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Hintergrundwissen



Wie entsteht Geruch? Welche Folgen hat Geruch? Wie kann Geruch effektiv und wirtschaftlich vermieden werden?


Kanalgeruch, Gestank und Schwefelwasserstoff (H2S) sind allseits präsente Themen für den Kanalbetrieb. Oft ist die Ursache schwierig zu identifizieren. Betreiber sind hier meist auf Anwohner angewiesen, die auf Problemstellen hinweisen, da Geruch oft nur zeitweise und an den verschiedensten Stellen auftritt.

Auf den folgenden Seiten erläutern wir Problem, Hintergründe und die Unitechnics Lösung gegen Geruch. Außerdem erklären wir weitere nicht unbedeutende Folgen von Geruch in Entwässerungssystemen (biogene Korrosion) und zeigen auf, wie Sie die Aufgaben in Ihrem individuellen Entwässerungssystem lösen können.

Geruch kann an den verschiedensten Stellen im Entwässerungssystem auftreten. Besonders an Öffnungen an denen Gase an die Oberfläche austreten können entstehen Geruchsherde:

  • Schachtabdeckungen
  • Straßenabläufe
  • Pumpwerke
  • Hausanschlüsse
  • Lüftungsbauwerke
  • ...

 Fachbeitrag zum Thema Geruch und Korrosion
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Wie entsteht Geruch in Entwässerungssystemen?

In kommunalen Entwässerungssystemen ist oft Schwefelwasserstoff (H2S) das geruchsauslösende Gas. Schwefelwasserstoff entsteht in Entwässerungssystemen überall dort, wo Abwasser längere Zeit steht und dann zu faulen beginnt, z.B. in Pumpwerken und Druckrohrleitungen. Oft reichen schon Standzeiten von einer halben Stunde aus. Rückläufige Wasserverbräuche, sowie demographische und sozioökonomische Veränderungen verstärken diese Prozesse noch.

So wurde noch in den 90er Jahren mit Wasserverbräuchen je Einwohner von 150-200 Liter pro Tag geplant. Heutige Wasserverbräuche von oft teilweise weniger als 100 Liter je Einwohner führen jetzt dazu, dass Abwasserbauwerke große Kapazitätsreserven besitzen und es verstärkt zu Faulungsprozessen und der damit verbundenen Bildung von Schwefelwasserstoff kommt. Negative Folge ist neben lästigen Gerüchen auch die Zerstörung von Abwasserbauwerken durch biogene Schwefelsäurekorrosion.
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Biogene Schwefelsäurekorrosion infolge von Schwefelwasserstoffausgasung

Zusätzlich zu Geruchsbelästigungen führt Schwefelwasserstoff in Abwasser- bauwerken (insbes. nach Druckrohrleitungen und in Pumpwerken) zu biogener Schwefelsäurekorrosion. Dabei werden in Zusammenwirkung mit Bakterien zementbasierte Bauwerke und Armaturen zerstört.

Die Bilder auf der Linken Seite zeigen Auswirkungen von biogener Korrosion in Schächten und Pumpwerken. Schon bei sehr geringen H2S-Konzentrationen läuft der Prozess der Korrosion ab: H2S wird an Bauwerkswänden und Einbauten zu elementarem Schwefel angelagert. In Verbindung mit der hohen Luftfeuchtigkeit fressen Thiobacillen den Schwefel und scheiden Schwefelsäure aus. Die Schwefelsäure reagiert mit den Kalziumverbindungen im Zement zu Kalziumsulfat (Gips), wodurch der Beton instabil wird und auseinander bröckelt.

Die Abbildung rechts zeigt, wie schnell Schwefelwasserstoff zementbasierte Bauwerke zerstören kann. So steigt die Korrosionsrate bis zu einer mittleren Konzentration von ca. 10 ppm (ppm = parts pro Million) stark an und bleibt dann auf einem relativ hohen Niveau von über 10 mm zerfressener Wandstärke pro Jahr.
Da Schwefelwasserstoff schwerer als Luft ist, heißt das: Wenn man H2S außerhalb des Schachts riecht, findet im Schacht schon lange biogene Schwefelsäurekorrosion statt. Dies führt dazu, dass Abwasserbauwerke stark reduzierte Lebensdauern von nur etwa 10-15 Jahren erreichen. Gerade wenn man bedenkt, dass Planlebensdauern normalerweise bis zu 100 Jahren betragen, kommen hier in den nächsten Jahren und Jahrzehnten erhebliche Mehrinvestitionen für Sanierungen auf Betreiber von Abwassersystemen zu.

Am Ende sind Gebührenerhöhungen unvermeidbar. Ziel muss es also sein, die oft schon bestehenden Bauwerke so effektiv vor Korrosion zu schützen, dass Planlebensdauern wieder erreicht werden können ohne dafür teure Sanierungskosten oder erhöhte Betriebskosten für Energie und Chemie einsetzen zu müssen.
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An welchen Stellen sind Schwefelwasserstoffausgasungen zu erwarten?

Die Abbildung links zeigt einen Schnitt durch ein typisches Entwässerungssystem. An Tiefpunkten wird das Abwasser in einem Pumpwerk gesammelt und nach Erreichen des Einschaltwasserspiegels über eine Druckleitung auf einen Hochpunkt gepumpt. Danach fließt das Abwasser wieder im Freigefälle den Berg herab bis zum nächsten Tiefpunkt. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis das Wasser die Kläranlage erreicht hat.

Neuralgische Stellen sind vor allem die Pumpwerke selbst und die Druckrohrleitungen danach. Hier kommt es teilweise zu langen Aufenthaltszeiten des Abwassers ohne ausreichende Belüftung. Dadurch setzt der Faulungsprozess im Abwasser ein und Schwefelwasserstoff entsteht. In Sommermonaten und Trockenperioden tritt das Problem außerdem verstärkt auf, da das Abwasser weniger verdünnt ist und die hohen Temperaturen die Ausgasung von H2S begünstigen.
Problem 1: Ausgasung von Schwefelwasserstoff in Pumpwerken
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Wenn Schwefelwasserstoff in Pumpwerken entsteht oder eingeleitet wird, gast es dort auch über die Wasseroberfläche aus. Dies führt zu teilweise extremen Geruchsbelästigungen aber auch Korrosion der Bauwerkswände und teuren Einbauten. Gerade in den Pumpwerken führt dies zu hohen Sanierungsinvestitionen.

Nicht zuletzt sind die hohen H2S Belastungen gesundheitsschädlich für das Bedienpersonal.
Problem 2: Ausgasung von Schwefelwasserstoff in Freigefälleleitungen
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Wenn beim nächsten Pumpzyklus das angefaulte Abwasser aus der Druckleitung in die Freispiegelleitung fließt, beginnt Schwefelwasserstoff auszugasen. Geruch tritt dabei an den einzelnen Schächten und Straßenabläufen über eine bestimmte "Ausgasungsstrecke" auf. Die Abbildung oben zeigt: Meistens steigen die Ausgasungen zunächst über den Fließweg an, um dann später wieder geringer zu werden, d.h. Der erste Schacht ist meist nicht der Ort der größten Ausgasung.

Zwar treten Beschwerden von Anwohnern meist in der warmen Jahreszeit und nur punktuell auf, allerdings weiß der Fachmann, dass Ausgasungensstrecken bis zu 3km lang sein können und Schwefelwasserstoffbelastungen das ganze Jahr über auftreten. Das Korrosionsproblem ist also im Gegensatz zum Geruchsproblem NICHT punktuell lösbar und häufig ganzjährig vorhanden. Auf den folgenden Seiten zeigen wir, wie Sie beide Probleme effektiv und wirtschaftlich lösen können.



Geruch & biogene Korrosion in Entwässerungssystemen


Um die Geruchsproblematik systematisch lösen zu können verfolgt UNITECHNICS 3 Schritte zur Lösung:

  • Problemerkennung
  • Ursachenermittlung
  • Problembeseitigung mit UNITECHNICS

Problemerkennung

Der meist schwierigste Schritt, um Gerüche zu beseitigen ist, überhaupt herauszufinden, an welchen Stellen in den durchaus großflächigen und weit verzweigten kommunalen Entwässerungssystemen Geruch und biogene Korrosion auftreten. Zum einen sind es Anwohner, die auf die Problematik hinweisen. Der Fachmann weiß sofort, dass das vom Laien als punktuell beschriebene Problem komplexer ist und kann jetzt gezielte Analysen vornehmen, um das Problem vollumfänglich zu lösen. Zum anderen kann bei Kenntnis der Entstehungsprozesse von H2S eine systematischere Möglichkeit gewählt werden.

Durch gezielte Begehung der neuralgischen Stellen in Entwässerungssystemen können Problemstellen konkreter erfasst und Geruch effektiv neutralisiert werden. Dazu ist es hilfreich, in einem Kanalübersichtsplan (siehe Abb.) Pumpwerke und Druckleitungen zu markieren, die – wie vorab ausgeführt – die Hauptauslöser für Geruch und biogene Korrosion in Entwässerungssystemen darstellen. Anhand des Korrosionsfortschritts der Bauwerke und der subjektiven Geruchsbewertung kann eingeschätzt werden, ob eine tiefere Analyse der Geruchs- und Korrosionssituation vorzunehmen ist.
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Ursachenermittlung

Nach Schritt 1 sind die Pumpwerke und Freispiegelsammler identifiziert, in denen Geruchs- und Korrosionsprobleme zu erwarten sind. Die Abbildung zeigt ein Beispielsystem bestehend aus einem Pumpwerk, einer Druckleitung und einer Freispiegelleitung. Hierin sind Ausgasungen in Form von gelben Pfeilen eingezeichnet – je stärker der Pfeil, desto stärker die Ausgasung, desto stärker Geruch und Korrosion. Zu erkennen sind die zum Teil starken Ausgasungen in Pumpwerken und die typische Ausgasungskurve im Freispiegelsammler. Um Lösungen, die Geruch beseitigen bzw. neutralisieren, dimensionieren zu können, sind 2 Fragen zu beantworten:

  1. Wie stark ist die Ausgasung an jedem Ort im Entwässerungssystem?
  2. Wie lang ist die Ausgasungsstrecke für H2S im Freispiegelsammler?
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Um Lösungen zur Geruchsbeseitigung zu dimensionieren ist es wichtig zu wissen, wie stark die Konzentration der zu neutralisierenden Schadstoffe an jeder Stelle im Entwässerungssystem ist, und wie lang die Ausgasungsstrecke reicht. Wird dies nicht konsequent durchgeführt, kann nur über Ausprobieren eine Lösung gefunden werden. Dies führt häufig dazu, dass Lösungen nicht funktionieren, weil sie entweder zu klein dimensioniert werden, oder wirtschaftlich zu teuer sind.

Praktische und theoretische Ursachenermittlung führen zur Beantwortung der Fragen:

FÜR BESTEHENDE ENTWÄSSERUNGSSYSTEME
Praktische Ursachenermittlung – H2S Messung
Bei bestehenden Entwässerungssystemen kann über eine Messung der H2S Konzentration in der Kanalathmosphäre ein recht genaues Bild der aktuellen Geruchs- und Korrosionssituation im Entwässerungssystem ermittelt werden. Dazu werden an verschiedenen Stellen im Kanal Messgeräte (siehe Abbildung) für einen Messzeitraum von ca. einer Woche platziert. Zusammen mit Know How über die wahrscheinliche Entwicklung durch jahreszeitliche Veränderungen und Niederschlagssituation kann der Fachmann H2S Belastung und Ausgasungsstrecke abschätzen.

Das Messdiagramm zeigt eine Messung über ca. 1 Woche. Eine durchschnittliche H2S Belastung von etwa 20ppm lässt hohe Geruchs- und Korrosionsbelastungen vermuten.

FÜR NEU- SANIERUNGS- UND UMBAUPLANUNG
Praxiserprobte rechnerische Ursachenermittlung – Sulfidbilanz (R)
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Bei Entwässerungssystemen, die sich aktuell in der Planungsphase befinden, werden oftmals Berechnungen zu Hydraulik und Schmutzfracht aufgestellt. Geruch und Korrosionssituationen hingegen finden nicht die notwendige Berücksichtigung und werden häufig nur abgeschätzt. Erforderliche Gegenmaßnahmen können aber bereits hier dimensioniert werden.

Unterbleibt dies, kann es nach der baulichen Umsetzung der Planungen einerseits zu unerfreulichen Beschwerden der Anwohner über Geruchsbelästigungen kommen. Andererseits treten an Bauwerken Korrosionserscheinungen auf. Letztlich führt beides zu nicht unerheblichen Kosten im Rahmen der Unterhaltung.


UNITECHNICS empfiehlt daher zu jeder Neuplanung von Systemen die Prüfung, ob eine Geruchsproblematik entstehen kann und gegebenenfalls eine Sulfidbilanz zu erstellen. Die Sulfidbilanz beantwortet die beiden obigen Fragen nach H2S Belastung und Ausgasungsstrecke im Gegensatz zu allen anderen in der Literatur vorhandenen Berechnungsmethodiken so genau, dass damit Geruchsvermeidungsmaßnahmen erfolgreich dimensioniert werden können.

Egal welche Variante der Ursachenermittlung gewählt wird. Das Ergebnis ist die Kenntnis von H2S Belastung im Entwässerungssystem und die Ausgasungsstrecken. Mit dieser Erkenntnis können systematisch Lösungen gefunden und miteinander verglichen werden. Dabei ist es unerheblich, ob UNITECHNICS Lösungen oder andere eingesetzt werden. UNITECHNICS unterstützt grundsätzlich kompetent bei der Ursachenermittlung für Sie als Kunde.
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Problembeseitigung mit UNITECHNICS

UNITECHNICS bietet für sämtliche Geruchsprobleme im Entwässerungssystem die optimale Lösung. Eine genaue Erklärung samt Bildergalerie, Einbauanweisung, Videos und vielen weiteren Informationen finden Sie wenn Sie auf eines der Produkte klicken oder in unseren Produktbereich wechseln.

Gern können wir gemeinsam ein individuelles Angebot erstellen, um Ihr Geruch- und Korrosionsproblem zu lösen...



In der Präsentation können Sie mehr über
Geruch und Korrosion erfahren.

 UNITECHNICS Präsentation Geruch und Korrosion
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UNITECHNICS KG


Werkstraße 717
19061 Schwerin
Deutschland

Pers. haftender Gesellschafter:
Axel Bohatsch

Registergericht:
Amtsgericht Schwerin HRA 3119

USt.-ID: DE274714107

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