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 www.uni-kassel.de/fb14/siwawi und Bundessieger „Gesellschaft“ Einführung ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 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 Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi Jeder weiß was ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 Wer war der Übeltäter ... wir haben es mit vielen Experten zu tun: Der Kanal? Folie 3 Die Kläranlage? Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi Jeder weiß was Folie 4 ... wir haben es mit vielen Experten zu tun: Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 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! Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 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 ! Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 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 Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi l Geruch h ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 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 Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi l Geruch h Wie im Abwasser messen ? Beispiel Geruch ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 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! Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi GEP-Messung: Geräte ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 Gasaustrag / Probenahmestelle Luftraum < 15 Liter Flüssigkeit Volumen 30 Liter Luftzufuhr Folie 10 ca. 0,3 m Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi © Frechen MembranTellerbelüfter (feinblasig) Wesentliche Prinzipien im Kanal ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 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 (?) Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi Wesentliche Prinzipien im Kanal ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 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 (?) Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi Wesentliche Prinzipien im Kanal ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 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 (?) Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi Wesentliche Prinzipien im Kanal ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 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 (?) Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi Wesentliche Prinzipien im Kanal ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 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 (?) Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi Wesentliche Prinzipien im Kanal ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 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 (?) Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ... Zwischenbemerkung ... ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 Zu den verschiedensten – baulichen und betrieblichen – Folie 17 Maßnahmen siehe viele Vorträge und Veröffentlichungen auf www.uni-kassel.de/fb14/siwawi Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi Folie 18 Warum Dosierregelung? Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 Folie 19 Warum Dosierregelung? Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 ChemikalienVerbrauch Warum Dosierregelung? Folie 20 100 % Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 ChemikalienVerbrauch Warum Dosierregelung? 100 % Folie 21 63 % Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 ChemikalienVerbrauch Warum Dosierregelung? 100 % 63 % Folie 22 42 % Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi Sulfid- und GEP-Messschrank SGM zur Dosierregelung ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 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! Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi 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 Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 Folie 25 eNase Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 Folie 26 Sensor Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 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 Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi Anzahl 382 156 40 150 12 88 (8) (40) (20) 110 156 1429 2.523 Forschung gemeinsam mit BWB und KWB © DESEE ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 © Frechen Folie 28 © DESEE Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi Laufendes Projekt in Hannover ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 Folie 29 SGM – aktueller Standort im Zulauf der KA Herrenhausen Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 Erster SGM in Hannover © DESEE © Frechen Folie 30 © DESEE Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi Folie 31 Erster SGM in Hannover Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 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 Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 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 Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 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 Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi Sulfid x 10 Folie 35 Hannover Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 Was kann ein SGM entscheiden ? H2S vorhanden J FeCl2 dosieren N GEP > Sollwert N Folie 36 okay Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi J H2O2 dosieren ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 Ausblick – Regelung SGM Störgrößenmessung Dosierstoff-Tank AusstrippReaktoren SGM Regelgrößenmessung SGM DosierstoffVentil Gasanalyse-Geräte Reglereinheit Folie 37 ProbenstromZuführung Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ProbenstromZuführung AusstrippReaktoren ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 Ausblick – Regelung SGM Störgrößenmessung Übergeordnete selbstlernende Regeleinheit Dosierstoff-Tank AusstrippReaktoren SGM Regelgrößenmessung SGM DosierstoffVentil Gasanalyse-Geräte Reglereinheit Folie 38 ProbenstromZuführung Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ProbenstromZuführung AusstrippReaktoren ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 ... oder so – auch hochwirksam ... (?) Folie 39 © Frey Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 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 …..) Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.uni-kassel.de/fb14/siwawi ÖWAV Geruch Wien, 23.06.2015 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“ Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft (FG SWW) Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen www.wasserrucksack.de www.uni-kassel.de/fb14/siwawi
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