Optimierte H₂S-Kontrolle nach der Zentralisierung der Abwasserbehandlung

Hintergrund
Schwefelwasserstoff (H₂S) stellt eine dauerhafte Herausforderung in Kanalnetzen dar, weshalb Versorgungsunternehmen häufig auf die Dosierung von Chemikalien zurückgreifen, um das toxische Gas zu kontrollieren und dadurch das Risiko von Geruchsbelästigungen und Korrosionsschäden zu reduzieren.

Die optimale Dosiermenge zu bestimmen, ist jedoch ohne verlässliche Daten schwierig. Kanalnetze sind komplexe und dynamische Systeme, in denen die H₂S-Konzentrationen je nach Durchfluss, Verweilzeiten und Zusammensetzung des Abwassers stark variieren können. Ohne ein Verständnis dieser Schwankungen besteht die Gefahr, dass das H₂S-Management reaktiv wird. Dies kann zu Geruchsproblemen führen, die zeitaufwändige Einsätze des Betriebspersonals erfordern, zu vorzeitigen Schäden an Anlagen durch Korrosion sowie zu einem unnötig hohen Chemikalienverbrauch.

Herausforderung
Der dänische Versorger Aalborg Forsyning betreibt ein weitläufiges Kanalnetz in Aalborg in Nordjütland. Laufende Infrastrukturinvestitionen haben die H₂S-Problematik des Unternehmens maßgeblich beeinflusst. Dazu gehören die Zentralisierung der Abwasserbehandlung auf zwei große Kläranlagen im Osten und Westen der Stadt sowie ein Kanaltrennungsprojekt, bei dem Niederschlagswasser über separate Leitungen abgeführt wird, anstatt gemeinsam mit dem Abwasser transportiert zu werden. Obwohl diese Maßnahmen zahlreiche Vorteile bieten, haben sie in Teilen des Netzes auch zu längeren Transportstrecken und erhöhten Verweilzeiten geführt – Bedingungen, die die Bildung von H₂S begünstigen.

Die Hauptursache für die Herausforderungen sind zwei Druckleitungen außerhalb von Aalborg, die Abwasser aus den umliegenden Einzugsgebieten zu den beiden Kläranlagen in Aalborg transportieren.

• Nibe zur Kläranlage West
  Eine ehemalige Kläranlage in Nibe wurde zu einem Pumpwerk umgebaut, wodurch lange Transportwege zur westlichen Kläranlage in Aalborg entstanden sind. Über diese Leitung wird zudem ein erheblicher Anteil an Industrieabwasser transportiert, was unbehandelt zu erhöhten und stark schwankenden H₂S-Konzentrationen beiträgt.
• Hals zur Kläranlage Ost
  Diese 43 km lange Druckleitung transportiert häusliches Abwasser aus kleineren Ortschaften sowie aus einem Ferienhausgebiet in der Nähe von Hals. Die hydraulischen Bedingungen variieren dort erheblich. Außerhalb der Urlaubssaison führen lange Verweilzeiten zu günstigen Bedingungen für die Bildung von H₂S.

Lösung
Um diese H₂S-Herausforderungen zu bewältigen, richtete Aalborg Forsyning entlang beider Druckleitungen mehrere strategisch platzierte Dosierstationen ein, die sowohl Nitrat- als auch Eisensulfatlösungen einsetzen. Zur effektiven Steuerung dieser Dosierstationen wurden sieben SulfiLogger™ H₂S-Sensoren an strategischen Messstellen installiert. Die Echtzeitdaten der Sensoren dienen dabei als direkte Grundlage für die Festlegung und Anpassung der Dosiermengen.

Ein SulfiLogger™ H₂S-Sensor vor der Installation in einem Pumpwerksschacht nahe Nibe.

Die Sensoren messen direkt im Abwasser und liefern kontinuierliche Echtzeitdaten, die über eine Cloud-Lösung in das SCADA-System des Versorgers integriert werden. Dadurch können die Betreiber die H₂S-Konzentrationen engmaschig überwachen und die Daten aktiv im täglichen Betrieb nutzen. Auf Grundlage der Echtzeitinformationen werden die Dosiermengen an den verschiedenen Stationen kontinuierlich angepasst, um den tatsächlichen Bedingungen zu entsprechen und den Chemikalieneinsatz kostenoptimal zu gestalten.

Die Online-Messung von gelöstem H₂S in der Flüssigphase spielt dabei eine zentrale Rolle, wie Michael Lystrup von Aalborg Forsyning erläutert:

„Die SulfiLogger-Sensoren messen direkt in der Flüssigphase. Sie sind die einzigen Sensoren, die direkt im Abwasser installiert werden können und uns dort das zuverlässigste Bild der tatsächlichen H₂S-Konzentration im Abwasser liefern. Es ist äußerst wertvoll, dass wir unsere Dosierung auf Basis des Abwassers steuern können, das sich gerade jetzt in den Leitungen befindet, anstatt auf Grundlage von Daten aus der Vorwoche, wie es bei herkömmlichen Gasloggern der Fall wäre.“

Ergebnisse
Dank kontinuierlicher H₂S-Daten aus mehreren Messpunkten hat Aalborg Forsyning den Übergang von einem reaktiven zu einem proaktiven H₂S-Management vollzogen. Die Betreiber können nun die unmittelbaren Auswirkungen der Dosierung erkennen und ihre Dosierstrategien fortlaufend optimieren. Dadurch reduziert sich der Bedarf an reaktiven Maßnahmen, da potenzielle Probleme erkannt und behoben werden können, bevor sie zu Geruchsbeschwerden von Anwohnern führen.

Gleichzeitig wird die Dosierung an die tatsächlichen Bedingungen angepasst – Chemikalien werden nur dann eingesetzt, wenn sie erforderlich sind, und reduziert, wenn dies möglich ist. Dies führt zu einer kosteneffizienteren Nutzung von Chemikalien. Durch die Aufrechterhaltung stabiler H₂S-Konzentrationen verringert das Versorgungsunternehmen zudem das Korrosionsrisiko und schützt damit seine Infrastruktur. Dies trägt dazu bei, die Lebensdauer von Betonrohren und anderen kostenintensiven Anlagenkomponenten zu verlängern.