Fortbildungsveranstaltung der DWA / BWK am

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1 Fortbildungsveranstaltung der DWA / BWK am Geruchs- und dkorrosionsprobleme in Entwässerungssystemen Von: Dipl. Ing. Wolfgang Bühler, Neustadt a.d. Weinstraße

2 Vorstellung: Wolfgang Bühler: Inhaber der i f a consult gmbh Landauer Straße Neustadt a. d. Weinstraße Tel.: / w.buehler@ifa-consult.de

3 Verteilung der Häufigkeit von Geruchsproblemen in NRW Größenklasse der Stadt Gemeinde Geruchsprobleme vereinzelte Geruchsprobleme (n=344) vorhanden Geruchsprobleme kein Thema Anzahl in % GK Anzahl in % GK Anzahl in % GK > % 2 40% 0 0% < % 5 45% 2 18% < % 5 36% 1 7% < % 25 66% 8 21% < % 83 65% 38 30% < % 76 61% 40 32% < % 6 26% 15 65% Gesamt 36 10% % %

4 2. Schwefelumwandlung in Druckrohrleitungen Umwandlung von Sulfaten bei anaeroben Verhältnisse im Abwasser zu H 2 S. 2 Infolge von Sielhautbildung wird der Umsetzungsprozess beschleunigt.

5 Sielhaut bei Druckleitungen

6 Geruchsbelästigung bei Druckleitungen Da die Schwefelverbindungen zu den geruchsintensiven Stoffen gehört, wird H 2 S als deren Leitparameter verwendet: Geruch nach faulen Eiern

7 Theoretische Grundlagen: Die H 2 S-Produktion in Druckrohrleitungen hängt u. a. von folgenden Faktoren ab: Ph-Wert Temperatur Abwassermenge Aufenthaltszeit

8 Grenzwerte H 2 S-Konzentration: ppm H 2S Wirkung 0,002-0,15 Geruchsschwelle 3-5 Deutliche Geruchsbelästigung 10 MAK - Wert Sehstörung Ernsthafte Augenschäden Verlust des Geruchssinnes Ernsthafte Schädigung der Atemwege Tödliche Gefahr > Tod

9 Probleme bei Druckleitungen: Geruchsprobleme Korrosionsprobleme (bei Beton: 10 mm/a Korrosions- rate bei 3 ppm H2S)

10 Übersicht Regelwerke: DWA Arbeitsblatt A (DIN EN Druckentwässerung außerhalb von 1671) Gebäuden, Ausgabe September 2007 DWA Arbeitsblatt A (DIN EN 1671): DWA Arbeitsblatt ATV - A 134: DIN EN 752 3: Druckluftgespülte Abwassertransportleitungen; In Bearbeitung; Gelbdruck geplant Ende 2010 / Angang g 2011 Planung und Bau von Abwasserpumpanlagen; Ausgabe Juni 2006 Entwässerungssysteme außerhalb von Gebäuden

11 Übersicht Regelwerke: Grundsätze für die Abwasserentsorgung DWA Arbeitsblatt in ländlich strukturierten Gebieten; A 200: Ausgabe Juni 2010 DWA M 115: ATV - DVWK M 154: ATV - M 168: Indirekteinleitung nicht häuslichem Abwasser; Ausgabe Juli 2007 Geruchsemissionen aus Entwässerungssystemen e - Vermeidung e und Vermin- derung - Ausgabe Oktober 2003 Korrosion von Abwasseranlagen Ausgabe Juli 1998

12 Wichtigste Änderungen A 116-2: Dimensionierung der Druckleitung: Rohrmindestdurch- h messer: Mindestfliessgeschwindigkeit: Durchflusszeit / Geruchsproblematik: A (alt) qs = 1,5 * 0,005 l/(s*e) 80 mm V = 0,8 m/s - DWA - A (neu) q s = 0,005 l/(s*e) ab 32 mm: Schneidradpumpen d ab 65 mm: Freistromradpumpen bis DN 100: V = 07 0,7 m/s bis DN 150: V = 0,8 m/s bis DN 200: V = 0,9 m/s Durchflusszeit > 8 h Druckluftspülstation erforderlich

13 Sauerstoffzehrung: Verweilzeit des Abwassers in der Druckleitung bis der Sauerstoff aufgezehrt ist Minuten n Grad 15 Grad 20 Grad Abwassertemperatur t Maximale Verweilzeit it des Abwassers in der Druckleitung Ergebnis: Nach max. 2 h ist der gelöste Sauerstoff aufgezehrt Bildung von H 2 S

14 DIN EN 752-3: Angefaultes Abwasser kann zur Bildung von giftigen oder explosionsfähigen Gemischen führen und bewirkt Geruchsbelästigungen, chemische Korrosion, Schwierigkeit bei der Abwasserbehandlung, Sicherheitsrisiken und Lebensgefahr Anfaulung von Abwasser durch lange Verweilzeiten unter anaeroben Bedingungen sollte [ ] durch Verkürzung der Aufenthaltszeit in Druckleitungen, Kanälen, Speicherbecken und Dükern durch die Sicherstellung von selbstreinigend Fliessgeschwindigkeit [ ] vermieden werden

15 DIN EN 1671 (ATV A 116-2): Grundlegende Anforderungen an Druckentwässerungs- systeme sind : Es darf keine Gefahr für die Gesundheit der Bevölkerung ausgehen Es darf keine Gefahr für das Betriebspersonal bestehen Die geforderte Lebensdauer und die bauliche Unversehrtheit ist sicherzustellen

16 DWA M Stoffe die geeignet sind, die Funktionsfähigkeit der öffentlichen Abwasseranlage, bzw. die Reinigungs- leistung zu beeinträchtigen, giftige, übel riechende oder explosive Dämpfe und Gase bilden, sowie Baustoffe und Werkstoffe angreifen dürfen grundsätzlich nicht in die öffentliche Abwasseranlage eingeleitet werden. Hierzu gehört insbesondere [ ] der Schwefelwasserstoff

17 DWA M 154 Zielsetzung für die Planung, den Bau und Betrieb von Kanalnetzen und ihrer Sonderbauwerke sollte, um Geruchsprobleme auszuschließen oder zumindest zu minimieren, vorrangig die Vermeidung von anaeroben Verhältnisse sein

18 Maßnahmen zur Symptombekämpfung Maßnahmen Kalkmilch, Natronlauge, Natriumaluminat Eisensalzlösung Eisenhydroxidschlamm Nitratlösung Luft-, Reinsauerstoff Wasserstoffperoxid Grund-, Trink-, Brauchwasser Neutralisation, Kompensation, Maskierung Luftwäsche oxidierend absorbierend Biowäscher Tropfkörperwäscher Biofilter mit/ohne Zwangsbelüftung Aktivkohle dotiert, undotiert Katalysator, Ozonisierung, UV-Reaktoren Neutralisation, Kompensation, Maskierung Verdünnung mit Luft Druckleitungssystem Freispiegelleitunleitunschacht Druck- Übergabe- Pumpwerk Abwasserbehandlung Abluftbehandlung

19 Häufige Maßnahmen zur Symptombekämpfung (M 154): Eisensalzlösungen Nitratlösungtlö Reinsauerstoff (Kalkmilch)

20 Maßnahmen zur Vermeidung Maßnahmen Sauerstoffeintrag: Turbulenzen Abstürze Vermeidung von Turbulenzen Kurze Aufenthaltszeiten: Pumpenintervall Reinwasserzugabe Be- und Entlüftung des Gasraumes: Kapselung: Hausanschlüsse Zwangsbe- und -entlüftung Schürzen, Klappen Leerblasen der Leitung Reinigung Freispiegelleitungen Druckleitungssystem Pumpwerk Druckleitung Übergabeschacht Bemerkung nur bei aerobem Abwasser nur bei anaerobem Abwasser evtl. Abluftbehandlung erf. evtl. Zwangsbelüftung

21 Druckluftspülstation: Druckluftspülstation Schaltschrank Druckkessel mit Verdichter Schaltanlage Druckleitungsendschacht Druckregler Druckluftleitung Rückflussverhinderer Absperrorgan Druckleitung Freispiegelkanal Zulauf Alarm Ein Aus Absperrorgan Rückflussverhinderer Tauchmotorpumpe

22 Druckluftspülstation: Fertigteilbauwerk mit Windkessel, Kompressor und Steuerung

23 Geschwindigkeitsprofile in der Druckleitung v r D Geschwindigkeitsprofile bei Abwasserförderung turbulente Strömung bei Abwasser ohne Feststoffe Strömungsprofil filbei isuspensionsströmung v > v krit Strömungsprofil bei Förderung mit Ablagerungen v < v krit

24 Geschwindigkeitsprofile in der Druckleitung A Schwallkopf h 2 Druckluft Schwallwelle h 1 Sunkwelle

25 Spülschwall mit Druckluft:

26 Wirkung von Druckluft: Verkürzung der Aufenthaltszeit des Abwassers Lösung von Ablagerungen Eintragung von Sauerstoff Verminderung der Bildung von Schwefel- wasserstoff (H2S) Lösung von Sielhaut

27 Kostenvergleich: Verbrauch l Mittel / m³ Abwasser. Behandlungskosten /m³ Abwasser Bellair green (FeCl2) 0,171 0,123 0,083-0,059 Bellair green plus (FeCl3) 0,165 0,057 Nutriox: 0,142 0,267 0,049 0,091 Druckluftspülung: 0,018 Übersicht der Behandlungskosten, TU Wien 2006

28 Beispiel: Beschwerden der Anwohner über Geruchsbelästigungen aus der Kanalisation. Durch Zugabe von Nitratlösung (Nutriox) als Provisorium werden z.zt. die Geruchsprobleme beseitigt.

29 Übersicht: Auslauf Schacht x parallele Druckleitungen DN 200, L = ca m PW.

30 Anlass der Studie Hohe laufende Betriebskosten für das Dosiermittel. Symptombekämpfung, nicht Beseitigung der Ursachen. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Vergleich von Zugabe von Dosiermittel und Nachrüstung einer Druckluftspülstation

31 H2S Messungen:

32 Variante 1 Druckluftspülstation Windkessel: V = 3m³ Kompressor, Luft- liefermenge = m³/min

33 Ermittlung der Betriebskosten: Jährliche Betriebskosten für Druckluftspülanlage Kosten netto /a Wartung Kompressor: 660 /a Windkessel TÜV alle 250 /a 5 Jahre Stromkosten für PW /a Druckluftspülstation: Jährliche Betriebskosten für Nutriox-Dosierung Kosten netto /a Dosierkosten: Stromkosten für PW 616 Wartung der Anlage: Wartung der Anlage: /a h /Woche a 40 /h 2 h /Woche a 40 /h Summe Betriebskosten Summe Betriebskosten /a netto / a: netto / a:

34 Kostenbarwertberechnung Variante Druckluftspülstation : Investkosten IK ( ) Abschreibung n (%) Zinssatz i (%) Gebäude Windkessel, Steuerung, etc Kompressoren, Ventilatoren ,67 4 Reinvest Kompressor nach 15 Jahren ,67 4

35 Kostenbarwertberechnung Variante Nitratlösung : Investkosten Abschreibung IK ( ) n (%) Zinssatz i (%) Baukosten Lagertank, Steuerung Dosierzubehör, Pumpe ,67 4 Reinvest Dosierzubehör nach 15 Jahren ,67 4

36 Kostenvergleich der Varianten: Investitionskosten netto Betriebskosten netto Nutriox: /a Eisensalze FeCl2: /a Druckluftspülung: /a

37 Kostenvergleich der Varianten: Nutrioxdosierung FeCl Druckluftspülung Nutrioxdosierung FeCl Druckluftspülung

38 Korrosions- und Geruchsprobleme in Abwasserdruckleitungen Forschungsprojekt in Österreich

39 Druckleitung von einer Autobahnrastanlage 1. Nachrüstung einer ca m langen Abwasserdruckleitung PEHD 90 * 5,4 mm von einer Autobahnrastanlage mit einer Druckluftspülstation. 2. Gängige gg Tauchmotorpumpen p in einem Fertigteilschacht. 3. Am Auslauf der Druckleitung wurden H 2 S- Konzentrationen von mg /l gemessen.

40 Förderleistung der Pumpen 3,50 I b t i b h d Ab h lt d Inbetriebnahme der Druckluftspülung am Abschalten der Druckluftspülung am ,00 2,50 2,00 Förderleistung (l/s) 150 1,50 1,00 0,50 0, Zeitachse (Tage)

41 Förderleistung am ohne Druckluftspülung 2,50 2,00 1,50 1,00 14:00 14:30 15:00 13:30 13:00 Wassermenge (l/s) 0,50 0,00 12:00 11:30 11:00 10:30 10:00 12:30 Zeit

42 Förderleistung am mit Druckluftspülung 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 14:30 15:00 14:00 13:30 Wassermenge (l/s) 1,00 0,50 Pumpe 1 Pumpe 2 0,00 11:00 10:30 10:00 12:00 11:30 13:00 12:30 Zeit

43 Auswertung der Abwasser- messungen H2S-Gehalt (ppm) O2-Gehalt (mg/l) 30 Abwassertemperatur (Grad)

44 Strombedarf : Ohne Druckluftspülung, also nur die Pumpen: 037 0,37 046KWh/m³ 0,46 Mit Druckluftspülung, also Pumpe + Kompressor: 042 0,42 054KWh/ 0,54 KWh/m³

45 Resumee Zitat t aus dem vorläufigen Abschlussbericht: b ht... durch den Betrieb der Druckluftspülstation konnte der Sulfidgehalt um ca % auf 4 6 mg/l gesenkt werden.

46 Zusammenfassung: Ziel bei der Planung und Sanierung von Druckleitungen sollte es sein, dass das Abwasser am Ende der Druckrohrleitung in einem aeroben Zustand ankommt. Vermeiden von Geruch und Korrosion im Rahmen der Vermeiden von Geruch und Korrosion im Rahmen der Planung ist besser und billiger, als nachträgliche Symptombekämpfung mittels Geruchsfilter, Dosiermittel, etc..

47 Ende: Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!