wohl dosiert

Die Behandlung von Kühlwasser (Teil 2)

17.11.2008 Während in Teil 1 (CT 10/08, S. 64) die verschiedenen Kühlwassersysteme und mögliche Desinfektionsmittel mit ihren Eigenschaften sowie Vor- und Nachteilen beschrieben wurden, geht es in diesem Teil um die dazugehörige Anlagentechnik. Rechtliche Aspekte runden das Thema schließlich ab.

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Speziell für Wasserparameter, wie sie beispielsweise beim Einsatz im Betrieb, zur Reinigung, als Grundstoff sowie zur Verdünnung kontrolliert werden müssen, sind die variablen SFC-Geräte geeignet. Sie sind für Einzelmessungen konzipiert und können darüber hinaus auch zur Regelung von Dosieraufgaben verwendet werden.

Ein Anwendungsbeispiel ist die geregelte Chemikaliendosierung, wie sie bei der Zugabe von Desinfektionsmittel angewandt wird. Zur Auswahl stehen der Drei-Elektroden-Sensor Depolox5 zur Messung von freiem Chlor, Chlordioxid, Ozon und Kaliumpermanganat sowie Einstabmessketten für pH-Wert und Redoxspannung, Leitfähigkeits- und Fluorid-Elektroden. Auch Membransensoren zur Messung von freiem Chlor, Gesamtchlor, Chlordioxid und Ozon stehen zur Verfügung. Sie sind immer dann erforderlich, wenn die selektive Messung eines Desinfektionsmittels erforderlich ist – bei Vorhandensein weiterer Oxidationsmittel, die das Messsignal beeinflussen können. Darüber hinaus können Sensoren mit normiertem Strom- oder Spannungsausgang – zum Beispiel 4 … 20mA – angeschlossen werden. Auf diese Weise lässt sich jeder gewünschte Parameter messen. Der Messbereich und die Messeinheit sind frei einstellbar.

Desinfektion mit Bereitungsanlagen für Chlordioxid

Je nach Anwendung werden DIOX-Bereitungsanlagen nach dem Chlorit-/Chlorverfahren oder nach dem Chlorit-/Salzsäureverfahren verwendet.

Die neueste Bereitungstechnologie setzt Chlorgas und Natriumchlorit bzw. Natriumhypochlorit, Salzsäure und Natriumchlorit in einem alternativen Anlagenkonzept zu Chlordioxid um. Diese auf dem amerikanischen Markt unter dem Markennamen Millennium-III im Trinkwasser und Industriesektor weit verbreitete Bereitungstechnologie gestattet die Herstellung von bis zu 200kg/h hochreine Chlordioxidlösung in sehr kompakten Abmessungen.
Bei dieser Drei-Komponenten-Anlage werden die konzentrierten Chemikalien in einem kleinen Reaktor schnell vermischt. Dabei werden konzentrierte Chemikalien (12%ige Chlorbleichlauge, 15%ige Salzsäure und 25%ige Natriumchloritlösung) durch einen Injektor angesaugt und zur Reaktion gebracht. Sie reagieren im Unterdruckbereich innerhalb weniger Sekunden mit einer sehr hohen Ausbeute zu Chlordioxid. Die Anlagen sind in einem Verhältnis von 1:10 regelbar. Durch die kurze Reaktionszeit, den hohen Regelbereich und die spontane Bildung des Chlordioxids muss die Chlordioxidlösung nicht bevorratet werden, sondern wird jeweils frisch bereitet. Auch für den hohen Chlordioxid-Bedarf bei der Schockdosierung stehen sehr kompakte Anlagen zur Verfügung.
Diese Bereitungstechnik entspricht dem europäischen und deutschen Normenwesen (DIN EN 12671). Die Prozesschemie ist auch in dem DVGW Arbeitsblatt W 224 beschrieben. Im DVGW-Regelwerk finden sich zur dazugehörenden Anlagentechnik derzeit jedoch keine Hinweise.

Desinfektion mit Bereitungsanlagen für Hypochlorite und Chlorgas

Erhöhte Sicherheitsanforderungen an Desinfektionssysteme haben zu einer erhöhten Nachfrage nach Chlor-Elektrolyse-Systemen geführt. Diese Systeme bieten den Vorteil, dass stets nur eine sehr geringe Menge frisch gebildetes Chlorgas in den Elektrolysezellen vorliegt und dort umgehend zu Natriumhypochlorit umgesetzt wird. Wo es besonders auf eine Minimierung des Chlorideintrags ankommt, sind die Membranzellensysteme den ungeteilten Kammerzellen überlegen. Vorteil von Membranelektrolysezellen ist die hohe Produktausbeute, die bei 1,7kg Chlor/1,0kg Salz liegt. Sie sind daher eher für die Dosierung in Kühlkreisläufen geeignet, wenn es auf einen minimierten Chlorideintrag ins System ankommt. Beim Einsatz in der Durchlaufkühlung und bei geringem Chlorbedarf können auch offene Kammerzellen-Elektrolysesysteme zum Einsatz kommen. Diese haben zwar eine schlechtere Salzausbeute (3,0kg Salz/kg Chlor), dafür sind sie in der Wartung und Ersatzteilversorgung wesentlich günstiger als Membransysteme.

In großen Kühltürmen sind Wasserumwälzmengen bis zu 10000m3/h durchaus üblich. Zur Schockdosierung werden rund 5 bis 10g/m3 etwa drei Stunden pro Tag dosiert. Daraus ergibt sich ein Tagesbedarf von 300kg Chlor pro Tag. Für diese Fälle gibt es Chlorgasdosiersysteme nach dem sehr sicheren Vollvakuumverfahren. Der Leistungsbereich dieser Chlorungssysteme reicht bis zu 200kg/h. Bei einer Dosierrate von beispielsweise 10g/m3 als Schockdosierung können mit einer Gasdosieranlage bis zu 20000m3/h Kühlwasser behandelt werden. Mit entsprechend groß ausgeführten Lagerbehältern und den passenden Dosiersystemen kann diese Menge auch mit Chlor-Elektrolysesystemen bedient werden.

Dosieren von Desinfektionsmitteln und Hilfsstoffen

Kennzeichen eines Pumpenprogramms zur Dosierung von Desinfektionsmitteln und Hilfsstoffen sind eine ausgewogene Dosierleistungsabstufung bei sehr guter Dosiergenauigkeit und gleichzeitig optimaler Chemikalienbeständigkeit. Die Membranpumpenreihe Chem-Ad Serie A bis D deckt den Dosierleistungsbereich von bis zu 750l/h ab. Für anspruchsvolle Dosieraufgaben im Niederdruckbereich bis 1,5bar sind die Schlauchpumpen der reihe Chem-Ad VPP/VPP-E konzipiert. Sie dosieren kleinste Mengen flüssiger, auch aggressiver Medien sicher und genau. Die Pumpe Chem-Ad VPP-E wird mit Hilfe eines potenzialfreien Steuereingangs geregelt, wahlweise mit einem 4…20-mA-Eingang.

Absauginjektoren für Flüssigkeiten

Bei der Dosierung aggressiver Medien, bei einem großen Regelbereich (größer 1:10) oder bei der Dosierung sehr großer Mengen (ab 200l/h) kann eine Dosiereinrichtung mit Hilfe eines Absauginjektors die beste technische und wirtschaftliche Lösung sein. In einem Flüssigkeitsregelventil öffnet ein beweglicher Schaft eine Durchlassöffnung der V-Düse. Das Gehäuse und der Schaft aus korrosionsbeständigen Werkstoffen sind die einzigen produktberührenden Teile. Sie werden nicht mechanisch beansprucht wie beispielsweise Membrankolbenpumpen. Daher verfügt dieses System über eine hohe Standzeit.

Heftausgabe: November 2008

Über den Autor

Georg Csontos , Vertrieb und Beratung Chemie- und Verfahrenstechnik,
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