ifa consult gmbh fortbildungsveranstaltung der dwa / bwk...
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Fortbildungsveranstaltung der DWA / BWK am 24 11 1010
ifa consult gmbh
DWA / BWK am 24.11.1010
G h d K i bl iGeruchs- und Korrosionsprobleme in
EntwässerungssystemenEntwässerungssystemen
Von: Dipl. Ing. Wolfgang Bühler, Neustadt a.d. Weinstraße
Vorstellung:ifa consult gmbh
Wolfgang Bühler:
Inhaber der i f a consult gmbhLandauer Straße 109
67434 Neustadt a. d. Weinstraße
Tel.: 0 63 21 / 91 81 – 0
E-Mail: w.buehler@ifa-consult.de
Verteilung der Häufigkeit von Geruchsproblemen in NRW
ifa consult gmbh
Geruchsproblemen in NRWGrößenklasse der Stadt Gemeinde Geruchsprobleme vereinzelte Geruchsproblemep p
(n=344) vorhanden Geruchsprobleme kein Thema
Anzahl in % GK Anzahl in % GK Anzahl in % GK
> 400 000 3 60% 2 40% 0 0%
< 400 000 4 36% 5 45% 2 18%
< 200 000 7 50% 5 36% 1 7%< 200 000 7 50% 5 36% 1 7%
< 100 000 5 13% 25 66% 8 21%
< 50 000 7 5% 83 65% 38 30%
< 20 000 8 6% 76 61% 40 32%
< 10 000 2 9% 6 26% 15 65%Gesamt 36 10% 202 59% 104 30%Gesamt 36 10% 202 59% 104 30%
ifa consult gmbh
2. Schwefelumwandlung inDruckrohrleitungen
Umwandlung von Sulfaten bei anaeroben Verhältnisse im Ab-wasser zu H2S. 2
Infolge von Sielhaut-bildung wird der Um-setzungsprozess beschleunigt.
ifa consult gmbh
Geruchsbelästigung bei DruckleitungenDruckleitungen
Da die Schwefelverbindungen zu den geruchsintensiven
Stoffen gehört, wird H2S als deren LeitparameterStoffen gehört, wird H2S als deren Leitparameter
verwendet:
Geruch nach faulen Eiern“„Geruch nach faulen Eiern
ifa consult gmbh
Theoretische Grundlagen:
Die H S Produktion in Druckrohrleitungen hängtDie H2S-Produktion in Druckrohrleitungen hängt u. a. von folgenden Faktoren ab:
Ph-Wert
Temperatur
Abwassermenge Abwassermenge
Aufenthaltszeit
ifa consult gmbh
Grenzwerte H2S-Konzentration:
ppm H2S Wirkungpp 2 g
0,002 - 0,15 GeruchsschwelleG ä3 - 5 Deutliche Geruchsbelästigung
10 MAK - Wert10 - 20 Sehstörung10 - 20 Sehstörung50 - 100 Ernsthafte Augenschäden150 - 250 Verlust des Geruchssinnes300 - 500 Ernsthafte Schädigung der Atemwege500 - 1.000 Tödliche Gefahr
1 000 T d> 1.000 Tod
Probleme bei Druckleitungen:ifa consult gmbh
• Geruchsprobleme
K i bl• Korrosionsprobleme(bei Beton: 10 mm/a Korrosions-(bei Beton: 10 mm/a Korrosions
rate bei 3 ppm H2S)
Übersicht Regelwerke:ifa consult gmbh
DWA Arbeitsblatt A 116 – 2 (DIN EN
)Druckentwässerung außerhalb von G ä S1671) Gebäuden, Ausgabe September 2007
Druckluftgespülte Abwassertransport-DWA Arbeitsblatt A 116 – 3 (DIN EN 1671):
Druckluftgespülte Abwassertransport-leitungen; In Bearbeitung; Gelbdruck geplant Ende 2010 / Angang 20111671): g p g g
DWA Arbeitsblatt Planung und Bau von Abwasserpump-DWA ArbeitsblattATV - A 134: anlagen; Ausgabe Juni 2006
Entwässerungssysteme außerhalb vonDIN EN 752 – 3: Entwässerungssysteme außerhalb von Gebäuden
Übersicht Regelwerke:ifa consult gmbh
DWA Arbeitsblatt Grundsätze für die Abwasserentsorgung in ländlich strukturierten Gebieten;
A 200: Ausgabe Juni 2010
DWA – M 115: Indirekteinleitung nicht häuslichem Abwasser; Ausgabe Juli 2007
ATV - DVWK M 154: Geruchsemissionen aus Entwässerungs-systemen - Vermeidung und Vermin-syste e e e du g u d ederung - Ausgabe Oktober 2003
ATV - M 168: Korrosion von Abwasseranlagen Ausgabe Juli 1998
Wichtigste Änderungen A 116 - 2:ifa consult gmbh
A 116 - 2(alt)
DWA - A 116 -2(neu)
Dimensionierung der Druckleitung: qs = 1,5 * 0,005 l/(s*E) qs = 0,005 l/(s*E)
R h i d td hab 32 mm:
S h id dRohrmindestdurch-messer: 80 mm Schneidradpumpen
ab 65 mm: Freistromradpumpen
bi DN 100 V 0 7 /Mindestfliess-geschwindigkeit: V = 0,8 m/s
bis DN 100: V = 0,7 m/sbis DN 150: V = 0,8 m/sbis DN 200: V = 0,9 m/sDurchflusszeit > 8 hDurchflusszeit /
Geruchsproblematik: -Durchflusszeit > 8 h Druckluftspülstation erforderlich
ifa consult gmbh
Sauerstoffzehrung:
Verweilzeit des Abwassers in der Druckleitung bis der Sauerstoff aufgezehrt ist
80
100
120
n M i l V il it
20
40
60
80
Min
uten Maximale Verweilzeit
des Abwassers in derDruckleitung
0
20
10 Grad 15 Grad 20 Grad
Ab t t
Ergebnis: Nach max. 2 h ist der gelöste Sauerstoff
Abwassertemperatur
Ergebnis: Nach max. 2 h ist der gelöste Sauerstoff aufgezehrt Bildung von H2S
ifa consult gmbh
DIN EN 752 - 3:
„Angefaultes Abwasser kann zur Bildung von giftigen oder explosionsfähigen Gemischen führen undoder explosionsfähigen Gemischen führen und bewirkt Geruchsbelästigungen, chemische Korrosion, Schwierigkeit bei der Abwasserbehandlung, Sicherheitsrisiken und Lebensgefahr“
Anfaulung von Abwasser durch lange Verweilzeiten „Anfaulung von Abwasser durch lange Verweilzeiten unter anaeroben Bedingungen sollte […] durch Verkürzung der Aufenthaltszeit in Druckleitungen,Verkürzung der Aufenthaltszeit in Druckleitungen, Kanälen, Speicherbecken und Dükern durch die Sicherstellung von selbstreinigend Fliessgeschwindigkeit […] vermieden werden“
ifa consult gmbh
DIN EN 1671 (ATV A 116 -2):
„Grundlegende Anforderungen an Druckentwässerungs-systeme sind“:systeme sind :
Es darf keine Gefahr für die Gesundheit der Bevölkerung ausgehen
Es darf keine Gefahr für das Betriebspersonal Es darf keine Gefahr für das Betriebspersonal bestehen
Die geforderte Lebensdauer und die bauliche Unversehrtheit ist sicherzustellen
ifa consult gmbh
DWA – M 115-2
„Stoffe die geeignet sind, die Funktionsfähigkeit der öffentlichen Abwasseranlage, bzw. die Reinigungs-öffentlichen Abwasseranlage, bzw. die Reinigungsleistung zu beeinträchtigen, giftige, übel riechende oderexplosive Dämpfe und Gase bilden, sowie Baustoffe undWerkstoffe angreifen dürfen grundsätzlich
nicht in die öffentliche Abwasseranlage eingeleitet werden “nicht in die öffentliche Abwasseranlage eingeleitet werden.“
Hierzu gehört insbesondere […] der SchwefelwasserstoffHierzu gehört insbesondere […] der Schwefelwasserstoff
ifa consult gmbh
DWA – M 154
„Zielsetzung für die Planung, den Bau und Betrieb vonKanalnetzen und ihrer Sonderbauwerke sollte, umKanalnetzen und ihrer Sonderbauwerke sollte, umGeruchsprobleme auszuschließen oder zumindest zuminimieren, vorrangig die
Vermeidung von anaeroben Verhältnisse sein“
Maßnahmen zur Symptombekämpfungifa consult gmbh
DruckleitungssystemÜMaßnahmen Freispiegel-
leitung Pumpwerk Druck-leitung
Übergabe-schacht
AbwasserbehandlungKalkmilch, Natronlauge,NatriumaluminatNatriumaluminatEisensalzlösungEisenhydroxidschlammNitratlösungLuft-, ReinsauerstoffWasserstoffperoxidGrund-, Trink-, BrauchwasserNeutralisation, Kompensation, Maskierung
AbluftbehandlungAbluftbehandlungLuftwäsche oxidierendabsorbierendBiowäscherTropfkörperwäscherBiofilter mit/ohneZwangsbelüftungAktivkohle dotiert, undotiertKatalysator, Ozonisierung,UV-ReaktorenUV-ReaktorenNeutralisation, Kompensation, MaskierungVerdünnung mit Luft
Häufige Maßnahmen zur S mptombekämpf ng (M 154)
ifa consult gmbh
Symptombekämpfung (M 154):
• Eisensalzlösungen
Nit tlö• Nitratlösung
• ReinsauerstoffReinsauerstoff
• (Kalkmilch)
Maßnahmen zur Vermeidungifa consult gmbh
Maßnahmen Freispiegel-leitungen
DruckleitungssystemBemerkungPumpwerk Druckleitung Übergabe-
schachtSauerstoffeintrag:g
nur bei aerobem AbwasserTurbulenzen
Abstürze
Vermeidung von Turbulenzennur bei anaerobem gAbwasser
Kurze Aufenthaltszeiten:Pumpenintervall
ReinwasserzugabegBe- und Entlüftung des Gasraumes: evtl.
Abluftbehandlung erf.
HausanschlüsseZwangsbe- und
-entlüftung
Kapselung: evtl. Zwangsbelüftung
Schürzen, KlappenLeerblasen der LeitungReinigung
Druckluftspülstation:ifa consult gmbh
Druckluftspülstation DruckleitungsendschachtDruckluftspülstationSchaltschrank
Druckkessel mit Verdichter
Schaltanlage
Druckleitungsendschacht
Druckluftleitung
Rückflussverhinderer
Druckleitung Freispiegelkanal
Druckregler
ZulaufAbsperrorgan
Druc
AlarmEinAus
Rückflussverhinderer
Absperrorgan
Tauchmotorpumpe
ifa consult gmbh
Druckluftspülstation:
Fertigteilbauwerk mit Windkessel KompressorFertigteilbauwerk mit Windkessel, Kompressor
und Steuerung
ifa consult gmbh
Geschwindigkeitsprofile in der DruckleitungDruckleitung
v
r
DD
Geschwindigkeitsprofile bei Abwasserförderung
turbulente Strömung bei Abwasser ohne Feststoffe
S ö fil b i S i ö Strömungsprofil bei Suspensionsströmung v > v
Strömungsprofil bei Förderung mit Ablagerungen v < vkrit
krit
ifa consult gmbh
Geschwindigkeitsprofile in der DruckleitungDruckleitung
SchwallkopfA
Druckluft
h2
Schwallwelle
1h Sunkwelle
Wirkung von Druckluft:ifa consult gmbh
• Verkürzung der Aufenthaltszeit des Abwassers
• Lösung von Ablagerungen
Ei t S t ff• Eintragung von Sauerstoff
• Verminderung der Bildung von Schwefel-Verminderung der Bildung von Schwefel
wasserstoff (H2S)
• Lösung von Sielhaut
ifa consult gmbh
Kostenvergleich:
Verbrauchl Mittel / m³
Abwasser
Behandlungskosten€/m³ Abwasser
.“Abwasser
Bellair green (FeCl2) 0,171 – 0,123 0,083 - 0,059
Bellair green plusBellair 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
Beispiel: ifa consult gmbh
Beschwerden der Anwohner über Geruchs-
belästigungen aus der Kanalisation.
Durch Zugabe von Nitratlösung (Nutriox) als
Provisorium werden z.Zt. die Geruchsprobleme
beseitigt.g
Übersicht:ifa consult gmbh
Auslauf – Schacht 41138
2 x parallele Druckleitungen2 x parallele Druckleitungen DN 200, L = ca. 2 600 m
PW …….
Anlass der Studieifa consult gmbh
• Hohe laufende Betriebskosten für das Dosiermittel.
• Symptombekämpfung, nicht Beseitigung der
U hUrsachen.
WirtschaftlichkeitsbetrachtungWirtschaftlichkeitsbetrachtung
Vergleich von Zugabe von Dosiermittel undVergleich von Zugabe von Dosiermittel und
Nachrüstung einer DruckluftspülstationNachrüstung einer Druckluftspülstation
ifa consult gmbh
Variante 1 Druckluftspülstation
Windkessel: V = 3 m³Windkessel: V 3 m
Kompressor, Luft-liefermenge =liefermenge = 1 800 m³/min
Ermittlung der Betriebskosten:ifa consult gmbh
Jährliche Betriebskosten fürJährliche Betriebskosten für Druckluftspülanlage
Kosten netto€/a
Jährliche Betriebskosten für Nutriox-Dosierung
Wartung Kompressor: 660 €/aWindkessel TÜV alle5 Jahre 250 €/a
Kosten netto€/a
Dosierkosten: 18 947 €Stromkosten für PW + Druckluftspülstation: 4.024 €/a
Wartung der Anlage:
Dosierkosten: 18.947 €
Stromkosten für PW 616 €
Wartung der Anlage: 4 160 €Wartung der Anlage: 2 h /Woche a 40 €/h 4.160 €/a
Summe Betriebskosten netto / a: 9.094 €/a
Wartung der Anlage: 2 h /Woche a 40 €/h
4.160 €
Summe Betriebskosten netto / a: 23.723 €
netto / a: netto / a:
Kostenbarwertberechnung Variante Dr ckl ftspülstation“
ifa consult gmbh
Variante „Druckluftspülstation“:
Investkosten AbschreiInvestkosten IK(€)
Abschrei-bungn (%)
Zinssatzi (%)
Gebäude 41.000 € 2 4Windkessel, St t
43.000 € 4 4Steuerung, etc.
3 000 €
Kompressoren, Ventilatoren
33.000 € 6,67 4
Reinvest Kompressor nach 15 Jahren
43.543 € 6,67 4
Kostenbarwertberechnung Variante Nitratlös ng“
ifa consult gmbh
Variante „Nitratlösung“:
Investkosten IK(€)
Ab-schreibung
n (%)
Zinssatzi (%)( ) ( )
Baukosten 25.000 2 4Lagertank, 28 000 4 4Steuerung 28.000 4 4
Dosierzubehör, Pumpe 7.000 6,67 4
Reinvest Dosierzubehör nach 15 Jahren
9.421 6,67 4
Kostenvergleich der Varianten:ifa consult gmbh
Investitionskostennetto
Betriebskostennetto
Nutriox: 60.000 € 23 723 €/aEi l F Cl 60 000 € 15 452 €/Eisensalze FeCl2: 60.000 € 15 452 €/aDruckluftspülung: 117.000 € 9 094 €/a
Kostenvergleich der Varianten:ifa consult gmbh
800.000 €
900.000 €
1.000.000 €Nutrioxdosierung
FeCl2
400.000 €
500.000 €
600.000 €
700.000 € Druckluftspülung
100.000 €
200.000 €
300.000 €
400.000 €
0 €1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
859.210 €1.000.000 €
Nutrioxdosierung
594.302 €493.108 €
400.000 €
600.000 €
800.000 € FeCl2
Druckluftspülung
0 €
200.000 €
1
ifa consult gmbh
Korrosions- und Geruchsprobleme inGeruchsprobleme in Abwasserdruckleitungen
Forschungsprojekt in Österreich
ifa consult gmbh
Druckleitung von einer AutobahnrastanlageAutobahnrastanlage
1. Nachrüstung einer ca. 1 300 m langen Abwasser-druckleitung PEHD 90 * 5,4 mm von einer Autobahnrastanlage mit einer DruckluftspülstationAutobahnrastanlage mit einer Druckluftspülstation.
2. Gängige Tauchmotorpumpen in einem Fertigteilschacht.g g p p g
3. Am Auslauf der Druckleitung wurden H2S-Konzentrationen von 20 – 50 mg /l gemessenKonzentrationen von 20 – 50 mg /l gemessen.
ifa consult gmbh
Förderleistung der PumpenI b t i b h d Ab h lt d
3,50
Inbetriebnahme der Druckluftspülung am 10.2.2005
Abschalten der Druckluftspülung am 15.3.2005
2,50
3,00
1 50
2,00
Förderleistung (l/s)
1,00
1,50
0,00
0,50
07.02.200512.02.200517.02.200522.02.200527.02.200504.03.200509.03.200514.03.200519.03.200524.03.200529.03.200503.04.200508.04.200513.04.200518.04.2005
Zeitachse (Tage)
ifa consult gmbh
Förderleistung am 7.2.05 ohne Druckluftspülungohne Druckluftspülung
2,50
2,00
1,50
rmen
ge (l
/s)
1,00Was
ser
0,50
0,00
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
Zeit
ifa consult gmbh
Förderleistung am 13.2.05 mit Druckluftspülungmit Druckluftspülung
3,50
2,50
3,00
2,00
rmen
ge (l
/s)
1,00
1,50
Was
se
0,50
Pumpe 1 Pumpe 2
0,00
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
Zeit
ifa consult gmbh
Auswertung der Abwasser-messungenmessungen
45
35
40
H2S-Gehalt (ppm)O2 Gehalt (mg/l)
25
30O2-Gehalt (mg/l)Abwassertemperatur (Grad)
10
15
20
0
5
10
0
19.01
.200
526
.01.2
005
02.02
.200
509
.02.2
005
16.02
.200
523
.02.2
005
02.03
.200
509
.03.2
005
16.03
.200
523
.03.2
005
30.03
.200
506
.04.2
005
13.04
.200
520
.04.2
005
27.04
.200
5
ifa consult gmbh
Strombedarf :
Oh D kl ft ül l di POhne Druckluftspülung, also nur die Pumpen:
0 37 – 0 46 KWh/m³0,37 – 0,46 KWh/m
Mit Druckluftspülung, also Pumpe + Kompressor:
0 42 0 54 KWh/ ³0,42 – 0,54 KWh/m³
ifa consult gmbh
Resumee
Zit t d lä fi Ab hl b i htZitat aus dem vorläufigen Abschlussbericht:
durch den Betrieb der Druckluftspülstation„... durch den Betrieb der Druckluftspülstation konnte der Sulfidgehalt um ca.
80 – 90 %
f 4 6 /l kt d “auf 4 – 6 mg/l gesenkt werden.“
ifa consult gmbh
Zusammenfassung:
Ziel bei der Planung und Sanierung von Druck-leitungen sollte es sein, dass das Abwasser am Ende der Druckrohrleitung in einem aeroben Zustandankommt.
Vermeiden von Geruch und Korrosion im Rahmen derVermeiden von Geruch und Korrosion im Rahmen der Planung ist besser und billiger, als nachträgliche Symptombekämpfung mittels Geruchsfilter, Dosiermittel, etc..
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