Modellierung von Maßnahmen gegen Geruch und Korrosion in Abwasserleitungen

Marcus Richter

Seit vielen Jahren sind die durch Sulfide hervorgerufenen Probleme in Kanal-netzen bekannt. Hierauf nimmt bereits die ATV – M 168 (1998) Bezug. Insbesondere vor dem Hintergrund des demografischen Wandels und dem Einsatz wassersparender Technik ist in einigen Regionen eine Zunahme zu verzeichnen. Global gesehen, nimmt die Bedeutung von Sanierungsstrategien mit einem Fokus auf Betonkorrosion bzw. dem Vermeiden von fauligen Gerüchen zu. Hierbei gilt es zunächst, die gefähr-deten Bereiche des Kanalnetzes zu identifizieren, wobei das Verständnis der ablaufenden Reaktionsprozesse eine ebenso wichtige Rolle spielt wie die Analyse und Visualisierung selbiger.

Vereinfacht betrachtet, besteht Abwasser aus einer Vielzahl an Stoffen, einige davon in gelöster, andere in ungelöster Form. Besonders H2S (Schwefelwasser-stoff) führt hierbei durch biogene
Schwefelsäure-Korrosion zu Schäden an bestehender Infrastruktur, aber auch zunehmend bei erhöhten Konzentrationen in Form von Gas zu Geruchsbelästigungen (Fäulnisbakterien) und als Nervengift zu Gesundheitsschäden. In der Regel legt Abwasser von der Entstehung bis zur Aufbereitung eine lange Strecke zurück. Fällt auf diesem Weg die Sauerstoffkonzentration in den anaeroben Bereich, können sich bei ausreichend hoher Wassertemperatur Bakterien entwickeln und die Entstehung von Sulfid (S2-) wird beschleunigt. Sulfid ermöglicht die Ausgasung von Schwefelwasserstoff, von Menschen wahrgenommen als Geruch nach „faulen Eiern“; bei erneuter Ablagerung entsteht daraus Schwefelsäure (H2SO4), die zu Korrosion führt.

Den eben beschriebenen Effekten kann mit verschiedenen Maßnahmen begegnet werden. Der Einsatz von Chemikalien hat zum Ziel, die Konzentration von H2S unter ein kritisches Level zu senken, Kanalreinigungsverfahren beseitigen außerdem die schädlichen Ablager-ungen. Weiterhin gibt es Verfahren zur Abluftbehandlungen, Druckluftfrei-blasung und den Einbau von Schacht-filtern; in einigen Ländern wird Abwasser sogar verdünnt, um die Konzentration von Schadstoffen zu senken.

Schwefelwasserstoff

 

Um ein Gefährdungspotential bewerten zu können und eventuell erforderliche Vermeidungsstrategien zu erarbeiten, ist es zunächst wichtig, ein möglichst holistisches Verständnis vom Kanalnetz mit all seinen Interaktionen zu erlangen.

DHI bietet seit vielen Jahren mit seinen Software-Produkten den anerkannten Standard zur hydrodynamischen Modellierung erfolgreich an. Mit der Erweiterung um den Themenkomplex der ökologischen Modellierung ist es zudem möglich, neben der Quantität auch die Qualität von (Ab)wasser und die damit verbundenen Prozesse/Reaktionen zu beschreiben. DHI hat eine innovative Erweiterung zu MIKE URBAN und ECO Lab für die Vorhersage und Abschätzung von Schwefelwasserstoff entwickelt. Das dahinterliegende Multiphasenprozessmodell basiert auf dem anerkannten WATS-Modell (Wastewater Aerobic/anaerobic Transformations in Sewers) und ist darauf ausgelegt, die Entstehung von H2S in Druck- und Freigefälleleitungen sowie dem damit verbundenen Wechsel von aeroben in anaerobe Bedingungen zu berechnen.

Hierbei wird das Kanalnetz in seiner Gesamtheit betrachtet und auch Szenarien (z. B. variierende Einleitungsbedingungen, Betriebszustände, Steuerungsstrategien, etc.) werden entsprechend berücksichtigt. Ergebnisse können in MIKE URBAN analysiert, dokumentiert und aussagekräftig visualisiert werden. Die Erstellung einer Risikokarte erlaubt somit ein direktes Ausweisen von potentiell gefährdeten Bereichen und ermöglicht Kosten-Nutzen-Analysen von Gegenmaßnahmen.

Korrodierter Kanaldeckel

 

Autor: Marcus Richter

Director Solutions at DHI WASY

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