Chemischer Sauerstoffbedarf

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Der Chemische Sauerstoffbedarf (CSB, engl. chemical oxygen demand, COD) ist ein Maß für die Summe aller im Wasser vorhandenen, unter bestimmten Bedingungen oxidierbaren Stoffe. Er gibt die Menge an Sauerstoff (in mg/l) an, die zu ihrer Oxidation benötigt würde, wenn Sauerstoff das Oxidationsmittel wäre.

Zur Ermittlung des CSB wird eine Wasserprobe mit Schwefelsäure stark angesäuert und mit einer bestimmten Menge des starken Oxidationsmittels Kaliumdichromat (K₂Cr₂O₇) erhitzt. Dadurch werden alle im Wasser enthaltenen, mit Dichromat oxidierbaren Stoffe oxidiert. Bei stark chloridhaltigen Proben muss das Chlorid zuvor entfernt oder maskiert werden, um Störungen zu vermeiden. Die Menge an verbrauchtem Dichromat wird bestimmt und daraus die äquivalente Menge Sauerstoff O₂ berechnet. Gemäß der Deutschen Einheitsverfahren wird der Verbrauch des Dichromats titrimetrisch bestimmt (DEV H41, H43 und H44). Vor allem zur Überwachung des CSB auf Kläranlagen und anderen wassertechnischen Anlagen, in denen kein Labor und geschultes Laborpersonal verfügbar ist, erfolgt die CSB-Bestimmung jedoch meist mittels sog. Küvetten-Schnelltests. Diese Test-Kits können ohne nennenswerte Vorkenntnisse angewendet werden, enthalten bereits alle notwendigen Reagenzien und erfordern nur wenige Laborgeräte. Bei diesem Verfahren erfolgt die Bestimmung des Dichromat-Verbrauchs - anders als bei den DEV - photometrisch.

Der Chemische Sauerstoffbedarf dient insbesondere als Schmutzstoffparameter zur Quantifizierung der Verschmutzung von Abwasser mit organischen Stoffen. Er erfasst sowohl biologisch abbaubare wie auch biologisch nicht abbaubare organische Stoffe, allerdings auch einige anorganische Stoffe.

Zusammen mit dem Biochemischen Sauerstoffbedarf (BSB) gibt der CSB Anhaltspunkte zur Qualität der enthaltenen Schmutzstoffe.

Bei häuslichen Abwässern liegt der CSB mit 600 mg/l in der Regel etwa doppelt so hoch wie der BSB₅. Er ist ein wichtiger Parameter bei der Bemessung, Dimensionierung und der betrieblichen Kontrolle von Abwasser-Kläranlagen.

Der CSB kann in unterschiedliche Teilfraktionen unterschieden werden:

• "Partikulärer CSB". Damit sind partikulär-dispers im Wasser vorhandene, durch Dichromat oxidierbare Feststoffe gemeint, die durch einen Membranfilter mit einem Nenn-Porendurchmesser von 0,45 µm zurückgehalten werden. Sie bestehen aus biotisch abbaubaren und biotisch nicht abbaubaren partikulären Stoffen.
• "Gelöster CSB". Damit sind gelöste und partikuläre, Membranfilter mit einem Nenn-Porendurchmesser von 0,45 µm passierende, durch Dichromat oxidierbare Stoffe gemeint. Sie bestehen aus biotisch abbaubaren und biotisch nicht abbaubaren Stoffen, gelöst oder als sehr kleine Stoffpartikel (wie zum Beispiel nicht aggregierte Bakterien üblicher Größe).

Im Ablauf einer biologischen Abwasser-Kläranlage sind bei ordnungsgemäßer Funktion hauptsächlich gelöste, biotisch nicht abbaubare organische Stoffe enthalten, weiters in geringem Umfang biotisch abbaubare organische Stoffe sowie partikuläre organische Stoffe, die Menge der letztgenannten je nach Funktion des Nachklärbeckens.

CSB-Bilanz einer Kläranlage mit Vorklärbecken. Belebtschlammverfahren mit Nitrifikation und Denitrifikation sowie Schlammfaulung

Der CSB kann dazu verwendet werden, die Stoffströme der organischen Kohlenstoffverbindungen auf Kläranlagen zu beschreiben (CSB-Bilanz). Diese ermöglicht:

• Die Abschätzung des Sauerstoffbedarfs im Belebungsbecken.
• Die Beschreibung der Verhältnisse in der Schlammstabilisierung.
• Eine Plausibilitätsprüfung vom Messwerten.
• Bemessung von Kläranlagen bei Sonderabwässern, deren Zusammensetzung nicht den Standardwerten von kommunalem Abwasser entspricht (z.B. erhöhter Anteil biotisch nicht abbaubarer organischer Stoffe).

Weiter ist die CSB-Bilanz Grundlage der Beschreibung der Reaktionskinetik des Belebtschlammverfahrens. Zudem sind Erfahrungswerte verfügbar, die eine Umrechnung des CSB im Überschusschlamm in die Trockenmasse (TS) des Überschusschlammes ermöglichen. Dieses CSB/TS-Verhältnis bewegt sich zumeist zwischen 1,4 (ausschließlich Biomasse im Überschusschlamm) und 1,0 (erheblicher Anteil anorganischer Feststoffe im Überschussschlamm).