Geruchemissionen aus Abwasseranlagen: Grundlagen und Messtechnik

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1 Geruchemissionen aus Abwasseranlagen: Grundlagen und Messtechnik Franz-Bernd Frechen, Universität Kassel Folie 1 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

2 Einführung Vorläufer: Jeder weiß was Kann man Geruch überhaupt messen? Geruch = Schwefelwasserstoff (= Korrosion) Flüssigkeiten sind die originären Quelle von Gerüchen Strategien zur Vermeidung und Verminderung von Geruch und Korrosion Dosierregelung möglich? Beispiel 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 Geruch das ist doch Schwefelwasserstoff H 2 S? H 2 S 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 5

6 Geruchsstoffe in Abwässern Geruchsstoff- Eintrag infolge Produktion Geruchsstoff- Entstehung im Abwasser Geruchs- Stoffe im Abwasser Übergang in die Kanalluft Austritt aus dem Kanal ins Freie Geruchsbelastung Geruchsbelästigung Je weiter links in der Prozesskette gemessen wird, desto größer sind die Einflußmöglichkeiten! Konsequenz: im Abwasser messen (und nicht erst in der Kanalluft!) und zwar Sulfid und Geruch! Folie 6

7 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 7

8 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 8

9 Wie im Abwasser messen? Beispiel Geruch 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. (gemessen wird in der ausgestrippten Luft! ) 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 9

10 GEP-Messung: Geräte Gasaustrag / Probenahmestelle Luftraum < 15 Liter Flüssigkeit Volumen 30 Liter Membran- Tellerbelüfter (feinblasig) Luftzufuhr ca. 0,3 m Frechen Folie 10

11 Wesentliche Prinzipien im Kanal Einleitung von Sulfid/Geruchsstoffen verhindern Bildung von Sulfid/Geruchsstoffen verhindern: Bildung von Sulfid verhindern Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten, Milieu in der Sielhaut nicht anaerob werden lassen: Dosieren von z.b. Nitratverbindungen ( CaNO 3 etc.), O 2, Luft... Bildung der Geruchsstoffe verhindern -> Anaerobe Zustände vermeiden, Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten: Dosieren von z.b. Nitratverbindungen ( CaNO 3 etc.), O 2, Luft... Hat sich bereits Sulfid gebildet: Ausfällen, z.b. durch Dosieren von Eisensalzen, Eisenhydroxidschlamm Haben sich bereits Geruchsstoffe gebildet: Oxidieren, z.b. durch Dosieren von Wasserstoffperoxid H 2 O 2 o.ä. Maskierung (?) Folie 11

12 Wesentliche Prinzipien im Kanal Einleitung von Sulfid/Geruchsstoffen verhindern Bildung von Sulfid/Geruchsstoffen verhindern: Bildung von Sulfid verhindern Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten, Milieu in der Sielhaut nicht anaerob werden lassen: Dosieren von z.b. Nitratverbindungen ( CaNO 3 etc.), O 2, Luft... Bildung der Geruchsstoffe verhindern -> Anaerobe Zustände vermeiden, Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten: Dosieren von z.b. Nitratverbindungen ( CaNO 3 etc.), O 2, Luft... Hat sich bereits Sulfid gebildet: Ausfällen, z.b. durch Dosieren von Eisensalzen, Eisenhydroxidschlamm Haben sich bereits Geruchsstoffe gebildet: Oxidieren, z.b. durch Dosieren von Wasserstoffperoxid H 2 O 2 o.ä. Maskierung (?) Folie 12

13 Wesentliche Prinzipien im Kanal Einleitung von Sulfid/Geruchsstoffen verhindern Bildung von Sulfid/Geruchsstoffen verhindern: Bildung von Sulfid verhindern Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten, Milieu 1 in der Sielhaut nicht anaerob werden lassen: Dosieren von z.b. Nitratverbindungen ( CaNO 3 etc.), O 2, Luft... Bildung der Geruchsstoffe verhindern -> Anaerobe Zustände vermeiden, Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten: Dosieren von z.b. Nitratverbindungen ( CaNO 3 etc.), O 2, Luft... Hat sich bereits Sulfid gebildet: Ausfällen, z.b. durch Dosieren von Eisensalzen, Eisenhydroxidschlamm Haben sich bereits Geruchsstoffe gebildet: Oxidieren, z.b. durch Dosieren von Wasserstoffperoxid H 2 O 2 o.ä. Maskierung (?) Folie 13

14 Wesentliche Prinzipien im Kanal Einleitung von Sulfid/Geruchsstoffen verhindern Bildung von Sulfid/Geruchsstoffen verhindern: Bildung von Sulfid verhindern Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten, Milieu 1 in der Sielhaut nicht anaerob werden lassen: Dosieren von z.b. Nitratverbindungen ( CaNO 3 etc.), O 2, Luft... Bildung der Geruchsstoffe verhindern -> Anaerobe Zustände vermeiden, Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten: Dosieren von z.b. Nitratverbindungen ( CaNO 3 etc.), O 2, Luft... Hat sich bereits Sulfid gebildet: Ausfällen, z.b. durch Dosieren von Eisensalzen, Eisenhydroxidschlamm 2 Haben sich bereits Geruchsstoffe gebildet: Oxidieren, z.b. durch Dosieren von Wasserstoffperoxid H 2 O 2 o.ä. Maskierung (?) Folie 14

15 Wesentliche Prinzipien im Kanal Einleitung von Sulfid/Geruchsstoffen verhindern Bildung von Sulfid/Geruchsstoffen verhindern: Bildung von Sulfid verhindern Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten, Milieu 1 in der Sielhaut nicht anaerob werden lassen: Dosieren von z.b. Nitratverbindungen ( CaNO 3 etc.), O 2, Luft... Bildung der Geruchsstoffe verhindern -> Anaerobe Zustände vermeiden, Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten: Dosieren von z.b. Nitratverbindungen ( CaNO 3 etc.), O 2, Luft... Hat sich bereits Sulfid gebildet: Ausfällen, z.b. durch Dosieren von Eisensalzen, Eisenhydroxidschlamm 2 Haben sich bereits Geruchsstoffe gebildet: Oxidieren, z.b. durch Dosieren von Wasserstoffperoxid H 2 O 2 o.ä. Maskierung (?) 3 Folie 15

16 Wesentliche Prinzipien im Kanal Einleitung von Sulfid/Geruchsstoffen verhindern Bildung von Sulfid/Geruchsstoffen verhindern: Bildung von Sulfid verhindern Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten, Milieu 1 in der Sielhaut nicht anaerob werden lassen: Dosieren von z.b. Nitratverbindungen ( CaNO 3 etc.), O 2, Luft... Bildung der Geruchsstoffe verhindern -> Anaerobe Zustände vermeiden, Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten: Dosieren von z.b. Nitratverbindungen ( CaNO 3 etc.), O 2, Luft... Hat sich bereits Sulfid gebildet: Ausfällen, z.b. durch Dosieren von Eisensalzen, Eisenhydroxidschlamm 2 Haben sich bereits Geruchsstoffe gebildet: Oxidieren, z.b. durch Dosieren von Wasserstoffperoxid H 2 O 2 o.ä. Maskierung (?) 3 Folie 16

17 ... Zwischenbemerkung... Zu den verschiedensten baulichen und betrieblichen Maßnahmen siehe viele Vorträge und Veröffentlichungen auf Folie 17

18 Warum Dosierregelung? Folie 18

19 Warum Dosierregelung? Folie 19

20 Warum Dosierregelung? Chemikalien- Verbrauch 100 % Folie 20

21 Warum Dosierregelung? Chemikalien- Verbrauch 100 % 63 % Folie 21

22 Warum Dosierregelung? Chemikalien- Verbrauch 100 % 63 % 42 % Folie 22

23 Sulfid- und GEP-Messschrank SGM zur Dosierregelung Reaktor für die Sulfidmessung SPS zur Steuerung Reaktor für die GEP-Messung Grafikmonitor mit Datenerfassung/ Datenbearbeitung Druckluft Frechen Messung von Sulfid über Strippung bei ph=4 und Messung von H 2 S g GEP-Messung über elektronische Nase (nicht dargestellt) Mit diesen Sulfid-/Geruchsmeßschrank läßt sich auch eine Ablaufkontrolle realisieren! Folie 23

24 Auswahl einiger bisher untersuchte enasen Frechen z.b. Projekte Köln, Wien, Berlin u.a. Zu elektronischen Nasen siehe bei untenstehender Internetadresse unter Publikationen Vorträge Frechen Folie 24

25 enase Folie 25

26 Sensor Folie 26

27 Datenpool FG SWW Folie 27 Datenpool des FG SWW: 5 verschiedene enasen 3 olfaktometrische Labore Unterschiedliche Geruchsherkunft Projekt enase Zeitbereich Olfaktometrie Geruchsherkunft Anzahl Wien A 2005 Lab 1 Abwasser 382 Wien B 2005 Lab 1 Abwasser 156 Hilter A 4/2008-5/2008 Lab 2 Abwasser 40 Emscherkanal A 1/2007-1/2008 Lab 2 Abwasser 150 Biofilter C 2009 Lab 2 Abwasser 12 GEP mit Abwasser A,A 2010 Lab 2 Abwasser 88 Sicherheitsforschung 1 A,A 2007 Drogen/Sprengstoffe (8) Sicherheitsforschung 2 A,A 2010 Drogen/Sprengstoffe (40) lab test C 2009 Schefelwasserstoff (20) Verden A,A 2010/2011/2012 Lab 3 Abwasser 110 Aachen A,A 2011 Lab 3 Abwasser 156 Berlin A,B,D,E 2011/2012 Lab 3 Abwasser 1429 Stand 10/2012 Gesamt mit Olfaktometrie 2.523

28 Forschung gemeinsam mit BWB und KWB Frechen DESEE DESEE Folie 28

29 Laufendes Projekt in Hannover SGM aktueller Standort im Zulauf der KA Herrenhausen Folie 29

30 Erster SGM in Hannover Frechen DESEE DESEE Folie 30

31 Erster SGM in Hannover Folie 31

32 Dynamisches Verhalten von Sulfid sulphide concentration [mg/l] time Folie 32

33 Dynamisches Verhalten von Sulfid Sulfid [mg/l] 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Sulfid Datum / Uhrzeit Folie 33

34 Sulfid und Geruch Sensorwert / Sulfid [10 mg/l] Sensor S1 MW aus 11 ohne Spülung Sulfid x 10 Datum / Uhrzeit Folie 34

35 Hannover Folie 35

36 Was kann ein SGM entscheiden? H 2 S vorhanden J FeCl 2 dosieren N GEP > Sollwert J H 2 O 2 dosieren N okay Folie 36

37 Ausblick Regelung SGM Störgrößenmessung Ausstripp- Reaktoren Dosierstoff-Tank Dosierstoff- Ventil Gasanalyse-Geräte SGM Regelgrößenmessung SGM Ausstripp- Reaktoren Reglereinheit Probenstrom- Zuführung Probenstrom- Zuführung Folie 37

38 Ausblick Regelung Übergeordnete selbstlernende Regeleinheit SGM Regelgrößenmessung SGM SGM Störgrößenmessung Ausstripp- Reaktoren Dosierstoff-Tank Dosierstoff- Ventil Gasanalyse-Geräte Reglereinheit Ausstripp- Reaktoren Probenstrom- Zuführung Probenstrom- Zuführung Folie 38

39 ... oder so auch hochwirksam... (?) Frey Folie 39

40 Und zum Schluss Dank an Jan Romaker, Stefan M. Giebel, Kassel Alexander Behrens, Hannover und Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Diese (und mehr) Vortragsfolien können Sie downloaden: (oder einfach mit Google & Co: Frechen Kassel..) Folie 40

41 Und ganz zum Schluss Der Wasserrucksack PAUL Wasser für Menschen in kleinen Dörfern Dauerversorgung und bei Katastrophen Folie 41 Portable Aqua Unit for L ifesaving Bundessieger Gesellschaft