CN113825728A - 用于降解工业设备的冷却回路中的有机成分的方法以及用于工业设备的冷却回路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于降解工业设备、尤其是冶金工业设备的冷却回路中的有机成分的方法，该方法包括以下步骤：在冷却回路中添加细菌，其中，所述细菌适合于降解处于所述冷却回路中的有机成分；并且对在冷却回路的冷却塔中产生的气溶胶进行杀菌。本发明还涉及一种用于工业设备的冷却回路。

Description

用于降解工业设备的冷却回路中的有机成分的方法以及用于 工业设备的冷却回路

技术领域

本发明涉及一种用于降解工业设备的冷却回路中的有机成分的方法，所述工业设备尤其是冶金工业设备。本发明还涉及一种用于工业设备、尤其是用于冶金工业设备的冷却回路。

背景技术

工业设备的冷却回路中的有机成分例如由于增加的沉淀产物而引起沉积，其中，必须以规则的间隔将沉积物从冷却回路中去除并且进行专门清除。由此显著提高了冷却回路的持续运行成本。

此外，已经发现，在工业设备的冷却回路的冷却塔中产生的气溶胶可促进军团菌传播(Legionellen-Verseuchung)。因此，德意志联邦共和国《联邦排放控制法》第42条法令明确规定，如果军团菌出现在规定的极限值以上，则启动措施。由现有技术例如公知，在军团菌浓度升高的情况下向冷却回路中添加抗生素，该抗生素将军团菌浓度减小到低于规定的极限值。

然而，在冷却回路中，军团菌在冷却回路中的沉淀物、沉积物和生物膜中会繁殖并且重新进入到冷却回路中。因此必须要规则地添加抗生素。

发明内容

从这种现有技术出发，本发明的任务是，将冷却回路中的沉积物最小化并且同时保证军团菌浓度在规定的极限值以下。

根据本发明，该任务通过一种用于降解工业设备的冷却回路中的有机成分的方法来解决，所述工业设备尤其是冶金工业设备，所述方法包括以下步骤：

在冷却回路中添加细菌，其中，所述细菌适合于降解处于所述冷却回路中的有机成分；并且

对在冷却回路的冷却塔中产生的气溶胶进行杀菌。

第一方法步骤具体是指，将细菌添加到在回路中循环的冷却剂中。本发明基于的认识是，通过降解包含在冷却回路中的有机成分可以使冷却回路中的沉积物最小化。有机成分、尤其是油和脂肪在冷却回路中与固体颗粒结合并且因此产生沉积物。如果有机成分被降解，则包含在冷却回路中的固体颗粒不会结合，从而产生了显著更少的沉积物。

例如，从污水处理设备中已知用于降解液体中的有机成分的细菌。然而，细菌需要特定的框架条件以形成生物群落。在本发明的意义上，生物群落是有界的生活空间(群落生境)中的生物群体，其中，生物群落和群落生境共同形成生态系统。然而，该生态系统同时有利于形成军团菌，因为军团菌喜欢与前述细菌相似的框架条件。通过添加的细菌形成生物群落大约需要约2至6周。

然而，由现有技术中已知的将抗生素添加到冷却回路中以减少军团菌也会同时破坏细菌的生态系统。

因此根据本发明，可能出现的军团菌、尤其是嗜肺军团菌不是通过添加抗生素来对抗，而是通过对冷却回路的冷却塔中产生的气溶胶进行局部受限地杀菌来对抗。本发明基于，军团菌只有在其进入肺部时才是传染的并且在口服摄入时是致病的。因此，在冷却回路中提高的军团菌浓度是无关紧要的。军团菌浓度仅在冷却塔的区域中是关键的，在该区域喷射冷却回路的冷却剂并且形成气溶胶。

按照根据本发明的方法，冷却回路中的有机成分因此被添加的细菌降解，并且可能出现的军团菌在冷却回路的冷却塔中被杀死。通过在冷却塔中杀死军团菌，同时降低了整个冷却回路中的军团菌浓度，因为冷却回路的冷却剂以及军团菌被强制引导通过冷却塔。

在冷却回路中使用的冷却剂优选是水。然而，也可以使用其他冷却剂，只要该其他冷却剂不防止由于添加的细菌而形成生物群落。

根据本发明的方法也可以应用于已经存在的冷却回路。通过细菌在开始阶段中降解了冷却回路中的有机成分和尤其存在的沉积物和沉淀物。这通过被包含在沉积物和沉淀物中的有机成分的新陈代谢而进行。

因为添加细菌不需要任何特定的装置，所以仅需要实现冷却塔中产生的气溶胶的杀菌，以便在现有的冷却回路中使用根据本发明的方法。

根据本发明的一种变型方案，对冷却回路的冷却塔中产生的气溶胶进行杀菌包括添加局部作用的化学杀菌剂。化学杀菌剂例如在进入冷却塔时被添加到冷却回路中。这可以在气溶胶产生之前、期间或者之后立即进行。局部作用的杀菌剂的示例是臭氧、过氧化氢或过乙酸。

根据本发明的一种变型方案，该方法包括在冷却塔通道下游从冷却剂回路中去除过量的化学杀菌剂的步骤。因此，在冷却剂通过冷却塔之后，去除可能还包含在冷却剂中的任何杀菌剂，以便该杀菌剂不会对添加的细菌产生负面影响。

在本发明的变型方案中，为了杀死在冷却塔中产生的气溶胶中的军团菌，具有≥70℃温度的蒸汽被引导通过冷却回路的冷却塔。这对由添加的细菌形成的生态系统没有负面影响。

军团菌的杀死基于将军团菌加热到≥70℃。将冷却回路的冷却剂加热到这种高温度与冷却回路的功能矛盾。也排除了干热与液态冷却剂的结合使用。然而理论上可能的是，通过其他措施例如通过用至少400J/m²的UV光照射来杀死军团菌，但是必须保证，充分地照射全部面并且UV射线到气溶胶的液滴中的入射深度是足够的。因此，根据目前的现有技术，蒸汽的使用似乎是唯一有意义的解决方案。然而，根据本发明，不排除将冷却塔中产生的气溶胶加热到至少70℃的其他措施。

根据本发明的一种优选的变型方案，向冷却回路添加具有不同环境要求的细菌，尤其是厌氧的、缺氧的和/或需氧的细菌。由此，在冷却回路的不同区域中，例如沉淀池、净化池、过滤器和类似物中，相应于各种环境的细菌能够传播并且形成生物群落。

在根据本发明的方法的特别优选的变型方案中，还向冷却回路添加营养物，尤其是用于添加的细菌的营养物。添加的营养物促进通过细菌形成生物群落并且还有利于生物群落的长期存在。

由添加的细菌和添加的营养物形成的根据本发明的混合物含有例如1％的细菌和99％的营养物。

根据本发明的一种有利的变型方案，该方法包括随时间调整供给的细菌和供给的营养物的比例的步骤，尤其是在该方法的应用时间内减少供给的细菌和增加供给的营养物。对于在冷却回路中初次形成生物群落，更高的细菌浓度是有利的，而已经形成的生物群落可以通过提高的营养物浓度来维持，而不必添加更大量的细菌。因此，添加的细菌的浓度随着应用时间的增加而降低到1％以下，其中，同时供给超过99％的营养物。

根据本发明的一种有利的变型方案，以规则或不规则的间隔重复添加细菌和/或杀菌的步骤。在此，这些步骤不必强制性地共同地或直接相继地实施，而是也可以在不同的时间点并且尤其是以不同的间隔实施。细菌和任选的营养物的添加取决于由细菌形成的生物群落的状态并且根据生物群落的状态实施，而杀菌取决于冷却剂中的军团菌浓度并且只有在军团菌浓度超过预定的极限值时才必须实施。

在根据本发明的一种变型方案中，重复的间隔随着方法的应用时间的增加而变大。如果形成稳定的生物群落，则可以随着方法持续时间的增加而增加添加细菌和/或营养物之间的间隔。因为通过所形成的生物群落来连续降解处在冷却回路中的有机成分，所以同时减少了在冷却回路中的沉积物和沉淀物，所述沉积物和沉淀物是军团菌的滋生地。因此，随着方法持续时间的增加，可假定明显更低的军团菌浓度，从而可以增加重复杀菌之间的间隔。

根据本发明的一种变型方案，该方法包括从冷却回路取样和确定军团菌浓度的步骤。适宜地，规则地或不规则地重复取样，其中，优选地，取样之间的间隔随着该方法的应用时间增加而增大。如果发现军团菌浓度超过预设的极限值，就可以执行杀菌步骤，以便降低军团菌浓度，从而不再超过预设的极限值。

根据一种有利的变型方案，根据本发明的方法在冬季月份中开始。尤其是在根据本发明的方法的开始阶段中，在重复杀菌之间的间隔较小。因为例如具有≥70℃的温度的蒸汽通过冷却回路的冷却塔会损害冷却回路的冷却效率，所以有利的是，根据本发明的方法在冬季月份中以通常较低的环境温度启动，因为在该时期中不需要冷却回路的完全的冷却效率。

根据本发明的一种优选的变型方案，冷却塔在添加细菌之前被清洁和/或杀菌，由此任何现有的军团菌滋生地都被去除或任何现有的军团菌被杀死。因此，随后仅须对包含在冷却剂回路的冷却剂中的军团菌进行对抗。

在本发明的一种有利的变型方案中，细菌和/或营养物以颗粒的形式提供，其中，在添加到冷却回路之前将颗粒溶解在水中。因为颗粒以浓缩形式包含细菌和/或营养物，所以减少了储存要求。适宜地，颗粒在具有与冷却回路中的冷却剂类似的温度的水中溶解，由此改善了细菌和/或营养物在冷却回路中的传播。

根据一种有利的变型方案，颗粒含有冻干的细菌。冻干的细菌(冻干细菌)具有明显更高的保质期，使得颗粒也可以在更长的时间段内存放。

根据本发明，本发明的任务还通过一种用于工业设备、尤其是用于冶金工业设备的冷却回路来解决，该冷却回路包括：

热技术上的耦联部，用于与工业设备耦联；和

冷却塔，用于冷却所述冷却回路中的冷却剂，

其特征在于，冷却回路包含用于降解有机成分的细菌，并且冷却塔具有用于杀菌冷却塔中产生的气溶胶的装置。

通过冷却回路中的、尤其是冷却回路的冷却剂中的细菌可以在冷却回路的一个或多个区域中形成生物群落，由此在冷却回路中的有机成分被降解。由此明显减少了沉积物和沉淀物的产生。为了同时防止军团菌浓度超过规定的极限值，冷却塔具有杀菌装置。如果军团菌浓度升高到高于极限值，则冷却塔中产生的气溶胶可以被杀菌，由此在不影响由细菌形成的一个或多个生物群落的情况下，可以在整个冷却回路中降低军团菌浓度。

在本发明的一种变型方案中，用于杀菌冷却塔中产生的气溶胶的装置被构造为用于化学杀菌剂的输出装置。尤其，输出局部作用的化学杀菌剂，例如臭氧、过氧化氢或过乙酸。

根据本发明的一种变型方案，用于去除过量的化学杀菌剂的装置被布置在冷却塔通道下游的冷却回路中。由此保证，添加的化学杀菌剂对冷却剂回路其余部分中的细菌不产生负面影响。

根据本发明的优选的变型方案，用于杀菌冷却塔中产生的气溶胶的装置被构造为用于产生具有≥70℃的温度的蒸汽的蒸汽产生单元。

在本发明的一种变型方案中，冷却回路包括至少一个用于将细菌和/或营养物输出到冷却回路中的计量机构。借助于计量机构可以自动化细菌和/或营养物的输出。尤其能够在冷却回路的运行持续时间上借助于计量机构调整并且尤其自动化地输出细菌和/或营养物。

根据一种有利的变型方案，冷却回路进一步包括沉淀池、净化池和/或过滤器。

根据本发明的一种优选的变型方案，冷却回路被构造成实施根据本发明的方法。

本发明不仅可以用于直接的冷却回路，也可以用于间接的冷却回路。在直接的冷却回路中，冷却回路与工业设备直接接触，而在间接冷却回路中，在工业设备与冷却回路之间布置有热交换器。

本发明一般涉及具有冷却塔的开放式冷却回路。然而，原则上，冷却塔还可以被蒸发冷却设备或湿分离器代替，其中，根据本发明，这些同样配备有杀菌装置。

本发明也不限于冶金工业设备，而是原则上也能够应用在其他工业分支中，例如应用在发电站中的能量产生中。

根据本发明排除了向冷却回路添加抗生素，因为抗生素将破坏由细菌形成的生物群落。

附图说明

下面借助于在附图中示出的示例性的实施例更详细阐述本发明。示出：

图1示出根据本发明的冷却回路的示意图。

具体实施方式

根据本发明的用于图1的工业设备2的冷却回路1包括与工业设备2的热技术上的耦联部3、冷却塔4、沉淀池5、净化池6和两个过滤器7。冷却剂8，优选是水，流过冷却回路1。

根据本发明，冷却回路1的冷却塔4包括用于对冷却塔4中产生的气溶胶进行杀菌的装置。根据图1中的实施例，杀菌装置被构造成用于产生具有≥70℃的温度的蒸汽的蒸汽产生单元9。此外，冷却回路1还包括用于将细菌和/或营养物输出到冷却回路1中的两个计量机构10。

在工业设备2中产生的热量应当通过根据本发明的冷却回路1导出。为此，热量通过热耦联部3从工业设备2传递到冷却回路1上，尤其是传递到处于冷却回路1中的冷却剂8上。在此，热传递可以直接或间接进行。

随后，冷却剂8在其在冷却塔4中冷却之前在沉淀池5、净化池6和两个过滤器7中被清洁。冷却的冷却剂8然后可以再次供给到热耦联部3或者在水的情况下例如输出到环境中。

由于冷却回路1中的有机成分，尤其是在沉淀池5和净化池6中形成沉积物11，例如以污泥的形式。这些沉积物必须费力地从沉淀池5和净化池6中去除并且随后专门清除，这与相应高的成本相关联。

因此根据本发明规定，细菌被添加到冷却回路1中，尤其是添加到冷却剂8中，其中，所述细菌适合于降解处于所述冷却回路1中的有机成分。有机成分尤其是油和脂肪，油和脂肪与冷却回路1中的固体颗粒连接并且由此产生沉积物11。添加的细菌优选具有不同的环境要求，如厌氧、缺氧和/或好氧环境要求，以便这些细菌可以处于冷却回路1的不同区域中并且可以形成生物群落。例如，沉淀坑5是厌氧的，净化池6是好氧的，过滤器7是缺氧好氧的，并且冷却塔4是好氧的。

根据本发明的一种有利的变型方案，还可以为冷却回路1、尤其是冷却剂8添加用于所供给的细菌的营养物。这些营养物促进细菌的生长并且因此促进相应生物群落的形成。

添加的细菌和添加的营养物的比例可以随时间调整，尤其是添加的细菌减少和添加的营养物增加。

细菌和/或营养物的添加可以以规则或不规则的间隔重复，其中优选地，重复的间隔随着运行的应用持续时间而变大。

通过添加的细菌明显减少在冷却回路1中的有机成分，这导致明显减少了沉积物11的形成。

为了能够将冷却回路1中的军团菌浓度保持在规定的极限值以下，冷却回路1的冷却塔4包括构造为蒸汽产生单元9的杀菌装置。借助蒸汽产生单元9，具有≥70℃的温度的蒸汽，优选水蒸汽，可以被引导通过冷却塔。由此有效地杀死包含在由冷却塔4形成的气溶胶中的军团菌，从而可以降低冷却回路1中的军团菌浓度。

适宜地，以规则或不规则的间隔从冷却回路1、尤其是从冷却剂8中获取样本并且确定军团菌浓度。若军团菌浓度超过预设的极限值，则借助蒸汽产生单元9使70℃或更热的蒸汽通过冷却塔4，以杀死在产生的气溶胶中的军团菌。

随着冷却回路1的运行持续时间增加，取样之间的间隔可以增大，因为军团菌的繁殖地点由于较小的沉积物而减小。

适宜地，蒸汽产生机构1布置在冷却塔4的下部区域，使得所产生的蒸汽可以上升，而冷却塔4中产生的气溶胶下降。通过这种反向的流动，发生良好的热交换。

优选地，细菌和/或营养物以颗粒的形式提供，其中，在添加到冷却回路1中之前将颗粒溶解在水中。因为颗粒以浓缩形式包含细菌和/或营养物，所以减少了储存要求。适宜地，颗粒在具有与冷却回路1中的冷却剂8类似的温度的水中溶解，由此改善了细菌和/或营养物在冷却回路1中的传播。颗粒有利地包含冻干的细菌。冻干的细菌(冻干细菌)具有明显更高的保质期，使得颗粒也可以在更长的时间段内存放。

附图标记列表

1 冷却回路

2 工业设备

3 热耦联部

4 冷却塔

5 沉淀池

6 净化池

7 过滤器

8 冷却剂

9 蒸汽产生机构

10 计量机构

11 沉积物。

Claims (21)

1.一种用于降解工业设备(2)、尤其是冶金工业设备的冷却回路(1)中的有机成分的方法，所述方法包括以下步骤：

在所述冷却回路(1)中添加细菌，其中，所述细菌适合于降解处于所述冷却回路(1)中的有机成分；并且

对在所述冷却回路(1)的冷却塔(4)中产生的气溶胶进行杀菌。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述杀菌包括添加局部作用的化学杀菌剂。

3.根据权利要求2所述的方法，包括：

在冷却塔通道下游从所述冷却剂回路(1)中去除过量的化学杀菌剂。

4.根据权利要求1所述的方法，包括：

引导具有≥70℃的温度的蒸汽通过所述冷却回路(1)的冷却塔(4)以对在所述冷却塔(4)中产生的气溶胶进行加热和杀菌。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，

其中，向所述冷却回路(1)添加具有不同环境要求、尤其是厌氧、缺氧和/或好氧环境要求的细菌。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，还包括：

向所述冷却回路(1)添加营养物、尤其是用于所添加的细菌的营养物。

7.根据权利要求6所述的方法，包括：

随时间调整所添加的细菌和所添加的营养物的比例的步骤，尤其是在所述方法的应用时间内减少所添加的细菌和增加所添加的营养物。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，

其中，以规则的或不规则的间隔重复添加细菌和/或杀菌的步骤。

9.根据权利要求5所述的方法，

其中，重复的间隔随着所述方法的应用时间的增加而变大。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，包括：

从所述冷却回路(1)取样和确定军团菌浓度的步骤。

11.根据权利要求10所述的方法，

其中，规则地或不规则地重复所述取样，其中优选地，所述取样之间的间隔随着所述方法的应用时间的增加而增大。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，

其中，在冬季月份中开始所述方法。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，

其中，以颗粒的形式提供所述细菌和/或营养物，其中，在添加到所述冷却回路(1)中之前将所述颗粒溶解在水中。

14.根据权利要求13所述的方法，

其中，所述颗粒包含冻干的细菌。

15.一种用于工业设备(2)、尤其是用于冶金工业设备的冷却回路(1)，所述冷却回路包括：

相对于所述工业设备(2)的热技术上的耦联部(3)；和

用于冷却所述冷却回路(1)中的冷却剂(8)的冷却塔(4)，

其特征在于，

所述冷却回路(1)包含用于降解有机成分的细菌；并且

所述冷却塔(4)具有用于对在所述冷却塔(4)中产生的气溶胶进行杀菌的装置。

16.根据权利要求15所述的冷却回路(1)，

其中，用于对在所述冷却塔(4)中产生的气溶胶进行杀菌的装置被构造为用于化学杀菌剂的输出装置。

17.根据权利要求16所述的冷却回路(1)，

其中，在所述冷却回路(1)中，在所述冷却塔通道下游布置有用于去除过量的化学杀菌剂的装置。

18.根据权利要求15所述的冷却回路(1)，

其中，用于对在所述冷却塔(4)中产生的气溶胶进行杀菌的装置被构造为用于产生具有≥70℃的温度的蒸汽的蒸汽产生单元(9)。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的冷却回路(1)，还包括：

用于将细菌和/或营养物输出到所述冷却回路(1)中的至少一个计量机构(10)。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的冷却回路(1)，还包括：

沉淀池(5)、净化池(6)和/或过滤器(7)。

21.根据权利要求15至20中任一项所述的冷却回路(1)，

其中，所述冷却回路(1)被构造成实施根据权利要求1至14中任一项所述的方法。

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