Sulfid-Praxishandbuch der Abwassertechnik

Biogene Korrosion, Kosten, Geruch, Gefahr verhindern und beherrschen

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Sulfid-Praxishandbuch der Abwassertechnik
Biogene Korrosion, Kosten, Geruch, Gefahr verhindern und beherrschen

Verlag:
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Erschienen: Dezember 2007
Seiten: 733
Sprache: Deutsch
Illustration: zahlr. Abb.

Maße: 218x159x40
Einband: Leinen (Buchleinen)
ISBN: 3802728459
EAN: 9783802728457

Inhaltsverzeichnis


Inhalt

Vorwort zur 1. deutschen Auflage					21

Einleitung zur 1. deutschen Auflage					23


1	Geruch und biogene Korrosion in Abwassertransportanlagen - ein globales Problem mit steigender Tendenz				29
	1.1	Abwasser - Was ist das?			29
	1.2	Die Vielfalt der Abwassertransportwege vom Indirekteinleiter bis in die Abwasserreinigungsanlage			33
	1.3	Typische Grundsätze der Entwässerungsnetze			37
	1.4	Abwassernetze - Was vor 150 Jahren begann, ist heute nicht mehr wegzudenken			40
	1.5	Die Probleme der Menschen mit Abwasser - Entwicklung eines Entwässerungsnetzes am Beispiel der Stadt Berlin			44
	1.6	Die Situation in Deutschland			45
		1.6.1	Quantität und Qualität der Entwässerung		45
		1.6.2	Abwassertechnische Statistikwerte		51
			1.6.2.1	Einwohner und Entwässerungsnetz der Bundesländer	51
			1.6.2.2	Trinkwasserverbrauch und Schmutzwassermengen	52
			1.6.2.3	Entwässerungsnetz und Abwasserreinigungsanlagen	57
		1.6.3	Sulfidbasierende Probleme in Deutschland		58
	1.7	Die Situation in Europa			59
		1.7.1	Quantität und Qualität der Entwässerung		60
		1.7.2	Abwassertechnische Statistikwerte		62
			1.7.2.1	Einwohnerzahlen und Entwässerungsnetze der Länder	62
			1.7.2.2	Trinkwasserverbrauch und Schmutzwassermengen	63
			1.7.2.3	Entwässerungsnetz und Abwasserreinigungsanlagen	65
		1.7.3	Sulfidbasierende Probleme in Europa		66
	1.8	Die Situation auf der Erde			66
		1.8.1	Einwohner, Trinkwasserverbrauch und Schmutzwassermengen		66
		1.8.2	Situation in außereuropäischen Industrieländern		67
		1.8.3	Situation in Entwicklungsländern		68
		1.8.4	Situation in aufstrebenden Industrieländern		69
	1.9	Umweltschutz und sulfidbegründete Probleme			69
		1.9.1	Umweltschutz		69
		1.9.2	Sulfidbegründete Probleme		70
	1.10	Ausblick in die Zukunft			70

2	Schwefelverbindungen in Abwasseranlagen - die Grundlagen				71
	2.1	Schwefel - ein elementarer Stoff mit vielen Erscheinungsformen			71
		2.1.1	Wissenswertes über Schwefel		72
		2.1.2	Erscheinungsformen von Schwefel		73
			2.1.2.1	a -Schwefel	74
			2.1.2.2	ß-Schwefel	74
			2.1.2.3	Y-Schwefel	76
			2.1.2.4	p-Schwefel	76
			2.1.2.5	u-Schwefel	76
			2.1.2.6	Sn-Schwefel	76
	2.2	Oxide des Schwefels			76
		2.2.1	Schwefeldioxid		76
		2.2.2	Schwefeltrioxid		77
		2.2.3	Sauerstoff säuren des Schwefels		77
			2.2.3.1	Schweflige Säure	77
			2.2.3.2	Schwefelsäure	77
	2.3	Sulfite - Salze der schwefligen Säure			80
	2.4	Sulfate - Salze der Schwefelsäure			80
	2.5	Sulfide - Salze des Schwefelwasserstoffs			84
	2.6	Schwefelwasserstoff			85
		2.6.1	Physikalische Eigenschaften von Schwefelwasserstoff		86
		2.6.2	Chemische Eigenschaften von Schwefelwasserstoff		88
		2.6.3	Analytik des Schwefelwasserstoffs		90
		2.6.4	Gefährlichkeit von Schwefelwasserstoff		91
		2.6.5	Natürliche Vorkommen von Schwefelwasserstoff		91
		2.6.6	Anthropogene Schwefelwasserstoff-Quellen		92

3	Sulfide in Entwässerungsanlagen				93
	3.1	Entstehung von Sulfid im Abwasser			94
		3.1.1	Abwasserarten, -Zusammensetzung und -anfallzeiten		94
			3.1.1.1	Abwasserarten und ihre Bestandteile	94
			3.1.1.2	Kanalisationsarten	98
			3.1.1.3	Abwasser-Anfall regime	99
			3.1.1.4	Abwassermengen	101
	3.2	Die Sulfidgenese - Sulfidentstehung im Abwasser			101
		3.2.1	Voraussetzungen für die Sulfidgenese		102
		3.2.2	Die Bedeutung der Desulfurikation		104
		3.2.3	Desulfurizierer und ihre Eigenschaften		104
		3.2.4	Einflussfaktoren bei der Desulfurikation		106
			3.2.4.1	Einfluss der Sielhaut	106
			3.2.4.2	Einfluss des Sulfats	110
			3.2.4.3	Einfluss der Temperatur	110
			3.2.4.4	Einfluss des pH-Wertes	110
			3.2.4.5	Einfluss des Drucks	111
			3.2.4.6	Einfluss der Fließbedingungen	111
			3.2.4.7	Einfluss von Ablagerungen	113
			3.2.4.8	Einfluss von Reinigungsmaßnahmen	115

4	Schwefelwasserstoffemission und Schwefelsäurebildung				116
	4.1	Die Thiobazillen			116
		4.1.1	Herkunft der Thiobazillen		118
		4.1.2	Fähigkeit der Thiobazillen		118
	4.2	Einflussfaktoren bei der Sulfurikation (Schwefeloxidation)			119
		4.2.1	Einfluss der Temperatur im Abwasser und im Gasraum		119
		4.2.2	Einfluss des pH-Wertes im Abwasser		120
		4.2.3	Einfluss der Fließverhältnisse		122
		4.2.4	Einfluss der Kanallüftung		123
			4.2.4.1	Die Ziele der Kanallüftung	123
			4.2.4.2	Wirkung der Kanallüftung bezüglich der Sulfurikation	126
		4.2.5	Einfluss der Kondensation		128
		4.2.6	Einfluss des pH-Wertes auf die Baustoffoberfläche		130
		4.2.7	Einfluss von Reinigungsmaßnahmen		131

5	Auswirkungen von Sulfiden und Schwefelwasserstoff				132
	5.1	Auswirkungen auf Menschen			132
		5.1.1	Toxizität von H₂S		133
		5.1.2	Geruch von H₂S und Geruchsbelästigung		134
		5.1.3	Erste-Hilfe-Maßnahmen bei H₂S-Kontakt		135
		5.1.4	Erkrankungen durch H₂S		141
			5.1.4.1	Berufskrankheiten	143
			5.1.4.2	Krankheiten mit Kurz- und Langzeitwirkung	144
			5.1.4.3	Einwirkungen auf Anwohner	144
		5.1.5	MAK- und AGW-Werte von H₂S		145
		5.1.6	Gefahreneinordnung von H₂S gemäß GefStoff-V		148
		5.1.7	H₂S und Arbeitssicherheit		149
		5.1.8	Berichte zu H₂S-Unfällen		150
			5.1.8.1	Tod in der Fäkalgrube	151
			5.1.8.2	Tod in Kanalanlagen	152
			5.1.8.3	Tod in einer Biogasanlage	152
			5.1.8.4	Tod durch Schwefel Wasserstoff wölke in China	153
			5.1.8.5	Tod durch Chemieunfall in einer österreichischen Lederfabrik	154
			5.1.8.6	Bemerkungen zu den Unfallberichten	155
		5.1.9	Heilende Wirkungen von H₂S		155
	5.2	Auswirkungen auf Abwasseranlagen			156
		5.2.1	Auswirkungen auf Bauteile aus Beton und anderen zementgebundenen Werkstoffen		159
			5.2.1.1	Allgemeines zu Beton	159
			5.2.1.2	Einsatzbeschreibung und Betonauswahl	160
			5.2.1.3	Chemische und physikalische Eigenschaften von Beton	163
			5.2.1.4	Herstellen von Betonteilen für Abwassersysteme	166
			5.2.1.5	Beständigkeit von Beton gegen Säuren	168
			5.2.1.6	Carbonatisierung von Beton	169
			5.2.1.7	Auswirkungen der Reaktion von Schwefelwasserstoff mit Beton	172
			5.2.1.8	Auswirkungen der Reaktion biogener Schwefelsäure mit Beton	172
		5.2.2	Auswirkungen auf Bauteile aus Metallen		175
			5.2.2.1	Auswirkungen auf Bauteile aus Eisen	175
			5.2.2.2	Auswirkungen auf Bauteile aus nichtrostendem Stahl	180
		5.2.3	Auswirkungen auf Bauteile aus Kunststoffen		182
	5.3	Auswirkungen auf Abwasserreinigungsanlagen			184
		5.3.1	Störungen der biologischen Abwasserreinigung		185
		5.3.2	Störungen der anaeroben Stabilisierung		187
		5.3.3	Korrosionserscheinungen bei Anaerobanlagen		189
		5.3.4	Auswirkungen auf Becken aus Beton		190

6	Rechtliche Aspekte				191
	6.1	Grundsätzliches			191
	6.2	Normen, Regelwerke und Satzungen			191
		6.2.1	Arten der Abwassereinleitung		193
		6.2.2	Festlegung der Einleite-Grenzwerte		195
	6.3	Sulfidprobleme in Abwasseranlagen			198
		6.3.1	Abwasserableitung		198
		6.3.2	Abwasserreinigung		199
		6.3.3	Betriebssicherheit		200
		6.3.4	Schutz von Personen		200
		6.3.5	Arbeitsschutz		201
		6.3.6	Umweltschutz		203
		6.3.7	Potenziell prüfbare strafrechtliche Tatbestände		203
		6.3.8	Geruchsbelästigung		205
		6.3.9	Schwefelwasserstoff - ein Gefahrstoff		207
		6.3.10	Schutz der Abwasseranlagen als Vermögenswerte		211
		6.3.11	Betreiberpflichten		214
	6.4	Sulfidprobleme und Belästigungen der Anlieger			216
		6.4.1	Belästigung durch Lärm		217
		6.4.2	Belästigung durch Geruch		217
		6.4.3	Beeinträchtigung gewerblicher Interessen		219
		6.4.4	Beeinträchtigung des Tourismus		222

7	Geruchsprobleme, Konflikte und Lösungsstrategien				223
	7.1	Begriffe und Zusammenhänge			224
	7.2	Vorsorge als wichtigste Maßnahme für alle Bereiche			227
	7.3	Betriebsführung und Betriebsüberwachung			228
		7.3.1	Problemorientierte Betriebsführung		230
		7.3.2	Problemorientierte Betriebsüberwachung		232
	7.4	Erste Eingriffsmöglichkeiten bei Sulfidproblemen			233
	7.5	Problemmanagement			235
	7.6	Konfliktmanagement			237
		7.6.1	Konfliktstrategie		237
		7.6.2	Situationsanalyse		238
		7.6.3	Informationsprozesse		239

8	Zustandserfassung und Situationsanalyse				240
	8.1	Untersuchungsstrategie und Gebietseinteilung			240
		8.1.1	Einfluss des Existenzstadiums der Abwasseranlage		240
		8.1.2	Untersuchungsstrategie		240
		8.1.3	Gebietseinteilung		242
	8.2	Untersuchungen zur Zustandserfassung			244
		8.2.1	Inspektionen		246
		8.2.2	Hydraulische Parameter		247
		8.2.3	Abwasserparameter		248
		8.2.4	Sielhautparameter		250
		8.2.5	Kanalluftparameter		250
		8.2.6	Werkstoffparameter		250
	8.3	Ermittlung der Sulfidquellen			251
	8.4	Einfluss von Abfluss- und Belastungsschwankungen			251
	8.5	Ermittlung des Tragfähigkeitsverhaltens			252
	8.6	Methodik der Auswertung aller Ergebnisse			254

9	Mess - und Analysentechnik				257
	9.1	Notwendigkeit einer Messstrategie			257
		9.1.1	Falsche Ansätze führen in die falsche Richtung		257
		9.1.2	Die Messung		257
		9.1.3	Die Messstrategie		258
	9.2	Messungen im Abwasser			262
		9.2.1	Hydraulische Messungen im Abwasser		262
			9.2.1.1	Messmethoden und -einrichtungen für die hydraulische Messung	263
			9.2.1.2	Messung der Fließgeschwindigkeit	267
			9.2.1.3	Mobile Messeinrichtungen	269
		9.2.2	Messung der qualitativen und quantitativen Parameter im Abwasser		271
			9.2.2.1	Abwasseranalytik	271
			9.2.2.2	Messtechnische Bestimmung von Sulfiden im Abwasser	272
			9.2.2.3	Bestimmung weiterer Parameter und Werte	276
	9.3	Messungen der Sielhaut			276
		9.3.1	Biochemische Untersuchung		277
		9.3.2	Molekularbiologische Untersuchung		278
	9.4	Messungen in der Abwasseratmosphäre			279
		9.4.1	Strömungstechnische Messung		279
		9.4.2	Qualitative, technische Messungen		280
			9.4.2.1	Stichprobenartige Messung von Schwefelwasserstoff	281
			9.4.2.2	Kontinuierliche Messung von Schwefelwasserstoff	282
		9.4.3	Geruchsmessungen (Olfaktometrische Messung)		282
			9.4.3.1	Geruch und menschlicher Geruchssinn	284
			9.4.3.2	Geruchsschwelle und Geruchsempfindungen	285
			9.4.3.3	Abwasser und Gerüche	287
			9.4.3.4	Olfaktometrie	288
			9.4.3.5	Technische Geruchsmessung	292
	9.5	Ausblick auf zukünftige Mess- und Regelstrategien			295
	9.6	Immissions- und Emissionsmessungen			297
	9.7	Messung des Geruchsstoff-Emissionspotentials			298
	9.8	Werkstoffuntersuchungen			298
		9.8.1	Zerstörungstiefe		298
		9.8.2	Bohrkernentnahme		299
		9.8.3	Kennwerte für Festigkeitsberechnungen		300
		9.8.4	Eindringtiefe der Schwefelsäure		300
		9.8.5	Angriffsgrad		300

10	Übersicht zu Maßnahmen der Problemverhinderung und -Verminderung				302
	10.1	Präventiv- und Kurativmaßnahmen			303
	10.2	Organisatorisches System zur langfristigen Beherrschung von Sulfidproblemen			303
	10.3	Übersicht über Schutzmaßnahmen bei Sulfidproblemen			305
		10.3.1	Aktive Schutzmaßnahmen bei Sulfidproblemen		307
		10.3.2	Passive Schutzmaßnahmen bei Sulfidproblemen		307
	10.4	Grundsätzliche Maßnahmen			308
		10.4.1	Verhinderung der Sulfideinleitung		308
		10.4.2	Verhinderung der Sulfidentstehung		308
		10.4.3	Verhinderung der Schwefelwasserstoffbildung und seiner Ausgasung		309
		10.4.4	Abwasserbehandlung zur Sulfid-Problemvermeidung		311
		10.4.5	Behandlung sulfidbelasteter Abluft		312
		10.4.6	Baustoff schütz bei Säureangriff		313

11	Planung mit Berücksichtigung der Sulfidproblematik				314
	11.1	Planungsgrundsätze			314
	11.2	Hydraulische Bemessung			315
		11.2.1	Freigefällekanäle		315
		11.2.2	Druckleitungen		320
			11.2.2.1	Wahl der Nennweite	320
			11.2.2.2	Wahl der Wandschubspannung	322
			11.2.2.3	Druckleitungsverlauf	323
			11.2.2.4	Sulfidentwicklung in einer Druckleitung	323
			11.2.2.5	Planerische Vorkehrungen	324
			11.2.2.6	Druckleitungsausmündung	324
	11.3	Vorbehandlung von Indirekteinleitungen			326
	11.4	Erstellung von Sulfid-Prognosen			327
		11.4.1	Voraussetzungen		327
		11.4.2	Sulfid-Erwartung in Freigefällekanälen		328
			11.4.2.1	Die Schätzformel von POLDER und MECHELEN	330
			11.4.2.2	Die "Z-Formeln" von POMEROY und THISTLETHWAYTE	330
			11.4.2.3	Ansatz von SCHMITT	332
			11.4.2.4	Berechnungsmodell von POMEROY	332
			11.4.2.5	Berechnungsmodell von THISTLETHWAYTE	334
			11.4.2.6	Berechnungsmodell von HVITVED-JACOBSEN	340
		11.4.3	Berechnungsbeispiel für einen Freigefällekanal		341
			11.4.3.1	Ausgangsverhältnisse	341
			11.4.3.2	Beispiel mit Z-Formeln nach POMEROY und THISTLETHWAYTE	341
			11.4.3.3	Beispiel mit Ansatz von SCHMITT	342
			11.4.3.4	Beispiel mit Berechnungsmodell von POMEROY	342
			11.4.3.5	Beispiel mit Berechnungsmodell von THISTLETHWAYTE	342
			11.4.3.6	Rechenergebnisse im Vergleich	344
		11.4.4	Sulfid-Erwartung in Druckleitungen		345
		11.4.5	Sulfid-Erwartung in Abwasserreinigungsanlagen		350
	11.5	Geruchsprognose und Abluftbehandlung			350
		11.5.1	Geruchsemissionspotenzial		351
		11.5.2	Entstehung von Geruch und Einflussmöglichkeiten		352
		11.5.3	Ursachen von Gerüchen		354
			11.5.3.1	Schwefelwasserstoff als Leitparameter in der Geruchsmessung?	354
		11.5.4	Vermeidung und/oder Verminderung von Geruchsproblemen		355
		11.5.5	Erstellung von Geruchsprognosen		356
		11.5.6	Ergebnis einer Geruchsprognose		359
		11.5.7	Berechnungsmethoden		361
	11.6	Entwicklung eines Schutzkonzepts			361
	11.7	Anhang - Parameter- und Abkürzungsliste			362

12	Bauwerksgestaltung und technische Ausrüstung				366
	12.1	Einfluss der Konstruktion auf Sulfidprobleme			366
	12.2	Freispiegelkanäle und Kanalschächte			367
		12.2.1	Erfüllung der hydraulischen Anforderungen		367
		12.2.2	Ablagerungsfreier Betrieb		367
		12.2.3	Rückstaufreier Betrieb		368
		12.2.4	Dichtheit		368
		12.2.5	Systemgerechte Lüftung		368
		12.2.6	Kanalschächte		368
		12.2.7	Notwendige Zusatzmaßnahmen		369
		12.2.8	Mediengerechte und wirtschaftliche Materialwahl		369
	12.3	Pumpwerke			370
		12.3.1	Abwassersammelraum		371
			12.3.1.1	Zulaufgestaltung	371
			12.3.1.2	Einfluss der Schaltpunkteinstellung	375
			12.3.1.3	Geometrische Gestaltung	375
			12.3.1.4	Oberflächenbehandlung	376
			12.3.1.5	Reinigungsmöglichkeiten	376
			12.3.1.6	Be- und Entlüftung	378
			12.3.1.7	Sauerstoffanreicherung des Abwassers	378
			12.3.1.8	Hinweise zur Materialwahl	379
		12.3.2	Abwassertransportanlage (Pumpanlage)		379
			12.3.2.1	Dimensionierung	379
			12.3.2.2	Rohranlagen und Armaturen	380
			12.3.2.3	MSR-Technik	381
			12.3.2.4	Hinweise zur Materialwahl	383
	12.4	Druckleitungen und zugehörige Bauwerke			384
		12.4.1	Druckleitungen		384
		12.4.2	Druckleitungssonderschächte		386
		12.4.3	Druckleitungsübergabebauwerke		387
	12.5	Bauwerke auf Abwasserreinigungsanlagen			389
	12.6	Kleinkläranlagen			390
	12.7	Sonstige Hinweise			391
		12.7.1	Einfluss der konstruktiven Anlagenkonfiguration auf betriebliche Anti-Sulfid-Maßnahmen		391
		12.7.2	Planungsvorschriften		394
		12.7.3	Bauvorschriften		396

13	Werkstoffe und Werkstoffauswahl				397
	13.1	Alternative Ausführungen			397
	13.2	Korrosionskriterien zur Werkstoffauswahl			399
	13.3	Zementgebundene Werkstoffe			400
		13.3.1	Normaler Beton		401
		13.3.2	Hochleistungsbeton		402
		13.3.3	Stahlbeton		404
	13.4	Keramik, Klinker, Schmelzbasalt			404
	13.5	Metallische Werkstoffe			406
		13.5.1	Stähle		406
			13.5.1.1	Lochkorrosion	406
			13.5.1.2	Spaltkorrosion	408
			13.5.1.3	Spannungsrisskorrosion	409
			13.5.1.4	Schwingungsrisskorrosion	409
			13.5.1.5	Interkristalline Korrosion	409
			13.5.1.6	Bimetallkorrosion	410
		13.5.2	Gusseisen		411
	13.6	Kunststoffe			411
		13.6.1	Einteilung der Kunststoffe		411
		13.6.2	Eigenschaften von Kunststoffen		411
		13.6.3	Alterung von Kunststoffen		413
		13.6.4	Polyethylen		414
		13.6.5	Polyvinylchlorid		416
		13.6.6	Ungesättigte Polyesterharze/GFK		417
		13.6.7	Epoxidharze		420
	13.7	Polymerbeton			422
	13.8	Dichtungswerkstoffe			423
	13.9	Auskleidungen			427
		13.9.1	Auskleidungen mit Rohren		428
		13.9.2	Auskleidungen mit Elementen		429
			13.9.2.1	Auskleidungen mit Keramik-Elementen	430
			13.9.2.2	Auskleidungen mit Betonlaminat/Polymerbeton-Elementen	432
			13.9.2.3	Auskleidungen mit Kunststoff-Elementen	432
			13.9.2.4	Glas-Auskleidungen	433
			13.9.2.5	Schmelzbasalt-Auskleidungen	434
			13.9.2.6	Stahlauskleidungen	434
	13.10	Beschichtungen			434
		13.10.1	Beschichtungen von zementgebundenen Werkstoffen		435
			13.10.1.1	Beschichtungen mit Tonerdezement	436
			13.10.1.2	Beschichtungen mit kunststoffmodifizierten Mörteln	436
			13.10.1.3	Beschichtungen mit Kunstharz	437
		13.10.2	Beschichtungen von metallischen Werkstoffen		437
	13.11	Opferbeton			439

14	Abwasserbehandlung				440
	14.1	Verfahrensübersicht			441
	14.2	Mechanische Abwasserbehandlung			441
		14.2.1	Abwasserverdünnung		441
		14.2.2	Auffrischung		444
		14.2.3	Ausstrippen		457
	14.3	Biologische Abwasserbehandlung			461
		14.3.1	Belebter Schlamm		461
		14.3.2	Thiobazillen		461
		14.3.3	Biopräparate		462
	14.4	Chemikaliendosierung			463
		14.4.1	Dosierstrategie und Dosiertechnik		463
			14.4.1.1	Steuerungs- und Regelungskonzepte	463
			14.4.1.2	Messparameter und Probenahme	466
			14.4.1.3	Dosierstellen	468
			14.4.1.4	Ausstattung einer Dosierstation	470
			14.4.1.5	Auswahl geeigneter Dosiermittel	473
			14.4.1.6	Ermittlung der effektiven Dosiermenge	474
			14.4.1.7	Optimieren von Abwasserbehandlungsmaßnahmen	476
		14.4.2	Sauerstoffversorgung und Oxidation		476
			14.4.2.1	Luftsauerstoff	477
			14.4.2.2	Technischer Sauerstoff	482
			14.4.2.3	Wasserstoffperoxid	486
			14.4.2.4	Nitrat	489
			14.4.2.5	Kaliumpermanganat	494
		14.4.3	Sulfid-Fällung		498
			14.4.3.1	Eisenverbindungen	498
			14.4.3.2	Sonstige Metallsalze	504
		14.4.4	Alkalisierung		507
		14.4.5	Checkliste zur Verfahrensauswahl unter Betriebsbedingungen		510
	14.5	Versuchsbetrieb			513

15	Abluftbehandlung				516
	15.1	Verfahrensübersicht			516
	15.2	Physikalische Abluftbehandlung			518
		15.2.1	Abluftverdünnung		518
		15.2.2	Adsorption		526
		15.2.3	Abluftwäsche		531
	15.3	Biologische Abluftbehandlung			532
		15.3.1	Biofilter		532
			15.3.1.1	Funktion eines Biofilters	532
			15.3.1.2	Filtermaterialien und Leistungsbereitschaft	535
			15.3.1.3	Filterbettprobleme	537
			15.3.1.4	Einsatz von Biofiltertechniken	538
		15.3.2	Biowäscher und Tropfkörperwäscher		544
			15.3.2.1	Funktion eines Biowäschers	544
			15.3.2.2	Prinzipien der biologischen Waschwasserbehandlung	545
			15.3.2.3	Einsatz von Biowäschertechniken	546
	15.4	Chemische Abluftbehandlung			549
		15.4.1	Oxidierende Gaswäsche		550
		15.4.2	UV-Behandlung		552
		15.4.3	Neutralisation und Maskierung		552
			15.4.3.1	Neutralisation	554
			15.4.3.2	Maskierung	556

16	Betriebliche Schutzmaßnahmen				560
	16.1	Maßnahmenübersicht			560
		16.1.1	Die Vielfalt der Entwässerungsanlagen		562
	16.2	Möglichkeiten der Einflussnahme			564
		16.2.1	Wartungsarbeiten		564
			16.2.1.1	Reinigungsstrategie	564
			16.2.1.2	Wartungsarbeiten in Kanalanlagen	566
			16.2.1.3	Wartungsarbeiten in Druckleitungen	570
			16.2.1.4	Wartungsarbeiten in Bauwerken	578
			16.2.1.5	Wartungsarbeiten in Pumpwerken	581
	16.3	Zustandsanalysen			589
	16.4	Betriebsanweisungen			592
	16.5	Einflüsse auf betriebliche Maßnahmen			592

17	Problemorientierte bauliche Sanierung				594
	17.1	Begriffe und Definitionen			594
	17.2	Sanierung - Schwerpunkt der Investitionen im Abwasserbereich			594
	17.3	Sanierungsstrategien und Sulfidproblematik			598
	17.4	Bestandsaufnahme und Bewertung			602
		17.4.1	Bestandsaufnahme und Objektanalyse		603
			17.4.1.1	Kamerabefahrung	603
			17.4.1.2	Vermessung	605
			17.4.1.3	Visuelle Bestandsaufnahme	605
			17.4.1.4	Manuelle oder automatisierte Messdaten	606
			17.4.1.5	Möglichkeiten der Auswertung	606
		17.4.2	Bewertung der Bestandsaufnahmen		607
	17.5	Ermittlung des Veränderungspotenzials			608
		17.5.1	Gegenwärtiges Systemkonzept		608
			17.5.1.1	Umfang und Zustand der Abwasseranlagen	608
			17.5.1.2	Ergründen der Kausalitäten	609
		17.5.2	Zukünftiges Systemkonzept		611
		17.5.3	Ermitteltes Veränderungspotenzial im System		611
	17.6	Hinweise für Variantenentwicklung und -vergleich			611
	17.7	Anlagenteile, Werkstoffe und Probleme			612
	17.8	Sanierungsverfahren			615
		17.8.1	Verfahren zur Rohrsanierung		616
			17.8.1.1	Verfahren für Druckleitungen	616
			17.8.1.2	Verfahren für drucklose Leitungen	619
		17.8.2	Verfahren zur Schachtsanierung		622
			17.8.2.1	Sulfidbedingte Schäden an Schächten	622
			17.8.2.2	Verfahren der Schachtsanierung	623
		17.8.3	Verfahren zur Saugraum- und Beckensanierung		628
		17.8.4	Sanierung von Pumpwerken und Becken mit technischer Ausrüstung		629
		17.8.5	Sanierung der maschinen- und elektrotechnischen Einbauten		630
		17.8.6	Sanierungen erfordern komplexe Systemuntersuchungen		631
			17.8.6.1	Beispiel: Druckleitungen und Pumpwerke - ein abhängiges System	631
	17.9	Sanierung - eine Hauptaufgabe der nächsten 20 Jahre in Deutschland			634

18	Erfolgreiche Projektarbeit in der Praxis				636
	18.1	Systematische Projektarbeit			636
	18.2	Systematische Gliederung eines Projektgebietes			640
	18.3	Die "3-Säulen-Strategie" bei der Ursachenermittlung			642
		18.3.1	Säule 1 - Ermittlung der hydraulisch relevanten Parameter		642
		18.3.2	Säule 2 - Ermittlung der analytischen Parameter		645
		18.3.3	Säule 3 - Ermittlung der sulfidrelevanten Parameter		646
	18.4	Gesamtbewertung des biochemischen Zustandes im System			648
	18.5	Auswahl einer Optimallösung			656
	18.6	Der Schlüssel zu richtigen Entscheidungen			662
		18.6.1	In der Planungsphase - künftige Probleme vermeiden		662
		18.6.2	Korrosionsprognose - Baustein der Materialwahl		666
		18.6.3	Das Sulfid-Sauerstoff-Verhältnis in Kanälen und Gerinnebauwerken		669
		18.6.4	Begrenzte Anwendung des Zp-Wertes im Kanalbereich		672
		18.6.5	Sulfid- und Sauerstoffbilanz in Druckleitungssystemen		674
		18.6.6	Sulfid- und Sauerstoffbilanz in Abwasserreinigungsanlagen		677
	18.7	Grundprinzipien erfolgreicher Planung und Gestaltung			681
		18.7.1	Oberster Planungsgrundsatz: Systembetrachtung		681
		18.7.2	Oberstes Gestaltungsprinzip: Sulfidprobleme nicht fördern, sondern lösen		684
			18.7.2.1	Maßnahmen am Druckleitungsübergabeschacht sind kritisch zu bewerten	685
			18.7.2.2	H₂S-Absauganlage in einer Kanalstrecke	686
			18.7.2.3	Feuchtigkeit und Schwefelsäurebildung stehen in enger Beziehung	687
			18.7.2.4	Das Sulfid-Gleichgewicht als Projektgrundlage	689
			18.7.2.5	Der Abwasserzustand als Kriterium zur Wahl eines Transportsystems	690
			18.7.2.6	Bei Einsatz von Chemikalien sollte Überdosierung verhindert werden	692
			18.7.2.7	Lebenszykluskosten als wirtschaftliches Entscheidungskriterium	693
			18.7.2.8	Maßnahmen zur Geruchsüberdeckung sind keine Universallösungen	693
			18.7.2.9	Nur komplexe Systembetrachtungen ergeben exakte Lösungen	694
			18.7.2.10	Keine Verlagerung von H₂S-Problemen auf dem Fließweg	695
	18.8	Die Bedeutung und Standortwahl einer Lösung			696
		18.8.1	Richtige Auswahl und Bewertung von Lösungen		696
		18.8.2	Lösungen für Freispiegelkanäle und Kanalbauwerke		700
19	Ausblick und Thesen zur Diskussion				705


Literaturverzeichnis					715


Autorenverzeichnis					723


Inserentenverzeichnis					731

Vorwort

Vorwort zur 1. deutschen Auflage

Abwasser ist ein leicht verderbliches Gut

Den Schwefelverbindungen kommt dabei eine besondere Rolle zu. Dieses Buch handelt von Schwefelverbindungen in Abwasseranlagen, speziell von Sulfid respektive Schwefelwasserstoff. Jeder kennt Schwefelwasserstoff als unangenehm nach faulen Eiern riechendes, leicht flüchtiges Gas, das mikrobiell bei anaeroben Abbauprozessen entsteht, aber neben seiner geruchsbelästigenden Eigenschaft weitere nachteilige Wirkungen aufweist.

Schwefelwasserstoff ist giftig und gefährdet das Betriebspersonal; viel zu häufig ist es zu tödlichen Unfällen gekommen. Schwefelwasserstoff bewirkt unmittelbare Korrosion an Metallen und nach mikrobiologischer Umsetzung zu Schwefelsäure kommt es zur Korrosion an Zement gebundenen Werkstoffen. Schwefelwasserstoff hemmt biologische Prozesse der Abwasserreinigung und Klärschlammfaulung; in Belebungsbecken fördert Schwefelwasserstoff die Entwicklung unerwünschter fadenförmiger Organismen.

Schwefelwasserstoffliche Einflüsse verursachen nicht nur Kosten, sondern stellen auch ein Konfliktpotential zwischen einem Abwasserbetrieb und anderen Beteiligten dar: zu geruchsbelästigten Bürgern, zu Planungsbüros, zu bauausführenden Firmen und Lieferfirmen, zu Aufsichtsbehörden, zu den in den Abwasseranlagen tätigen Mitarbeitern, usw. Nicht selten enden derartige Streitigkeiten vor Gericht.

Bei den Sulfidproblemen stehen Korrosionsschäden und Geruchsbelästigungen im Vordergrund. Korrosion ist eine bestimmte Art der Zerstörung eines Werkstoffs, der nicht nur metallische Werkstoffe unterliegen, sondern insbesondere Zement gebundene und auch andere Werkstoffe.

Während die Metallkorrosion in Abwasseranlagen schon immer beachtet wurde, hat die Bedeutung der Korrosion an Beton, Mörtel und derartigen Werkstoffen seit wenigen Jahrzehnten zugenommen.

Weil jeder Werkstoff mit seiner Umgebung reagiert, ist die Korrosion nur dann von Bedeutung, wenn es zu einem Schaden kommt (schädigende Korrosion). Vielfach wird nicht erwartet, dass eine gravierend schädigende Korrosion bereits innerhalb sehr kurzer Zeit, teilweise noch während der Gewährleistungszeit, auftreten kann und das bei Bauwerken, die für eine Nutzungsdauer von 80 bis 100 Jahren konzipiert worden sind.

Korrosionsschäden, und dabei insbesondere durch mikrobielle Stoffwechselprozesse von Schwefelverbindungen bedingte Korrosionsschäden, werden zu etwa 7 % aller Schadensarten bei Abwasserkanälen genannt; dazu kommen Schäden bei Pumpwerken und in Abwasserreinigungsanlagen. Dieser Schadensumfang stellt einen großen Wertverlust dar.

Geruchsprobleme bei Abwasseranlagen werden häufig durch Schwefelwasserstoff dominiert. Bei Planung, Genehmigung und Betrieb gewinnen Geruchsemissionen zunehmend an Bedeutung. Gerüche sind menschliche Sinneseindrücke und unterliegen damit der subjektiven Bewertung. Die zunehmende Sensibilisierung der Bevölkerung gegenüber Geruchsbelästigungen ist beim Anlagenbetrieb zu berücksichtigen, nicht nur innerhalb von Städten, sondern auch in ländlichen Regionen.

So ist es erklärlich, dass Maßnahmen zur Vermeidung von Schwefelwasserstoff-Problemen, zur Geruchsbehandlung und zum Korrosionsschutz sowohl bei Neubaumaßnahmen, als auch bei bestehenden Anlagen einen spürbaren Anteil der Investitions- und Betriebskosten betragen.

Dieses Buch stellt keine wissenschaftliche Abhandlung dar, sondern es zeigt den derzeitigen Wissensstand und richtet sich vorrangig an in der Praxis tätige Fachleute in Entwässerungsbetrieben, Wasserbehörden, Ingenieurbüros, Ausrüsterfirmen und entsprechenden Unternehmen für Abwasseranlagen.

Lehrenden und Studierenden soll es als Wissensquelle dienen. Zu den Ursachen und Auswirkungen der Sulfid- und Schwefelwasserstoff-Bildung, zur Situationsanalyse, zu den planerischen, konstruktiv/baulichen und betrieblichen Möglichkeiten der Problembehandlung sowohl zur Vermeidung von Sulfid-Problemen als auch zur Behebung bei bereits eingetretenen Problemen erfolgt eine vertiefende Wissensvermittlung.

Die Darstellungen werden durch Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen, rechtliche Abhandlungen und Hinweise zu Mess- und Analysentechniken ergänzt.

Dieses Buch erhebt nicht den Anspruch auf Vollständigkeit. Korrekturhinweise und Anregungen werden gerne entgegengenommen.

Wie in vielen Abwasserbereichen auch, ist eine fundierte, Projekt bezogene Einzelplanung die Voraussetzung für ein erfolgreiches Konzept zur Problembeherrschung. Dass dieses Buch dabei allen Nutzern eine Hilfe darstellt und dazu beiträgt, dass zukünftig weniger Schwefelwasserstoff-Probleme entstehen, wünschen sich die aus unterschiedlichen Disziplinen stammenden Autoren und die Herausgeber.

Prof. Dr.-Ing. Manfred Lohse
Münster, im September 2007

Klappentext

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Autor

Autorenverzeichnis

Die nachfolgend genannten Fachleute sind an der Erarbeitung dieses Fachbuches aktiv beteiligt gewesen und stehen für Rückfragen und Anregungen gern zur Verfügung.

Dipl.-Ing. Dieter Weismann (Buchprojektinitiator, Herausgeber, Autor)

Beruflicher Werdegang
1980-1985 Studium Verfahrensingenieurwesen, FB Klima- und Trocknungstechnik an der damaligen Technischen Hochschule Karl-Marx-Stadt (Chemnitz)
1985-1989 Projektingenieur Rohranlagen und Wärmeanlagenbau Fa. CLG Leipzig-Grimma
1989-1993 Projektingenieur Abwasser-Sonderpumpwerke Fa. FELUWA Pumpen GmbH, Mürlenbach
1993-1996 Vertriebsgebietsleiter Fa. FELUWA Pumpen GmbH, Mürlenbach
1996-2003 Frei beratender Ingenieur, Kirchheim
2003-2006 Inhaber, Ing.-büro Weismann, Kirchheim
2007 Geschäftsführer em.consult GmbH, Gut beraten. Chemnitz

Berufliche Features
Fachbuchautor "Kommunale Abwasserpumpwerke", 1. und 2. dt. Auflage, Essen: Vulkan-Verlag
Redakteur Plattform "www.pumpwerk-online.de " mit Sulfid-Bereich
Redakteur Plattform "www.h2s-problem.com "
Seminarorganisator seit 1997 im Abwasserbereich
Seit 1996 in verschiedene Problembereichen der Abwassertechnik beratend tätig
Spezialleistungen:
Sonderentwässerungen und Abwasserpumpwerke
Sanierung Pumpwerke und Drucksysteme
Gutachten Pumpanlagen und Drucksysteme
Gutachten, Studien, Untersuchungen, Konzeptionen und Lösungen bei Sulfid-Problemen

Anschrift
Ulmenstr. 19
D-09112 Chemnitz
E-Mail: info@emconsult-online.com
www.emconsult-online.com

Dipl.-Ing. Frank Magdeburg (Co-Autor; Autor des Kapitel 18)

Beruflicher Werdegang
1991-1996 Studium Bauingenieurwesen
1996-1998 Projektingenieur Wasser, Abwasser, Straßenbau im Ingenieurbüro Warninck
1998-1999 Projektingenieur Wasser, Abwasser im Ingenieurbüro IHP seit 1999 Geschäftsführer und Projektingenieur Wasser, Abwasser im Ingenieurbüro IBU

Berufliche Features
Freier Sachverständiger für Geruch, Korrosion und Sanierung
Planung, Ausschreibung und Bauüberwachung von Wasserversorgungsanlagen und Abwasserentsorgungsanlagen
Planung, Ausschreibung und Bauüberwachung von Sanierungsmaßnahmen im Bereich Wasserversorgung und Abwasserentsorgung
Spezialleistungen:
Erstellen von Schwefelwasserstoff- und Sulfidbilanzen
Erstellen von Sauerstoffbilanzen
Erarbeiten von Lösungen gegen Geruch und Korrosion einschl. Wirtschaftlichkeitsvergleich
Erstellen von Korrosionsprognosen bei biogener Schwefelsäurekorrosion
Bauzustandserfassung und -bewertung unter Berücksichtigung biogenen Säureangriffs
Bewertung von Sanierungsverfahren bei biogenem Säureangriff

Anschrift
Werkstr. 709
D-19061 Schwerin
E-Mail: info@ibu-schwerin.de
www.ibu-schwerin.de

Dipl.-Ing. Helmut Ötinger (Co-Autor; Autor des Kapitel 18)

Beruflicher Werdegang
1975-1977 Instandhaltungsmechaniker für NC-Werkzeugmaschinen im Plastmaschinenwerk Schwerin
1977-1983 Versuchsfeldmonteur im Technikum des Bereiches Forschung und Entwicklung, Plastmaschinenwerk Schwerin
1983-1985 Bereichsingenieur im Technikum des Bereiches Forschung und Entwicklung, Plastmaschinenwerk Schwerin
1986-1987 Konstrukteur im Technikum des Bereiches Forschung und Entwicklung, Plastmaschinenwerk Schwerin
1988-1990 Leitprojektant für Rationalisierungsvorhaben im Kombinat Gummiwerke Berlin, Betriebsteil Schwerin
1990-1997 Leiter des Büros Schwerin der Firma Coutinho Caro & Co Umwelttechnik Hamburg, seit 1992 Nachfolge Maculan Anlagentechnik GmbH Hamburg
1997-1999 Projektingenieur beim Ingenieurbüro Prof. Dr.-Ing. Hoins und Partner GmbH, Büro Schwerin-Pampow
ab 1999 Geschäftsführer und Projektingenieur Wasser, Abwasser im Ingenieurbüro IBU

Berufliche Features
Freier Sachverständiger für Geruch, Korrosion und Sanierung
Planung, Ausschreibung und Bauüberwachung von Wasserversorgungsanlagen und Abwasserentsorgungsanlagen
Konzeption, Planung, Ausschreibung von Brauchwasseraufbereitungsanlagen für Kläranlagen
Studien zur Erweiterung bzw. Optimierung von Deponiesickerwasserreinigungsanlagen
Spezialleistungen:
Entwicklung und praktische Anwendung der systematischen Vorgehensweise (Ursachenermittlung) zur gezielten Bekämpfung von Geruch und Korrosion
Erstellen von Schwefelwasserstoff- und Sulfidbilanzen
Erstellen von Sauerstoffbilanzen
Erarbeiten von Lösungen gegen Geruch und Korrosion einschl. Wirtschaftlichkeitsvergleich

Anschrift
Werkstr. 709
D-19061 Schwerin
E-Mail: info@ibu-schwerin.de
www.ibu-schwerin.de

Dipl.-Ing. Andrea Straub (Co-Autorin; Beratende Zuarbeit für Kapitel 9 und 14)

Beruflicher Werdegang
bis 1994 Studium der Verfahrenstechnik - Umwelttechnik an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
1994 Wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Martin Luther-Universität
Halle-Wittenberg
seit 1995 Wissenschaftliche Mitarbeiterin an der FH Lausitz, Fachbereich Versorgungstechnik
ab 1998 Leitung des Fachgebietes Abfall- und Siedlungswasserwirtschaft, Mitarbeit im Institut für Umwelttechnik und Recycling Senftenberg

Berufliche Features
Dezentrale Abwasserbehandlung
Geruchs- und Korrosionsminderung bei der Abwasserableitung
Abwasserreinigungstechnologien für besondere Standorte
Ausschusstätigkeiten im Bildungs- und Demonstrationszentrum für dezentrale Abwasserbehandlung (AK "Betriebssicherheit", AK "Bemessung")

Anschrift
Grenzweg 2
D-03130 Felixsee
E-Mail: astraub@ve.fh-lausitz.de
www.ve.fh-lausitz.de

Dipl.-Ing. Ute Urban (Co-Autorin; Beratende Zuarbeit für Kapitel 14)

Beruflicher Werdegang
1989-1994 TU Clausthal - Studium der Verfahrenstechnik
1994 Inbetriebnahme eines Up-Flow-Festbettreaktors zur Sickerwasserbehandlung (TU Clausthal und IB Dommnich, Goslar)
1994-2002 Projektingenieurin RWE Aqua GmbH, Hermsdorf, Leipzig, Berlin
seit 2002 Wissenschaftliche Mitarbeiterin der Hochschule Harz

Berufliche Features
Beiratsmitglied im Landesverband Nord-Ost DWA
Spezialgebiete:
Biologische Sickerwasserreinigung in einem Up-Flow-Festbett-Reaktor (Nitrifikation) unter Berücksichtigung des Energieeintrages
Planung und Konstruktion eines neuartigen optischen Messgerätes zur Bestimmung der Größenverteilung feinster Feststoffpartikel
Untersuchungen zur Metallabtrennung aus der Leichtfraktion einer Elektronikschrott-Aufbereitungsanlage
Nachhaltige Klärschlammkonzeption unter Berücksichtigung der Energiegewinnung durch Faulung
Vermeidungsstrategien zur Minderung der Geruchsemissionen aus Kanalnetzen
Optimierung der Abwasservorbehandlung für einem galvanischen Betrieb

Anschrift

Neuer Markt 14
D-38895 Derenburg E-Mail:
ute.urban@nexgo.de
www.regiona.net

Dipl.-Chemikerin Susanne Naumann (Co-Autorin; Beratende Zuarbeit für Kapitel 14)

Beruflicher Werdegang
1976-1979 Lehre als Laborantin mit Abitur
1979-1884 Studium der Fachrichtung "Chemie" an der TU Dresden mit Abschluss Diplom-Chemiker
1984-1988 Technische Angestellte bei der BASF Schwarzheide in der Anwendungstechnik der Polyurethanschaumstoffe
1988-1992 Leiterin des Labors für Trinkwasseranalytik der Cottbuser Wasser und Abwasser AG in Senftenberg
1992-1997 Mitarbeiterin des Sachgebietes Abwasser der LWG Cottbus mit der Hauptaufgabe der Bearbeitung des vom BMBF geförderten Forschungsvorhabens der Kläranlage Cottbus zur "Erhöhung der Reinigungsleistung bei der Mitbehandlung von Fäkalabwässern und -schlämmen sowie internem Prozessabwasser in kommunalen Kläranlagen durch Zwischenspeicherung"
1998 Amtierende Produktionsbereichsleiterin des Betriebsführungsgebietes Lübben mit den Zuständigkeiten der Sicherung der Wasserver- und Abwasserentsorgung
Leiterin des Bereiches Kanalnetz mit der Zuständigkeit der Sicherung der Abwasserableitung und Instandhaltung des Kanalnetzes der LWG Cottbus
2002-2005 Nebenberufliches Studium der Betriebswirtschaft an der VWA Cottbus im Hause der Technischen Akademie Wuppertal e.V. mit Abschluss Wirtschafts-Diplom Betriebswirt (VWA)
ab 2005 Mitarbeiter im Technischen Büro der LWG Cottbus mit der Zuständigkeit der technologischen Betreuung zur Geruchsminimierung/Korrosionsschutz von abwassertechnischen Anlagen, der Bearbeitung der Regenwasserthematik sowie der Betreuung des Installateurwesens

Berufliche Features
- Mitarbeit in der Kanalnetznachbarschaft Sachsen/Thüringe
- Mitarbeit in der ATV-Arbeitsgruppe ES-7.5 zur Erarbeitung des ATV-DVWK
- Merkblattes M 154

Anschrift:
Neu-Byhleguhre 14a
D-15913 Byhleguhre
E-Mail: S.Naumann@lwgnet.de
www.lwgnet.de