Hygiene fürs Kühlwasser

Desinfektion Hygiene fürs Kühlwasser

22.02.2007Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Bittermann / Gerd Kielburger

Ozon und Chlordioxid sind gute Alternativen zu traditionellen Bioziden um den biologischen Bewuchs im Kühlwasser zu minimieren, besonders wenn man die Problematik des Biozid-Austrages durch die Sprühverluste eines Kühlturmes beachtet.

Anbieter zum Thema

Xylem Analytics Germany Sales GmbH & Co. KG

Veolia Water Technologies Deutschland GmbH

Weiss Technik GmbH

Grundfos GmbH

ProMinent GmbH

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Trotz des Einsatzes von Bioziden werden immer wieder Nasskühltürme als Quelle von gefährlichen Keimen identifiziert. Gefragt sind Verfahren, die Menschen im Umfeld von Kühltürmen nicht gefährden. Wie notwendig Maßnahmen hinsichtlich der Hygiene sein können, zeigt diese einfache Betrachtung der BWT Wassertechnik: Ein 1-MW-Kühlturm versprüht bei einer ‚durchgeblasenen’ Luftmenge von 10 000 bis 50 000 m³/h stündlich etwa 140 000 l Wasser. Ein Sprühverlust von 0,1 bis 0,2 Prozent (140 bis 280 l/h) bei Einhaltung eines Grenzwertes von 10 000 KBE/ml bedeutet den Austrag von 28 000 bis 280 000 KBE/m³ ausgetragener Luft (KBE: Kolonie bildende Einheiten). Die normale Luftkontamination liegt zwischen etwa 100 und 500 KBE/m³. Berücksichtigt man, dass ‚Verdunstungsfahnen’ von Kühltürmen noch mehrere hundert Meter weit nachweisbar sind, wird das damit verbundene Risiko mehr als deutlich.

Zur Begrenzung des biologischen Wachstums werden vielfach anorganische und organische Biozide eingesetzt. Ein gravierendes Problem dabei ist die Bildung von AOX (adsorbierbare organisch gebundene Halogene) bei der Verwendung von chlor-/bromabspaltenden organischen Bioziden, ferner der CSB-Anstieg im Kühlkreislaufwasser durch Biozide/Bio-Dispergatoren.

Eine Alternative bietet die Kühlwasserbehandlung mit Ozon: Ozon wird unmittelbar vor Ort in Ozonerzeugungsanlagen produziert und automatisch bedarfsabhängig dem Kühlumlaufwasser zudosiert. Die Keimkoloniezahlen in Kühlsystemen lassen sich durch Ozon deutlich reduzieren – das sagen alle hier aufgeführten Anbieter unisono. Mehr noch: Selbst ein biologischer Bewuchs kann mit Ozon fast vollständig reduziert werden.

Übrigens sind nicht allein hygienische Risiken zu bedenken: Das ungehinderte Wachstum von Algen, Bakterien und Pilzen in Kühlkreisläufen fördert die Bildung von Ablagerungen in Rohren, Wärmetauschern und Kühlturmeinbauten. Die Wärmeübergangszonen sind davon am stärksten betroffen: Schleimbeläge (Biofilme) wirken sich schlimmer aus als Kalkbeläge, haben sie doch eine um den Faktor 4 niedrigere Wärmeleitfähigkeit. Im Rückkühlwerk verschlechtert Biowachstum den Wirkungsgrad bis hin zur Funktionsuntüchtigkeit.

Große Kühlwassermengen kein Problem

Anbieter ITT Wedeco weist darauf hin, dass Ozon nicht nur mikrobiellen Wachstumsprozessen entgegen wirkt, sondern es erfolgt gleichzeitig eine kontinuierliche Reduktion von organischen Verunreinigungen in den Systemen. Diese Verunreinigungen, die mit dem Zusatzwasser eingetragen werden oder aus Produkteinbrüchen stammen können und über die Summenparameter CSB und AOX erfasst werden, lassen sich sicher unter die in Deutschland geforderten Grenzwerte reduzieren. Bisher liegen bei diesem Anbieter Praxiserfahrungen mit Kühlwassersystemen in der Größenordnung zwischen 50 und 5000 m³ Inhalt und Kreislaufvolumenströmen bis zu 30 000 m³/h vor. Das Ozon wird in der Regel über einen vom Kreislauf abgezweigten Teilstrom in das System eingetragen. Für eine effektive Reduzierung der Mikroorganismen wird in Abhängigkeit von der Wasserqualität und Fahrweise des Systems eine Ozondosis zwischen 0,1 bis 0,3 g/m³ empfohlen. Über eine kontinuierliche Restozonmessung ist das System so steuerbar, dass vor den Kühltürmen die Restozongehalte unter 0,05 g/m³ liegen.

Ökologische Vorteile bei geringen Betriebskosten

Als Vorteile der Desinfektion von Kühlwasser mit Ozon zählt Prominent diese Faktoren auf: hohe Wirksamkeit trotz geringer Konzentrationen bei jedem pH-Wert; keine Resistenzbildungen und kein Befall mit Legionellen; geringe Betriebskosten bei hoher Umweltverträglichkeit. Last, but not least ist eine Online-Messung möglich. Prominent nennt als einzigen Nachteil, dass Ozon eine kurze Halbwertszeit aufweise und schlecht in Wasser löslich sei.

Überzeugend seien bei den Ozon-Anlagen ‚Ozonfilt’ und ‚Bono Zon’ insbesondere die geringen Betriebskosten und ökologische Vorteile: Da Ozon im Zuge seiner Reaktion zu harmlosem Sauerstoff zerfällt, sind selbst bei stark belastetem Kühlwasser ökologische Probleme ausgeschlossen. Die Betriebsweise ist außerordentlich wirtschaftlich, da außer elektrischer Energie und Sauerstoff aus der Luft oder in reiner Form keine weiteren Betriebsmittel erforderlich sind. Ozon kann über entsprechende Sensoren kontinuierlich gemessen und dadurch messwertabhängig dosiert werden. Dieser Anbieter offeriert auch Chlordioxid zur Desinfektion (Bello Zon). Chlordioxid ist ein Desinfektionsmittel, das in immer mehr Kühlkreisläufen Chlor ersetzt, so die Erfahrung des Unternehmens. Seine Wirkung sei stärker und vom pH-Wert des Kühlwassers unabhängig. Aufgrund seiner Chemie erzeugt es keine chlorierten Nebenprodukte im Kühlwasser, die AOX-Werte des Abwassers werden gegenüber Chlor um mehr als 90 Prozent gesenkt. Die größere Halbwertszeit erzeuge eine bessere Depotwirkung im behandelten Kühlwasser. Da es kaum zu Resistenzbildungen kommt, kann es kontinuierlich dosiert werden. Bemerkenswert sei, dass Chlordioxid im Gegensatz zu Chlor Biofilme in Leitungen und Behältern abbaut und somit den Befall mit Legionellen unmöglich mache.

Effektivität und Sicherheit im Prozess

Grundfos-Alldos offeriert zur Kühlwasserdesinfektion u.a. das Chlordioxid-Aufbereitungssystem Oxiperm. Das Spektrum der Einsatzmöglichkeiten reiche von der Trinkwasseraufbereitung über das Brauch- und Prozesswasser bis hin zum Kühl- und Abwasser. Oxiperm 164 gibt es in drei Leistungsstufen: Oxiperm 164 D ist für den Einsatz von 5 bis 2000 g/h geeignet, Oxiperm 164 C hat ein Leistungsvermögen von 150 bis 2500 g/h. Die dritte Variante ist die große Oxiperm 164 C mit integriertem Chlordioxidspeicher für Großanwendungen mit einem Leistungsvermögen von 4000 bis 10 000 g/h. Wahlweise können die Oxiperm 164-Varianten mit verschiedenen Steuerungsarten betrieben werden und bieten daher dem Betreiber eine zusätzlich hohe Flexibilität: Ob für Chargen-Dosierung, Direkt-Steuerung über Proportional-Signale (Kontakt/Strom) und Direkt- oder Fernüberwachung. Die Siemens-Tochter Wallace & Tiernan bekräftigt die Aussage anderer Anbieter, dass die Keimtötungsgeschwindigkeit von Chlordioxid – im Gegensatz zum Chlor – nicht mit steigendem pH-Wert abnimmt. Chlordioxid sei darüber hinaus im Wasser sehr beständig. Das hat Vorteile: Nach abgeschlossener Zehrung lässt sich über längere Zeit ein Überschuss aufrechterhalten, sodass auch bei ausgedehnten Rohrnetzen ein Überschuss bis in die Endstränge gehalten werden kann und somit einer Re-Infektion des Wassers im Rohrnetz wirksam begegnet wird. In der Diox-A-Serie dieses Anbieters sind Chlordioxid-Bereitungs- und -dosieranlagen nach dem Salzsäureverfahren zusammengefasst. Bei der Diox-C wird Chlordioxid nach dem Chlorgasverfahren aus Natriumchloritlösung und Chlorgas bereitet.

Mit Ozon auf der juristisch sicheren Seite

BWT verweist auf die juristischen Fallstricke, in denen sich der Betreiber eines Kühlturms verfangen könnte. Denn generell gilt: Wer vorsätzlich oder fahrlässig das Leben, den Körper, die Gesundheit (…) eines anderen widerrechtlich verletzt, ist Schadensersatzpflichtig (§ 823 BGB). Der verantwortliche Betreiber eines Nasskühlturmes müsse sich jederzeit seiner Organisationshaftung sowie seiner Verkehrssicherungspflicht bewusst sein – und er sollte wissen, dass der ‚Unternehmer’ nach § 5 Arbeitsschutzgesetz die Arbeitsplatz bedingten Gefährdungen seiner Beschäftigten oder Dritter zu ermitteln und entsprechende Schutzmaßnahmen zu treffen hat. Dieses Unternehmen setzt schwerpunktmäßig auf Ozon. Die kompakte Kühlwasserbehandlungsanlage Coolzon besteht aus einem fertig auf einem Gestell vormontierten System mit Ozonerzeugungseinheit, Umwälzpumpe, Sandfilter, Vermischungs- und Reaktionseinheit sowie der Mess-, Regel- und Überwachungseinheit. Die Funktion der Coolzon-Technik in Kürze: Die Anlage fördert Kühlturmwasser über einen Sandfilter, trägt Ozon in das Wasser ein und führt das behandelte Wasser in den Kühlkreis zurück. Die Ozonkonzentration der austretenden Luft aus dem Kühlturm bleibt stets unter 50 µg/m³ (MAK-Wert 200 µg/m³). Ist der Kühlturm für mehrere Stunden oder Tage abgeschaltet, aber in Betriebsbereitschaft, sorgt eine ‚Stillstandsschaltung’ für eine Zwangsbehandlung des stehenden Wassers. Nach Abbau der Biofilme bleibt die Keimzahl im Kühlwasser konstant niedrig, so der Anbieter. Zur letzten Absicherung bietet auch BWT Chlordioxid an: Optional kann die Ozon-Anlage mit einer Chlordioxid-Einheit ausgestattet werden (Coolzon plus), um die Langzeitwirkung zu verbessern.

Fazit: Das ungehinderte Wachstum von Bakterien, Algen, Pilzen und Muscheln in Kühlkreisläufen fördert die Bildung von Ablagerungen an Rohrleitungen, Wärmetauschern und Kühlturmeinbauten. Als Alternative zu einer ‚klassischen’ Biozid-Behandlung bewähren sich Ozon und Chlordioxid. Eine Reihe von Anbietern sind mittlerweile in diesem Geschäftsfeld aktiv; die Großen der Industriegase-Branche halten sich (noch?) zurück.

Der Autor ist freier Mitarbeiter bei PROCESS.E-Mail-Kontakt: bitpress@t-online.de

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