Management Geruch-Korro Gnirss 1 [Kompatibilitätsmodus] · Beton-Korrosionsrate H 2 S [ppm] mm/a T °C Quelle 00 0,5 0,5 [1] 31025[2] 511 [3] 20 15 25 [2] Innovationsforum Wasserwirtschaft

1

Forschung und Entwicklung – Zukunft gestalten

Bedarfe zum Management

Geruch- und Korrosionsbelastungen im Kanalsystem

Regina Gnirß

22


Einleitung

Betriebliche Maßnahmen

Ziele der Forschungsarbeiten

Kanalforschunganlage

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

Gliederung

Innovationsforum Wasserwirtschaft 2011 - Regina Gnirss

3


333

Effektive Technologien – nachhaltige Verfahren.Mehr Wissen – weniger Ressourcen verbrauchen

Themen: Bedarfsorientiert

Termin: Rechtzeitige Grundlage für die Investitionsplanung

Kosten: Synergien & Akquisition von Fördermitteln


4444

FE-StrategieTechnologische Entwicklung:• Betriebsführung• Membrantechnik• Brennstoffzelle• Leittechnik

rechtliche / politische Anforderungen:• TVO• WRRL• WHG• AbwVwV

Funktion + Zustand vorhandener Anlagen:• Kanäle• Verfahrenstechnik• Anlagen

sozio-ökonomische Faktoren:• Demografie / Verbraucherverhalten• Konjunktur• Umweltschutz / Klima• naturnahe Charakterisierung• Sicherheit

Rah

men

-be

ding

unge

n

Langfristige Ausrichtung: - Prozessstrukturierung und Ressourcen- Verfahrenstechnische Ausrichtung- Systemtechnische Ausrichtung- Kapazitätsplanung und Leistungsnachweise- stetige Entwicklung der Verfahren und Sicherung des Know-hows für den Konzern

Tech

nik-

Stra

tegi

e

FE -

Man

agem

ent

Wasser-netz

Wasser-werke

Abwasser-netz

Abwasser-werke

Wasser-netz

Wasser-werke

Abwasser-netz

Abwasser-werke

FE-S

trate

gie

Steuerung der FE: - Ermittlung FE-Bedarfe- Kategorisieren FE-Bedarfe- Selektion und Priorisierung- Festlegung geeigneter Projektpartner- Fördermittelmanagement- Finanzielle Abwicklung

FE -

Bed

arfe

Technologische Entwicklung:• Betriebsführung• Membrantechnik• Brennstoffzelle• Leittechnik

rechtliche / politische Anforderungen:• TVO• WRRL• WHG• AbwVwV

Funktion + Zustand vorhandener Anlagen:• Kanäle• Verfahrenstechnik• Anlagen

sozio-ökonomische Faktoren:• Demografie / Verbraucherverhalten• Konjunktur• Umweltschutz / Klima• naturnahe Charakterisierung• Sicherheit

Rah

men

-be

ding

unge

n

Langfristige Ausrichtung: - Prozessstrukturierung und Ressourcen- Verfahrenstechnische Ausrichtung- Systemtechnische Ausrichtung- Kapazitätsplanung und Leistungsnachweise- stetige Entwicklung der Verfahren und Sicherung des Know-hows für den Konzern

Tech

nik-

Stra

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Wasser-werke

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Abwasser-werke

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Steuerung der FE: - Ermittlung FE-Bedarfe- Kategorisieren FE-Bedarfe- Selektion und Priorisierung- Festlegung geeigneter Projektpartner- Fördermittelmanagement- Finanzielle Abwicklung

FE -

Bed

arfe


555

- systematischer Bewertungsprozess- Auswahl von FE-Bedarfen- Priorisieren

OE FE

RangProzess-

feld Projekt-Nr. Punkte

1. AW 59 3.000

2. AW 60 3.000

3. AW 48 3.000

4. TW 2 2.750

5. AN 40 2.650

6. TW 8 2.600

7. TN 25 2.600

8. TN 24 2.500

9. TW 11 2.100

10. TN 26 2.050

11. AW 63 2.000

Wasserprognosemodelle und Einflußfaktoren

Krisen- und Sicherheitsmanagement bei der BetriebssteuerungAbschätzung des in Zukunft verstärkten Einsatzes bestimmter Medikamente in Folge der demografischen Entwicklung Qualitätsbeurteilung eingesetzter Materialien hinsichtlich Bruchsicherheit

Optimale Schlammentwässerung

In-Situ-Verfahren, wie "Bioxwand" oder Ozonung vor der Bodenpassage entwickeln

Konzepte für eine dezentrale RegenwasserbewirtschaftungStoffstromanalyse und Prognose von Sulfatfrachten zur Sicherung der Trinkwasserqualität

Störung der Nitrifikation (Problematik KW Waßmannsdorf)

Optimierung der Belüftung auf allen Kläranlagen

FE-BedarfVerschärfung der behördlichen Überwachungswerte für Nanorg.= 13 mg/L

Kriterien: - akute Anforderungen- Risikovermeidung- Potentialentwicklung / wirtschaftl. Nutzen

Untersuchung der Auswirkung erhöhter Boden-und GW-Temperaturen412.

Prognosetool zur GW-Neubildung unter Berücksichtigung der Klimaänderung511.

Beseitigung von Ablagerungen im Kanal -Schwallspülung / Oberflächensysteme13110.

Desinfektion mit geringem ökologischen Fußabdruck -LCA1439.

Modellgestützte Optimierung der Kanalreinigung458.

Substitution von Heizöl mit Fetten in der Verbrennung687.

Pulverkohledosierung vor Sandfiltration1136.

Kombination von Oxidationsprozessen u. Untergrundpassage -Schritt für den Transfer in die Praxis1125.

Stabilisierung der Nitrifikation(Toxische Einleitung im Zulauf zum KW Waßmannsdorf) Überwachung Industrieeinleiter604.

Frühzeitige Erkennung von Altlasten in Trinkwasserschutzgebieten und wirkungsvolle Sanierungsverfahren33.

Modellierung des Schwefelkreislaufs im Kanal und überprüfen der Einflussfaktoren an einer Kanalversuchsstrecke412.

Stoffstromanalyse und Prognose von Sulfatfrachten zur Sicherung der Trinkwasserqualität81.













2009

2010

























2011



66

Wasserversorgung Abwasserentsorgung

202 Mio. m³ / Jahr 224 Mio. m³ / Jahr

7.857 km Netz 9.400 km Kanal9 Wasserwerke 1.127 km Druckrohre953 Brunnen 6 KW

147 Pumpwerke

Einleitung


7

Einleitung


Kanalnetz : ca.10.000 km

Pumpwerke: 146

Wasserverbrauch: ca. 110 L/EW*d

Aufenthaltszeit des Abwassers: 6 – 22 h

Bedarfsgerechte Kanalreinigung

8

EinleitungSchwerpunkte von Geruchsbelästigung

8Innovationsforum Wasserwirtschaft 2011 - Regina Gnirss

99

• Aufnahme• Archivierung

Eingang• Zuständigkeit

• Maßnahme

Bearbei-tung

• 2 Wochen• Verlängerung

Fristen-setzung

• Information

• Ent-schädigung

Abschluss

Beschwerdemanagement (Entschädigung Kunde)

Dokumentation (Datenbank KunO)

Zielvereinbarung (BSC)



Innovationsforum Wasserwirtschaft 2011 - Regina Gnirss 1010

Ausgeschleudert

Kanalklinker mit EdelstahlsteigeisenGelmattenKompostfilter

Unterdrückung der Faulung durch Nitratdosierung

Chemische Reaktion mit Eisenschlamm

Abluftbehandlung

Geruchsblocker

bauliche Maßnahmen / Planung


AbluftbehandlungNitratdosierung

Korrosion

11

Kunde

7 Kanal-betriebsstellen

AnlagenbetriebKanalnetz

bereichsübergreifendeArbeitsgruppe

Forschung und Entwicklung

BeschwerdenBeschwerden ErmittlungErmittlung PrüfungPrüfung

ÜberwachungÜberwachung AusarbeitungAusarbeitung UmsetzungUmsetzung

ErfassungErfassung AnalyseAnalyse ZuordnungZuordnung

KonzepteKonzepteBetrachtungBetrachtung AbstimmungAbstimmung

BedarfBedarf Stand der Technik

Stand der Technik FE-ProjekteFE-Projekte

11

Betriebliche MaßnahmenProzesssteuerung



Betriebliches Vorgehen

Umgang mit Geruchsbeschwerden (ca. 120 Stck. in 2010)

Erfassung bisheriger Maßnahmen sowie Produkte/Verfahren

Problemorientierte Betriebsführung durch Nutzung der Betriebsdaten

Konstruktionsänderung/ Umbau im Kanal

-


Ziele der Forschung

Verringerung des Beschwerdeaufkommens

Bewertung neuer Verfahren und Produkte

kostengünstige Lösungen für den Einsatz im Kanalnetz

Einsatz beständiger Werkstoffe für Schächte und Kanäle

Grundlegenden Prozesse bei der Geruchsvermeidung ermitteln

Vermeidungskonzepte (Planung und Bau)

14Innovationsforum Wasserwirtschaft 2011 - Regina Gnirss 14

Kanalforschungsanlage - Schema

dosage of chemicals

pumping station

manhole

fresh air / other gases

sampling device

pipe materials

sewer

exhaust air

pipe fermenter online-analysis

recirculation

optional baffle

coating materials

e-noses


Kanalforschungsanlage


Arbeitsprogramm Geruch

Erarbeitung verbesserter Vorhersagmethoden (rule of thumb)

Dosierstrategien (Optimierter Einsatz verschiedener Produkte)

Beschreibung der Prozesskinetik

Untersuchung der Wirkungsweise von Gegenmaßnahmen

Partner: TU Berlin, Prof. Barjenbruch,TU Kassel, Prof. Frechen, und andere

17

E-nose A

E-nose C

Ergebnisse

18

E-nose BBatch-mode

E-nose CContinuous mode

4 measurements (cycles), 34 min

4 measurements, 4 min detailed analyses still to be done

Ergebnisse

19

Ergebnisse

Betrieb von E-Nasen

- Unterschiedliche Ergebnisse (geringe/hohe Konz.)

- Korrelation mit Olfactometrischen Messungen

- Vergleich verschiedener E-Nasen noch schwierig

- Sensor Sensitivität

Aber: auch die H2S-Messgeräte messen unterschiedlich und driften



Arbeitsprogramm Korrosion

Einfluss der biogenen Schwefelsäurekorrosion

Betone bei pH 3,5 – 4 (für hochbeständige Betone, Zusatzstoffe)

Mikroskopische Untersuchungen, Bestimmung d. abgetragenen Materials, Korrosionstiefe, Korrosionsart

Kunststoffe

-Gravimetrie (Massenänderung), Oberflächenhärte, Abrieb, elastisches/plastisches Verhalten, Bruchverhalten, (DIN 28052)

- Haftfestigkeit zum Untergrund

Partner: KIWA, MPA Berlin


Ergebnisse

Stoppen der Korrosion

Reduktion der Korrosionsrate

Regelmäßige Inspektion

Beton-KorrosionsrateH2S [ppm] mm/a T °C Quelle

0 00,5 0,5 [1]3 10 25 [2]5 11 [3]20 15 25 [2]


Probestücke (DN 400)

Aggressive Verunreinigungen - setzen den Werkstoffen stärker zu und stellen den Korrosionsschutz vor neue Herausforderungen


Ergebnisse (KIWA MPA)

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines durch Schwefelsäure geschädigten Mörtels

Quelle: KIWA MPA GmbH

Zustandsorientierte Instandhaltung Mikroskopische Aufnahmen

Kamerabefahrung ist zu oberflächlich Schadensbild ändert sich event. stark

Partner: IWA MPA


Zusammenfassung und Ausblick

Geruchs- und Korrosionsbekämpfung“ ist Priorität

Maßnahmen werden systematisch umgesetzt, aber lösen nicht das Problem

Korrosionsschutz (Materialienbeschichtungen & Korrosionsbeständigkeit)

Betonmaterialien unter realen Bedingungen testen

Prozesswickelnverständnis um Geruchsvermeidungs – undKorrosionsschutzkonzepte zu entwickeln

Neue Planungsgrundlagen schaffen durch bedarfsgerechte Forschung

252525

Rahmenbedingungen

rechtliche / politische

Anforderungen:

• TVO

• WRRL

• WHG

• AbwVwV

sozio-ökonomische Faktoren

• Demografie / Verbraucherverhalten

• Konjunktur

• Umweltschutz / Klima• naturnahe Charakterisierung

• Sicherheit

rechtliche / politische Anforderungen:

• TVO

• WRRL• WHG

• AbwVwV

Technologische Entwicklung:

• Betriebsführung

• Membrantechnik

• Brennstoffzelle

• Leittechnik

Funktion + Zustand

vorhandener Anlagen:

• Kanäle

• Verfahrenstechnik

• Anlagen

Technologische Entwicklung:• Betriebsführung

• Membrantechnik

• Energieeffizienz• Leittechnik

Funktion + Zustandvorhandener Anlagen:

• Kanäle

• Verfahrenstechnik• Anlagen

sozio-ökonomische Faktoren


Innovationsforum Wasserwirtschaft 2011 - Regina Gnirss 2626

Kontrolle

H2S-Onlinemessgeräte können individuell

zur Überwachung eingesetzt werden


Zu untersuchende Materialien

optimierter Hochleistungsbeton

normaler Konstruktionsbeton

GFK

Polymerbeton

HD-PE – Vollkunststoffauskleidung (als Vollkunststoff-Auskleidung)

Beschichtungssysteme

Documents

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