Neue Technologien bekämpfen Schwefelwasserstoff in Abwasserkanälen

In der August-Ausgabe der Zeitschrift DANSKVAND des dänischen Wasser- und Abwasserverbandes DANVA findet sich ein interessanter Artikel über neue Technologien zur Vermeidung und Beseitigung von Schwefelwasserstoff in Abwassernetzen. Der Artikel fasst die Ergebnisse unseres jüngsten VUDP-finanzierten Demonstrationsprojekts zusammen, das in Zusammenarbeit mit den dänischen Wasserversorgern Hedensted Spildevand und Vejle Spildevand, der Universität Aarhus, DHI und Bollerup Jensen durchgeführt wurde.

Leider ist der Artikel nur auf Dänisch verfügbar, aber der öffentlich zugängliche Projektbericht enthält eine kurze englische Zusammenfassung mit den gleichen Informationen wie im Artikel.

Für uns zeigt das Projekt einen grundlegenden Unterschied in der Detailgenauigkeit zwischen direkten Flüssigphasenmessungen von gelöstem Sulfid und herkömmlichen Gasphasenmessungen, die im Kopfraum nahe der Bodenabdeckung durchgeführt werden. Für weitere Informationen zu dieser Perspektive lesen Sie bitte unsere Fallstudie zu Hedensted Spildevand.

Volles Magazin (Seiten 42-44)
Vollständiger Bericht

Englische Zusammenfassung

Eine große Herausforderung beim Betrieb von Sammelsystemen ist die Bildung von Schwefelwasserstoff insbesondere beim Abpumpen von Abwasser. Schwefelwasserstoff ist ein übelriechendes und giftiges Gas, das neben starken Geruchsbelästigungen auch zu Korrosionsschäden an Rohren, Brunnen und Bauwerken führen kann und damit die Lebensdauer und den Wert dieser Anlagen erheblich reduziert. Die Versorgungsunternehmen bewältigen die Schwefelwasserstoff-Herausforderungen größtenteils durch die Dosierung von Chemikalien in die Sammelsysteme, was jedoch oft mit erheblichen Betriebskosten verbunden ist. Es wird erwartet, dass das Schwefelwasserstoffproblem mit der fortschreitenden Zentralisierung der Abwasserbehandlung zunehmen wird. Die Projektpartner haben daher versucht, einen Katalog von zukunftssicheren Initiativen zur Bekämpfung von Schwefelwasserstoff zu entwickeln und zu demonstrieren, die zu erheblichen betrieblichen Einsparungen für die Versorgungsunternehmen führen können. Das Projekt hat sich auf drei konkrete Strategien konzentriert:

  • Vorhersage von Schwefelwasserstoffproblemen mittels Modellierung und Simulation
  • Optimierung der Chemikaliendosierung anhand von Schwefelwasserstoffmessungen direkt im Abwasser
  • Korrosionsschutz-Imprägnierung von Kanalrohren und Schächten

Modellierung und Simulation

Numerische Entwässerungsmodelle sind heute wichtige Werkzeuge für Berater und Versorgungsunternehmen. DHI entwickelt und vertreibt die Software MIKE URBAN, die zur hydraulischen Simulation von Abwassersystemen sowohl bei Trockenwetter als auch bei Regen eingesetzt werden kann. Im Projekt wurde das Modell MIKE URBAN mit einem Modul zur Berechnung von Prozessen in Entwässerungssystemen – MIKE ECO Lab – gekoppelt. In Zusammenarbeit mit den beiden Versorgungsunternehmen wurde das Modell an ausgewählten Teileinzugsgebieten getestet, in denen es bekannte Schwefelwasserstoffprobleme gab. Das hydraulische Modell wurde gegen Daten von Pumpstationen kalibriert und das Prozessmodell wurde mit typischen Werten für die Bildung und Umsetzung von Schwefelwasserstoff in Sammelsystemen implementiert. Der kalibrierte Modellaufbau wurde anschließend verwendet, um die Schwefelwasserstoffbildung in den modellierten Systemen zu simulieren. Die Modellergebnisse stimmten gut mit den bekannten Problemen in Form von Geruchsbelästigungen und Korrosion sowie mit den Messungen vor Ort überein.

Das Modellwerkzeug wurde auch verwendet, um die Möglichkeiten zur Optimierung der Schwefelwasserstoffkontrolle an den ausgewählten Standorten zu bewerten. Diese Untersuchungen zeigten ein großes Potenzial zur Verbesserung der Effizienz der Chemikaliendosierung – insbesondere in Verbindung mit Sensormessungen des Schwefelwasserstoffgehalts des Abwassers.

Sensormessungen direkt im Abwasser

In dem Projekt hat Unisense einen Sensor zur Messung von gelöstem Schwefelwasserstoff im Abwasser getestet. Durch die Messung des gelösten Schwefelwasserstoffs erhalten die Versorgungsunternehmen ein vollständigeres Bild des Schwefelwasserstoffproblems, als es herkömmliche Gaszähler liefern können. This is due to the fact that the majority of the hydrogen sulfide in collection systems is actually dissolved in the wastewater and the fact that measurements in the sewer atmosphere are difficult to implement, as they, among other things are extremely dependent on the ventilation conditions. Im Rahmen des Projekts wurden Sensoren an drei Standorten in Hedensted Spilldevand und an einem Standort in Vejle Spildevand installiert. Die Sensormessungen wurden in Bezug auf die an Abwasserproben durchgeführte chemische Analyse von Wasser Side 6 af 46 validiert, die eine gute Übereinstimmung zeigte. Die Betriebserfahrungen zeigten auch, dass die Sensorik mit einer Lebensdauer von 6 bis 12 Monaten eine zufriedenstellende Haltbarkeit in der harten Kanalisationsumgebung aufweist.

Erste Versuche mit der Steuerung der Chemikaliendosierung auf Basis von Sensorsignalen zeigten, dass der Sensor eine gute Grundlage für eine bessere Echtzeitsteuerung bietet. Die Experimente zeigten auch deutlich, warum es problematisch sein kann, die Chemikaliendosierung auf Daten von herkömmlichen Gassensoren zu stützen. Im konkreten Fall bedeutete die Absaugung und Filtration der Luft in der Abwasseratmosphäre, dass die lokale Konzentration oft zu niedrig war, als dass der vorhandene Gassensor eine Konzentration hätte erkennen können, obwohl erhebliche Mengen an gelöstem Schwefelwasserstoff im Abwasser vorhanden waren.

Korrosionsschutz-Imprägnierung

In dem Projekt wurde eine kostengünstige Alternative zur Beschichtung mit Epoxid entwickelt und demonstriert. Vor dem Projektantrag hatte Bollerup Jensen A/S die Möglichkeit des Korrosionsschutzes von Kanalrohren und Schächten aus Beton durch Imprägnierung mit Wasserglas untersucht. Diese Studien hatten sehr vielversprechende Ergebnisse gezeigt, bei denen der imprägnierte Beton nach kurzzeitiger Einwirkung von starker Mineralsäure praktisch intakt war. Daraufhin wurden verschiedene Wasserglastypen entwickelt, die anschließend im Pilotmaßstab an der Universität Aalborg und in korrodierenden Kanalschächten der beteiligten Versorgungsunternehmen getestet wurden. Diese Untersuchungen haben gezeigt, dass die Umgebung in den Abwasserkanälen, in denen der Beton der von den anhaftenden Mikroorganismen produzierten Schwefelsäure ausgesetzt ist, sehr aggressiv ist und nicht durch einfache chemische Tests im Labor nachgewiesen werden kann.

Im Gegensatz zu den vielversprechenden Machbarkeitsstudien konnten selbst die wirksamsten Imprägnierungen den Korrosionsprozess in den realen Anlagen nur um einige Monate hinausschieben. Mit anderen Worten: Es ist nicht gelungen, eine Imprägnierung zu entwickeln, die eine signifikante Lebensdauerverlängerung gegen schwefelwasserstoffbedingte Betonkorrosion bieten könnte.

Die wichtigsten Ergebnisse des Projekts

Das Projekt hat Methoden demonstriert, bei denen sowohl Sensormessungen als auch Modellberechnungen zur Optimierung der Chemikaliendosierung für die Schwefelwasserstoffkontrolle verwendet werden können. Dadurch können die Versorgungsunternehmen die Schwefelwasserstoffprobleme in den Abwasserkanälen effizienter und nachhaltiger behandeln.

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