Modernes Geruchs- und Kanalnetzmanagement

Transkript

1 Modernes Geruchs- und Kanalnetzmanagement Dipl.-Ing., Dipl.-Umweltwiss. A. Obermayer Mühldorf,

2 AGENDA 1. Problemstellung 2. Grundlagen n 3. Belastungsanalyse sanalyse 4. Maßnahmen n 5. Zusammenfassung

3 1. Problemstellung

4 Entwicklung Wasserverbauch Foto: EnBW Foto: Dron

5 Demographische Entwicklung Foto: Dron Bild: IdW, 2015

6 Folge zu langer Aufenthaltszeiten des Abwassers in den Anlagen

7 Folge zu langer Aufenthaltszeiten des Abwassers in den Anlagen Foto:

8 Folge zu langer Aufenthaltszeiten

9 2. Grundlagen

10 Sulfidentstehung Wie kommt das Sulfid ins Abwasser? O 2 CSB SO 4 Eiweiße S 2- Quelle: eawag

11 Sulfidentstehung Sulfide im Abwasser Sulfidemission Sulfidbildung

12 Desulfurikation - Sulfidbildung Haupteinflussfaktoren: Temperatur eratur organische Verschmutzung Sauerstoffgehalt / Nitrat Sielhaut ph-wert Sulfatgehalt Fliessgeschwindigkeit Fliesszeit Betriebsweise/ -systeme u. w.

13 Sulfidemission

14 Sulfidemission Druckleitung - geschlossen SULFIDBILDUNG Freispiegelleitung - offen SULFIDEMISSION

15 Biogene Korrsion

16 In Pumpwerken Biogene Korrsion

17 In Schächten Biogene Korrosion

18 Korrosionsrate in Abhängigkeit der H 2 S Konzentration Korrosionsrate in mm/jahr H 2 S-Konzentration in ppm (Quelle: Korrosionsrate von Beton in Abhängigkeit der H 2 S-Konzentration in der Umgebungsluft bei Dauerbegasung / Weissenberger Norwegen 2002)

19 Schwellen- und Grenzwerte Geruch: anerkannte Geruchsschwelleelle für Schwefelwasserstoff 0,1 ppm Arbeitssicherheit: erhe MAK-Wert in der Luft 10 (5,0) ppm biogene Korrosion: starke biogene Korrosionserscheinungen ursächlich durch Schwefelwasserstoff (Durchschnittswert) 0,5 ppm

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21 3. Belastungsanalyse

22 Zentrale Fragen zur Dimensionierung von Maßnahmen: 1. Wie hoch ist die geruchs- und korrosionsauslösende Sulfidfracht im Abwasser? 2. Wie weit reicht die Ausgasungsstreckee nach einer Druckrohrleitung? 3. Welche Abluftmengen müssen ggf. behandelt werden? 4. Welche Sauerstoffdefizite müssen ggf. kompensiert werden? 5. Woher rühren die Belastungen? Ursachen? 6. Wie sieht die zukünftige Entwicklung aus? Prognose?

23 3. 1 Pragmatische Herangehensweise

24 Beispiel Emissionsstrecke ( Q d ca m 3 /d) ca m ca. 700 m ca. 250 m Druckrohrleitung (Länge ca m)

25 Messungen Agenda Beispiel Emissionsstrecke ( Q d ca m 3 /d) 1. Problemstellung 2. Grundlagen M 1 DU-Schacht M 2 Fließweg ca. 250 m 3. Belastungsanalyse 4. Maßnahmen 5. Beispiele 6. Zusammenfassung ca m ca. 700 m ca. 250 m Druckrohrleitung (Länge ca m) M 3 Fließweg ca. 700 m M 4 Fließweg ca m

26 Schachtzustände (zunehmende Korrosionsschäden in Fließrichtung) 1. Schacht 5. Schacht 9. Schacht 13. Schacht 15. Schacht 19. Schacht

27 Zusammenfassung zu Messungen Messungen sind stets eine Momentaufnahme spiegeln Belastungssituation zur Zeit der Messkampagne skampa wieder Interpretationen für andere Belastungszustände sind nicht ohne weiteres ableitbar ar ungeeignet für Erweiterungen und Neubauten geeignet vor allem im Bestand bei hinsichtlich Menge und Qualität konstanten Abwasserbedingungen

28 3.2 Sulfidbilanz planerische Herangehensweise

29 Wie funktionieren Berechnungen? Berechnung von H 2 S im Entwässerungssystem Durch Berechnung ng der biochemischen Prozesse Einbeziehung ehung der hydraulischen Randbedingungen ngen Einbeziehung ng der maßgeblichen Abwasserparameter rameter Einteilung des Entwässerungssystems serungssystems in Abschnitte ( Finite Elemente ) Berechnung für unterschiedliche Lastfälle (z. B. Winter Sommer) Q+ dddd dddd +dddd ddtt CSB+ dddddddd dddd H 2 S+ ddhh 2SS dddd Berechnungen von Ist- und Prognosezuständen möglich l Q CSB SO 4 NOx H 2 S Sulfid Sensitivitätsanalysen erhöhen Aussagekraft

30 Was sind die wesentlichen Ergebnisse der Berechnungen? Sulfidfrachten an den relevanten Stellen Kritische Fließzeiten Emissionsstreckensstrec im Entwässerungssystem serungssyst Belastete Abluftmengen Sauerstoffbedarf in den Druckleitungen Daraus lassen sich ableiten: - Maßnahmen zur Vermeidung/Verminderung von Geruch und Korrosion - Optionale Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen unterstützen die Entscheider

31 Beispiel: Darstellung Sauerstoffbedarfe in einem Entwässerungssystem <0,5 mg/l >8mg/l

32 Beispiel: Darstellung Sulfidgehalt (Geruchspotential) in einem Entwässerungssystem <0,1 mg/l >2mg/l

33 Übersicht - Einzugsgebiet KA Freigefällekanal Pumpwerk HPW 5.1 Lingenau PW 19 Möst Pumpwerk mit Vorschacht HPW 5 Lingenau HPW Forsthaus v. d. Heide HPW Heidekrug ekrug HPW 11 Bahnhof Marke HPW 12 Schierau HPW 4 Hoyersdorf N N Strang Schierau HPW 3 Tornau v. d. Heide HPW 7 Klein Leipzig HPW 10 Marke N KA Priorau HPW 6 N HPW 1 Salzfurtkapelle N Thurland HPW 13 Raguhn HPW 14 Priorau Strang Priorau Strang Retzau PS 11 Raguhn Brauhaus HPW 2 HPW 15 PW 16 HPW 17 Wadendorf Altjeßnitz N Kleckewitz Retzau PW 16.1 Raguhn Wittenb.-Str. Überleitung vom Nachbarverband

34 Sulfidbilanz - Einzugsgebiet zur KA Sommer/TW HPW 5.1 Lingenau PW 19 Möst HPW 5 Lingenau HPW Forsthaus v. d. Heide HPW Heidekrug HPW 11 Bahnhof Marke Detail Schierau HPW 4 HPW 12 Hoyersdorf Schierau HPW 3 Tornau v. d. Heide HPW 7 Klein Leipzig HPW 6 HPW 10 Marke KA Priorau Strang Priorau Strang Retzau HPW 1 Thurland Salzfurtkapelle = Sulfidemission < 10 g/d = Sulfidemission < 500 g/d HPW 2 Wadendorf = Sulfidemission < 100 g/d = Sulfidemission > 500 g/d

35 Sulfidbilanz - Einzugsgebiet KA Winter/TW HPW 5.1 Lingenau PW 19 Möst HPW 5 Lingenau HPW Forsthaus v. d. Heide HPW Heidekrug HPW 11 Bahnhof Marke Detail Schierau HPW 4 HPW 12 Hoyersdorf Schierau HPW 3 Tornau v. d. Heide HPW 7 Klein Leipzig HPW 6 HPW 10 Marke KA Priorau Strang Priorau Strang Retzau HPW 1 Thurland Salzfurtkapelle = Sulfidemission < 10 g/d = Sulfidemission < 500 g/d HPW 2 Wadendorf = Sulfidemission < 100 g/d = Sulfidemission > 500 g/d

36 Kostenzusammenstellung in Maßnahme Investkosten Betriebskosten Jahreskosten (Anfang) Geruchsdämpfung (HPW 11) Umfahrung (HPW 19) Geruchsdämpfung (HPW 13) Umfahrung Nitratdosierung HPW Nitratdosierung PW Geruchsdämpfung (HPW 16) Geruchsdämpfung () Gesamt

37 4. Maßnahmen

38 Wofür soll ich mich entschieden? n?

39 4.1 Druckluftspülungung

40 Druckluftspülung Durch freiblasen mittels Druckluft soll vermieden werden, dass die Aufenthaltszeiten in der Druckleitung zu groß werden Nötige Maßnahmen: Einbau Spülkompressor, pressor Einbau einer Belüftungseinrichtung nric im Sammelraum melraum des Pumpwerks Durchführung rung der Druckluftspülung uftspü nach jedem Pumpvorgang Vorteile gute Wirkung gegen Geruch & Korrosion funktioniert bei 50% der Anlagen gut bei 25% der Anlagen mäßig bei 25% der Anlagen ist mit Kompressor schlechter als ohne Kompressor Nachteile Investitionskosten laufende Kosten (Energie) wartungsaufwendig Lärmbelästigung

41 Haushebestationen Kontrollmessstelle Moosstraße Kompressor Langwieder Straße

42 Tagesganglinie Schwefelwasserstoffmessung mit Zuordnung Ursachen Spitzen jeden Tag genau um 3:45 und 16:15 Druckluftspülung ung der Druckentwässerung serun Mittagsspitze um 9:30 durch Druckleitung Die kleineren Spitzen sind die Kleineinleiter auf die Druckleitung Ursache Druckluftspülung Ursache Pumpwerk Ursache Kleineinleiter auf DRL Messzeitraum: Einzeltag

43 - Kompressor Langwieder Straße öfter spülen anstatt 2x Erhöhung 5x und Veränderung der Zeiten kein Erfolg Vorher 3:45 16:15 nachher 0:00 0 8: :00 16:00 20:00 00 Max Wert: Ø Wert: 32 ppm 0,72 ppm Max Wert: Ø Wert: 21 ppm 1,21 ppm

44 4.2 Fällmitteldosierung erung

45 Wirkprinzip Eisendosierung: Entstehendes Sulfid im Abwasser reagiert durch Zugabe von Eisen (II) Lösung zu FeS. Dieses steht nicht mehr zur Ausgasung zur Verfügung. Andere Dosiermittel tel wirken analog. Nötige Maßnahmen: - Errichtung der Anlage - Dosierung nach Sulfidfracht - Überdosierung von % notwendig -> hoher Fällmittelbedarf Vorteile sichere Kontrolle gute Wirkung gegen Korrosion (Betonrohre) kurz- mittelfristig umsetzbar Nachteile laufende Kosten (für immer) Investitionskosten für Dosierstationen Dosiereinstellung komplex

46 4.3 Abwasserfrischhaltung haltu (Nitratdosierung)

47 Wirkprinzip Abwasserfrischhaltung: Durch die Zugabe von Nitrat oder anderen Sauerstoffquellen (Wasserstoffperoxid etc.) werden anaerobe Zustände/Zonen verhindert/reduziert. rt/ edu ert. Dadurch wird die Bildung von Schwefelwasserstoff serstoff unterbunden bzw. reduziert. Einige dieser Sauerstoffdonatoren haben zusätzlich eine hygienisierende Wirkung. Vorteile Gute Wirkung gegen Korrosion Leicht steuerbar und gut dosierbar Nachteile Adaption Biologie steigender Dosiermittelbedarf Verbrauch von CSB im Abwassernetz Beeinträchtigung der Kläranlage Wenige Lieferanten Abhängigkeit

48 4.4 Linienbelüftung

49 Wirkprinzip Linienbelüftung: Durch eine über die gesamte Druckleitungsstrecke eingerichtete Belüftung erfolgt eine Frischhaltung des Abwassers (Deckung des Sauerstoffbedarfs). Nötige Maßnahmen: - Einziehen eines perforierten rier Belüftungsschlauches - Kompressor or zur Luftversorgung Vorteile Gute Wirkung gegen Geruch & Korrosion bei ausreichender Belüftung Nachteile Laufende Kosten (24 h/d Kompressor) Kein Einbau in Gefällestrecken Druckleitung möglich Eignung nur für steigende Druckleitungen In der Druckleitung eingezogene Zweitleitung

50 4.5 Geruchsdämpfungssysteme ssys

51 Maßnahmen gegen Geruch und Korrosion Lösungen für Schächte: Geruchsdämpfungs-System FVA z. B. Einbau über Rohrscheitel

52 Maßnahmen gegen Geruch und Korrosion Lösungen für Schächte: Geruchsdämpfungs-System Uni-AdSorber Einsatz z.b. bei korrosionsgeschützten Schächten wirkt gegen eine Vielzahl von Geruchsstoffen

53 4.6 Abluftbehandlunglung

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55 Abluftbehandlung Photoionisation bei Pumpwerken Frischluft Generat or Steuerungung (Fernwirk) Messgerät aktivierter Sauerstoff

56 Abluftbehandlung Photoionisation Vor- und Nachteile wirkt bei unterschiedlichsten Abluftzusammensetzungen (Osmogencocktail) nicht selektiv Modularer Aufbau (Anpassung an unterschiedliche Konzentrationen) in der Abluft i. W. nur Wasser, Kohlendioxid Leicht regulierbar z. B. über H 2 S-Messung wirkt sofort - Inbetriebnahme geringe Betriebskosten leicht höhere Investitionskosten (ca %) als bei Biofilter

57 Abluftbehandlung am Pumpwerk

58 Ergebnisse aus der Abluftbehandlung Schwefelwasserst off konnte bis auf ein Minimum reduziert werden. Eingeschaltete Abluftbehandlung (100 %)

59 4.7 Speziallösungen

60 Pilotversuche: Ausstrippung von Schwefelwasserstoff mit Versuchsanlage Ausstrippung

61 5 Zusammenfassung

62 Zusammenfassung Einige Entwicklungen verstärken die Entstehung von Geruch und Korrosion in Abwassernetzen Die Sulfidbildung ist ein biologischer Prozess, der unter gewissen Rahmenbedingungen in Gang kommt Bei einigen en Verfahren en ist die Sulfidbildung dung quasi verfahrensimmanent Die Emissionen sionenn belasten en häufige weite e Teile von Kanalisationen Nur Aktives handeln lässt frühzeitig Schwachstellen erkennen Die Problematik kann pragmatisch oder planerisch angegangen werden Es gibt einen Strauß an Lösungen aber nicht DIE Lösung Nur fallweise Betrachtung führt zu ganzheitlichen und wirtschaftlichen Lösungen

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