Grundlagen und Messtechnik

ÖWAV Geruch
Wien, 23.06.2015
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”
Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW)
Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen
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und Bundessieger
„Gesellschaft“
Einführung
ÖWAV Geruch
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 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
Folie 2
Korrosion
 Dosierregelung – möglich ?
 Beispiel
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Jeder weiß was
ÖWAV Geruch
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Wer war der Übeltäter
... wir haben es mit vielen
Experten zu tun:
Der Kanal?
Folie 3
Die Kläranlage?
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Jeder weiß was
Folie 4
... wir haben es mit vielen
Experten zu tun:
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ÖWAV Geruch
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ÖWAV Geruch
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Geruch – das ist doch Schwefelwasserstoff H2S ?
 H2S ist ein in Abwassersystemen üblicher und bedeutender
Geruchsstoff, der bei Faulvorgängen ohne Sauerstoff entsteht
 H2S ist sehr geruchsintensiv: 1 ppm H2S ≈ 2.000 GEE/m3
 H2S kann erhebliche Schäden anrichten
© Frechen
Folie 5
 Wenn H2S vorhanden  Geruch vorhanden, aber:
 Wenn kein H2S vorhanden, kann es dennoch stinken!
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ÖWAV Geruch
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Geruchsstoffe in Abwässern
GeruchsstoffEintrag infolge
Produktion
GeruchsstoffEntstehung im
Abwasser
GeruchsStoffe
im Abwasser
Übergang
in die
Kanalluft
Austritt
aus dem
Kanal
ins Freie
Geruchsbelastung
Geruchsbelästigung
 Je weiter links in der Prozesskette gemessen wird, desto größer
Folie 6
sind die Einflußmöglichkeiten!
 Konsequenz: im Abwasser messen (und nicht erst in der Kanalluft!) – und zwar Sulfid und Geruch !
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ÖWAV Geruch
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Noch ein Grund, im Abwasser zu messen:
Normaler Kanal mit natürlicher Lüftung über die Schächte ...
Irgendein Messgerät (z.B. H2Sg)
l = niedriger Luftdruck
h = hoher Luftdruck
Folie 7
h
l
Geruch
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l
Geruch
h
ÖWAV Geruch
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Noch ein Grund, im Abwasser zu messen:
Normaler Kanal mit natürlicher Lüftung über die Schächte ...
Irgendein Messgerät (z.B. H2Sg)
l = niedriger Luftdruck
h = hoher Luftdruck
Folie 8
h
l
Geruch
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l
Geruch
h
Wie im Abwasser messen ? Beispiel Geruch
ÖWAV Geruch
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GeruchsEmissionsPotenzial
in Geruchseinheiten pro m³ Flüssigkeit
GEE/m³Flüssigkeit
”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 ! )
Folie 9
 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!
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GEP-Messung: Geräte
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Gasaustrag / Probenahmestelle
Luftraum
< 15 Liter
Flüssigkeit
Volumen
30 Liter
Luftzufuhr
Folie 10
ca. 0,3 m
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© Frechen
MembranTellerbelüfter
(feinblasig)
Wesentliche Prinzipien im Kanal
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 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 (→ CaNO3 etc.), O2, Luft ...
 Bildung der Geruchsstoffe verhindern -> Anaerobe Zustände vermeiden,
Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten: Dosieren von z.B.
Nitratverbindungen (→ CaNO3 etc.), O2, Luft ...
 Hat sich bereits Sulfid gebildet:
 Ausfällen, z.B. durch Dosieren von Eisensalzen, Eisenhydroxidschlamm
 Haben sich bereits Geruchsstoffe gebildet:
Folie 11
 Oxidieren, z.B. durch Dosieren von Wasserstoffperoxid H2O2 o.ä.
 Maskierung (?)
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Wesentliche Prinzipien im Kanal
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 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 (→ CaNO3 etc.), O2, Luft ...
 Bildung der Geruchsstoffe verhindern -> Anaerobe Zustände vermeiden,
Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten: Dosieren von z.B.
Nitratverbindungen (→ CaNO3 etc.), O2, Luft ...
 Hat sich bereits Sulfid gebildet:
 Ausfällen, z.B. durch Dosieren von Eisensalzen, Eisenhydroxidschlamm
 Haben sich bereits Geruchsstoffe gebildet:
Folie 12
 Oxidieren, z.B. durch Dosieren von Wasserstoffperoxid H2O2 o.ä.
 Maskierung (?)
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Wesentliche Prinzipien im Kanal
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 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 (→ CaNO3 etc.), O2, Luft ...
 Bildung der Geruchsstoffe verhindern -> Anaerobe Zustände vermeiden,
Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten: Dosieren von z.B.
Nitratverbindungen (→ CaNO3 etc.), O2, Luft ...
1
 Hat sich bereits Sulfid gebildet:
 Ausfällen, z.B. durch Dosieren von Eisensalzen, Eisenhydroxidschlamm
 Haben sich bereits Geruchsstoffe gebildet:
Folie 13
 Oxidieren, z.B. durch Dosieren von Wasserstoffperoxid H2O2 o.ä.
 Maskierung (?)
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Wesentliche Prinzipien im Kanal
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 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 (→ CaNO3 etc.), O2, Luft ...
 Bildung der Geruchsstoffe verhindern -> Anaerobe Zustände vermeiden,
Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten: Dosieren von z.B.
Nitratverbindungen (→ CaNO3 etc.), O2, Luft ...
1
 Hat sich bereits Sulfid gebildet:
2
Haben sich bereits Geruchsstoffe gebildet:
 Ausfällen, z.B. durch Dosieren von Eisensalzen, Eisenhydroxidschlamm

Folie 14
 Oxidieren, z.B. durch Dosieren von Wasserstoffperoxid H2O2 o.ä.
 Maskierung (?)
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Wesentliche Prinzipien im Kanal
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 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 (→ CaNO3 etc.), O2, Luft ...
 Bildung der Geruchsstoffe verhindern -> Anaerobe Zustände vermeiden,
Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten: Dosieren von z.B.
Nitratverbindungen (→ CaNO3 etc.), O2, Luft ...
1
 Hat sich bereits Sulfid gebildet:
2
Haben sich bereits Geruchsstoffe gebildet:
3
 Ausfällen, z.B. durch Dosieren von Eisensalzen, Eisenhydroxidschlamm

Folie 15
 Oxidieren, z.B. durch Dosieren von Wasserstoffperoxid H2O2 o.ä.
 Maskierung (?)
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Wesentliche Prinzipien im Kanal
ÖWAV Geruch
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 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 (→ CaNO3 etc.), O2, Luft ...
 Bildung der Geruchsstoffe verhindern -> Anaerobe Zustände vermeiden,
Sauerstoffgehalt ausreichend hoch halten: Dosieren von z.B.
Nitratverbindungen (→ CaNO3 etc.), O2, Luft ...
1
 Hat sich bereits Sulfid gebildet:
2
Haben sich bereits Geruchsstoffe gebildet:
3
 Ausfällen, z.B. durch Dosieren von Eisensalzen, Eisenhydroxidschlamm

Folie 16
 Oxidieren, z.B. durch Dosieren von Wasserstoffperoxid H2O2 o.ä.
 Maskierung (?)
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... Zwischenbemerkung ...
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 Zu den verschiedensten – baulichen und betrieblichen –
Folie 17
Maßnahmen siehe viele Vorträge und Veröffentlichungen auf
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Folie 18
Warum Dosierregelung?
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Folie 19
Warum Dosierregelung?
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ÖWAV Geruch
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ChemikalienVerbrauch
Warum Dosierregelung?
Folie 20
100 %
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ChemikalienVerbrauch
Warum Dosierregelung?
100 %
Folie 21
63 %
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ChemikalienVerbrauch
Warum Dosierregelung?
100 %
63 %
Folie 22
42 %
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Sulfid- und GEP-Messschrank SGM zur Dosierregelung
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Reaktor für die
GEP-Messung
Reaktor für die
Sulfidmessung
Grafikmonitor mit
Datenerfassung/
Datenbearbeitung
SPS zur Steuerung
Messung von Sulfid
über Strippung bei
pH=4 und Messung
von H2Sg
Druckluft
© Frechen
GEP-Messung über
elektronische Nase
(nicht dargestellt)
Folie 23
Mit diesen Sulfid-/Geruchsmeßschrank läßt sich auch eine Ablaufkontrolle realisieren!
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Auswahl einiger bisher untersuchte eNasen
© Frechen
z.B. Projekte Köln, Wien,
Berlin u.a.
Zu elektronischen Nasen
siehe bei untenstehender
Internetadresse unter
„Publikationen“ –
„Vorträge“
Folie 24
© Frechen
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Folie 25
eNase
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Folie 26
Sensor
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ÖWAV Geruch
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Datenpool FG SWW
 Datenpool des FG SWW:
 5 verschiedene eNasen
 3 olfaktometrische Labore
 Unterschiedliche Geruchsherkunft
Folie 27
Projekt
Wien
Wien
Hilter
Emscherkanal
Biofilter
GEP mit Abwasser
Sicherheitsforschung 1
Sicherheitsforschung 2
lab test
Verden
Aachen
Berlin
Stand 10/2012
eNase
A
B
A
A
C
A,A
A,A
A,A
C
A,A
A,A
A,B,D,E
Zeitbereich Olfaktometrie Geruchsherkunft
2005
Lab 1
Abwasser
2005
Lab 1
Abwasser
4/2008 - 5/2008
Lab 2
Abwasser
1/2007 - 1/2008
Lab 2
Abwasser
2009
Lab 2
Abwasser
2010
Lab 2
Abwasser
2007
Drogen/Sprengstoffe
2010
Drogen/Sprengstoffe
2009
Schefelwasserstoff
2010/2011/2012
Lab 3
Abwasser
2011
Lab 3
Abwasser
2011/2012
Lab 3
Abwasser
Gesamt mit Olfaktometrie
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Anzahl
382
156
40
150
12
88
(8)
(40)
(20)
110
156
1429
2.523
Forschung gemeinsam mit BWB und KWB
© DESEE
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© Frechen
Folie 28
© DESEE
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Laufendes Projekt in Hannover
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Folie 29
SGM – aktueller Standort im Zulauf der KA Herrenhausen
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ÖWAV Geruch
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Erster SGM in Hannover
© DESEE
© Frechen
Folie 30
© DESEE
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Folie 31
Erster SGM in Hannover
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ÖWAV Geruch
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Dynamisches Verhalten von Sulfid
2.0
sulphide concentration [mg/L]
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
Folie 32
time
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Dynamisches Verhalten von Sulfid
Sulfid [mg/L]
Sulfid
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
Folie 33
Datum / Uhrzeit
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Sulfid und Geruch
Sensorwert / Sulfid [10 mg/L]
Sensor S1
MW aus 11 ohne Spülung
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Folie 34
Datum / Uhrzeit
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Sulfid x 10
Folie 35
Hannover
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ÖWAV Geruch
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ÖWAV Geruch
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Was kann ein SGM entscheiden ?
H2S
vorhanden
J
FeCl2
dosieren
N
GEP
> Sollwert
N
Folie 36
okay
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J
H2O2
dosieren
ÖWAV Geruch
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Ausblick – Regelung
SGM
Störgrößenmessung
Dosierstoff-Tank
AusstrippReaktoren
SGM
Regelgrößenmessung
SGM
DosierstoffVentil
Gasanalyse-Geräte
Reglereinheit
Folie 37
ProbenstromZuführung
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ProbenstromZuführung
AusstrippReaktoren
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Ausblick – Regelung
SGM
Störgrößenmessung
Übergeordnete selbstlernende Regeleinheit
Dosierstoff-Tank
AusstrippReaktoren
SGM
Regelgrößenmessung
SGM
DosierstoffVentil
Gasanalyse-Geräte
Reglereinheit
Folie 38
ProbenstromZuführung
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ProbenstromZuführung
AusstrippReaktoren
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... oder so – auch hochwirksam ... (?)
Folie 39
© Frey
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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:
www.uni-kassel.de\fb14\siwawi
Folie 40
(oder einfach mit Google & Co: Frechen Kassel …..)
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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“
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www.wasserrucksack.de
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