Praktische Kanalisationstechnik Zukunftsfähige Entwässerungssysteme Lindau, 7. und 8. März 2013 Bauliche und betriebliche Gegenmaßnahmen bei Korrosion und Geruch 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
Überblick Einführung: 3 vorschnelle Urteile Jeder weiß was Kann man Geruch überhaupt messen? Geruch = Schwefelwasserstoff (= Korrosion) Flüssigkeiten als originäre Quelle von Gerüchen Strategien zur Vermeidung und Verminderung von Geruch und Korrosion Anwendungen und Beispiele Generelle bauliche und betriebliche Maßnahmen Weitere mögliche Minderungsmaßnahmen Ausblick Folie 2
Jeder weiß was... wir haben es mit vielen Experten zu tun: Wer war der Übeltäter Der Kanal? Die Kläranlage? Folie 3
Jeder weiß was... wir haben es mit vielen Experten zu tun: Folie 4
Kann man Geruch überhaupt messen? Die Geruchsstoffkonzentration c od einer zu untersuchenden Gasprobe entspricht zahlenmäßig dem Verdünnungsverhältnis zwischen geruchsneutraler Luft und der zu untersuchenden Luft, welches notwendig ist, um die Geruchsschwelle zu erreichen. Geruchsschwelle 50 % der Beurteilungen 50 % der Beurteilungen lauten Geruch lauten kein Geruch Geruchsstoffkonzentration c od in Geruchseinheiten pro m³ Luft GE E /m³ Folie 5 DIN EN 13725:2003 Bestimmung der Geruchsstoffkonzentration durch Olfaktometrie
Olfaktometer (hier: 4 Platz Gerät) Geruchsneutrale Luft Verdünnte Mischung Probe PC und Protokolldrucker Frechen Fre echen/franke Folie 6
Geruch das ist doch Schwefelwasserstoff H 2 S? 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 1.000 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 7
H 2 S ist ein Teil des Geruchs Schwefel wasserstoff Folie 8
Woher kommt der Geruch? Industrie Kanalisation, vor allem Druckrohrleitungen Abwasser und Shl Schlammbehandlung bh und entsorgungt Folie 9
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 10 Je weiter links in der Prozesskette gemessen wird, desto größer sind die Einflußmöglichkeiten! Daher muss man im Abwasser messen (und nicht erst in der Kanalluft!)
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 11
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 12
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 13
GEP Messung: Geräte Gasaustrag strag / Probenahmestelle Luftvolumen < 10 Liter Flüssigkeit Volumen 30 Liter Membran- Tellerbelüfter (feinblasig) Luftzufuhr ca. 0,3 m Frechen Folie 14
GEP Messung: Auswertung Folie 15 E /m 3 E /m Luft 3 Luft on n c in od in GEE G zentration stoffkonz sstoffkonz Geruchs 2.000 1.500 1.000 500 100 0 Olfaktometrische olfaktometrische Meßwerte Meßergebnisse berechnet berechnet GEP = (c od c 100 )/V p dv L Versuchsdauer Test-Dauer mit V p = 30 L extrapoliert 0 200 400 600 Strippluft Volumen Luftmenge in Liter in Liter
Ergebnisse von GEP Messungen Charakterisierung von Flüssigkeiten bezüglich ihrer Geruchsrelevanz Abwasser: Frischer Überschußschlamm: 80.000 (5.000 600.000) GE E /m 3 Flüssigkeit 30.000 (9.000 150.000) GE E /m 3 Flüssigkeit Filtrat stabilisierter Schlamm: 110.000 (5.000 400.000) GE E /m 3 Flüssigkeit Filtrat Rohschlamm: 2.000.000 (> 10.000.000) 000 000) GE E /m 3 Flüssigkeit Werte über 50.000 GE E E/ /m 3 Flüssigkeit im Kanal gelten als kritisch Folie 16
Ergebnisse von GEP Messungen Charakterisierung von verschiedenen bisher gemessenen industriellen Abwässern (Grenzwertfestlegung + Überwachung (bald) nach VDI 3885/1 möglich) Brauerei: bis 3.000.000 GE E /m 3 Flüssigkeit Chemische Industrie: bis 12.000.000 GE E /m 3 Flüssigkeit Papierindustrie: bis 6.000.000 GE 3 E /m Flüssigkeit Gerberei: bis 15.000.000 GE E /m 3 Flüssigkeit Fleischindustrie: bis 10.000.000 GE E /m 3 Flüssigkeit Hefeindustrie: bis 40.000.000 GE E /m 3 Flüssigkeit Folie 17
Wesentliche Prinzipien im Kanal Einleitung von Sulfid/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 18
Bauliche Maßnahmen Freispiegelleitungen Abluft Zuluft Abluftventilator Zuluftventilator Folie 19 künstliche Be- und Entlüftung einer Freispiegelleitung mit Untersturzbauwerk [Thistlethwayte, D.K.B. 1979]
Druckrohrleitungen: Beispiel aus einer Kommune it /m 3 Flüssigke GE EP in GE E / 450.000 400.000 350.000 300.000 250.000 200.000 150.000 100.000 50.000 0 y = 90117x + 2419,9 R² = 0,9805 0 1 2 3 4 5 Aufenthaltszeit Druckrohrleitung in h Folie 20
Bauliche Maßnahmen Druck /Freispiegelleitungen falsch: - starke Turbulenzen - Druckleitungsscheitel nicht benetzt - keine Be- und Entlüftung richtig: - geringe Turbulenzen - Druckleitung gefüllt - Be- und Entlüftung vorhanden Korrosion Zuluft Abluft Turbulenzen Übergabeschacht Druck-/ Freispiegelleitung [Thistlethwayte, D.K.B. 1979] Folie 21
Bauliche Maßnahmen Pumpwerke Zuläufe in Abwasserpumpwerken [Thistlethwayte, D.K.B. 1979] Folie 22
Bauliche Maßnahmen Pumpwerke Zuluft Abluft HS 2 Einschaltwasserspiegel Abwasserzufluss O 2 Turbulenzen Ausschalt- wasserspiegel zeitweise benetzte Sielhaut ständig benetzte Sielhaut Sammelbehälter eines Abwasserpumpwerkes [Thistlethwayte, D.K.B. 1979] Folie 23
Betriebliche Maßnahmen O 2 -Haushalt Oxidation der Binden der stützen Geruchsstoffe Geruchsstoffe Kapselung/Abluftbehandlung ph-wertanhebung Geruchsneutralisation -adsorption Folie 24
Betriebliche Maßnahmen O 2 -Haushalt stützen Sauerstoffhaushalt stützen durch: Nitratverbindungen Wasserstoffperoxid Luftsauerstoff Flüssigsauerstoff Folie 25
Betriebliche Maßnahmen O 2 -Haushalt stützen Oxidation der Geruchsstoffe Oxidation bereits entstandener Geruchsstoffe: Nitratverbindungen Wasserstoffperoxid Luftsauerstoff Flüssigsauerstoff Folie 26
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 27
Betriebliche Maßnahmen O 2 -Haushalt Oxidation der Binden der stützen Geruchsstoffe Geruchsstoffe Binden der Geruchsstoffe: Fällung z. B. durch Eisenchloridsulfat, Eisenhydroxidschlamm Folie 28
Messprogramm Mönchengladbach MP_1 MP_2 MP_3 MP_4 FeCLSO 4 H 2 O 2 3.200 m 2.300 m 700 m 1.200 m Druckleitung Freispiegelleitung Druckleitung ssigkeit 1.800 1.600 MP_2 1.587 GEP (Geo mittel) in 1.0 000 GE E /m 3 Flü 1.400 1.200 1.000 800 600 400 200 0 MP_1 47 MP_3 1.084 MP_4 1.174 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 29
Warum Dosierregelung? Folie 30
Warum Dosierregelung? Folie 31
Warum Dosierregelung? Chemikal ien- Verbrauch 100 % Folie 32
Warum Dosierregelung? Chemikal ien- Verbrauch 100 % Folie 33
Warum Dosierregelung? Chemikal ien- Verbrauch 100 % 63 % Folie 34
Warum Dosierregelung? Chemikal ien- Verbrauch 100 % 63 % Folie 35
Warum Dosierregelung? Chemikal ien- Verbrauch 100 % 63 % 42 % Folie 36
Research SOU in operation in Berlin at BWB+KWB DESEE Frechen DESEE Folie 37
Betriebliche Maßnahmen O 2 -Haushalt Oxidation der Binden der stützen Geruchsstoffe Geruchsstoffe ph-wertanhebung Laugen- oder Kalkzugabe ph-wertanhebung Folie 38
Betriebliche Maßnahmen O 2 -Haushalt Oxidation der Binden der stützen Geruchsstoffe Geruchsstoffe Geruchsmaskierung Geruchsneutralisation -adsorption ph-wertanhebung Folie 39
Maskierung Schlammlagerplatz Folie 40
Abluftbehandlung Biofilter+Maskierung (????) Folie 41
Maskierung Einhängen von Gelmatten in die Schächte H 2 S Reduzierung schwankend, manchmal lbis 50%, manchmal l0% Geruchsreduzierung unbedeutend Frechen Folie 42
Betriebliche Maßnahmen O 2 -Haushalt Oxidation der Binden der stützen Geruchsstoffe Geruchsstoffe Kapselung/Abluftbehandlung ph-wertanhebung Geruchsneutralisation -adsorption Folie 43
Kapselung einfach Folie 44
... oder hochwirksam... (?) Frey Folie 45
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 46
Kanalfilter: Kapselung oder Abluftbehandlung? Frechen Näheres siehe IKT Warentest Kanalfilter und Präsentation Frechen vom 19.01.2010 auf unter Publikationen - Vorträge Frechen Folie 47
Kanalfilter: Kapselung oder Abluftbehandlung? 200 180 160 Druckkennlinien Biofilter Schacht 5 / 4 Jahre Aktivkohle Schacht 1 / Alter? Biofilter Schacht 2 / neu Druck in Pa 140 120 100 80 60 40 20 R² = 0,9965 R² = 0,9858 R² = 0,9932 Folie 48 0 0 50 100 150 200 250 Luftstrom Q in m 3 /h
Kanalfilter: Kapselung oder Abluftbehandlung? 200 180 160 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 140 120 100 80 60 R² = 0,9965 R² = 0,9858 40 20 R² = 0,9874 R² = 0,9932 Folie 49 0 0 50 100 150 200 250 Luftstrom Q in m 3 /h
Beispiel RRB Hamburg Anckelmannplatz Folie 50
Abluftbehandlung Aktivkohlefilter Folie 51
Und zum Schluss Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Diese (und mehr) Vortragsfolien können Sie downloaden: www.uni kassel.de\fb14\siwawi Folie 52
Und ganz zum Schluss Der Wasserrucksack PAUL Wasser für Menschen in kleinen Dörfern bei Katastrophen Folie 53 Portable Aqua Unit for Bundessieger L ifesaving Gesellschaft www.wasserrucksack.de