CSB-Messung auch nicht organischen Substanzen erfasst. Bei der TOC-Analyse erfolgt die Oxidation des Kohlenstoffs in den organischen Substanzen, gefolgt von der Messung des CO2-Gehalts in einem Trägergas.
Zeit- und Kosteneffizienz
TOC-Analysen können in der Regel schneller durchgeführt werden als CSB-Tests. Während bei der CSB-Analyse laut Norm mehr als 120 Minuten benötigt werden, kann eine TOC-Analyse in wenigen Minuten durchgeführt werden. Darüber hinaus erfordert die Durchführung von TOC-Analysen oft weniger Chemikalien und Verbrauchsmaterialien, was zu niedrigeren Betriebskosten führt.
Umweltfreundlichere Analyse
Bei der Analyse von CSB fallen mit Schwermetallen (z.B. Quecksilber und Chromat) belastete saure Abwässer an. TOC-Analysen erfordern weniger Einsatz von Chemikalien, was das Risiko von Expositionen und Unfällen verringert und die Umweltbelastung durch Laborabfälle reduziert.
Insgesamt bieten TOC-Analysen eine Reihe von Vorteilen gegenüber CSB-Analysen, was ihren zunehmenden Einsatz als bevorzugten Leitparameter in der Wasseranalytik erklärt.
Vor- und Nachteile beider Parameter
In einigen Anhängen der Abwasserverordnung (AbwV) ist der TOC schon als relevanter Abwasserparameter aufzufinden. Hierzu gehören z.B.:
- Anhang 13: Herstellung von Holzspanplatten, Holzfaserplatten oder Holzfasermatten
- Anhang 19: Zellstofferzeugung
- Anhang 22: Chemische Industrie
- Anhang 28: Herstellung von Papier, Karton oder Pappe
- Anhang 33: Wäsche von Abgasen aus der Verbrennung von Abfällen
- Anhang 38: Textilherstellung, Textilveredlung
- Anhang 39: Nichteisenmetallerzeugung
- Anhang 45: Erdölverarbeitung
- Anhang 47: Wäsche von Rauchgasen aus Feuerungsanlagen
Fazit
Es ist anzunehmen, dass in den kommenden Jahren der Total Organic Carbon (TOC) den chemischen Sauerstoffbedarf (CSB) zunehmend als Leitparameter ersetzen wird.
