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wlb - Wasser, Luft und Boden 3/2016

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WASSER-/ABWASSERTECHNIK

WASSER-/ABWASSERTECHNIK Maximale Performance durch Wasser ohne Chemie Energieeffiziente Wasserbehandlung Jürgen Koppe, Hartmut Lausch, Jan Koppe, Axel Becker, Holger Kirsche, Toralf Schönfelder, Friedhelm Zorn, Rainer Köster, Robert Ernhofer Im Wasser laufen während der Nutzung in technischen Systemen eine Reihe von Vorgängen ab, die zur Nutzungsbeeinträchtigung, insbesondere jedoch zu hygienischen und technologischen Gefährdungen führen können. Eine entscheidende Rolle kommt hierbei der Mikrobiologie zu, da diese exponentiell wachsen kann. Gegen die mikrobiologische Gefährdung kann man mittels dreier verschiedener Strategien arbeiten: der Eliminierung lebender Bakterien, der Vermeidung von Biofilmen und der Entfernung von mikrobiologisch wichtigen Stoffen. DDie Eliminierung lebender Bakterien in der wässrigen Phase entspricht unserer abendländischen Tradition vom Kampf „Mann gegen Mann“. Das Problem hierbei: Die hohe Vermehrungsrate der Bakterien. Beispiel: Eine UV-Lampe eliminiert 99,99 % der Bakterien. Bereits nach 3 h hat sich bei einer Verdoppelung alle 20 min die Bakterienpopulation komplett wieder ausgebildet und die toten Bakterien dienen den Autoren: Dr. Jürgen Koppe, Dr. Hartmut Lausch, Jan Koppe, MOL Katalysatortechnik GmbH, Schkopau; Axel Becker, Holger Kirsche, Toralf Schönfelder, Steinkohlekraftwerk KNG, Rostock; Friedhelm Zorn, Clariant Deutschland GmbH, Höchst; Rainer Köster, Robert Ernhofer, Bayernoil Raffineriegesellschaft mbH, Vohburg lebenden als willkommene Nahrung und befördern darüber hinaus die Ausbildung eines Biofilms. Der Einsatz von chemischen Bioziden – insbesondere von Chlor – sieht zwar etwas, jedoch nicht grundlegend besser aus. Der Biofilm schützt vor derartigen Bioziden. Hinzu kommt, dass der Energieeinsatz für die UV-Strahler beziehungsweise für die Chlor- oder Chlordioxid-Erzeugung nicht unerheblich ist. Biofilmbildung vermeiden Wesentlich effizienter sind Verfahren, welche den Biofilm ablösen bzw. eine Biofilmbildung vermeiden. Ohne Biofilm keine Schutzräume und höchst ungünstige Vermehrungsbedingungen für die Bakterien. In Kombination mit Bioziden kann man wasserführende Systeme mikrobiologisch gut beherrschen, solange man alle biofilmbildenden Stellen im System dauerhaft erreicht. Mithilfe katalytischer Verfahren gelingt die Ablösung derartiger Biofilme durch die Bildung von Biotensiden an Mineral-Metall-Drahtkatalysatoren durch stoßweise Dosierung geringer Mengen Wasserstoffperoxid, wobei die Wasserstoffperoxid-Konzentration im Wasser unmittelbar nach der Dosierung nur einige ppm beträgt (Mol-Clean-Verfahren). Ohne Zugabe von Chemikalien werden allein durch Anwesenheit von Folien aus einem Mineral-Metallverbund und gelegentlicher Einstrahlung von energiearmen sichtbaren Licht (Mol-Lik-Verfahren) mikrobiologisch wichtige Stoffe entfernt, sodass im behandelten System unerwünschtes mikrobiologisches Wachstum wirksam begrenzt werden kann. An folgenden Beispielen soll die Wir - kung der verschiedenen Strategien erläutert werden: 1. Behandlung Kühlkreislauf und Zusatzwasser im Steinkohlekraftwerk KNG Rostock 2. Behandlung Kühlwasser am Clariant- Standort in Höchst im Durchlauf 3. Kühlwasserbehandlung am Standort Vohburg von Bayernoil Das Steinkohlekraftwerk in Rostock wird zur Kühlung mit Wasser aus der Ostsee versorgt und gibt nach erfolgter Nutzung die Abflut wieder in die Ostsee zurück. Stündlich werden ca. 1000 m³ Ostseewasser ent- 20 wlb 3/2016

nommen und grob gefiltert über eine 7 km lange Betonrohrzuführung in den Kühlkreislauf des Kraftwerkes geleitet. Dort wird das Kühlwasser mit ca. 50 000 m³/h umgepumpt und dreifach eingedickt wieder in die Ostsee zurückgegeben. Die erhöhte Salzlast und die Anreicherung mit Luftsauerstoff im Kühlturm sind für die Ostsee durchaus vorteilhaft. Von 1994 bis 2004 erfolgten die Zusatzwasserbehandlung mittels Natriumhypochlorit-Lösung und die Kühlwasserbehandlung ebenfalls mittels Natriumhypochlorit-Lösung und Zugabe eines Dispergators zur Minimierung der Biofilmbildung. Die Mikrobiologie wurde zwar beherrscht, jedoch erfolgte die Bildung von AOX mit deutlichen Nutzungseinschränkungen, insbesondere einer Begrenzung der Eindickungszahl auf > 2. Von 2004 bis 2015 erfolgte im Kühlkreislauf der Einsatz einer biofilmlösenden Technologie (Mol-Clean-Verfahren) unter gelegentlicher Zugabe geringer Mengen Wasserstoffperoxid (ca. 2 bis 3 t/a einer 30 % Lösung). Da es hierbei nicht mehr zur AOX- Bildung kam, konnte die Eindickung auf < 3 eingestellt werden, verbunden mit deutlichen wirtschaftlichen Vorteilen. Im Frühjahr 2015 wurde im Zulaufbauwerk zum Kraftwerk – direkt in der Nähe der Ansaugstelle – eine Mol-Lik-Anlage zur Behandlung des Zusatzwassers installiert. Mit Inbetriebnahme dieser Anlage nahm die mikrobiologische Belastung im gesamten Kühlkreislauf derart ab, dass das Mol- Clean-Verfahren außer Betrieb genommen werden konnte. der Abluft wäsche einer Reaktionskolonne mittels der Mol-Clean-Technologie. Mit Inbetriebnahme der Mol-Lik-Anlage konnte die Mol-Clean-Technologie außer Betrieb genommen werden. Die mikrobiologische Belastung im Brauch- und Kühlwassernetz nahm deutlich ab, sodass es auch in den heißen Sommermonaten des Jahres 2015 keine Probleme mit typischen Systemverstopfungen oder dem Wärmeübergang in Wärmetauschern gab. Allerdings mussten die mineralischen Sedimentablagerungen wöchentlich durch Öffnen der Edelstahlbehälter entfernt werden. Durch nachträglichen Einbau einer Lechler-Düse erfolgt diese Reinigung nunmehr ohne Öffnen des Edelstahlbehälters. Am Standort Vohburg der Bayernoil Raffineriegesellschaft mbH erfolgte bis 2006 die mikrobiologische Behandlung des Kühlwassers mittels konventioneller Chemie und Stabrex ST 70 auf Brombasis. Die AOX-Problematik war auch hier ausschlaggebend, um zunächst auf das biofilmlösende Mol-Clean-Verfahren zu wechseln. Es wurden nur noch zwei Chemikalien – 30 %iges Wasserstoffperoxid und ein ATMP-haltiger Korrosionsinhibitor/Härtestabilisator – benötigt. Im Sommer 2014 erfolgte die Umstellung auf die Mol-Lik-Techno logie, so dass seitdem nur noch eine Chemikalie – das ATMP-haltige korrosions -in hibierende und härtestabilisierende Produkt – benötigt wird. www.molkat.de Abnehmende Trübung Die Trübung des Zusatz- und Kühlwassers nahm deutlich ab. Biofilmfragmente verließen die Zusatzwasserleitung (Trübungspeak im Mai/Juni 2015), so dass der Reinigungsaufwand während der Abstellung in den Sommermonaten deutlich vermindert werden konnte. Aufgrund der sehr sauberen Abflut wird die in der Abflut enthaltene Restwärme im nahegelegenen Düngemittelwerk noch zur Ammoniak verdampfung genutzt. Die manuelle Reinigung der Mol- Lik-Module erfolgt zweimal jährlich. Am Clariant-Standort in Höchst wird seit März 2015 der Versorgungsstrom einer Produktion mit Flusswasser für Kühl- und Waschzwecke (insgesamt ca. 350 m³/h) mittels der Mol-Lik-Technologie behandelt. Es ist ausreichend, nur einen Teilstrom von etwa 20 % des gesamten Durchlaufes zur Erzielung der gewünschten Wirkung zu behandeln. Zuvor erfolgte eine Brauchwasserbehandlung nur an ausgewählten Teilströmen bzw. an „Problemstellen“, wie z. B. Mineral-Metall-Folien in einer strukturierten Einsatzform