Bauliche und betriebliche Gegenmaßnahmen bei Korrosion und Geruch

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1 Praktische Kanalisationstechnik Zukunftsfähige Entwässerungssysteme Lindau, 7. und 8. März 2013 Bauliche und betriebliche Gegenmaßnahmen bei Korrosion und Geruch Franz Bernd Frechen, Universität Kassel Obmann, DWA Fachausschuss KA 14 Emissionen von Abwasseranlagen Sprecher, VDI AG 3885/1 Messung des Geruchs Emissionspotenzials von Flüssigkeiten Vice Chair, IWA Specialist Group Odour and Volatile Emissions und Bundessieger Gesellschaft Folie 1

2 Überblick Einführung: 3 vorschnelle Urteile Jeder weiß was Kann man Geruch überhaupt messen? Geruch = Schwefelwasserstoff (= Korrosion) Flüssigkeiten als originäre Quelle von Gerüchen Strategien zur Vermeidung und Verminderung von Geruch und Korrosion Anwendungen und Beispiele Generelle bauliche und betriebliche Maßnahmen Weitere mögliche Minderungsmaßnahmen Ausblick Folie 2

3 Jeder weiß was... wir haben es mit vielen Experten zu tun: Wer war der Übeltäter Der Kanal? Die Kläranlage? Folie 3

4 Jeder weiß was... wir haben es mit vielen Experten zu tun: Folie 4

5 Kann man Geruch überhaupt messen? Die Geruchsstoffkonzentration c od einer zu untersuchenden Gasprobe entspricht zahlenmäßig dem Verdünnungsverhältnis zwischen geruchsneutraler Luft und der zu untersuchenden Luft, welches notwendig ist, um die Geruchsschwelle zu erreichen. Geruchsschwelle 50 % der Beurteilungen 50 % der Beurteilungen lauten Geruch lauten kein Geruch Geruchsstoffkonzentration c od in Geruchseinheiten pro m³ Luft GE E /m³ Folie 5 DIN EN 13725:2003 Bestimmung der Geruchsstoffkonzentration durch Olfaktometrie

6 Olfaktometer (hier: 4 Platz Gerät) Geruchsneutrale Luft Verdünnte Mischung Probe PC und Protokolldrucker Frechen Fre echen/franke Folie 6

7 Geruch das ist doch Schwefelwasserstoff H 2 S? H 2S ist ein in Abwassersystemen üblicher und bedeutender Geruchsstoff, der bei Faulvorgängen ohne Sauerstoff entsteht H 2 S ist sehr geruchsintensiv: 1 ppm H 2 S GE E /m 3 H 2 S kann erhebliche Schäden anrichten Frechen Wenn H 2 S vorhanden Geruch vorhanden, aber: Wenn kein H 2 S vorhanden, kann es dennoch stinken! Folie 7

8 H 2 S ist ein Teil des Geruchs Schwefel wasserstoff Folie 8

9 Woher kommt der Geruch? Industrie Kanalisation, vor allem Druckrohrleitungen Abwasser und Shl Schlammbehandlung bh und entsorgungt Folie 9

10 Geruchsstoffe in Abwässern Geruchsstoff Eintrag infolge Produktion Geruchs Stoffe im Abwasser Austritt aus dem Kanal ins Freie Geruchsbelästigung Geruchsstoff Entstehung im Abwasser wasser Kanalluft ins Freie Übergang in die Kanalluft Geruchsbelastung Folie 10 Je weiter links in der Prozesskette gemessen wird, desto größer sind die Einflußmöglichkeiten! Daher muss man im Abwasser messen (und nicht erst in der Kanalluft!)

11 Noch ein Grund, im Abwasser zu messen: Normaler Kanal mit natürlicher Lüftung über die Schächte... Irgendein Messgerät (z.b. H 2 S g ) l = niedriger Luftdruck h = hoher Luftdruck h l Geruch l Geruch h Folie 11

12 Noch ein Grund, im Abwasser zu messen: Normaler Kanal mit natürlicher Lüftung über die Schächte... Irgendein Messgerät (z.b. H 2 S g ) l = niedriger Luftdruck h = hoher Luftdruck h l Geruch l Geruch h Folie 12

13 Messung von Geruchsstoffen in Flüssigkeiten GeruchsEmissionsPotenzial in Geruchseinheiten pro m³ Flüssigkeit GE E /m³ Flüssigkeit it Das GeruchsEmissionsPotenzial GEP einer Flüssigkeit ist die Gesamtmenge an in einer Flüssigkeit enthaltenen Geruchsstoffen, die unter standardisierten Bedingungen aus der Flüssigkeit ausgetrieben werden können. Charakterisierung von Flüssigkeiten z.b. benötigt zur Beurteilung der Geruchsrelevanz & Identifizierung des Problems zur Einleitbegrenzung von Geruchsstoffen zur Beurteilung der Wirksamkeit der Chemikalienzugabe VDI Richtlinie 3885 Blatt 1 GEP Messung in Bearbeitung! Folie 13

14 GEP Messung: Geräte Gasaustrag strag / Probenahmestelle Luftvolumen < 10 Liter Flüssigkeit Volumen 30 Liter Membran- Tellerbelüfter (feinblasig) Luftzufuhr ca. 0,3 m Frechen Folie 14

15 GEP Messung: Auswertung Folie 15 E /m 3 E /m Luft 3 Luft on n c in od in GEE G zentration stoffkonz sstoffkonz Geruchs Olfaktometrische olfaktometrische Meßwerte Meßergebnisse berechnet berechnet GEP = (c od c 100 )/V p dv L Versuchsdauer Test-Dauer mit V p = 30 L extrapoliert Strippluft Volumen Luftmenge in Liter in Liter

16 Ergebnisse von GEP Messungen Charakterisierung von Flüssigkeiten bezüglich ihrer Geruchsrelevanz Abwasser: Frischer Überschußschlamm: ( ) GE E /m 3 Flüssigkeit ( ) GE E /m 3 Flüssigkeit Filtrat stabilisierter Schlamm: ( ) GE E /m 3 Flüssigkeit Filtrat Rohschlamm: (> ) ) GE E /m 3 Flüssigkeit Werte über GE E E/ /m 3 Flüssigkeit im Kanal gelten als kritisch Folie 16

17 Ergebnisse von GEP Messungen Charakterisierung von verschiedenen bisher gemessenen industriellen Abwässern (Grenzwertfestlegung + Überwachung (bald) nach VDI 3885/1 möglich) Brauerei: bis GE E /m 3 Flüssigkeit Chemische Industrie: bis GE E /m 3 Flüssigkeit Papierindustrie: bis GE 3 E /m Flüssigkeit Gerberei: bis GE E /m 3 Flüssigkeit Fleischindustrie: bis GE E /m 3 Flüssigkeit Hefeindustrie: bis GE E /m 3 Flüssigkeit Folie 17

18 Wesentliche Prinzipien im Kanal Einleitung von Sulfid/Geruchsstoffen verhindern Bildung von Sulfid/Geruchsstoffen verhindern: Sulfidbildung verhindern Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten, Milieu in der Sielhaut nicht anaerobwerden lassen: z.b. Dosieren von Nitratverbindungen ( Nutriox etc.) Anaerobe Zustände vermeiden Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten Hat sich bereits Sulfid gebildet: Ausfällen von Sulfiden, z.b. durch Dosieren von Eisensalzen, Eisenhydroxidschlamm Haben sich bereits Geruchsstoffe gebildet: Oxidieren der Geruchsstoffe, z.b. durch Dosieren von Wasserstoffperoxid H 2 O 2 o.ä. Maskierung (?) Wenn alles nix hilft: Kapseln, fortleiten, behandeln Folie 18

19 Bauliche Maßnahmen Freispiegelleitungen Abluft Zuluft Abluftventilator Zuluftventilator Folie 19 künstliche Be- und Entlüftung einer Freispiegelleitung mit Untersturzbauwerk [Thistlethwayte, D.K.B. 1979]

20 Druckrohrleitungen: Beispiel aus einer Kommune it /m 3 Flüssigke GE EP in GE E / y = 90117x ,9 R² = 0, Aufenthaltszeit Druckrohrleitung in h Folie 20

21 Bauliche Maßnahmen Druck /Freispiegelleitungen falsch: - starke Turbulenzen - Druckleitungsscheitel nicht benetzt - keine Be- und Entlüftung richtig: - geringe Turbulenzen - Druckleitung gefüllt - Be- und Entlüftung vorhanden Korrosion Zuluft Abluft Turbulenzen Übergabeschacht Druck-/ Freispiegelleitung [Thistlethwayte, D.K.B. 1979] Folie 21

22 Bauliche Maßnahmen Pumpwerke Zuläufe in Abwasserpumpwerken [Thistlethwayte, D.K.B. 1979] Folie 22

23 Bauliche Maßnahmen Pumpwerke Zuluft Abluft HS 2 Einschaltwasserspiegel Abwasserzufluss O 2 Turbulenzen Ausschalt- wasserspiegel zeitweise benetzte Sielhaut ständig benetzte Sielhaut Sammelbehälter eines Abwasserpumpwerkes [Thistlethwayte, D.K.B. 1979] Folie 23

24 Betriebliche Maßnahmen O 2 -Haushalt Oxidation der Binden der stützen Geruchsstoffe Geruchsstoffe Kapselung/Abluftbehandlung ph-wertanhebung Geruchsneutralisation -adsorption Folie 24

25 Betriebliche Maßnahmen O 2 -Haushalt stützen Sauerstoffhaushalt stützen durch: Nitratverbindungen Wasserstoffperoxid Luftsauerstoff Flüssigsauerstoff Folie 25

26 Betriebliche Maßnahmen O 2 -Haushalt stützen Oxidation der Geruchsstoffe Oxidation bereits entstandener Geruchsstoffe: Nitratverbindungen Wasserstoffperoxid Luftsauerstoff Flüssigsauerstoff Folie 26

27 Dosierstation H 2 O 2 Mönchengladbach Schutzrohr Füllstandanzeige Auffangwanne Tank HO 2 2 (4000l) Schutzrohr Geruchssperre (Wasser) Mess- und Regelkabel Dosierleitung Umzäunung abschließbarer Schutzkasten Dosier- und Regeleinheit Vorlagebehälter kommunaler Abwasserkanal Dosierstation für H 2 O 2, [VIETEN, entnommen aus ATV-DVWK-M 154 (2003)] Folie 27

28 Betriebliche Maßnahmen O 2 -Haushalt Oxidation der Binden der stützen Geruchsstoffe Geruchsstoffe Binden der Geruchsstoffe: Fällung z. B. durch Eisenchloridsulfat, Eisenhydroxidschlamm Folie 28

29 Messprogramm Mönchengladbach MP_1 MP_2 MP_3 MP_4 FeCLSO 4 H 2 O m m 700 m m Druckleitung Freispiegelleitung Druckleitung ssigkeit MP_ GEP (Geo mittel) in GE E /m 3 Flü MP_1 47 MP_ MP_ MP_1 49 MP_2 571 MP_3 258 MP_4 758 MP_1 38 MP_2 933 keinedosierung FeClSO 4 H 2 O 2 MP_3 747 MP_4 199 Folie 29

30 Warum Dosierregelung? Folie 30

31 Warum Dosierregelung? Folie 31

32 Warum Dosierregelung? Chemikal ien- Verbrauch 100 % Folie 32

33 Warum Dosierregelung? Chemikal ien- Verbrauch 100 % Folie 33

34 Warum Dosierregelung? Chemikal ien- Verbrauch 100 % 63 % Folie 34

35 Warum Dosierregelung? Chemikal ien- Verbrauch 100 % 63 % Folie 35

36 Warum Dosierregelung? Chemikal ien- Verbrauch 100 % 63 % 42 % Folie 36

37 Research SOU in operation in Berlin at BWB+KWB DESEE Frechen DESEE Folie 37

38 Betriebliche Maßnahmen O 2 -Haushalt Oxidation der Binden der stützen Geruchsstoffe Geruchsstoffe ph-wertanhebung Laugen- oder Kalkzugabe ph-wertanhebung Folie 38

39 Betriebliche Maßnahmen O 2 -Haushalt Oxidation der Binden der stützen Geruchsstoffe Geruchsstoffe Geruchsmaskierung Geruchsneutralisation -adsorption ph-wertanhebung Folie 39

40 Maskierung Schlammlagerplatz Folie 40

41 Abluftbehandlung Biofilter+Maskierung (????) Folie 41

42 Maskierung Einhängen von Gelmatten in die Schächte H 2 S Reduzierung schwankend, manchmal lbis 50%, manchmal l0% Geruchsreduzierung unbedeutend Frechen Folie 42

43 Betriebliche Maßnahmen O 2 -Haushalt Oxidation der Binden der stützen Geruchsstoffe Geruchsstoffe Kapselung/Abluftbehandlung ph-wertanhebung Geruchsneutralisation -adsorption Folie 43

44 Kapselung einfach Folie 44

45 ... oder hochwirksam... (?) Frey Folie 45

46 Kanalfilter: Kapselung oder Abluftbehandlung? In den Schacht eingehängte Aktivkohle oder Biofilter Verschluss des Luftweges über Klappe Wassertasse Schwimmer Keine Zwangsdurchlüftung, basieren auf natürlicher Lüftung Folie 46

47 Kanalfilter: Kapselung oder Abluftbehandlung? Frechen Näheres siehe IKT Warentest Kanalfilter und Präsentation Frechen vom auf unter Publikationen - Vorträge Frechen Folie 47

48 Kanalfilter: Kapselung oder Abluftbehandlung? Druckkennlinien Biofilter Schacht 5 / 4 Jahre Aktivkohle Schacht 1 / Alter? Biofilter Schacht 2 / neu Druck in Pa R² = 0,9965 R² = 0,9858 R² = 0,9932 Folie Luftstrom Q in m 3 /h

49 Kanalfilter: Kapselung oder Abluftbehandlung? Druckkennlinien Biofilter Schacht 5 / 4 Jahre Aktivkohle Schacht 1 / Alter? Biofilter Schacht 2 / neu Biofilter Sh Schacht ht2 (Biofiltersegment t einzeln) )/ neu Druck in Pa R² = 0,9965 R² = 0, R² = 0,9874 R² = 0,9932 Folie Luftstrom Q in m 3 /h

50 Beispiel RRB Hamburg Anckelmannplatz Folie 50

51 Abluftbehandlung Aktivkohlefilter Folie 51

52 Und zum Schluss Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Diese (und mehr) Vortragsfolien können Sie downloaden: kassel.de\fb14\siwawi Folie 52

53 Und ganz zum Schluss Der Wasserrucksack PAUL Wasser für Menschen in kleinen Dörfern bei Katastrophen Folie 53 Portable Aqua Unit for Bundessieger L ifesaving Gesellschaft