Geruchsemissionen aus Entwässerungsnetzen

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1 DWA WasserWirtschafts Kurs W Wi O/1 Entwässerungskonzepte Kassel, 7. bis 9. März 2012 Geruchsemissionen aus Entwässerungsnetzen Franz Bernd Frechen, Universität Kassel 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 Folie 1

2 Überblick Messung von Geruch Flüssigkeiten als originäre Quelle von Gerüchen Wie misst man Geruch in Flüssigkeiten? Anwendungen und Beispiele Minderungsmaßnahmen Folie 2

3 Einführung... wir haben es mit vielen Experten zu tun: Folie 3

4 Vorgehensweise zum Geruchs Management Meldung Geruchsbelästigung Begehung vor Ort Ermittlung meteorologischer Daten Spezifischer Geruch durch eingeleitete Stoffe Lokalisierung der Einleitung von Geruchsstoffen Ziel: keine Einleitung geruchsintensiver Stoffe Überwachung Aus ATV-DVWK-M154:Geruchsemissionen aus Entwässerungssystemen Vermeidung oder Verminderung Oktober 2003, ISBN Geruch nach faulen Eiern durch im Kanal gebildeten Schwefelwasserstoff Ursachenermittlung (Industrie, Druckleitungen, Fließzeiten, Turbulenzen, usw.) Messung von Sulfid + H 2 S zur Abschätzung des Ausmaßes der Geruchsbelästigung Ziel: Vermeidung, Verminderung von Gerüchen durch Planung, Bau und Betrieb Erfolgskontrolle durch Messungen/Befragungen Folie 4

5 Wahrnehmung von Gerüchen ki kein Geruch Geruch Abluft mit einer Vielzahl von (Geruchs )Stoffen Physiologie: Wahrnehmung Psychologie: Interpretation Geruchs eindruck Analytische Ver fahren zur Identifizierung und Quantifizierung Geruchsstoffkonzentration Geruchsintensität Geruchsart.winthrop.edu/ gcmsm ms.jpg Analytisch: Stoffgrößen Aus Campbell, Neil A. Biologie (1997) Sensorisch: Wirkgrößen Aber: Geruch ist eine menschliche Sensation Hedonik Folie 5 bohr

6 Wahrnehmung von Gerüchen ki kein Geruch Geruch Abluft mit einer Vielzahl von (Geruchs )Stoffen Physiologie: Wahrnehmung Psychologie: Interpretation Geruchs eindruck Analytische Ver fahren zur Identifizierung und Quantifizierung Geruchsstoffkonzentration Geruchsintensität Geruchsart.winthrop.edu/ gcmsm ms.jpg Analytisch: Stoffgrößen Sensorisch: Wirkgrößen Aber: Geruch ist eine menschliche Sensation Hedonik Folie 6 bohr

7 Olfaktometer (hier: 4 Platz Gerät) Geruchsneutrale Luft Verdünnte Mischung Probe PC und Protokolldrucker Frechen Fre echen/franke Folie 7

8 Messung von Gerüchen Die Geruchsstoffkonzentration c od einer zu untersuchenden Gasprobe entspricht zahlenmäßig dem Verdünnungsverhältnis zwischen geruchsneutraler Luft und der zu untersuchenden Probeluft, welches notwendig ist, um die Geruchsschwelle zu erreichen. Geruchsschwelle 50 % der Beurteilungen lauten Geruch 50 % der Beurteilungen lauten kein Geruch Folie 8 DIN EN 13725:2003 Bestimmung der Geruchsstoffkonzentration durch Olfaktometrie

9 Messung von Luftproben Luftmessungen Geruchsstoffkonzentration c od in Geruchseinheiten pro m³ Luft GE E /m³ Das Produkt aus Konzentration GE 3 E /m und Luftvolumenstrom m 3 /h ist der Emissionsmassenstrom GE E /h E / (Eingangsgröße für Ausbreitungsrechnungen) zur Beurteilung von Abluft zur Dimensionierung und Beurteilung der Wirksamkeit von Abluftreinigungsverfahren i f zur Erstellung von Immissionsprognosen Folie 9

10 Reicht es nicht aus, H 2 S zu messen? H 2S 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 10

11 Exkurs: Sulfid im Abwasser Folie 11

12 Geruch: H 2 S und NH 3 Folie 12 S-Ante eil an Sulfid H2 100% 100% 80% 60% 40% 20% 0% H 2 S NH ph-wert aus Frechen, F.-B.; Poppe, A. (2006): Geruchsentstehung t h und -verminderungsmaßnahmen in Kanalnetzen in: Aachener Schriften zur Stadtentwässerung, Band 9, "7. Kölner Kanalkolloquium 2006", S. 14/1 bis 14/19. Aachen 2006, ISBN , ISBN % 60% 40% 20% 0% NH3-A Anteil an [NH 3+NH4 4]

13 Woher kommt der Geruch? Industrie Kanalisation, vor allem Druckrohrleitungen Abwasser und Shl Schlammbehandlung bh und entsorgungt Folie 13

14 Geruchsstoffe in Abwässern Geruchsstoff Eintrag infolge Produktion Geruchs Stoffe im Abwasser Austritt aus dem Kanal ins Freie Geruchsbelästigung Geruchsstoff Entstehung im Abwasser wasser Kanalluft ins Freie Übergang in die Kanalluft Geruchsbelastung Folie 14 Je weiter links in der Prozesskette gemessen wird, desto größer sind die Einflußmöglichkeiten! Konsequenz: im Abwasser messen (und nicht erst in der Kanalluft!)

15 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 15

16 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 16

17 Messung von Geruchsstoffen in Flüssigkeiten GeruchsEmissionsPotenzial in Geruchseinheiten pro m³ Flüssigkeit GE E /m³ Flüssigkeit it 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 VDI Richtlinie 3885 Blatt 1 GEP Messung in Bearbeitung! Folie 17

18 GEP Messung: Geräte Gasaustrag strag / Probenahmestelle Luftvolumen <10Liter Flüssigkeit Volumen 30 Liter Membran- Tellerbelüfter (feinblasig) Luftzufuhr ca. 0,3 m Frechen Folie 18

19 GEP Messung: Auswertung Folie 19 E /m 3 E /m Luft 3 Luft on n c in od in GEE G zentration stoffkonz sstoffkonz Geruchs Olfaktometrische olfaktometrische Meßwerte Meßergebnisse berechnet berechnet GEP = (c od c 100 )/V p dv L Versuchsdauer Test-Dauer mit V p = 30 L extrapoliert Strippluft Volumen Luftmenge in Liter in Liter

20 H 2 S kann Geruch als Parameter nicht ersetzen! Kommunaler Sammelkanal Fleischindustrie Abwasser Geruch GEP: GE E /m 3 Flüssigkeit Geruch GEP: GE E /m 3 Flüssigkeit H 2 S Dimethylsulphid H 2 S Folie 20

21 Ergebnisse von GEP Messungen 1. Charakterisierung von Flüssigkeiten bezüglich ihrer Geruchsrelevanz Abwasser: ( ) GE E /m 3 Flüssigkeit Frischer Überschußschlamm: ( ) GE E /m 3 Flüssigkeit Filtrat stabilisierter Schlamm: ( ) GE 3 E /m Flüssigkeit Filtrat Rohschlamm: (bis ) GE E /m 3 Flüssigkeit Werte über GE E /m 3 Flüssigkeit im Kanal gelten als kritisch Folie 21

22 Ergebnisse von GEP Messungen 1. Charakterisierung von Flüssigkeiten bezüglich ihrer Geruchsrelevanz 2. Charakterisierung von verschiedenen bisher gemessenen industriellen Abwässern (Grenzwertfestlegung + Überwachung (bald) nach VDI 3885/1 möglich) Brauerei: bis GE E /m 3 Flüssigkeit Chemische Industrie: bis GE E /m 3 Flüssigkeit Papierindustrie: bis GE E /m 3 Flüssigkeit Gerberei: bis GE E /m 3 Flüssigkeit Fleischindustrie: bis GE E /m 3 Flüssigkeit Hfid Hefeindustrie: i bis GE E /m 3 Flüssigkeit Folie 22

23 GEP Messung: Anwendungen 1. Charakterisierung von Flüssigkeiten bezüglich ihrer Geruchsrelevanz 2. Charakterisierung von verschiedenen bisher gemessenen industriellen Abwässern (Grenzwertfestlegung + Überwachung (bald) nach VDI 3885/1 möglich) 3. Identifikation von Problemen: Beispiel Lackierereiabwasser eines großen Autowerks (1.800 KFZ/Tag) 4. Wirksamkeit von Dosiermaßnahmen im Kanal überprüfen Projekt Köln/Mönchengladbach,,gefördert vom MUNLV NRW Folie 23

24 GEP Messung: Anwendungen 1. Charakterisierung von Flüssigkeiten bezüglich ihrer Geruchsrelevanz 2. Charakterisierung von verschiedenen bisher gemessenen industriellen Abwässern (Grenzwertfestlegung + Überwachung (bald) nach VDI 3885/1 möglich) 3. Identifikation von Problemen: Beispiel Lackierereiabwasser eines großen Autowerks (1.800 KFZ/Tag) 4. Wirksamkeit von Dosiermaßnahmen im Kanal überprüfen Projekt Köln/Mönchengladbach,,gefördert vom MUNLV NRW 5. Auswirkungen von Verfahrensumstellungen überprüfen, z.b. Ableitung in Druckrohr statt Freispiegelleitung Folie 24

25 Auswirkungen von Verfahrensumstellungen Fragestellung Beispiel Hamburg: Ableitung eines Industrieabwassers in einer Druckrohrleitung statt im Freispiegelkanal: Welche Abwasserveränderung ist zu erwarten (Sielhaut etc.)? Test in Modell Druckrohrleitung l und Messung des GEP bi beim Eintritt und nach verschiedenen Aufenthaltszeiten FG SWW FG SWW Folie 25

26 GEP Messung: Anwendungen 1. Charakterisierung von Flüssigkeiten bezüglich ihrer Geruchsrelevanz 2. Charakterisierung von verschiedenen bisher gemessenen industriellen Abwässern (Grenzwertfestlegung + Überwachung (bald) nach VDI 3885/1 möglich) 3. Identifikation von Problemen: Beispiel Lackierereiabwasser eines großen Autowerks (1.800 KFZ/Tag) 4. Wirksamkeit von Dosiermaßnahmen im Kanal überprüfen Projekt Köln/Mönchengladbach,,gefördert vom MUNLV NRW 5. Auswirkungen von Verfahrensumstellungen überprüfen, z.b. Ableitung in Druckrohr statt Freispiegelleitung 6. Abschätzung der Geruchsfreisetzung an Abstürzen Folie 26

27 Überblick emscher:kanal Folie 27

28 Überblick emscher:kanal Freispiegelkanal emscher:kanal (Investitionskosten > 2 Mrd., Fertigstellung 2017) 51 km lang, Tiefe bis 40 m 113 Schächte (alle m), Durchmesser 12 m 1 bzw. 2 Leitungen, max mm Durchmesser Technische Be /Entlüftung: Entwurf DMT Deutsche Montan Technologie GmbH Bergbau Service Wettertechnik 38 Abluftbehandlungsanlagen: Entwurf UniversitätKassel Kassel, Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Folie 28

29 Geruchsfreisetzung bei Abstürzen Vorhandene Kanäle Massive Emissionen neuer emscher:kanal Folie 29

30 Geruchsfreisetzung bei Abstürzen GEP in GE E /m Folie 30 0 Zulauf 0, Absturztiefe in m

31 GEP Messung: Anwendungen 1. Charakterisierung von Flüssigkeiten bezüglich ihrer Geruchsrelevanz 2. Charakterisierung von verschiedenen bisher gemessenen industriellen Abwässern (Grenzwertfestlegung + Überwachung (bald) nach VDI 3885/1 möglich) 3. Identifikation von Problemen: Beispiel Lackierereiabwasser eines großen Autowerks (1.800 KFZ/Tag) 4. Wirksamkeit von Dosiermaßnahmen im Kanal überprüfen Projekt Köln/Mönchengladbach,,gefördert vom MUNLV NRW 5. Auswirkungen von Verfahrensumstellungen überprüfen, z.b. Ableitung in Druckrohr statt Freispiegelleitung 6. Abschätzung der Geruchsfreisetzung an Abstürzen 7. Online Messung von Sulfid und GEP: der Sulfid und GEP Mess schrank SGM zur Prozesskontrolle der Chemikaliendosierung Folie 31

32 Automatische Sulfid und GEP Messung zur Dosierregelung 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 Frechen Mit diesen Sulfid /Geruchsmeßschrank läßt sich auch eine Ablaufkontrolle realisieren! Folie 32

33 enoses under research (excerpts) Frechen z.b. Projekte Köln, Wien, Berlin u.a. Zu elektronischen Nasen siehe bei untenstehender Internetadresse unter Publikationen Vorträge Frechen Folie 33

34 Wesentliche Prinzipien im Kanal Einleitung von Geruchsstoffen verhindern Bildung von Sulfid/Geruchsstoffen verhindern: Sulfidbildung verhindern Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten, Milieu in der Sielhaut nicht anaerobwerden lassen: z.b. Dosieren von Nitratverbindungen ( Nutriox etc.) Anaerobe Zustände vermeiden Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten Hat sich bereits Sulfid gebildet: Ausfällen von Sulfiden, z.b. durch Dosieren von Eisensalzen, Eisenhydroxidschlamm Haben sich bereits Geruchsstoffe gebildet: Oxidieren der Geruchsstoffe, z.b. durch Dosieren von Wasserstoffperoxid H 2 O 2 o.ä. Maskierung (?) Wenn alles nix hilft: Kapseln, fortleiten, behandeln Folie 34

35 Bauliche Massnahmen im Kanal Siehe DWA M 154 Folie 35

36 Dosierstation H 2 O 2 Mönchengladbach Schutzrohr Füllstandanzeige Auffangwanne Tank HO 2 2 (4000l) Schutzrohr Geruchssperre (Wasser) Mess- und Regelkabel Dosierleitung Umzäunung abschließbarer Schutzkasten Dosier- und Regeleinheit Vorlagebehälter kommunaler Abwasserkanal Dosierstation für H 2 O 2, [VIETEN, entnommen aus ATV-DVWK-M 154 (2003)] Folie 36

37 Messprogramm Mönchengladbach MP_1 MP_2 MP_3 MP_4 FeCLSO 4 H 2 O m m 700 m m Druckleitung Freispiegelleitung Druckleitung ssigkeit MP_ GEP (Geo mittel) in GE E /m 3 Flü MP_1 47 MP_ MP_ MP_1 49 MP_2 571 MP_3 258 MP_4 758 MP_1 38 MP_2 933 keinedosierung FeClSO 4 H 2 O 2 MP_3 747 MP_4 199 Folie 37

38 Druckrohrleitungen: Beispiel aus einer Kommune it /m 3 Flüssigke GE EP in GE E / y = 90117x ,9 R² = 0, Aufenthaltszeit Druckrohrleitung in h Folie 38

39 Maskierung Schlammlagerplatz Folie 39

40 Abluftbehandlung Biofilter+Maskierung (????) Folie 40

41 Maskierung Einhängen von Gelmatten in die Schächte H 2 S Reduzierung schwankend, manchmal lbis 50%, manchmal l0% Geruchsreduzierung unbedeutend Frechen Folie 41

42 Kapselung Folie 42

43 Kanalfilter: Kapselung oder Abluftbehandlung? In den Schacht eingehängte Aktivkohle oder Biofilter Verschluss des Luftweges über Klappe Wassertasse Schwimmer Keine Zwangsdurchlüftung, basieren auf natürlicher Lüftung Folie 43

44 Kanalfilter: Kapselung oder Abluftbehandlung? Frechen Frechen Folie 44

45 Kanalfilter: Kapselung oder Abluftbehandlung? Frechen Näheres siehe IKT Warentest Kanalfilter und Präsentation Frechen vom auf unter Publikationen - Vorträge Frechen Folie 45

46 Kanalfilter: Kapselung oder Abluftbehandlung? Frechen Folie 46

47 Kanalfilter: Kapselung oder Abluftbehandlung? Druckkennlinien Biofilter Schacht 5 / 4 Jahre Aktivkohle Schacht 1 / Alter? Biofilter Schacht 2 / neu Druck in Pa R² = 0,9965 R² = 0,9858 R² = 0,9932 Folie Luftstrom Q in m 3 /h

48 Kanalfilter: Kapselung oder Abluftbehandlung? Druckkennlinien Biofilter Schacht 5 / 4 Jahre Aktivkohle Schacht 1 / Alter? Biofilter Schacht 2 / neu Biofilter Sh Schacht ht2 (Biofiltersegment t einzeln) )/ neu Druck in Pa R² = 0,9965 R² = 0, R² = 0,9874 R² = 0,9932 Folie Luftstrom Q in m 3 /h

49 Kanalfilter: Kapselung oder Abluftbehandlung? Druckkennlinien Biofilter Schacht 5 / 4 Jahre Aktivkohle Schacht 1 / Alter? Biofilter Schacht 2 / neu Biofilter Schacht 2 (Biofiltersegment einzeln) / neu filterloser Schacht / Druck in Pa R² = 0,9965 R² = 0,9858 Folie R² = 0,9874 R² = 0,9932 R² = 0, Luftstrom Q in m 3 /h

50 Beispiel RRB Hamburg Anckelmannplatz Folie 50

51 Beispiel RRB Hamburg Anckelmannplatz Folie 51

52 Beispiel RRB Hamburg Anckelmannplatz Folie 52

53 Abluftbehandlung Aktivkohlefilter Folie 53

54 Bottrop: Abluftbehandlung Ozonierung / Biofilter Frechen Folie 54

55 Abluftfortleitung Hundertwasser-Kamin Laternen-Kamine (Stadt Wien) Folie 55

56 ... die ultima ratio... (?) Frey Folie 56

57 Und zum Schluss Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Diese (und mehr) Vortragsfolien können Sie downloaden: kassel.de\fb14\siwawi Folie 57

58 Und ganz zum Schluss Der Wasserrucksack PAUL Wasser für Menschen in kleinen Dörfern bei Katastrophen Portable Aqua Unit for L ifesavingi Bundessieger Gesellschaft Folie 58