Verhinderung der Sulfidbildung in Abwasserdruckleitungen bei linearer Belüftung

Ziel der Arbeit war es, die Sulfidbildungsprozesse insbesondere durch lineare Belüftungsmaßnahmen direkt in der Leitung zu vermindern und deren Wirkungsweise zu beschreiben, um Geruchsbelästigung und Korrosionserscheinungen im Abwassernetz zu vermindern. Daraus wurde ein neues Modell zur Berechnung der Sulfidbildung entwickelt und vorgestellt. Das Verfahren zur linearen Belüftung direkt in der Druckleitung, das bisher einen feinblasigen Eintrag über eine Länge von einem Kilometer realisiert, wurde detailliert untersucht. Dieses System kann als Strategie zur Verminderung der Sulfidbildung und der daraus resultierenden biogenen Betankarrosion eingesetzt werden. Damit wurden weiterhin grundlegende Untersuchungen durchgeführt, das Kanalnetz gezielt für die Vorbehandlung des Abwassers zu nutzen, so dass die nachfolgende Kläranlage entlastet werden kann. In der Arbeit wurde gezeigt, dass die Belüftung von Druckleitungen die Osmogen- und hierbei insbesondere die Sulfid bildung in Druckleitungen beeinflussen kann. Durch Versuche im Labor, in der Versuchs- und verschiedenen Praxisanlagen wurden verschiedene Belüftungsstrategien untersucht. Mit den Batch-Reaktoren im Labor konnten grundlegende Effekte, wie Strippung und Reaktionszeiten, geklärt werden. Zudem konnten durch die parallelen Ansätze mit gleichen Ausgangsbedingungen die deutliche Reduzierung der Sulfidbildung im belüfteten Reaktor eindeutig nachgewiesen werden. Die Versuchsanlage bildete eine Druckleitung nach und wurde mit dem Abwasser des Kläranlagenzulaufes beschickt, so dass während der Versuche realistätsnahe Bedingungen abgebildet wurden. Hier konnte die deutliche Verringerung der Sulfidbildung durch Belüftung um etwa einen Faktor 10 gezeigt werden. Im weiteren Schrill wurden die Maßnahmen in mehreren Praxisanlagen getestet, so dass die Dauerhaftigkeit und Wirtschaftlichkeit der getroffenen Maßnahmen bewertet werden konnte und Empfehlungen für die Planung, Bau und Betrieb von Druckleitungen zur Vermeidung von Geruch und Korrosion abgeleitet wurden. Die Belüftung in Druckleitungen stellt somit ein Verfahren dar, vorbeugend auf die Sulfid- und Os magen bildung zu wirken. Damit werden die Probleme für den Arbeits- und Gesundheitsschutz eingedämmt und die Lebensdauer der Bauwerke verlängert. Durch die Belüftung kann das Kanalsystem nicht mehr nur als reines Transportsystem betrieben werden, sondern schon gezielt Abbauprozesse übernehmen. Im Kanal bzw. Kanalsystem finden neben der Ablagerung und Mobilisierung von Feststoffen weitere Stoffumwandlungsprozesse statt. Durch die Belüftung wurde die Vermeidung der Sulfidbildung erreicht. Hierfür ist eine detaillierte ModelIierung des Gesamtsystems Kanalnetz-Kläranlage erforderlich, da in den belüfteten Abschnitten Stoffumsätze erreicht werden können, die sich auf die Zusammensetzung des Zulaufes der Kläranlage auswirken. Für die ModelIierung der Sulfidbildung bei Belüftung wurde ein neuer erweiterter empirischer Modellansatz vorgestellt, der zusätzliche Parameter des Abwassers, wie Nitrat-, Sauerstoffgehalt und den Trockensubstanzgehalt berücksichtigt. Durch die Übertragung der Ergebnisse in vorhandene Modelle wie das Biofilm-Modell (Alex98) und Ergänzung der Prozesse des Schwefelumsatzes für das Kanalsystem kann die integrierte ModelIierung von Kanalnetz und Kläranlage mit den Prozessen des Schwefelumsatzes erweitert werden. Im Ergebnis konnte die Belüftung als kostengünstige Maßnahme zur Behandlung von langen Druckleitungen ermillelt werden. Die Einsparungen an Energie für den Reinigungsprozess auf der Kläranlage sollten noch weiter untersucht werden. Dies kann durch kombinierte Simulation des Netzes und der Kläranlage erreicht werden. Dazu müssen die vorgestellten Modellgleichungen in vorhandene Berechnungstools integriert werden und mit Beispielanlagen weiter überprüft werden.