DE102022117723A1 - Adding dosing agent to the bottom of a sewer - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Einbringen von Dosiermittel, welches bevorzugt bakterizid oder als Sauerstoffdonor wirkt, in das in einem Abwasserkanal 1 fließende Abwasser 3 am Kanalboden 6. Hierdurch wird das Dosiermittel, welches zum Steuern der Bakterienaktivitäten im Abwasser zur Vermeidung der Bildung von Schwefelwasserstoff dient, direkt in das strömende Abwasser 3 eingebracht. Die dadurch erzielte Effizienzsteigerung kann noch weiter erhöht werden, wenn das Dosiermittel über mehrere Dosierstellen 11, die über eine Querrichtung 4 des Abwasserkanals 1 verteilt sind, eingebracht wird, da dann die Menge an einzugebendem Dosiermittel in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit und damit vom ortsaufgelösten Volumenstrom an Abwasser erfolgen kann. Zusätzlich kann eine Dosierung direkt an der Kanalwand 12 erfolgen, um auf in der Sielhaut 14 vorhandene Bakterien Einfluss zu nehmen. Bevorzugte Dosiermittel sind Wasserstoffperoxid und/oder Ameisensäure. Durch die Erfindung kann im Vergleich zu bekannten Systemen das Dosiermittel effizienter eingesetzt werden.There is a method for introducing dosing agent, which preferably acts bactericidal or as an oxygen donor, into the wastewater 3 flowing in a sewer 1 at the channel bottom 6. This means that the dosing agent, which is used to control the bacterial activities in the wastewater to avoid the formation of hydrogen sulfide, introduced directly into the flowing wastewater 3. The resulting increase in efficiency can be increased even further if the dosing agent is introduced via several dosing points 11, which are distributed over a transverse direction 4 of the sewer 1, since then the amount of dosing agent to be introduced depends on the flow velocity and thus on the spatially resolved volume flow Wastewater can occur. In addition, dosage can take place directly on the channel wall 12 in order to influence bacteria present in the drain skin 14. Preferred dosing agents are hydrogen peroxide and/or formic acid. The invention allows the dosing agent to be used more efficiently compared to known systems.
Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen von Dosiermittel in ein in einem Abwasserkanal mit einem Kanalboden strömendes Abwasser. Die Dosiermittel werden insbesondere zur Reduktion von im Abwasserkanal gebildetem Schwefelwasserstoff eingesetzt.The subject of the present invention is a method and a device for introducing dosing agent into a wastewater flowing in a sewer with a sewer floor. The dosing agents are used in particular to reduce hydrogen sulfide formed in the sewer.
Abwasser, insbesondere Schmutzwasser, insbesondere industrielle und Haushaltsabwasser, weisen oft eine Beladung mit Fäkalien, Essensresten und ähnlichem auf, die ein Bakterienwachstum im Abwasser und den Abwasserkanälen, in denen das Abwasser geführt wird, bewirken. Diese Bakterien sind aerob, fakultativ anaerob oder obligat anaerob. Hierunter wird verstanden, dass aerobe Bakterien Sauerstoff zum Überleben brauchen, während anaerobe Bakterien Sauerstoff nicht zum Überleben brauchen. Fakultativ anaerobe Bakterien tolerieren Sauerstoff, können also in Präsenz von Sauerstoff überleben, während obligat anaerobe Bakterien in Präsenz von Sauerstoff gehemmt oder sogar abgetötet werden.Wastewater, especially dirty water, especially industrial and household wastewater, often contains feces, food residues and the like, which cause bacterial growth in the wastewater and the sewers in which the wastewater is carried. These bacteria are aerobic, facultative anaerobic or obligate anaerobic. This means that aerobic bacteria need oxygen to survive, while anaerobic bacteria do not need oxygen to survive. Facultative anaerobic bacteria tolerate oxygen and can therefore survive in the presence of oxygen, while obligate anaerobic bacteria are inhibited or even killed in the presence of oxygen.
Es hat sich gezeigt, dass insbesondere anaerobe Bakterien aufgrund ihres Stoffwechsels Schwefelwasserstoff erzeugen, während aerobe Bakterien keinen Schwefelwasserstoff erzeugen. Von daher ist es bekannt, durch Dosiermittel das Gleichgewicht im Abwasserkanal hin zu aeroben Bakterien zu verschieben und/oder Bakterien im Abwasserkanal abzutöten, um so die Entstehung von Schwefelwasserstoff zu reduzieren oder zu vermeiden. Bekannte Zusatzstoffe sind hier beispielsweise Calciumnitrat, welches chemisch gebundenen Sauerstoff enthält, der bei Zugabe ins Abwasser durch Bakterien verstoffwechselt werden kann. Alternativ ist es bekannt, Wasserstoffperoxid zur direkten Umsetzung von Schwefelwasserstoff, zur Abgabe von Sauerstoff und/oder als Bakterizid einzusetzen.It has been shown that anaerobic bacteria in particular produce hydrogen sulfide due to their metabolism, while aerobic bacteria do not produce hydrogen sulfide. It is therefore known to use dosing agents to shift the balance in the sewer towards aerobic bacteria and/or to kill bacteria in the sewer in order to reduce or avoid the formation of hydrogen sulphide. Well-known additives include calcium nitrate, which contains chemically bound oxygen that can be metabolized by bacteria when added to wastewater. Alternatively, it is known to use hydrogen peroxide for the direct conversion of hydrogen sulfide, for releasing oxygen and/or as a bactericide.
Bisher wurden diese Dosiermittel im Pumpensumpf der Pumpen zugegeben, durch welche das Abwasser gefördert wird. Hierdurch kann es dazu kommen, dass eine Überdosierung des Dosiermittels erfolgt.Until now, these dosing agents were added to the sump of the pumps through which the wastewater is pumped. This can result in an overdose of the dosing agent.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden.Proceeding from this, the present invention is based on the object of at least partially overcoming the disadvantages known from the prior art.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale werden in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.This task is solved with the features of the independent claims. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims. The features specified in the claims are specified and explained in more detail in the description, with further preferred embodiments of the invention being presented.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einbringen von Dosiermittel in ein in einem Abwasserkanal mit einem Kanalboden strömendes Abwasser, zeichnet sich dadurch aus, dass das Dosiermittel am Kanalboden in das in dem Abwasserkanal strömende Abwasser eingebracht wird.The method according to the invention for introducing dosing agent into a wastewater flowing in a sewer with a channel bottom is characterized in that the dosing agent is introduced into the wastewater flowing in the sewer at the bottom of the sewer.
Statt einer Dosierung des Dosiermittels in den Pumpensumpf erfolgt die Dosierung direkt in das im Abwasserkanal strömende Abwasser. Die Zugabe am Kanalboden bedeutet, dass das Dosiermittel unter Wasser zugegeben wird und sich direkt mit dem Abwasser vermischen kann. Es erfolgt also eine Zugabe direkt dort, wo durch die dort vorkommenden Bakterien eine Umsetzung des Dosiermittels erfolgt. Zudem ermöglicht die Zugabe unter Wasser am Kanalboden eine wesentlich schnellere Anpassung der einzugebenden Menge an Dosiermittel pro Zeiteinheit als bei einer Zugabe an anderer Stelle, wie beispielsweise am Pumpensumpf. So kann insbesondere die auf der Trägheit der aus dem Stand der Technik bekannten Methoden beruhende Überdosierung, die notwendig ist, um eine Schwefelwasserstoffbildung trotz der Trägheit des Systems sicher zu unterbinden, vermieden werden und so Dosiermittel eingespart werden.Instead of dosing the dosing agent into the pump sump, it is dosed directly into the wastewater flowing in the sewer. Adding it at the bottom of the sewer means that the dosing agent is added under water and can mix directly with the wastewater. So it is added directly where the bacteria present there convert the dosing agent. In addition, the addition under water at the bottom of the channel enables the amount of dosing agent to be added per unit of time to be adjusted much more quickly than when added at another location, such as at the pump sump. In particular, overdosing based on the inertia of the methods known from the prior art, which is necessary to safely prevent hydrogen sulfide formation despite the inertia of the system, can be avoided and thus dosing agent can be saved.
Durch die Zugabe am Kanalboden wird zudem auch Dosiermittel am Kanalboden zur Verfügung gestellt. Am Kanalboden ist durch die Ausbildung einer Sielhaut ein hohes Bakterienaufkommen zu erwarten. Die Einbringung am Kanalboden wird bevorzugt durch mindestens eine im Kanalboden ausgebildete Dosierstelle oder durch Einbringen von Dosierstellen beispielsweise an einem Dosierarm, der auf dem Kanalboden aufliegt.By adding it to the channel floor, dosing agent is also made available to the channel floor. A high number of bacteria is to be expected on the canal floor due to the formation of a sewage membrane. The introduction at the channel bottom is preferred by at least one metering point formed in the channel bottom or by introducing metering points, for example on a metering arm that rests on the channel bottom.
Bevorzugt strömt das Abwasser in einer Strömungsrichtung durch den Abwasserkanal und der Abwasserkanal weist eine Querrichtung senkrecht zur Strömungsrichtung auf, wobei das Dosiermittel an mindestens zwei Dosierstellen am Kanalboden in den Abwasserkanal eingebracht wird, die an unterschiedlichen Positionen in Querrichtung ausgebildet sind. Durch das Einbringen an mehreren Dosierstellen am Kanalboden, die unterschiedliche Position in Querrichtung aufweisen, können in Querrichtung unterschiedliche Mengen an Dosiermitteln zugegeben werden. So kann die Menge an Dosiermittel bevorzugt an den Volumenstrom an Abwasser an der jeweiligen Position angepasst werden. Dies ermöglicht eine weitere Reduzierung der zuzugebenden Menge an Dosiermittel, da es so möglich ist, positionsgerecht angepasst Mengen an Dosiermittel zuzugeben. Weiterhin ermöglicht dies insbesondere auch bei großen Abwasserkanälen, beispielsweise mit einer Breite oder einem Durchmesser von mindestens 800 mm [Millimetern (DN800)], eine über die Breite des Abwasserkanals gleichmäßige Dosierung, die bei anderen Verfahren nicht erreichbar ist.Preferably, the wastewater flows through the sewer in one flow direction and the sewer has a transverse direction perpendicular to the flow direction, the dosing agent being introduced into the sewer at at least two dosing points on the bottom of the sewer, which are formed at different positions in the transverse direction. By introducing several dosing points on the channel floor, which have different positions in the transverse direction, different amounts of dosing agents can be added in the transverse direction. The amount of dosing agent can thus preferably be adapted to the volume flow of wastewater at the respective position. This enables a further reduction in the amount of dosing agent to be added, since it is thus possible to add amounts of dosing agent that are adjusted to the correct position. This also makes it possible, in particular, for large sewers, for example with a width or a diameter of min at least 800 mm [millimeters (DN800)], a uniform dosage across the width of the sewer that cannot be achieved with other methods.
Bevorzugt strömt das Abwasser in einer Strömungsrichtung durch den Abwasserkanal und der Abwasserkanal weist eine Querrichtung senkrecht zur Strömungsrichtung auf, wobei das Abwasser in Querrichtung ein Geschwindigkeitsprofil aufweist, wobei in Querrichtung Dosiermittel im Bereich eines Maximums des Geschwindigkeitsprofils in den Abwasserkanal eingebracht wird. Das Geschwindigkeitsprofil kann auch als Strömungsprofil bezeichnet werden und bezeichnet die ortsabhängige Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit im Abwasserkanal in Abhängigkeit von der Querrichtung. An einer bestimmten Position in Querrichtung weist das Abwasser weiterhin eine Geschwindigkeitsverteilung in Abhängigkeit vom Abstand vom Kanalboden an dieser bestimmten Position in Querrichtung auf, diese ist jedoch für die weitere Betrachtung dieser Erfindung von geringerer Bedeutung. Hier kann zur Bildung des Geschwindigkeitsprofils an einer bestimmten Position von einer für diese Position repräsentativen Geschwindigkeit ausgegangen werden, beispielsweise von der Geschwindigkeit an der Oberfläche des Abwassers an dieser Position oder auch von einer mittleren Geschwindigkeit an dieser Position.The wastewater preferably flows in a flow direction through the sewer and the sewer has a transverse direction perpendicular to the flow direction, the wastewater having a velocity profile in the transverse direction, with metering agent being introduced into the sewer in the transverse direction in the region of a maximum of the velocity profile. The velocity profile can also be referred to as the flow profile and describes the location-dependent distribution of the flow velocity in the sewer depending on the transverse direction. At a particular position in the transverse direction, the wastewater still has a velocity distribution depending on the distance from the channel bottom at that particular position in the transverse direction, but this is of less importance for the further consideration of this invention. Here, to form the speed profile at a specific position, a representative speed for this position can be assumed, for example from the speed on the surface of the wastewater at this position or from an average speed at this position.
Je nach Strömungsbedingungen (z.B. laminar oder turbulent) weisen die Geschwindigkeitsprofile ein Maximum oder einen Bereich eines Maximums auf, beispielsweise eine Art Plateaubereich, in dem die Geschwindigkeit konstant ist oder sich nur wenig ändert, beispielsweise einen Bereich, in dem die Geschwindigkeit höchstens 10% kleiner ist als das Maximum, bevorzugt höchstens 15% kleiner als das Maximum. Durch die hohe Geschwindigkeit des Abwassers in diesem Bereich liegt hier auch ein entsprechend großer Volumenstrom vor, so dass ein Einbringen von Dosiermittel in diesem Bereich vorteilhaft ist. Insbesondere dann, wenn über die Querrichtung an verschiedenen Dosierstellen Dosiermittel eingebracht wird, kann im Bereich des Maximums eine höhere Menge an Dosiermittel eingebracht werden, um dem dort höheren Verbrauch durch den großen Volumenstrom zu entsprechen. Gleichzeitig kann in anderen Bereichen weniger Dosiermittel zugegeben werden, so dass insgesamt eine reduzierte Menge an Dosiermittel zugegeben werden kann.Depending on the flow conditions (e.g. laminar or turbulent), the velocity profiles have a maximum or a region of a maximum, for example a kind of plateau region in which the velocity is constant or changes only slightly, for example a region in which the velocity is at most 10% smaller is than the maximum, preferably at most 15% smaller than the maximum. Due to the high velocity of the wastewater in this area, there is also a correspondingly large volume flow, so that introducing dosing agent in this area is advantageous. In particular, if dosing agent is introduced at different dosing points in the transverse direction, a higher amount of dosing agent can be introduced in the area of the maximum in order to correspond to the higher consumption there due to the large volume flow. At the same time, less dosing agent can be added in other areas, so that a reduced amount of dosing agent can be added overall.
Bevorzugt wird die Menge des Dosiermittels pro Zeiteinheit, die eingebracht wird, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Abwassers an der Position der Zugabe des Dosiermittels bestimmt. Der Volumenstrom an Abwasser ist direkt abhängig von der Geschwindigkeit des Abwassers. Folglich ist auch die Menge an zu behandelnden Bakterien - mit Ausnahme der Sielhaut, die sich an Kanalwänden und Kanalboden bildet - abhängig von der Geschwindigkeit des Abwassers. Eine Dosierung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Abwassers, bevorzugt ortsaufgelöst in Querrichtung, ermöglicht daher eine Zugabe von Dosiermittel genau im notwendigen Maße, so dass dadurch die Menge an zuzugebendem Dosiermittel reduziert werden kann.The amount of dosing agent introduced per unit of time is preferably determined depending on the velocity of the wastewater at the position where the dosing agent is added. The volume flow of wastewater is directly dependent on the speed of the wastewater. Consequently, the amount of bacteria to be treated - with the exception of the sewage membrane that forms on the canal walls and bottom - also depends on the velocity of the wastewater. Dosing depending on the velocity of the wastewater, preferably spatially resolved in the transverse direction, therefore enables dosing agent to be added to exactly the necessary extent, so that the amount of dosing agent to be added can be reduced.
Die Geschwindigkeit des Abwassers lässt sich vergleichsweise einfach bestimmen, beispielsweise indirekt über eine Messung der Höhe beziehungsweise des Füllstandes des Abwassers im Abwasserkanal, aus der sich sowohl eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers als auch das Geschwindigkeitsprofil unter bestimmten Annahmen ergibt. Die Höhenmessung erfolgt beispielsweise über Ultraschallsensoren. Alternativ ist die direkte Messung des Durchflusses und damit der Geschwindigkeit, bevorzugt auch mit einem Ultraschallsensor, möglich.The speed of the wastewater can be determined comparatively easily, for example indirectly by measuring the height or level of the wastewater in the sewer, which results in both an average flow speed of the wastewater and the speed profile under certain assumptions. The height measurement is carried out, for example, using ultrasonic sensors. Alternatively, direct measurement of the flow and thus the speed is possible, preferably with an ultrasonic sensor.
Bevorzugt strömt das Abwasser in einer Strömungsrichtung durch den Abwasserkanal und der Abwasserkanal weist eine Querrichtung senkrecht zur Strömungsrichtung auf, wobei in Querrichtung an mindestens einem Rand des Kanalbodens Dosiermittel zugegeben wird. Dies ermöglicht die Zugabe von Dosiermittel am Rand des Kanalbodens und damit des Abwasserkanals. Hier ist die Strömungsgeschwindigkeit aufgrund der Haftbedingung an der Kanalwand regelmäßig niedrig, so dass die Bakterien im Abwasserstrom nur eine geringe Dosierung an Dosiermittel benötigen. Allerdings hält sich eine Sielhaut an der Kanalwand, die bereits tote aber auch lebendige Bakterien umfasst, auf die durch die Eingabe des Dosiermittels an der Kanalwand entsprechend Einfluss genommen werden kann.The wastewater preferably flows in a flow direction through the sewer and the sewer has a transverse direction perpendicular to the flow direction, with dosing agent being added in the transverse direction to at least one edge of the channel bottom. This enables the addition of dosing agent at the edge of the sewer floor and thus the sewer. Here the flow speed is regularly low due to the adhesion conditions on the canal wall, so that the bacteria in the wastewater flow only need a small dosage of dosing agent. However, there is a membrane on the canal wall that contains both dead and live bacteria, which can be influenced accordingly by adding the dosing agent to the canal wall.
Bevorzugt ist die Menge an Dosiermittel pro Zeiteinheit, die dem Abwasser zugegeben wird, zeitlich variabel. Dies ermöglicht eine sehr schnelle Anpassung der Dosiermenge an die Bedingungen im Abwasser. Durch die Zugabe direkt am Kanalboden ist das Verfahren praktisch trägheitsfrei und erlaubt eine unmittelbare Anpassung der zugeführten Menge (Istmenge) an die notwendige Menge (Sollmenge).The amount of dosing agent per unit of time that is added to the wastewater is preferably variable over time. This enables the dosage quantity to be adjusted very quickly to the conditions in the wastewater. By adding directly at the bottom of the channel, the process is practically inertia-free and allows the quantity supplied (actual quantity) to be immediately adjusted to the necessary quantity (target quantity).
Bevorzugt wird das Dosiermittel unter Druck in das Abwasser eingebracht. Insbesondere kann in diesem Falle mindestens eine Düse für das Einbringen des Dosiermittels in das Abwasser genutzt werden. Das Austreten des Dosiermittels unter Druck verringert in vorteilhafter Weise das Risiko, dass die Dosierstelle zuwächst, dass sich also Bakterien an der Dosierstelle anlagern und dort einen Belag bilden. Zudem ermöglicht das Zugeben unter Druck auf einfache Art und Weise durch die Überwachung des Drucks eine Überwachung des Zustandes der für das Eingeben von Dosiermittels genutzten Equipments, da beispielsweise bei einem Leck oder Abreißen eines der Dosierschläuche ein Druckabfall entsteht, den man unmittelbar detektieren kann. So kann umgehend eine Fehlersuche initiiert werden. Das Einbringen von Dosiermittel unter Druck verringert gleichzeitig das Risiko, dass Bakterien in die Dosierstelle eindringen. Weiterhin ist es vorteilhaft, zu vorgebbaren Zeitpunkten einzelne oder sämtliche Dosierstellen mit einem bakterizid wirkenden Mittel wie beispielsweise Wasserstoffperoxid zu spülen, um möglicherweise eingedrungene Bakterien abzutöten und auszuspülen.The dosing agent is preferably introduced into the wastewater under pressure. In particular, in this case at least one nozzle can be used to introduce the dosing agent into the wastewater. The exit of the dosing agent under pressure advantageously reduces the risk that the dosing point will grow larger, i.e. that bacteria will accumulate at the dosing point and form a deposit there. It also allows you to admit under pressure In a simple way, by monitoring the pressure, the condition of the equipment used for adding the dosing agent can be monitored, since, for example, if one of the dosing hoses leaks or breaks, a pressure drop occurs that can be detected immediately. This means troubleshooting can be initiated immediately. Introducing dosing agent under pressure also reduces the risk of bacteria penetrating the dosing site. Furthermore, it is advantageous to rinse individual or all dosing points with a bactericidal agent such as hydrogen peroxide at predetermined times in order to kill and flush out any bacteria that may have penetrated.
Bevorzugt wird als Dosiermittel mindestens eine der folgenden Verbindungen in das Abwasser eingebracht: Calciumnitrat (Ca(NO3)2), Wasserstoffperoxid (H2O2), Essigsäure (C2H4O2), Ameisensäure (CH2O2), Ozon (O3), Chlordioxid (ClO2), Eisen(II)-chlorid (FeCl2) und Eisen(III)-chlorid (FeCl3). Calciumnitrat wird hier bevorzugt in wässriger Lösung zugegeben, es dient als Sauerstoffdonor, so dass durch die Zugabe das Gleichgewicht hin zu den aeroben Bakterien verschoben wird. Wasserstoffperoxid wirkt einerseits bakterizid, reduziert also insgesamt die Bakterienlast, und dient andererseits als Sauerstoffdonor. Wasserstoffperoxid lässt sich vorteilhafter Weise einfach vor Ort synthetisieren, so dass die Logistik zum Überwachen und Nachfüllen des Dosiermittels hier deutlich vereinfacht wird.At least one of the following compounds is preferably introduced into the wastewater as a dosing agent: calcium nitrate (Ca(NO 3 ) 2 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), acetic acid (C 2 H 4 O 2 ), formic acid (CH 2 O 2 ), Ozone (O 3 ), chlorine dioxide (ClO 2 ), iron (II) chloride (FeCl 2 ) and iron (III) chloride (FeCl 3 ). Calcium nitrate is preferably added in an aqueous solution; it serves as an oxygen donor, so that the addition shifts the balance towards the aerobic bacteria. On the one hand, hydrogen peroxide has a bactericidal effect, i.e. reduces the overall bacterial load, and on the other hand, it serves as an oxygen donor. Hydrogen peroxide can advantageously be easily synthesized on site, so that the logistics for monitoring and refilling the dosing agent are significantly simplified here.
Essigsäure wirkt wie auch Ameisensäure bakterizid. Insbesondere Ameisensäure lässt sich vor Ort unter Verwendung von Kohlendioxid herstellen. Ozon lässt sich auf einfache Art und Weise, beispielsweise durch eine Coronaentladung, aus Luftsauerstoff herstellen und wirkt sowohl bakterizid als auch als Sauerstoffdonor. Chlordioxid wirkt sowohl bakterizid als auch als Sauerstoffdonor. Eisen(II)-chlorid (FeCl2) und Eisen(III)-chlorid (FeCl3) haben einen anderen Wirkmechanismus und wirken sich nicht direkt auf die vorhandenen Bakterien aus. Vielmehr bewirken sie ein Ausfällen des Schwefelwasserstoffs.Acetic acid, like formic acid, has a bactericidal effect. Formic acid in particular can be produced locally using carbon dioxide. Ozone can be easily produced from atmospheric oxygen, for example using a corona discharge, and has both a bactericidal and oxygen donor effect. Chlorine dioxide has both a bactericidal and oxygen donor effect. Iron(II) chloride (FeCl 2 ) and iron(III) chloride (FeCl 3 ) have a different mechanism of action and do not directly affect the bacteria present. Rather, they cause the hydrogen sulfide to precipitate.
Besonders bevorzugt ist der Einsatz von Wasserstoffperoxid, ozonisiertem Wasser und/oder Ameisensäure als Dosiermittel, da beide Stoffe als Flüssigkeiten oder in wässriger Lösung vorliegen und somit einfach, insbesondere unter Druck, in das Abwasser dosiert werden können. Zudem können beide Dosiermittel vor Ort aus regelmäßig vorhandenen Stoffen (z.B. Wasser, Kohlendioxid) unter Verwendung beispielsweise von über Photovoltaik erzeugter elektrischer Energie synthetisiert werden, so dass eine Lagerhaltung und Logistik für das Dosiermittel entfallen kann. Hierdurch werden sowohl der personelle als auch der finanzielle Aufwand für die Bereitstellung des Dosiermittels wesentlich reduziert.The use of hydrogen peroxide, ozonated water and/or formic acid as dosing agents is particularly preferred, since both substances are present as liquids or in aqueous solution and can therefore be easily dosed into the wastewater, especially under pressure. In addition, both dosing agents can be synthesized on site from regularly available substances (e.g. water, carbon dioxide) using, for example, electrical energy generated via photovoltaics, so that storage and logistics for the dosing agent can be eliminated. This significantly reduces both the personnel and financial costs for providing the dosing agent.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zu Einbringen von Dosiermittel in ein in einem Abwasserkanal mit einem Kanalboden strömendes Abwasser vorgeschlagen, umfassend mindestens einen Dosierarm, der mindestens eine Dosieröffnung zum Eingeben von Dosiermittel in das Abwasser umfasst und am Kanalboden positionierbar ist, eine Dosiermittelquelle, die in Fluidverbindung mit der mindestens einen Dosieröffnung steht, und eine Steuereinrichtung zum Steuern der durch die Dosieröffnung abgegebenen Menge an Dosiermittel pro Zeiteinheit, wobei die Steuereinrichtung, die Dosierquelle und die mindestens eine Dosieröffnung geeignet und bestimmt zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche sind.According to a further aspect of the invention, a device for introducing dosing agent into a wastewater flowing in a sewer with a channel floor is proposed, comprising at least one dosing arm, which includes at least one dosing opening for introducing dosing agent into the wastewater and can be positioned on the channel floor, a dosing agent source , which is in fluid communication with the at least one dosing opening, and a control device for controlling the amount of dosing agent dispensed through the dosing opening per unit of time, the control device, the dosing source and the at least one dosing opening being suitable and intended for carrying out the method according to one of the preceding claims are.
Bevorzugt umfasst mindestens eine Dosieröffnung eine Düse.At least one metering opening preferably comprises a nozzle.
Die für das Verfahren offenbarten Details und Vorteile, insbesondere im Hinblick auf die Bestimmung der Menge an zuzugebendem Dosiermittel und die Art der Zugabe, lassen sich auf die Vorrichtung übertragen und umgekehrt.The details and advantages disclosed for the method, in particular with regard to determining the amount of dosing agent to be added and the type of addition, can be transferred to the device and vice versa.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Die beigefügten Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse sind nur schematisch. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass gegebenenfalls Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen schematisch:
-
1 ein erstes Beispiel eines Abwasserkanals im Querschnitt; -
2 ein zweites Beispiel eines Abwasserkanals im Querschnitt; -
3 ein erstes Beispiel einer Vorrichtung zum Einbringen eines Dosiermittels im Längsschnitt; -
4 ein zweites Beispiel einer Vorrichtung zum Einbringen eines Dosiermittels im Querschnitt; -
5 schematisch ein Beispiel einer Vorrichtung zum Einbringen eines Dosiermittels; -
6 ein erstes Beispiel einer Dosiermittelquelle; -
7 ein zweites Beispiel einer Dosiermittelquelle; und -
8 eine bevorzugte Ausgestaltung einer Dosiermittelquelle.
-
1 a first example of a sewer in cross section; -
2 a second example of a sewer in cross section; -
3 a first example of a device for introducing a dosing agent in a longitudinal section; -
4 a second example of a device for introducing a dosing agent in cross section; -
5 schematically an example of a device for introducing a dosing agent; -
6 a first example of a dosing agent source; -
7 a second example of a dosing agent source; and -
8th a preferred embodiment of a dosing agent source.
Das Abwasser 3 strömt durch den Abwasserkanal 1, beispielsweise hin zu einer Kläranlage. Das Abwasser 3 umfasst dabei beispielsweise häusliche Abwasser und insbesondere Schmutzwasser, das neben Wasser auch Urin und/oder Fäkalien enthalten kann. Das Abwasser 3 und auch der Abwasserkanal 1 weisen dabei Bakterien auf, die teilweise geruchsintensive Stoffe wie beispielsweise Schwefelwasserstoff (H2S) erzeugen können. Dies sind überwiegend anaerobe Bakterien, die im Gleichgewicht mit aeroben Bakterien, die Sauerstoff umsetzen, vorkommen. Die Zugabe von Sauerstoff führt dazu, dass das Gleichgewicht in Richtung der aeroben Bakterien verschoben wird, so dass die Bildung von Schwefelwasserstoff reduziert wird. Gleichzeitig wirkt Schwefelwasserstoff indirekt auch korrodierend, da Schwefelwasserstoff bakteriell zu Schwefelsäure umgesetzt werden kann, so dass neben einer Geruchsbelästigung auch eine signifikante Korrosion von Bauteilen des Abwassersystems wie beispielsweise dem Abwasserkanal selbst aber auch Pumpen, Schiebern oder ähnlichem erfolgen kann, wenn ein zu hoher Schwefelwasserstoffanteil im Abwasser 3 vorliegt. Darüber hinaus ist Schwefelwasserstoff gesundheitsschädlich.The wastewater 3 flows through the sewer 1, for example to a sewage treatment plant. The wastewater 3 includes, for example, domestic wastewater and in particular dirty water, which can also contain urine and/or feces in addition to water. The wastewater 3 and also the sewer 1 contain bacteria that can sometimes produce odorous substances such as hydrogen sulfide (H 2 S). These are predominantly anaerobic bacteria that occur in balance with aerobic bacteria that convert oxygen. The addition of oxygen causes the balance to shift toward aerobic bacteria, reducing the formation of hydrogen sulfide. At the same time, hydrogen sulfide also has an indirect corrosive effect, since hydrogen sulfide can be converted bacterially into sulfuric acid, so that in addition to odor nuisance, significant corrosion of components of the sewage system such as the sewer itself but also pumps, valves or similar can occur if the hydrogen sulfide content in the system is too high Wastewater 3 is present. In addition, hydrogen sulfide is harmful to health.
Um die Bildung von Schwefelwasserstoff zu reduzieren oder diese ganz zu unterbinden, werden Dosiermittel dem Abwasser zudosiert, die Sauerstoff in das Abwasser 3 einbringen und/oder die bakteriostatisch oder sogar bakterizid wirken. Beispiele für solche Dosiermittel sind Wasserstoffperoxid, Ameisensäure, Essigsäure, Chlordioxid, Ozon und/oder Calciumnitrat. Liegt bereits Schwefelwasserstoff im Abwasser vor, können Dosiermittel zugegeben werden, die zu einem Ausfällen des Schwefelwasserstoffs führen.In order to reduce the formation of hydrogen sulfide or to prevent it completely, dosing agents are added to the wastewater, which introduce oxygen into the wastewater 3 and/or which have a bacteriostatic or even bactericidal effect. Examples of such dosing agents are hydrogen peroxide, formic acid, acetic acid, chlorine dioxide, ozone and/or calcium nitrate. If hydrogen sulfide is already present in the wastewater, dosing agents can be added that cause the hydrogen sulfide to precipitate.
Bisher wurde Dosiermittel in Pumpensümpfen oder von oben in den Abwasserkanal zugegeben. Im Unterschied dazu wird vorliegend vorgeschlagen, das Dosiermittel am Kanalboden 6 einzudosieren. Im Beispiel nach
Es ist auch möglich, lediglich eine Dosierstelle 11 vorzusehen. Alle Dosierstellen 11 sind jedoch so ausgebildet, dass eine Dosierung des Dosiermittels am Kanalboden 6 in das im Abwasserkanal 1 strömende Abwasser 3 erfolgt. Die Dosierstellen 11 können dabei in den Kanalboden 6 integriert sein, wie hier gezeigt, oder auch an einem Dosierarm ausgebildet sein, wie dies die
Die Dosierstellen 11 im vorliegenden Beispiel sind dabei so in Querrichtung 4 über den Abwasserkanal 1 verteilt, dass zwei Dosierstellen 11 im Plateaubereich 8 des Geschwindigkeitsprofils 7 ausgebildet sind und somit Dosiermittel in den Bereich des Abwassers 3 zudosieren können, in welchem es am schnellsten strömt. Jeweils eine Dosierstelle 11 ist in jedem Randbereich 10 des Geschwindigkeitsprofils 7 ausgebildet, so dass Dosiermittel auch in den langsamen Randbereich der Strömung des Abwassers 3 eingebracht werden kann.The dosing points 11 in the present example are distributed in the transverse direction 4 over the sewer 1 so that two
An den Dosierstellen 11 ist bevorzugt jeweils eine Düse ausgebildet, die das Dosiermittel in Strömungsrichtung 2 des Abwassers 3 abgibt. Hierzu ist näheres unten mit Bezug auf die
Im Abwasserkanal 1 und dort insbesondere am Kanalboden 6, sowie an Kanalwänden 12 entsteht eine Sielhaut, also ein Biofilm, der aus toter und lebender Biomasse, die Bakterien enthält, und ggf. noch aus anorganischen Bestandteilen besteht. Durch die Zuführung direkt am Kanalboden erfolgt also eine Zuführung des Dosiermittels direkt im Bereich der Sielhaut, so dass das Dosiermittel direkt dort zudosiert wird, wo es zu einem guten Teil umgesetzt wird. Die bisher bekannten Dosierverfahren haben den Nachteil, dass das Dosiermittel nur ungenügend die Sielhaut erreicht. Hierdurch kann zwar eine Reduktion der Schwefelwasserstoffproduktion im Wasser erreicht werden, jedoch wird durch die lokal nicht optimale Zuführung des Dosiermittels eine deutlich erhöhte Menge an Dosiermittel zugeführt. Durch das hier beschriebene Dosierverfahren direkt am Kanalboden kann so eine Erhöhung der Effizienz der Schwefelwasserstoffreduktion erreicht werden, die eine Verringerung des Verbrauchs an Dosiermittel im Vergleich zu konventionellen Verfahren ermöglicht.In the sewer 1 and there in particular on the sewer floor 6, as well as on the sewer walls 12, a sewage membrane, i.e. a biofilm, is created, which consists of dead and living biomass that contains bacteria and possibly still consists of inorganic components. By feeding directly to the channel bottom, the dosing agent is fed directly into the area of the sewer skin, so that the dosing agent is metered in directly where a large part of it is converted. The previously known dosing methods have the disadvantage that the dosing agent only insufficiently reaches the sewer membrane. Although this can achieve a reduction in hydrogen sulfide production in the water, the locally suboptimal supply of the dosing agent results in a significantly increased amount of dosing agent being supplied. The dosing process described here directly at the channel bottom can achieve an increase in the efficiency of hydrogen sulfide reduction, which enables a reduction in the consumption of dosing agent compared to conventional processes.
Durch die Verteilung der Dosierstellen 11 über die Breite des Abwasserkanals 1 ist es möglich, in Querrichtung 4 lokal unterschiedlich Dosiermittel einzugeben. Durch die im Plateaubereich 8 wesentlich höhere Strömungsgeschwindigkeit als im Randbereich 10 ist der Volumenstrom an Abwasser 3 im Plateaubereich 8 wesentlich größer als im Randbereich 10. Dies ermöglicht eine deutlich höhere Zudosierung von Dosiermittel im Plateaubereich 8 als im Randbereich 10. Vorteilhaft wird die Menge an Dosiermittel, die zudosiert wird, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Abwassers 2 an der Dosierstelle 11 festgelegt. Im Randbereich 10 wird bevorzugt eine größere Menge an Dosiermittel zugegeben als sich aus der Geschwindigkeit des Abwassers 3 ergibt, um hier gezielt die Sielhaut an der jeweiligen Kanalwand 12 behandeln zu können.By distributing the dosing points 11 across the width of the sewer 1, it is possible to introduce different dosing agents locally in the transverse direction 4. Due to the significantly higher flow velocity in the plateau area 8 than in the edge area 10, the volume flow of wastewater 3 in the plateau area 8 is significantly larger than in the edge area 10. This enables a significantly higher addition of dosing agent in the plateau area 8 than in the edge area 10. The amount of dosing agent is advantageous , which is metered in, is determined depending on the speed of the
Weiterhin kann fakultativ die Steuereinrichtung 30 über Steuerleitungen 29 mit einem Schwefelwasserstoffsensor 31 und/oder einem Höhensensor 32 und/oder einem Temperatursensor 33 verbunden sein. Über den Schwefelwasserstoffsensor 31 kann die Schwefelwasserstoffkonzentration in der Atmosphäre im Abwasserkanal 1 oder im Abwasser 3 überwacht werden und diese Schwefelwasserstoffkonzentration bei der Bemessung der durch die Dosierstellen 11 Menge an Dosiermittel berücksichtigt werden. Mit steigender Schwefelwasserstoffkonzentration kann die Dosiermenge erhöht werden. Über den Höhensensor 32 wird die Höhe 5 des Abwassers 3 im Abwasserkanal 1 gemessen (vgl. oben
Wird als Dosiermittel Ozon verwendet, so ist die Synthetisiereinheit 37 als Ozongenerator, beispielsweise über ein nichtthermisches Plasma, ausgebildet. Das Ozon kann dann entweder - anders als in dieser Figur gezeigt - direkt dem Abwasser über die Dosierstellen 11 zugegeben werden, oder in Wasser im Reservoir 34 eingeleitet werden, welches dann als ozonisiertes Wasser dem Abwasser 2 über die Dosierstellen 11 zugegeben wird.If ozone is used as the dosing agent, the
Die Synthetisiereinheit 37 ist dabei insbesondere vor Ort ausgebildet und erzeugt das Dosiermittel aus lokalen Ressourcen, die beispielsweise Wasser, beispielsweise gesammeltes Regenwasser oder bevorratetes Wasser, Umgebungsluft, Abwärme aus dem Abwasser und z.B. über Photovoltaikmodule generierte elektrische Energie umfasst. Dies reduziert die Betriebskosten, da auf eine Bevorratung des Dosiermittels und eine entsprechende Überwachung und Befüllung der Reservoirs 34 vor Ort verzichtet werden kann. Die in den
Es wird ein Verfahren zum Einbringen von Dosiermittel, welches bevorzugt bakterizid oder als Sauerstoffdonor wirkt, in das in einem Abwasserkanal 1 fließende Abwasser 3 am Kanalboden 6. Hierdurch wird das Dosiermittel, welches zum Steuern der Bakterienaktivitäten im Abwasser zur Vermeidung der Bildung von Schwefelwasserstoff dient, direkt in das strömende Abwasser 3 eingebracht. Die dadurch erzielte Effizienzsteigerung kann noch weiter erhöht werden, wenn das Dosiermittel über mehrere Dosierstellen 11, die über eine Querrichtung 4 des Abwasserkanals 1 verteilt sind, eingebracht wird, da dann die Menge an einzugebendem Dosiermittel in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit und damit vom ortsaufgelösten Volumenstrom an Abwasser erfolgen kann. Zusätzlich kann eine Dosierung direkt an der Kanalwand 12 erfolgen, um auf in der Sielhaut 14 vorhandene Bakterien Einfluss zu nehmen. Bevorzugte Dosiermittel sind Wasserstoffperoxid und/oder Ameisensäure. Durch die Erfindung kann im Vergleich zu bekannten Systemen das Dosiermittel effizienter eingesetzt werden.There is a method for introducing dosing agent, which preferably acts bactericidal or as an oxygen donor, into the wastewater 3 flowing in a sewer 1 at the channel bottom 6. This means that the dosing agent, which is used to control the bacterial activities in the wastewater to avoid the formation of hydrogen sulfide, introduced directly into the flowing wastewater 3. The resulting increase in efficiency can be increased even further if the dosing agent is introduced via
BezugszeichenReference symbols
- 11
- Abwasserkanalsewer
- 22
- StrömungsrichtungDirection of flow
- 33
- Abwassersewage
- 44
- QuerrichtungTransverse direction
- 55
- HöheHeight
- 66
- KanalbodenCanal floor
- 77
- GeschwindigkeitsprofilSpeed profile
- 88th
- PlateaubereichPlateau area
- 99
- Maximummaximum
- 1010
- RandbereichEdge area
- 1111
- DosierstelleDosing point
- 1212
- KanalwandCanal wall
- 1313
- DosiermengenverteilungDosage quantity distribution
- 1414
- SielhautSielhaut
- 1515
- Dosiermengedosage quantity
- 1616
- Vorrichtung zum Einbringen von DosiermittelDevice for introducing dosing agent
- 1717
- DosierarmDosing arm
- 1818
- DosieröffnungDosing opening
- 1919
- FixierarmFixing arm
- 2020
- MittellinieCenterline
- 2121
- DosierdüseDosing nozzle
- 2222
- EdelstahlrohrStainless steel tube
- 2323
- AnschlussConnection
- 2424
- StrahlkegelBeam cone
- 2525
- DosiermittelquelleDosage source
- 2626
- LeitungssystemPiping system
- 2727
- VerteilerDistributor
- 2828
- Stellmitteladjusting means
- 2929
- SteuerleitungControl line
- 3030
- SteuereinrichtungControl device
- 3131
- SchwefelwasserstoffsensorHydrogen sulfide sensor
- 3232
- HöhensensorAltitude sensor
- 3333
- TemperatursensorTemperature sensor
- 3434
- Reservoirreservoir
- 3535
- Stellmitteladjusting means
- 3636
- Pumpepump
- 3737
- SynthetisiereinheitSynthesizing unit
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022117723.8A DE102022117723A1 (en) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | Adding dosing agent to the bottom of a sewer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022117723.8A DE102022117723A1 (en) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | Adding dosing agent to the bottom of a sewer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022117723A1 true DE102022117723A1 (en) | 2024-01-18 |
Family
ID=89387698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022117723.8A Pending DE102022117723A1 (en) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | Adding dosing agent to the bottom of a sewer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022117723A1 (en) |
Citations (4)
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-
2022
- 2022-07-15 DE DE102022117723.8A patent/DE102022117723A1/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |