Wirksamkeit von Schachtfiltern

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1 IKT-Warentest Schachtfilter Gelsenkirchen, 19. Januar 2010 Messungen zur Wirkungsweise und Wirksamkeit von Schachtfiltern Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen, Kassel Obmann des DWA-Fachausschusses KA-14 Emissionen aus Abwasseranlagen Chair, IWA Specialist Group Odours and Volatile Emissions

2 Übersicht Eine kurze Einführung ng und ein kleiner Exkurs Prinzip von Schachtfiltern Luftströmungen an Schachtfiltern Ergebnisse von olfaktometrischen Messungen (Zwischen-) )Fazit Ausblick: Dosierregelung von Chemikalien G_IKT_Schachtfilter_ _P - 2

3 Einführung... wir haben es mit vielen Experten zu tun: G_IKT_Schachtfilter_ _P - 3

4 Woher kommt der Geruch? Industrie Kanalisation, vor allem Druckrohrleitungen Abwasser- und Schlammbehandlung und -entsorgung g G_IKT_Schachtfilter_ _P - 4

5 Anteil ((%) A Exkurs: Sulfid im Abwasser HS- H2S ph-wert S2-11 G_IKT_Schachtfilter_ _P

6 Geruch: H 2 S und NH 3 H2S-A Anteil an Sulfid 100% 80% 60% 40% 20% 0% H 2 S NH ph-wert 100% 80% 60% 40% 20% 0% 3+NH H4] NH3 3-Ante eil an [NH G_IKT_Schachtfilter_ _P - 6

7 Vorgänge im Kanal G_IKT_Schachtfilter_ _P - 7

8 Geruchsprobleme mit und ohne H 2 S Kommunales Abwasser Fleischindustrie-Abwasser Geruch GEP: GE E /m 3 Flüssigkeit Geruch GEP: GE E /m 3 Flüssigkeit H 2 S Dimethylsulfid H 2 S G_IKT_Schachtfilter_ _P - 8

9 Geruchsstoffe in Abwässern Geruchsstoff- Eintrag infolge Produktion Geruchsstoff- Entstehung im Abwasser Austritt aus dem Kanal ins Freie Geruchs- Stoffe im Abwasser Übergang g in die Kanalluft Geruchs- be- lastung Geruchs- belästigung Je weiter links in der Prozesskette gemessen wird, desto größer sind die Einflußmöglichkeiten! Konsequenz: im Abwasser messen (und nicht erst in der Kanalluft!) G_IKT_Schachtfilter_ _P - 9

10 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 G_IKT_Schachtfilter_ _P - 10

11 Messung von Geruchsstoffen in Flüssigkeiten GeruchsEmissionsPotenzial in Geruchseinheiten pro m³ Flüssigkeit GE E /m³ Flüssigkeit 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 G_IKT_Schachtfilter_ _P - 11

12 GEP-Messung: Geräte Gasaustrag / Probenahmestelle Gasaustrag / Probenahme Flüssig- keit Durchflussmesser Be- lüfter m ph-messgeräte geruchsfreie Luft Druckregler geruchsfreie Druckluft, Franke Frechen G_IKT_Schachtfilter_ _P - 12

13 GEP-Messung: Auswertung Luft /m 3 Luft GEE/m n 3 E L / on in G on c od i zentrati entratio offkonz ffkonze chsstof Geruc Olfaktometrische olfaktometrische Meßwerte Meßergebnisse GEP = (c -c 3 od 100 )/V p dv L in GE E /m Flüssigkeit berechnet Versuchsdauer Test-Dauer mit V p = 30 L Strippluft-Volumen in Liter Luftmenge in Liter G_IKT_Schachtfilter_ _P - 13 extrapoliert

14 Reicht es nicht aus, H 2 S zu messen? H 2 S ist ein in Abwassersystemen üblicher und bedeutender Geruchsstoff H 2 S ist sehr geruchsintensiv: 1 ppm H 2 S ~ GE E /m 3 H 2 S kann erhebliche Schäden anrichten 2 Wenn H 2 S vorhanden Geruch vorhanden, aber: Wenn kein H 2 S vorhanden, kann es dennoch stinken! G_IKT_Schachtfilter_ _P - 14

15 Maskierung im Schacht Einhängen von Gelmatten in die Schächte H 2 S-Reduzierung schwankend, manchmal bis 50%, manchmal 0% Geruchsreduzierung unbedeutend G_IKT_Schachtfilter_ _P - 15

16 Kapselung G_IKT_Schachtfilter_ _P - 16

17 Schachtfilter In den Schacht eingehängte Filter Aktivkohlefilter Biofilter mit verschiedenen Füllungen (Kokosmatte, Mulch etc.) Verschluss des Wasserweges über Klappe (Feder, Gewicht) Wassertasse Schwimmer Keine Zwangsdurchlüftung, basieren auf natürlicher Lüftung G_IKT_Schachtfilter_ _P - 17

18 Schachtfilter G_IKT_Schachtfilter_ _P - 18

19 Schachtfilter: Bauarten G_IKT_Schachtfilter_ _P - 19

22 Schachtfilter: Mögliche Luftwege Filter schließt dicht am Schacht ab: Luft strömt nur durch den Filter Luftstrom t wird durch Filterwiderstand id t d behindert Filter schließt nicht dicht am Schacht ab: Luft strömt nur durch Undichtigkeiten am Filter vorbei Luft strömt durch Undichtigkeiten und durch den Filter Ist kein Kanalfilter vorhanden, so strömt die Luft durch Schmutzfänger & Löcher im Deckel Feststellung nur möglich durch Messung der Druckkennlinie des Schachts mit eingebautem Filter (Gesamtsystem) nur des Filters (Filter ausgebaut) Benchmark: Schacht ohne Filter G_IKT_Schachtfilter_ _P - 22

23 Schachtfilter: Kennlinie Filter eingebaut G_IKT_Schachtfilter_ _P - 23

24 Schachtfilter: Kennlinie nur Filter G_IKT_Schachtfilter_ _P - 24

25 Benchmark: Kennlinie Schacht ohne Filter G_IKT_Schachtfilter_ _P - 25

26 Bisheriger Umfang der Messungen Strömung Geruch Schacht Schacht Filter Filter Datum ohne Filter mit Filter allein allein Ort / 1 1 Kassel / 1 1 Kassel Köln Kassel Breuna-Oberlistingen Kassel Kassel Kassel Bio /Aktivkohlefilter Biofilter G_IKT_Schachtfilter_ _P - 26

27 Schachtfilter: Benchmark Schacht ohne Filter 15 Druckkennlinien filterloser Schacht / Druck in Pa Luftstrom Q in m 3 /h G_IKT_Schachtfilter_ _P - 27

28 Schachtfilter: Druckkennlinien 15 Druckkennlinien Aktivkohle Schacht 1 / Alter? filterloser Schacht / Pa 10 Druck in Luftstrom Q in m 3 /h G_IKT_Schachtfilter_ _P - 28

29 Schachtfilter: Druckkennlinien 15 Druckkennlinien Aktivkohle Schacht 1 / Alter? Pa 10 Biofilter Schacht 2 / neu filterloser l Sh Schacht ht/ Druck in Luftstrom Q in m 3 /h G_IKT_Schachtfilter_ _P - 29

30 Schachtfilter: Druckkennlinien 15 Druckkennlinien Aktivkohle Schacht 1 / Alter? Pa Druck in 10 5 Biofilter Schacht 5 / 4 Jahre Biofilter Schacht 2 / neu filterloser Schacht / Luftstrom Q in m 3 /h G_IKT_Schachtfilter_ _P - 30

31 Schachtfilter: Gesamt versus Filterelement 15 Druckkennlinien Biofiltersegment (einzeln) / 4 Jahre Pa 10 Biofilter Schacht 5 / 4 Jahre filterloser Schacht / Druck in Luftstrom Q in m 3 /h G_IKT_Schachtfilter_ _P - 31

32 Schachtfilter: Gesamt versus Filterelement 15 Druckkennlinien Biofilter Schacht 2 (Biofiltersegment einzeln) / neu Pa 10 Biofilter Schacht 2 / neu filterloser Schacht / Druck in Luftstrom Q in m 3 /h G_IKT_Schachtfilter_ _P - 32

33 Schachtfilter: Geruchsmessungen Filterelement Luftvolumenstrom 190 1,90 m 3 /h Anströmfläche Filter ca. 0,15 m 2 Volumen Filtermaterial ca. 60 Liter Bez. Anströmgeschwindigkeit q 3 2 A 12,4 m /(m h) Druckdifferenz p ~ 0 hpa G_IKT_Schachtfilter_ _P - 33

34 Schachtfilter: Geruchsmessungen Filterelement Geruchsstoffkonzentrationen roh-und reingasseitig des Schachtbiofilters m 3 as in GE E /m Reing y = 0,3657x R² = 0, Rohgas in GE 3 E /m G_IKT_Schachtfilter_ _P - 34

35 Schachtfilter: Geruchsmessungen Filterelement 100% Wirku ungsg grad i n % 80% 60% 40% 20% y = 4E 07x + 0,6554 R² = 0,0051 0% Filterraumbelastung in GE E /(m 3 *h) G_IKT_Schachtfilter_ _P - 35

36 Schachtfilter: Geruchsmessungen Filterelement Geruchsstoffkonzentrationen t ti roh-und reingasseitig des Schachtbiofilters as in GE 3 E /m Reing Rohgas in GE 3 E /m G_IKT_Schachtfilter_ _P - 36

37 Schachtfilter: Geruchsmessungen Filterelement 100% Wirku ungsg grad i n % 80% 60% 40% 20% 0% y = 2E 08x + 0,5841 R² = 0, Filterraumbelastung in GE E /(m 3 *h) G_IKT_Schachtfilter_ _P - 37

38 (Zwischen-) Fazit Der Volumenstrom je Kanaldeckel bei natürlicher Lüftung ist messtechnisch (mit etwas Aufwand) erfassbar. Abschätzung aus bisherigen i Messungen: bis 20 m 3 /h Die natürliche Lüftung unterliegt starken Schwankungen Die wahren Luftwege beim eingebauten Schachtfilter sind praktisch nicht messbar. Nur indirekte Erfassung möglich Geruchsabbau bisher gemessen um 60% (schwankend!) In der Praxis dürften sich alle Situationen finden: Schachtfilter mit hohem Widerstand, gute Dichtung: Verstopfen des Schachtes Schachtfilter mit hohem Widerstand, schlechte Dichtung: Geruchsemission Schachtfilter mit geringem Widerstand: (teilweise) Wirksamkeit... und beliebige Zwischenformen G_IKT_Schachtfilter_ _P - 38

39 Anwendung Emschergenossenschaft Freispiegelkanal i l emscher:kanal 51 km lang 113 Schächte (alle 300 bis 600 m), Durchmesser 12 m Tiefe bis 40 m 1 oder 2 Leitungen Durchmesser max. 2 x mm G_IKT_Schachtfilter_ _P - 39

40 Geruchsfreisetzung bei Abstürzen Vorhandene Kanäle Massive Emissionen neuer emscher:kanal G_IKT_Schachtfilter_ _P - 40

41 Prinzipskizze Dosierregelung G_IKT_Schachtfilter_ _P - 41

42 Automatische GEP-Messung zur Dosier-Regelung Reaktor für die H 2 S- bzw. Sulfid- Messung SPS zur Steuerung Reaktor für die GEP-Messung Grafikmonitor mit Datenerfassung/ Datenbearbeitung Druckluft Messung von Sulfid über Strippung bei ph=4 und GEP-Messung über ENose (nicht dargestellt) Ca. alle 10 Minuten ein Meßwert Mit diesen Sulfid-/Geruchsmeßschrank läßt sich auch eine Ablaufkontrolle realisieren! G_IKT_Schachtfilter_ _P - 42

43 enoses under reserach Frechen Semiconductor, 10 sensors, 520 corresponding samples so far Oscillating quartz, 6 sensors, 160 corresponding results so far Frechen G_IKT_Schachtfilter_ _P - 43

44 Automatische GEP-Messung zur Dosier-Regelung 2 Sulfid-Geruchsmeßschränke sind derzeit eit bei der Emschergenossenschaft im Zuge eines Forschungsvorhabens im Einsatz G_IKT_Schachtfilter_ _P - 44

45 Dosierregelung 2 Ziele: Sparsam dosieren Kosten für Chemikalien sparen Ausreichend dosieren Kosten für Prozesse mit Anwohnern, übermäßige Nachrüstung, PR-Maßnahmen etc. etc. sparen G_IKT_Schachtfilter_ _P - 45

46 Dosierregelung erstes Ergebnis G_IKT_Schachtfilter_ _P - 46

47 Dosierregelung erstes Ergebnis G_IKT_Schachtfilter_ _P - 47

48 ... und wenn der Schachtfilter nicht reicht: use the Vend-A-Scent... (zu finden in einer Bar in Dublin auf der Damentoilette...) G_IKT_Schachtfilter_ _P - 48

49 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Die Folien können in wenigen Tagen heruntergeladen werden: Siehe auch: G_IKT_Schachtfilter_ _P - 49