Die Spezialisten gegen Geruch, Korrosion und Fremdwasser

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1 IBOS Bautzen Schwerin Bamberg Stuttgart Köln Die Spezialisten gegen Geruch, Korrosion und Fremdwasser

2 Agenda 1. Grundlagen von Geruch und biogener Korrosion in Entwässerungssystemen 2. Geruchsberechnung durch biochemische Modellierung Sulfidbilanzierung als dritte Komponente des GEP 3. Beispielprojekte

3 1. Grundlagen Demographische und ökologische Veränderungen Rückläufige Wasserverbräuche von Bevölkerung und Gewerbe/Industrie bei gleichbleibenden Schmutzfrachten Veränderte Abwasserinhaltsstoffe Temperaturveränderungen, insbesondere Sommerextreme (bis zu 7% Wachstumsrate an Schwefelwasserstoff pro C Temperaturanstieg) Veränderung bei Prozessen der Ableitung und Überleitung von Abwasser

4 1. Grundlagen Anfaulung von Abwasser - Desulfurikation - Sulfidbildung - H 2 S-Bildung Biogene Schwefelsäurekorrosion Haupteinflussfaktoren: Sulfatgehalt Temperatur organische Verschmutzung Sauerstoffgehalt / Nitrat Sielhaut ph-wert Fließgeschwindigkeit Flißszeit Betriebsweise/ -systeme u.w.

5 1. Grundlagen Schwellen- und Grenzwerte 3 Aspekte der Anfaulung von Abwasser GERUCH: anerkannte Geruchsschwelle für Schwefelwasserstoff 0,1 ppm ARBEITSSICHERHEIT: MAK-Wert in der Luft 10 ppm BIOGENE KORROSION: starke biogene Korrosionserscheinungen ursächlich durch Schwefelwasserstoff (Durchschnittswert) 0,5 ppm

6 1. Grundlagen Korrosionsrate von Beton in Abhängigkeit der H 2 S Konzentration [mm/jahr] H 2 S-Konzentration [ppm] (Quelle: Korrosionsrate von Beton in Abhängigkeit der H 2 S-Konzentration in der Umgebungsluft bei Dauerbegasung / Weissenberger Norwegen 2002)

7 1. Grundlagen Entwässerungsnetz als System von Druckleitungen und Sammlern: Hauptsammler Pumpwerk Druckrohrleitung Hauptsammler Pumpwerk Druckrohrleitung Hauptsammler Kläranlage Ausbauzustand 1990: - Viele Gruben - Kleinere Ortskläranlagen - Anschlussgrad gering - kaum Druckleitungen und Pumpwerke

8 1. Grundlagen Entwässerungsnetz als System von Druckleitungen und Sammlern: Hauptsammler Pumpwerk Druckrohrleitung Hauptsammler Pumpwerk Druckrohrleitung Hauptsammler Kläranlage Ausbauzustand 2010: - Kaum noch Gruben - Anschlussgrad steigend - Beginnende Überleitung zu Zentralkläranlage über Druckleitungen - Erste Geruchsbelästigungen durch steigende Aufenthaltszeiten

9 1. Grundlagen Entwässerungsnetz als System von Druckleitungen und Sammlern: Hauptsammler Pumpwerk Druckrohrleitung Hauptsammler Pumpwerk Druckrohrleitung Hauptsammler Kläranlage Planausbauzustand 2015 (lt. ABK): - Keine Gruben - Umwandlung kleinere Kläranlagen in Pumpwerke - Anschlussgrad >90% - Geruchsbelästigung und Korrosionsschäden zu erwarten

10 1. Grundlagen Entwässerungsnetz als System von Druckleitungen und Sammlern: Hauptsammler Pumpwerk Druckrohrleitung Hauptsammler Pumpwerk Druckrohrleitung Hauptsammler Kläranlage Planausbauzustand 202X (lt. ABK): - Anschlussgrad >95% - Sehr starke Geruchsbelästigung und Korrosionsschäden zu erwarten - Großer Sanierungsbedarf infolge biogener Schwefelsäurekorrosion

11 1. Grundlagen Beispiel Emissionsstrecke ( Q d ca m 3 /d) Druckrohrleitung (Länge ca m) M 1 DU-Schacht M 2 Fließweg ca. 250 m M 3 Fließweg ca. 700 m M 4 Fließweg ca m Gefälleleitung (Fließweg ca m)

12 1. Grundlagen Schachtzustände (Korrosionszustand in Fließrichtung zunehmend schlechter) Schacht 1 Schacht 5 Schacht 9 Schacht 13 Schacht 15 Schacht 19

13 1. Grundlagen H 2 S-Ausgasungen nach fast JEDER Druckrohrleitung Teilentwässerungsgebiet im Schnitt 1. H 2 S Ausgasung mitunter bereits im Pumpwerk 2. H 2 S Ausgasung über 1-3 km nach der Druckrohrleitung 3. Die größte H 2 S Belastung ist nicht am DU-Schacht, sondern einige Schächte später 4. Geruch als Indikator biogener Korrosion 5. Lebensdauerreduktion auf teilweise nur noch 5-15 Jahre (!!!)

14 1. Grundlagen Biogene Schwefelsäurekorrosion in Pumpwerken

15 1. Grundlagen Biogene Schwefelsäurekorrosion in Schächten

16 1. Grundlagen Lösungen zur Vermeidung von Geruch und Korrosion Abluftkamin Abluftabsaugung mit Abluftfilter Abluftabsaugung mit Biofilter Schachtfilter Chemikaliendosierstation Eisen (Quelle: Chemikaliendosieranlage Nitrate Druckluftspülstation (Kompressor) (Quelle: korrosionssichere Bauweise

17 1. Grundlagen Lösungen zur Vermeidung von Geruch und Korrosion Es gibt viele Lösungen gegen Geruch und biogene Korrosion 1. Welche Lösung ist für mein Abwassernetz die Richtige? Abluftkamin 2. Wie muss die Abluftabsaugung Lösung mit Abluftfilter dimensioniert Abluftabsaugung und mit Biofilter betrieben Schachtfilter werden? 3. Welche Auswirkungen ergeben sich für den Rest des Entwässerungssystems? Chemikaliendosierstation Eisen (Quelle: Chemikaliendosieranlage Nitrate Druckluftspülstation (Kompressor) (Quelle: Korrosionssichere Bauweise

18 Agenda 1. Grundlagen von Geruch und biogener Korrosion in Entwässerungssystemen 2. Geruchsberechnung durch biochemischee Modellierung Sulfidbilanzierung als dritte Komponente des GEP 3. Beispielprojekte

19 2. Planerische Ursachenanalyse - Sulfidbilanzierung GEP nach 1. Hydraulik und 2. Schmutzfrachtberechnung Ausbauzustand 2015, Sommer, Trockenwetter Nr. Druckleitungsbereic Länge nachfolgender Kanal [m] ca. Anzahl vorhandener Schächte [Stück] gesamter Kanal betroffen Rest- Sulfidgehalt [mg/l] ca. Kanallänge mit H2S-Emissionen [m] emittierte Sulfidfracht [g/d] ca. Abluftmenge bei 0,1 ppm [m³/d] *) Seite 3 anteilige H2S- Emission **) Einzugsbereich Gruppe A 1 PW G- DU-Schacht 1 F Ja 1, % 2 PW E - DU-Schacht 2 F Nein 0, % 3 PW F- DU-Schacht J Ja 2, % Einzugsbereich Gruppe B 4 PW A - DU-Schacht B Ja 2, % 5 PW B - DU-Schacht C Nein 0, % 6 PW D - Verbindungssammler C Nein 0, % 7 PW C - DU-Schacht L Nein 0, % *) Die voraussichtliche Abluftmenge wurde unter der Annahme einer Geruchsschwelle von 0,1 ppm und dem teilweisen Entweichen des Schwefelwasserstoffs auf dem vorhandenen Fließweg ermittelt. **) Mit der anteiligen H2S-Emission kann die Effizienz der Ausgasungsstrecke (Kanalabschnitt ab Druckleitungsende) bewertet werden.

20 2. Planerische Ursachenanalyse - Sulfidbilanzierung Zentrale Fragen zur Dimensionierung von Lösungen 1. Wie hoch ist die geruchs- und korrosionsauslösende Sulfidfracht im Abwasser? 2. Wie weit reicht die Ausgasungsstrecke nach einer Druckrohrleitung?

21 2. Planerische Ursachenanalyse - Sulfidbilanzierung Ausbauzustand 2015, Sommer, Trockenwetter Nr. Druckleitungsbereich Unitechnics SULFIDBILANZ als dritte Komponente des GEP Länge nachfolgender Kanal [m] ca. Anzahl vorhandener Schächte [Stück] gesamter Kanal betroffen Rest- Sulfidgehalt [mg/l] 1. Emissionsstrecken 2. Sulfidfrachten 3. Abluftmengen ca. Kanallänge mit H2S-Emissionen [m] emittierte Sulfidfracht [g/d] ca. Abluftmenge bei 0,1 ppm [m³/d] *) anteilige H2S- Emission **) Einzugsbereich Gruppe A PW G- 1 DU-Schacht 1 F PW E - 2 DU-Schacht 2 F PW F- 3 DU-Schacht J Einzugsbereich Gruppe B PW A - 4 DU-Schacht B PW B - 5 DU-Schacht C PW D - 6 Verbindungssammler C PW C - 7 DU-Schacht L Ja 1, % Nein 0, % Ja 2, % Ja 2, % Nein 0, % Nein 0, % Nein 0, %

22 2. Planerische Ursachenanalyse - Sulfidbilanzierung GEP nach 1. Hydraulik, 2. Schmutzfrachtberechnung und 3. Sulfidbilanzierung Kritische Bereiche für Geruch und biogene Korrosion in farbig

23 Agenda 1. Grundlagen von Geruch und biogener Korrosion in Entwässerungssystemen 2. Geruchsberechnung durch biochemischee Modellierung Sulfidbilanzierung als dritte Komponente des GEP 3. Beispielprojekte

24 Beispiel 1 Emscher Kanal Beispiel 1 Herleitung einer Dosierstrategie gegen biogene Korrosion im neuen Emscher Kanal

25 Beispiel 1 Emscher Kanal Beispiel 1 Dosierstrategie gegen biogene Korrosion im neuen Emscher Kanal Anwendung am Beispiel Emscherkanal Vor- Projekt Bottrop Sammler über 5km Doppelfreispiegelleitung 2x DN x DN 2300 bis 5400 l/s Ziel: Berechnung der Sulfidfrachten unter verschiedenen Betriebsbedingungen Ermittlung der H 2 S-Emission Erarbeitung einer Dosierstrategie Ausarbeiten alternativer Lösungen Übertragung der Ergebnisse auf den neuen Emscherkanal

26 Beispiel 1 Emscher Kanal Dosierstrategie gegen biogene Korrosion für den neuen Emscher Kanal Verifizierung am Beispiel Bottropsammler Vor- Projekt Bottrop Sammler über 5km Doppelfreispiegelleitung 2x DN x DN 2300 bis 5400 l/s Ziel: Berechnung der Sulfidfrachten unter verschiedenen Betriebsbedingungen Ermittlung der H 2 S-Emission Erarbeitung einer Dosierstrategie Ausarbeiten alternativer Lösungen Übertragung der Ergebnisse auf den neuen Emscherkanal

27 Beispiel 1 Emscher Kanal Bottrop-Sammler Messstellenplan Abwasserparameter Messstelle 9: PAK PW KA Bottrop Messstelle 7: Rahmdörne Messstelle 5: PW Gelsenkirchen Horstermark Messstelle 1.1: Lanferbach Messstelle 1.2: Raffineriezulauf Messstelle 3: PW Gelsenkirchen Horst Messstelle 8: RWE Müllverbrennung Messstelle 6: PW Essen Karnap Messstelle 4: Schwarzbach Messstelle 2: PW Hessler

28 Beispiel 1 Emscher Kanal Bottrop-Sammler Messstellenplan H2S-Messung M 7: OL KS 3 M 5: OL BS 20 M 3: OL KS 47 M 1: OL BS 70 M 6: OL BS 10 M 4: OL KS 33 M 2: OL KS 57

29 Beispiel 2 Optimierung bestehendes Entwässerungssystem Jena Beispiel 2 Optimierung einer komplexen Entwässerungsanlage mit Biofilter in Jena Lobeda

30 Beispiel 2 Optimierung bestehendes Entwässerungssystem Jena Beispiel 2: Optimierung einer komplexen Druckentwässerung in Jena Anwendung am Beispiel Jena Lobeda Komplexes Entwässerungssystem mit diversen voneinander abhängigen Druckleitungen Ziel: Berechnung der Sulfidfrachten unter verschiedenen Betriebsbedingungen Ermittlung der H 2 S-Emission Ertüchtigung eines bestehenden Biofilters Ausarbeiten alternativer Lösungen

31 Beispiel 2 Optimierung bestehendes Entwässerungssystem Jena Ausgasungsstrecken bei verschiedenen ph Werten

34 Beispiel 2 Optimierung bestehendes Entwässerungssystem Jena Beispiel 2: Optimierung einer komplexen Druckentwässerung in Jena Anwendung am Beispiel Jena Lobeda Lösung: Betriebsumstellung der Druckleitungen Optimierung Betriebsregime Biofilter Korrosionsschutz von Schächten Einsatz von Geruchsdämpfungssystemen

35 Beispiel 3 Optimierung bestehendes Entwässerungssystems in Guttau Beispiel 3 Optimierung eines komplexen Entwässerungssystems mit starkem biogenen Korrosionsangriff

36 Beispiel 3 Optimierung bestehendes Entwässerungssystems in Guttau Beispiel 3: Optimierung eines komplexen Entwässerungssystems mit starkem biogenen Korrosionsangriff Komplexes Entwässerungssystem mit diversen voneinander abhängigen Druckleitungen und Freispiegelkanälen Ziel: Berechnung der Sulfidfrachten unter verschiedenen Betriebsbedingungen Ermittlung der H 2 S-Emissionen Beseitigung von Geruchsbelästigungen und Vermeidung von biogener Korrosion

37 Beispiel 3 Optimierung bestehendes Entwässerungssystems in Guttau Messstellen und Schwefelwasserstoffbelastungen Ausgangsmessungen im Zeitraum

38 Beispiel 3 Optimierung bestehendes Entwässerungssystems in Guttau H 2 S-Messungen (Ausgangsmessungen)

39 Beispiel 3 Optimierung bestehendes Entwässerungssystems in Guttau

40 Beispiel 3 Optimierung bestehendes Entwässerungssystems in Guttau

41 Beispiel 4 Optimierung bestehendes Entwässerungssystems in Guttau Beispiel 3: Optimierung eines komplexen Entwässerungssystems mit starkem biogenen Korrosionsangriff Lösung: Betriebsumstellung der Druckleitungen Korrosionsschutz von Schächten Einsatz von Geruchsdämpfungssystemen

42 Beispiel 4 Optimierung eines reinen Druckentwässerungssystems in Chemnitz Beispiel 4: Optimierung eines reinen Druckentwässerungssystems in Chemnitz Reines Druckentwässerungssystem mit 7 Teilgebieten und Einleitung in mehrere Zentral-Freispiegelsammler Ziel: Berechnung der Sulfidfrachten unter verschiedenen Betriebsbedingungen Ermittlung der H 2 S-Emissionen Beseitigung von Geruchsbelästigungen und Vermeidung von biogener Korrosion

43 Beispiel 4 Optimierung eines reinen Druckentwässerungssystems in Chemnitz

44 Beispiel 4 Optimierung eines reinen Druckentwässerungssystems in Chemnitz Aufteilung der Druckentwässerung im Ortsteil Glösa Teilgebiet Einleitstelle Schacht An der Kohlung E 53 T6N110 Sechsruthenweg E 6 S5N340 Slevogtstraße E 5 T5N330 Kiefernweg E 4 T5S150 Liebermannstraße E 2 T5N410 Uhdestraße E 1 T4S110 Schmidt-Rottluff-Straße E 3 T4S110

46 Beispiel 4 Optimierung eines reinen Druckentwässerungssystems in Chemnitz Ausrüstungsempfehlung Druckleitung verlängern E1/3 Entfall vorhandene Einleitpunkte E2 Neuer Einleitpunkt E6 E4 E neu E5 Fällmitteldosierstation (Grundlastbetrieb) Erhalt vorhandene Einleitpunkte Geruchsdämpfungssysteme bereits installiert Erweiterung der Ausrüstung mit Geruchsdämpfungssystemen E53 Bisherige Emissionsstrecke künftig unbelastet (ab Lichterweg) Kartenquelle: Google maps

48 Beispiel 4 Optimierung eines reinen Druckentwässerungssystems in Chemnitz Beispiel 4: Optimierung eines reinen Druckentwässerungssystems in Chemnitz Lösungsvorschlag: Verlängerung der Druckleitungen zu einem zentralen Punkt Basisdosierung gegen biogene Korrosion mit Eisen je nach Wassermenge und Temperatur Geruchsspitzen abmildern durch Geruchsdämpfungssysteme

49 Die Spezialisten gegen Geruch, Korrosion und Fremdwasser Unitechnics KG Hauptsitz Werkstraße 717 D Schwerin Fon: Fax: Unitechnics ist auch bei YouTube und bei Facebook!