Forschungsprojekt mit der TU München "Nachweis und Analyse biogener Schwefeslsäure-Korrosion (BSK) in Abwasseranlagen"

Projektbeschreibung:

Die biogene Schwefelsäure-Korrosion ist eine Häufige Schadenssituation, die sowohl das Kanalsystem (z. B. Abwasserrohre aus Beton) als auch die Abwasserreinigungsanlagen (z.B. Faulbehälter) betrifft. Die durch mikrobiologische Umsetzungen entstandene Schwefelsäure (H2SO4) führt zum chemischen Angriff auf Betonoberflächen. Hierfür sind verschiedene Stoffwechselprozesse des Schwefelkreislaufes und die dafür relevanten Organismen, die Sulfat-reduzierenden sowie Schwefel-oxidierenden Bakterien (SRB bzw. SOB), verantwortlich. 20% der gesamten Schädigungen an Betonoberfläche im Kanalsystem werden durch BSK verursacht. Die Kosten dafür belaufen sich weltweit auf mehrere Milliarden Dollar pro Jahr.

 

Neben optischen Prüfungen und Säurenachweisen gibt es derzeit keine Möglichkeit, einen BSK-Angriff eindeutig nachzuweisen. Aus diesem Grund bewilligte das Bundesministerium für Wirtschaft und  Technologie (BMWi) für drei Jahre (Juli 2012 bis Juni 2015) ein Forschungsprojekt, welches in Kooperation mit der TU München durchgeführt wird. Ziel des Projektes ist es, ein standardisiertes biologisch-chemisches Testsystem zum Nachweis und zur Analyse der BSK in Abwasseranlagen, insbesondere in Faultürmen, zu entwickeln. Infolgedessen sollen quantifizierte Aussagen über den Schädigungsgrad des Bauwerks getroffen sowie die Standsicherheit bewertet werden. Das Testsystem gliedert sich in Nachweis und Quantifizierung der SRB und SOB in Faulschlamm bzw. Biofilm-/Betonproben und Bestimmung der Korrosionsrate mithilfe spezieller Simulationskammern, welche mit SRB und SOB sowie Betonproben angeimpft werden. Um die für den BSK Angriff relevante Biozönose detektieren, identifizieren und quantifizieren zu können, wird eine Kombination aus verschiedenen konventionellen mikrobiologischen und molekularbiologischen Methoden ( z.B. PCR, PCR-DGGE, Sequenzanalyse, FISH, qPCR) angewandt. Mithilfe des neuen Testverfahrens ist es erstmal möglich, einen BSK-Angriff in Abwasseranlagen eindeutig und quantitativ zu identifizieren. Dadurch können Schutzmaßnahmen in den BSK-gefährdeten Bereichen frühzeitig durchgeführt und so teurere Sanierungskosten eingespart werden.

 

Für die Probeentnahme und die Betontechnologischen Untersuchungen wurde hier eigens ein Verfahren mittels Seiltechnik für den Einsatz in Faultürmen entwickelt. Es wird ein dreibeiniges Gestell über der Eingangsöffnung platziert und ein Arbeiter am Seil in den Faulbehälter abgelassen. Der Arbeiter sitzt dabei relativ stabil in der Seilkonstruktion. Der Aufbau der Seiltechnik sowie Arbeiten im Faulturm sind in den Abbildungen 1 – 2 dargestellt. Beim Einsatz der Seiltechnik sind folgende Punkte zu beachten: ­ Sicherung sämtlicher Geräte mit entsprechenden Gurten und Seilen durch einen zweiten Mann der ebenfalls mit Seil und Gurt gesichert ist. ­ Dritter Mann an der Seilwinde zur Sicherung des Probenehmers. ­ Vierter Mann als zusätzliche Sicherungsperson und Unterstützung der Versorgung mit den entsprechenden Werkzeugen und Geräten.

Der Aufbau der Seiltechnik ist arbeitsschutzrechtlich abgesichert. Die notwendigen ärztlichen Untersuchungen und entsprechende Zertifikate für das Befahren von Behältern liegen vor.

 

Auch wenn das Forschungsprojekt von Seiten der AiF Projekt GmbH beendet ist, werden die Weber Ingenieure GmbH gemeinsam mit der TU München an dem Projekt weiterhin forschen. Um die Abtragsrate zu ermitteln, werden regelmäßig Probewürfel aus dem Faulbehälter des LFKW Büsnau entnommen. Sobald hier entsprechende Ergebnisse vorliegen, kann dann das Berechnungsmodel für die Ermittlung der Restnutzungsdauer des Bauwerks erfolgen.

 

Leistungsbild:
Forschung

Realisierung:
2012-2016, eigene Forschungen laufen weiter

Baukosten:

Auftraggeber:
Finanzierzung: AiF Projekt GmbH i. A. des Bundesministeriums für Wirtschaft und technologie (BMWi)