KARL 2024: Wie TOC die Abwasseranalytik zukunftsfähig macht
19.05.2026
Neue Anforderungen an die Abwasserüberwachung
Die novellierte Kommunalabwasserrichtlinie (KARL EU 2024/3019) bringt tiefgreifende Änderungen für die europäische Abwasserwirtschaft mit sich. Ein zentraler Punkt der Überarbeitung ist der stärkere Fokus auf Ressourceneffizienz und nachhaltige Wassernutzung. Abwasser wird zunehmend als Rohstoffquelle betrachtet und Europa bewegt sich in Richtung eines resilienten Wassermanagements.
Neben überarbeiteten technischen Anforderungen für Kläranlagen betrifft die Richtlinie auch analytische Parameter und Überwachungsstrategien, die für Anlagenbetreiber, Labore und Aufsichtsbehörden relevant sind.
TOC rückt in den Mittelpunkt der Abwasserregulierung
Eine zentrale Neuerung der überarbeiteten Richtlinie ist die formale Einführung des gesamten organischen Kohlenstoffs (Total Organic Carbon, TOC) als anerkannten Überwachungsparameter. Während TOC in der Richtlinie von 1991 vor allem als mögliche Alternative zum biochemischen Sauerstoffbedarf (BSB₅) genannt wurde, ist er nun dem chemischen Sauerstoffbedarf (CSB) gleichgestellt.
Die allgemeinen Grenzwerte bleiben unverändert, für TOC sind jetzt jedoch eigene Kriterien definiert:
- Einleitungsgrenzwert: 37 mg/l
- Minimale Schadstoffreduzierung: 75 %
Mit der Neufassung der Richtlinie erhalten Mitgliedstaaten die Möglichkeit, entweder TOC oder CSB für das KARL-konforme Abwassermonitoring zu messen. Das schafft Flexibilität auf nationaler Ebene bei der Umsetzung analytischer Anforderungen innerhalb der EU‑Vorgaben.
CSB-Bestimmung: Standard mit Grenzen
Der CSB ist seit Einführung der ersten Fassung der KARL im Jahr 1991 ein etablierter Parameter in der Abwasserüberwachung und wird häufig in Kombination mit dem BSB₅ eingesetzt. Trotz seiner weiten Verbreitung ist die CSB‑Analytik mit dem Einsatz toxischer Chemikalien verbunden, darunter Kaliumdichromat Chrom(VI) und Quecksilberverbindungen. Diese Stoffe stellen gesundheitliche Risiken dar und produzieren Abfälle, die gemäß strenger Sicherheits‑ und Umweltvorschriften behandelt und entsorgt werden müssen. Das kann zusätzlichen Aufwand und höhere Entsorgungskosten verursachen.
Was bedeutet CSB?
Der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) ist ein Summenparameter für alle oxidierbaren Stoffe und dient als Maß für die Belastung von Abwässern und Prozesswässern. Er wird in vielen Branchen als zentraler Kennwert zur Bewertung der Wasserqualität genutzt.
Bestimmung des CSB:
Zur Analyse wird die Wasserprobe mit Schwefelsäure versetzt und die stark saure Lösung mit Kaliumdichromat erhitzt. Silbersulfat dient als Katalysator. Enthält die Probe Chlorid, muss dieses mit Quecksilbersulfat maskiert werden, um eine Verfälschung des Ergebnisses durch die Bildung von elementarem Chlor zu vermeiden. Die Auswertung erfolgt anschließend entweder durch Rücktitration mit Ammoniumeisen(II)-sulfat oder photometrisch.
TOC-Bestimmung als sichere und effiziente Alternative
Die TOC‑Analytik ermöglicht einen instrumentellen Ansatz zur Bestimmung organischer Belastungen im Wasser. Im Vergleich zu klassischen CSB‑Methoden ist die TOC‑Messung in der Regel schneller und kommt ohne toxisch Reagenzien aus.
Zwar ist die Anschaffung eines TOC-Systems teurer als ein UV/Vis-Gerät für COD, aber die Investition amortisiert sich schnell bereits bei moderaten Probenzahlen – dank Automatisierung und geringeren Betriebskosten.
Was bedeutet TOC?
Der gesamte organische Kohlenstoff (TOC) ist in der Kommunalabwasserrichtlinie (KARL) über die europäische Norm DIN EN 1484 verankert. Diese stimmt größtenteils mit der neueren DIN EN ISO 20236 überein, die die Bestimmung von TOC und gesamtgebundenem Stickstoff (TNb) mittels katalytischer Hochtemperaturverbrennung beschreibt.
TOC-Bestimmung:
Die Probe, einschließlich potenziell enthaltener Partikel, wird in einen Hochtemperaturofen injiziert, wo sie unmittelbar verdampft. Hohe Temperaturen, in Verbindung mit einem Katalysator und einer sauerstoffreichen Atmosphäre gewährleisten die vollständige Oxidation aller organischer Kohlenstoffverbindungen zu CO₂(Kohlendioxid). Nach der Gasaufbereitung (Trocknung, Filtration, Halogenabsorption) wird das CO₂ in der Regel mithilfe eines nicht dispersiven Infrarotdetektors (NDIR) quantifiziert. Alternativ zugelassene Detektionsverfahren sind ebenfalls möglich.
Zusätzlich kann gemäß DIN EN ISO 20236 eine gleichzeitige Bestimmung des gesamten gebundenen Stickstoffs (TNb) erfolgen, beispielsweise über die Detektion von NO (Stickstoffmonoxid) mittels Chemilumineszenz‑ (CLD) oder elektrochemischem Detektor (ChD).
Um den Einfluss von anorganischem Kohlenstoff (z. B. Carbonate, gelöstes CO2) zu vermeiden, wird die angesäuerte Probe vorab ausgeblasen. Der verbleibende Wert wird als NPOC (nicht ausblasbarer organischer Kohlenstoff) bezeichnet und entspricht dem TOC gemäß DIN EN 1484 bzw. DIN EN ISO 20236. Alternativ kann TOC rechnerisch ermittelt werden als:
TOC = Gesamtkohlenstoff (TC) – anorganischer Kohlenstoff (TIC)
Vorteile der TOC-Analysatoren für die KARL
Moderne TOC‑Analysatoren, wie die Geräte der multi N/C x300 Serie, sind auf ein breites Spektrum an Anwendungen in der Abwasseranalytik ausgelegt. Zu den typischen, KARL‑konformen Eigenschaften zählen unter anderem:
- Breite Anwendungsbereiche: geeignet für Klärwerks-Zu- und Abläufe bis hin zu Industrieabwässern
- Zuverlässiges Partikelhandling: robuste Direkt‑ und Schleifen‑Injektionstechniken
- Großer Messbereich: von Spurenkonzentrationen im ppb‑Bereich bis zu hohen Kohlenstoffgehalten im g/l Bereich
- Intelligente Reduktion des Injektionsvolumens oder Probenverdünnung: flexible Anpassung an variierende Probenkonzentrationen
- Langzeitstabile Kalibrierung: VITA‑Flow‑Management ermöglicht Kalibrierstabilität von bis zu zwölf Monaten
KARL-konform und zukunftssicher mit TOC
Die Einführung von TOC als gleichwertigen Parameter neben dem CSB eröffnet neue Möglichkeiten für ein modernes, sicheres und nachhaltiges Abwassermonitoring. Analytik Jena stellt hierfür mit der multi N/C x300 Serie TOC‑Lösungen bereit, die durch anwendungsspezifische Expertise und Serviceleistungen ergänzt werden. Weitere Informationen zu geeigneten analytischen Lösungen und Systemkonfigurationen sind über das Kontaktformular erhältlich.
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TOC und TNb sind wesentliche Indikatoren für eine zuverlässige Überwachung der Wasserqualität. Erfahren Sie, wie diese Schlüsselparameter schnelle Einblicke in die organische Belastung bei der Analyse von kommunalen und industriellen Abwässern sowie natürlichen Gewässern liefern.
Referenz
Directive (EU) 2024/3019 of the European Parliament and of the Council of 27 November 2024 concerning urban wastewater treatment (recast). Verfügbar unter Directive - EU - 2024/3019 - DE - EUR-Lex
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