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Verfahren zur Erzeugung und Dosierung von Chlordioxid, Verwendung einer wässrigen Lösung hierbei und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung und Eindosierung von Chlordioxid in eine Wasserleitung, die Verwendung einer wässrigen Lösung hierbei sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Die Verwendung von Chlordioxid in der Aufbereitung von Wasser dient der Verbesserung der hygienischen und mikrobiellen Eigenschaften des Wassers. Die Behandlung des Wassers mit Chlordioxid bietet dabei in einer Reihe von Anwendungsfällen gegenüber Chlor erhebliche Vorteile. Durch das Chlordioxid wird aufgrund seiner bakteriziden, sporiziden und viruziden Wirkung nicht nur eine wirksame Desinfektion des behandelten Wassers erreicht. Die Desinfektionswirkung ist darüber hinaus weitgehend unabhängig von dem pH-Wert. Bei pH-Werten > 8 übertrifft sie die des Chlors. Zudem werden keine chlororganischen Verbindungen gebildet. Chlordioxid wird durch organische Wasserinhaltsstoffe nur langsam gezehrt. Daher genügen selbst bei großen Trinkwasserverteilungsnetzen in der Regel niedrige Massenkonzentrationen zur Aufrechterhaltung bakteriostatischer Verhältnisse. Vor diesem Hintergrund eignet sich Chlordioxid besonders für die Behandlung von Trinkwasser.
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In den vergangenen Jahren ist nach dem wiederholten Auftreten von Erkrankungen die Problematik der Legionellen vermehrt in den Mittelpunkt des Interesses gerückt. Sie betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich Warmwasserleitungen. Ein weit verzweigtes Leitungsnetz mit unregelmäßig benutzten Wasserentnahmestellen, wie es z. B. in größeren Mehrfamilienhäusern, Hotels, Altenheimen und Krankenhäusern zu finden ist, begünstigt die Vermehrung von Bakterien und kann zu einer Gefährdung der Bewohner führen. Dabei treten in Warmwasserleitungen insbesondere Bakterien der Gattung Legionella pneumophila und in Kaltwasserleitungen Bakterien der Gattung Pseudomonas aeruginosa auf. Mit der mikrobiologischen Kontamination gehen häufig Korrosionsprobleme einher. Für die Anwendungen in Gebäuden der vorgenannten Art sind kleinere Chlordioxid-Anlagen bekannt geworden, welche für das jeweilige Gebäude eine Behandlung des Trinkwassers mit Chlordioxid durchführen.
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Chlordioxid ist ein sehr reaktives Gas und kann aufgrund seiner Instabilität nicht längere Zeit bevorratet werden. Daher wird das Chlordioxid in der Regel an dem Ort der Wasserbehandlung aus Natriumchlorit hergestellt und kurzfristig nach der Erzeugung eingesetzt.
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Für die Erzeugung von Chlordioxid in der Wasseraufbereitung werden grundsätzlich zwei Verfahren unterschieden. Zum einen gibt es das sogenannte Chlorit/Chlor-Verfahren, bei dem Chlorit durch Chlor zu Chlordioxid oxidiert wird. Zum anderen gibt es das Chlorit/Säure-Verfahren bei dem das Chlorit zu Chlordioxid und Chlorid infolge des niedrigen pH-Wertes disproportioniert. Beide Verfahren sind auch zur Behandlung von Trinkwasser zugelassen, können aber auch für andere Anwendungen eingesetzt werden, die ein in hohem Maße keimarmes Wasser erfordern. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Säure/Chlorit-Verfahren.
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Insbesondere bei der Verwendung von Chlordioxid für Wasser, das für den menschlichen Gebrauch bestimmt ist, sind bestimmte Regeln einzuhalten. So soll durch die jeweilige Chlordioxid-Anlage beispielsweise sichergestellt werden, dass das eingesetzte Chlorit möglichst vollständig zu Chlordioxid umgesetzt wird und die Bildung unerwünschter Nebenprodukte, wie Chlorphenol und Chlorat, möglichst unterbunden wird. Gerade bei kleineren für jeweils ein Gebäude oder einen Gebäudekomplex bestimmten Anlagen ist zudem wichtig, dass diese auch von ungeschulten Personen störungsfrei und sicher betrieben werden können.
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Das DVGW-Regelwerk ”Chlordioxid in der Wasseraufbereitung” beschreibt das Chlorit/Säureverfahren und die dabei einzuhaltenden Regeln im Detail.
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Aus der
DE 195 29 504 C2 ist ein anderes Verfahren zur Erzeugung von Chlordioxid bekannt. Bei diesem wird im ersten Schritt Hypochloritlösung angesäuert und anschließend mit Chloritlösung zu Chlordioxid und Chlorid umgesetzt. In diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, in der Reaktionsmischung ein pufferndes System vorzusehen. Für die Pufferung wird eine schwache Oxosäure in wässriger Lösung, z. B. Orthophosphorsäure genannt. Das aus dieser Schrift bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, aufwendig zu sein.
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Darüber hinaus ist es bei Trinkwasseranlagen bekannt, zum Zweck des Korrosionsschutzes mit einer separaten Dosieranlage eine Polyphosphat oder Orthophosphat enthaltende Lösungen dem Leitungswasser zuzudosieren. Nachteilig hieran ist jedoch, dass eine solche neben der Chlordioxid-Anlage vorgesehene Vorrichtung einen beträchtlichen zusätzlichen Aufwand sowohl in der Installation als auch beim Betrieb bedeutet.
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Die
WO 97/09267 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Chlordioxid, bei dem Chlorit, Hypochlorit und eine Säure zusammengebracht werden, um vor Ort Chlordioxid zu erzeugen.
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Vor diesem Hintergrund stellt sich die Erfindung die Aufgabe, die Chlordioxid-Erzeugung nach dem Chlorit/Säure-Verfahren mit einer zusätzlichen Wirkung zu versehen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darüber hinaus gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 15.
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Indem der Korrosionsinhibitor direkt in der die Reaktionssäure enthaltenden wässrigen Lösung vorgehalten wird, kann gleichzeitig mit der Chlordioxid-Behandlung des Wassers nach dem Chlorit/Säure-Verfahren einer möglichen Korrosion entgegengewirkt werden. Dies ist insbesondere dann bedeutsam, wenn die Chlordioxid-Behandlung an einem älteren Leitungsnetz aus verzinktem Stahlrohr erfolgen soll. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass bei dem Chlorit/Säure-Verfahren die Reaktionssäure im Regelfall höher dosiert wird, als dies zur Umsetzung des Chlorits eigentlich erforderlich wäre. Dies soll eine möglichst schnelle und vollständige Umsetzung des Chlorits sicherstellen. Die überschüssige Säure wirkt jedoch korrosiv auf das Leitungsnetz. Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Korrosionsinhibitor wird dieser Effekt kompensiert, ohne dass hierfür eine zusätzliche Anlage oder zusätzlicher Wartungsaufwand erforderlich wäre.
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Erfindungsgemäß wird als Korrosionsinhibitor eine Phosphorsäure und/oder ein Salz einer Phosphorsäure, vorzugsweise Orthophosphorsäure, Polyphosphorsäure, Metaphosphorsäure, Phosphat, Hydrogenphosphat, Dihydrogenphosphat, Polyphosphat und/oder Metaphosphat verwendet.
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Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass die erste und die zweite wässrige Lösung durch eine Dosiereinrichtung aus dem ersten und zweiten Behälter über Zufuhrleitungen in den Reaktionsbehälter gefördert werden. Die Dosiereinrichtung kann z. B. eine erste Dosierpumpe für die erste wässrige Lösung und eine zweite Dosierpumpe für die zweite wässrige Lösung umfassen. Auf diese Weise kann stets die benötigte Menge an erster und zweiter Lösung in den Reaktionsbehälter gefördert werden.
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Die Chlordioxid-Anlage wird auch dadurch besonders einfach, dass die in dem Reaktionsbehälter erzeugte wässrige Chlordioxid-Lösung ohne zusätzliche Verdünnung in die Wasserleitung gefördert wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend kurz erläutert. Dabei können die jeweils zu den unterschiedlichen Anspruchskategorien genannten Merkmale jeweils auch mit den zu den anderen Anspruchskategorien beschriebenen Merkmalen kombiniert werden.
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Eine hinreichend schnelle und weitgehend vollständige Umsetzung des Chlorits wird dann erreicht, wenn das molare Verhältnis der in den Reaktionsbehälter eingebrachten Reaktionssäure zu Chlorit größer als 1,5 ist, insbesondere größer als 2,0, vorzugsweise zwischen 3,0 und 4,0.
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Erfindungsgemäß hat sich bewährt, wenn als Chlorit wenigstens teilweise Natriumchlorit eingesetzt wird. Vorzugsweise kann die erste wässrige Lösung zwischen 6,5% und 8,5% Chlorit, insbesondere zwischen 7,2% und 7,8% Chlorit und besonders vorzugsweise 7,5% Chlorit enthalten. Die angegebenen Wertebereiche ermöglichen es zudem, auf einfache Weise eine Einhaltung der maximal zulässigen Konzentration an Chlordioxid im Reaktionsbehälter und in dem behandelten Wasser sicher zu stellen.
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Als Phosphate können insbesondere Natriumphosphat, Kaliumphosphat und/oder Natriumdihydrogenphosphat eingesetzt werden. Die genannten Korrosionsinhibitoren können einzeln oder in Kombination eingesetzt werden und haben den Vorteil, dass sie auch für Trinkwasser zugelassen sind. Die jeweils als Korrosionsinhibitor eingesetzten Stoffe können je nach der Qualität des aufzubereitenden Wassers ausgewählt werden. Orthophosphat fördert insbesondere die Bildung einer Art Schutzschicht in dem Leitungssystem, durch sich ablagernde Phosphatausfällungen (z. B. Calciumorthophosphat). Polyphosphate dienen vorwiegend der Bildung von Polyphosphatkomplexen (z. B. Calciumpolyphosphat) und verhindern die Ausfällung von Calciumcarbonat. Jedoch kann auch durch Orthophosphat eine Verringerung der Kalkausfällungen erreicht werden.
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Vorteilhafter Weise ist der Korrosionsinhibitor in der zweiten wässrigen Lösung so dosiert, dass in dieser zwischen 0,08 mol Orthophosphat pro mol Reaktionssäure und 2,7 mol Orthophosphat pro mol Reaktionssäure vorliegen. Auf diese Weise werden ein wirksamer Korrosionsschutz erreicht und die ggf. einzuhaltenden gesetzlich zulässigen Konzentrationen für Trinkwasser beachtet.
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Erfindungsgemäß kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Korrosionsinhibitor nicht oder nur unwesentlich mit dem Chlorit reagiert. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Reaktionssäure relativ stark ist und einen pks-Wert von < 0 aufweist. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass zwischen 90% und 100% der in den Reaktionsbehälter eingebrachten Menge des Korrosionsinhibitors in der in die Wasserleitung eingebrachten wässrigen Chlordioxid-Lösung unverändert enthalten sind und dort die gewünschte Wirkung entfalten kann.
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Es hat sich bewährt, wenn die Reaktionssäure teilweise oder ausschließlich aus Salzsäure besteht. Vorteilhafterweise enthält die zweite wässrige Lösung zwischen 6% und 12% Salzsäure, insbesondere zwischen 7,5% und 10,5% Salzsäure und besonders vorzugsweise 9% Salzsäure.
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Die Vorrichtung ist dann besonders einfach und sicher, wenn die erste und die zweite Lösung durch die Dosiereinrichtung zu gleichen Volumenteilen in den Reaktionsbehälter eingebracht werden. Dies kann insbesondere dann erfolgen, wenn die Reaktionssäure, Korrosionsinhibitor und Chlorit in den genannten Konzentrationen eingesetzt werden. Eine Abweichung der Volumenteile von bis zu 10% soll vorliegend keine Rolle spielen.
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Das Chlordioxid kann dann besonders einfach in die Wasserleitung gefördert werden, wenn die erzeugte wässrige Chlordioxidlösung über eine Dosierleitung aus dem Reaktionsbehälter in die Wasserleitung geleitet wird.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Dosierleitung ein Ventil vorgesehen ist, das bei Überschreiten eines Auslösedruckes öffnet, um wässrige Chlordioxid-Lösung in die Wasserleitung abzugeben, und das wieder schließt, wenn ein Schließdruck unterschritten wird. Hierbei kann vorgesehen sein, dass bei Betätigung der Dosiereinrichtung in dem Reaktionsbehälter und der Dosierleitung ein Überdruck erzeugt wird, welcher auf das in der Dosierleitung angeordnete Ventil wirkt. Diese Gestaltung hat den Vorteil, dass keine zusätzliche Dosierpumpe hinter dem Reaktionsbehälter vorgesehen werden muss. Die Eindosierung des Chlordioxids in die Wasserleitung erfolgt durch die Bestätigung der in Fließrichtung vor dem Reaktionsbehälter angeordneten Dosiereinrichtung, mit der erste und zweite Lösung in den Reaktionsbehälter gefördert werden. Hierbei steigt zunächst der Druck in dem Reaktionsbehälter und zugleich in der mit diesem in Verbindung stehenden Dosierleitung an. Sobald der durch die Dosiereinrichtung erzeugte Überdruck an dem Ventil den Auslösedruck erreicht, öffnet dieses. Die jetzt unter der Wirkung der Dosiereinrichtung in den Reaktionsbehälter geförderte Menge an erster und zweiter wässriger Lösung verdrängt aus diesem das gleiche Volumen zuvor gebildeter Chlordioxidlösung, welche über die Dosierleitung in die Wasserleitung gelangt. Der Auslösedruck des Dosierventils ist höher als der tatsächliche oder maximal zulässige Druck in der Wasserleitung. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das Chlordioxid stets in der gewünschten Weise in die Wasserleitung eindosiert wird. Wenn das Ventil gleichzeitig als Rückschlagventil ausgebildet ist, kann ein Einströmen von Wasser aus der Wasserleitung in die Dosierleitung unter allen Betriebszuständen sicher verhindert werden.
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Die Eindosierung des Chlordioxids in die Wasserleitung kann erfindungsgemäß dadurch erfolgen, dass die Dosiereinrichtung für die erste und die zweite Lösung in Abhängigkeit von dem Durchfluss in der Wasserleitung gesteuert wird. Hierzu kann in bzw. an der Wasserleitung ein entsprechender Sensor vorgesehen werden, welcher die Durchflussmenge ermittelt. In Abhängigkeit von der Größe des gemessenen Durchflusses kann dann die Dosiereinrichtung betätigt, erste und zweite Lösung in den Reaktionsbehälter gefördert und dadurch in der zuvor beschriebenen Weise Chlordioxidlösung aus dem Reaktionsbehälter in die Wasserleitung gelangen.
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Eine weitere Verbesserung wird dadurch erreicht, dass erste und zweite wässrige Lösung in einem vordem Reaktionsbehälter liegenden Mischabschnitt der Zufuhrleitungen zusammengebracht werden. Auf diese Weise werden die beiden Lösungen und die darin enthaltenen Stoffe bereits vermischt, bevor sie in den eigentlichen Reaktionsbehälter gelangen. Turbulente Verhältnisse im Reaktionsbehälter sind daher nicht erforderlich. Der Mischabschnitt kann z. B. als Y-Stück ausgebildet sein.
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Eine zuverlässige Chlordioxidbildung wird auch dadurch erreicht, dass der Reaktionsbehälter derart bemessen und die Dosiereinrichtung derart gesteuert ist, dass bei Nenndurchfluss die Verweilzeit von erster und zweiter Lösung in dem Reaktionsbehälter wenigstens 7 Minuten, insbesondere wenigstens 12 Minuten beträgt. Mit Nenndurchfluss ist dabei der maximale Durchfluss in der Wasserleitung gemeint, für welche die Anlage ausgelegt ist.
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Vorteilhafter Weise wird die Erzeugung des Chlordioxids mittels Photometrie überwacht wird. Das Chlordioxid führt zu einer typischen Färbung der wässrigen Lösung. Diese kann zuverlässig durch eine blaue LED und eine Photodiode detektiert werden.
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Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von der Zusammenfassung in einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Es zeigen:
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1: eine schematische Darstellung einer Chlordioxid-Anlage;
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2: eine Darstellung eines Reaktionsbehälters für die in 1 dargestellte Chlordioxid-Anlage.
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1 zeigt als verfahrenstechnisches Fließbild schematisch die einzelnen Verfahrensabschnitte und den Aufbau einer Anlage für die Erzeugung und Eindosierung von Chlordioxid in eine Wasserleitung 1.
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Die Anlage für die Erzeugung und Eindosierung von Chlordioxid weist einen ersten Behälter B1 und einen zweiten Behälter B2 auf.
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In dem ersten Behälter B1 ist eine erste wässrige Lösung enthaltend Chlorit, vorzugsweise in der Form von Natriumchlorit bereitgestellt. Die Konzentration des Natriumchlorits in der wässrigen Lösung beträgt 7,5%.
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Der zweiten Behälter B2 enthält eine zweite wässrige Lösung, welche eine Reaktionssäure und einen Korrosionsinhibitor enthält. Die Reaktionssäure ist eine starke Säure mit einem pks-Wert <0, vorzugsweise Salzsäure. Die Konzentration der Salzsäure in der wässrigen Lösung beträgt 9%.
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Erster und zweiter Behälter B1, B2 sind jeweils in einer Auffangwanne 7, 8 angeordnet.
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Als Korrosionsinhibitor ist in der zweiten wässrigen Lösung Orthophosphorsäure enthalten. Dabei sind in der zweiten wässrigen Lösung zwischen 0,08 mol Orthophosphorsäure pro mol Reaktionssäure und 2,7 mol Orthophosphorsäure pro mol Reaktionssäure enthalten. Beispielsweise kann der zweiten wässrigen Lösung 60 g Orthophosphorsäure 85%-ig je Liter zugesetzt sein. Alternativ oder zusätzlich kann in der zweiten Lösung eine andere Phosphorsäure und/oder ein Salz einer Phosphorsäure, z. B. Polyphosphorsäure, Metaphosphorsäure, Phosphat, Hydrogenphosphat, Dihydrogenphosphat, Polyphosphat und/oder Metaphosphat zugesetzt sein.
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Erster und zweiter Behälter B1, B2 weisen jeweils einen genügend großen Vorrat an der ersten und zweiten Lösung auf, um die Anlage eine gewisse Zeit zu betreiben. Erster und zweiter Behälter B1, B2 können bei Bedarf entweder gegen neue befüllte Behälter ausgetauscht oder wiederbefüllt werden.
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Mittels einer zwei Pumpen P1, P2 umfassenden Dosiereinrichtung können die erste und die zweite Lösung über Sauglanzen aus dem ersten und zweiten Behälter B1, B2 über jeweils eine Zufuhrleitung 2, 3 in einen Einlass des Reaktionsbehälters C1 gefördert werden. Die Zufuhrleitungen 2, 3 sind dabei, wie dargestellt, teilweise durch flexible Schläuche gebildet, welche den Austausch der Behälter B1 und B2 erleichtern. An den als Membrandosierpumpen ausgebildeten Pumpen P1, P2 ist dabei jeweils ein manuell zu betätigendes Entlüftungsventil V11, bzw. V12 vorgesehen. Die Entlüftungsventile V11 und V12 sind mit Rückflussleitungen 4, 5 verbunden, welche in die Behälter B1 bzw. B2 münden.
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In den die Pumpen P1, P2 mit dem Reaktionsbehälter C1 verbindenden Abschnitten der Zufuhrleitung 2, 3 sind jeweils ein Rückschlagventil R1 bzw. R2 vorgesehen, welche einen Rückfluss der Lösung aus dem Reaktionsbehälter C1 in die Behälter B1 und B2 verhindern. In der Zufuhrleitung in Strömungsrichtung vor dem Reaktionsbehälter C1 ist zudem ein Schauglas G1 angeordnet.
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Der Auslass des Reaktionsbehälters C1 ist über eine Dosierleitung 6 mit der Wasserleitung 1 verbunden. In der Dosierleitung 6 ist ein Ventil R3 vorgesehen, das bei Überschreiten eines Auslösedruckes öffnet, um wässrige Chlordioxidlösung aus dem Reaktionsbehälter C1 in die Wasserleitung 1 abzugeben. Das Ventil R3 schließt wieder, wenn ein Schließdruck unterschritten wird. Das Ventil R3 ist in dem darstellten Beispiel als Membran-Druckhalteventil ausgebildet und wirkt gleichzeitig als Rückschlagventil.
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In der Dosierleitung 6 ist darüber hinaus ein weiteres Schauglas G2 angeordnet. Zudem ist in der Dosierleitung 6 vor der Einmündung in die Wasserleitung 1 ein handbetätigtes Spülventil V3 vorgesehen, über das die Anlage gespült werden kann.
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Die Wasserleitung 1 weist vor der Einmündung der Dosierleitung 6 ein Absperrventil V1 auf. In Fließrichtung nach der Einmündung der Dosierleitung 6 ist ein Mischungsbehälter C2 vorgesehen. Dieser stellt sicher, dass sich die eindosierte Menge an Chlordioxid gleichmäßig in dem Wasser verteilt. Nach dem Mischungsbehälter C2 ist ein Probennahmeventil V4 angeordnet, welches gleichzeitig zur Entlüftung eingesetzt werden kann. Über ein weiteres Absperrventil V2 in der Wasserleitung 1 kann das mit Chlordioxid behandelte Wasser z. B. in die Wasserinstallation eines Gebäudes abgegeben werden. Die dargestellte Anlage eignet sich dabei besonders für mittlere und größere Gebäude.
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Zur Überwachung der Anlagenfunktion weisen die Behälter B1 und B2 eine mit LA- gekennzeichnete Füllstandsüberwachung mit Niveauschaltern auf, damit bei zu geringem Füllstand in einem der Behälter B1 und B2 Alarm gegeben und ggf. die Anlage abgeschaltet werden kann. Die Menge der durch die Pumpen P1 und P2 geförderten ersten und zweiten Lösung wird durch mit FOA ± gekennzeichnete Volumenstrommessungen überwacht. Die Chlordioxid-Bildung wird in unten näher beschriebener Weise qualitativ und quantitativ am Auslass des Reaktionsbehälters C1 überwacht. Dies ist mit QA ± gekennzeichnet. Zudem wird der Druck in der Dosierleitung 6 an der mit POA- gekennzeichneten Stelle erfasst.
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Die Pumpen P1, P2 und der Reaktionsbehälter C1 sind in einem schematisch angedeuteten Schutzschrank 9 untergebracht, welcher über eine an der einen Seite angebrachte Zuluftöffnung mit einem ersten Aktivkohlefilter F101 und eine an der gegenüberliegenden Seite angeordnete Abluftöffnung mit einem zweiten Aktivkohlefilter F102 belüftet ist. Die Belüftung wird dabei über einen Ventilator V100 sichergestellt. Eine gefährliche Anreicherung von Chlordioxid im Schutzschrank 9 wird so vermieden.
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Die Pumpen P1 und P2 sind derart gesteuert, dass sie erste und zweite Lösung im Volumenverhältnis 1:1 in den Reaktionsbehälter C1 fördern. Bei den vorgenannten Konzentrationsverhältnissen ergibt sich in dem Reaktionsbehälter C1 ein molares Verhältnis der Salzsäure zu dem Natriumchlorit von etwa 3,8:1.
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Die Erzeugung des Chlordioxids in dem Reaktionsbehälter C1 erfolgt kontinuierlich (kein sogenanntes Batch-Verfahren), jedoch in Abhängigkeit von der Durchflussmenge in der Wasserleitung 1. Die Pumpen P1, P2 werden dabei automatisch durch den an der Wasserleitung 1 angeordneten Sensor FIS in Abhängigkeit des Durchflusses in der Wasserleitung 1 gesteuert. Sobald in der Wasserleitung 1 Wasser fließt, weil an einer Entnahmestelle des Hauses Wasser entnommen wird, fördern die Pumpen P1 und P2 erste und zweite Lösung aus den ersten und zweiten Behältern B1, B2 in den Reaktionsbehälter C1. Hierbei erhöht sich der Druck im Inneren des Reaktionsbehälters C1 und in Folge auch in der mit dem Reaktionsbehälter C1 in Verbindung stehenden Dosierleitung 6 solange, bis das Ventil R3 öffnet und wässrige Chlordioxid-Lösung in die Wasserleitung 1 dosiert abgibt. Sinkt der Wasserdurchfluss in der Wasserleitung 1, wird die Fördermenge der Pumpen P1 und P2 entsprechend reduziert, so dass eine entsprechend kleinere Menge an Chlordioxid gefördert wird. Unterschreitet der Wasserdurchfluss in der Wasserleitung 1 einen bestimmten Wert oder kommt er zum erliegen, können die Pumpen P1, P2 ausschalten oder in einen intermittierenden Betrieb übergehen.
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Die Reaktion des Natriumchlorits und der Salzsäure in dem Reaktionsbehälter C1 erfolgt nach dem Chlorit/Säure-Verfahren entsprechend folgender Formel: 4HCl + 5NaClO2 → 4ClO2 + 5NaCl + 2H2O
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Bei den oben genannten Konzentrationen wird in dem Reaktionsbehälter C1 eine wässrige Lösung mit etwa 20 Gramm pro Liter Chlordioxid gebildet. Durch eine entsprechende Dimensionierung des Reaktionsbehälters C1 und die Steuerung der Pumpen P1, P2 ist sichergestellt, dass die Verweilzeit von erster und zweiter Lösung in dem Reaktionsbehälter C1 wenigstens 7 Minuten, vorzugsweise wenigstens 12 Minuten beträgt. Von dieser in dem Reaktionsbehälter C1 gebildeten Lösung können jedem m3 zu behandelnden Wassers bis zu 20 ml zugegeben werden, wenn die in der Trinkwasserverordnung festgelegten Grenzen für die maximal zulässige Konzentration an Chlordioxid eingehalten werden sollen.
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Die 2 zeigt im Detail die Ausgestaltung des Reaktionsbehälters C1. Der Reaktionsbehälter C1 hat eine Gehäuse 17 mit einer im wesentlichen zylindrischen Form und weist eine erweiterte hohle Kammer 12 auf.
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An dem Einlass 10 des Reaktionsbehälters C1 werden über ein Y-förmiges Anschlussstück 22 die Zufuhrleitungen 2, 3 angeschlossen. Das Y-förmige Anschlussstück 22 und der dieses mit dem Einlass 10 verbindende Rohrabschnitt 23 bewirken dabei eine intensive Vermischung der ersten und zweiten Lösung schon bei bzw. unmittelbar vor dem Eintritt in den Reaktionsbehälter C1.
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Einlassseitig weist der Reaktionsbehälter C1 ein Anschlussstück 20 auf, welches über ein Gewinde in das Gehäuse 17 eingeschraubt ist. Zur Abdichtung ist eine Dichtung 21 vorgesehen.
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Der Auslass 11 des Reaktionsbehälters C1 wird mit der zur Wasserleitung 1 führenden Dosierleitung 6 verbunden.
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Auf der dem Auslass 11 zugewandten Seite des Reaktionsbehälters C1 ist eine Vorrichtung zur Überwachung der Chlordioxidbildung vorgesehen. Diese ist in 1 mit QA ± bezeichnet. Sie umfasst eine Lichtquelle 13, z. B. in Form einer LED und eine Diode 14. Lichtquelle 13 und Diode 14 sind einander gegenüber an einer Messstelle angeordnet, welche durch eine von wässriger Chlordioxid-Lösung durchflossene Messstrecke 15 gebildet sind. Die Messstrecke 15 ist bei der dargestellten Ausführungsform ein rohrförmiger zylindrischer Abschnitt aus durchsichtigem Material, z. B. Glas. Die Messstrecke 15 ist dabei in einer Halterung 16 eingesetzt, die über ein Außengewinde in das Gehäuse 17 eingeschraubt ist. An der dem Reaktionsbehälter C1 abgewandten Seite der Messstrecke 15 ist ein zylindrischer Anschluss 18 vorgesehen, der über ein Gewinde mit der die Messstrecke 15 aufnehmenden Halterung 16 verbunden ist. Die Halterung 16 ist gegenüber dem Reaktionsbehälter C1 und der Messstrecke 15 durch mehrere Dichtungen 19 abgedichtet. Die Halterung 16 hat darüber hinaus jeweils eine Aufnahme für die Lichtquelle 13 und die Diode 14.
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Die quantitative Überwachung der Chlordioxidbildung erfolgt nach folgendem Prinzip. Das Chlordioxid in der wässrigen Lösung führt dazu, dass die chlordioxidhaltige Lösung eine leicht orange bis gelbgrüne Farbe annimmt. Diese Lösung wird mit blauem Licht bestrahlt, welches durch die Verfärbung besonders gut absorbiert wird. Ein hoher Gehalt an Chlordioxid führt zu einer stärkeren Verfärbung. Dementsprechend wird das blaue Licht stärker absorbiert. Dies kann durch die Diode 14, welche mit einer nicht dargestellten Auswerteeinheit verbunden ist, erfasst werden.
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Das beschriebene Verfahren bzw. die beschriebene Vorrichtung kann z. B. für folgende Anwendungsgebiete eingesetzt werden:
Trinkwasserinstallationen (Warm-/Kaltwasser), Öffentliche Trinkwasserversorgung, Trink- und Brauchwasser in der Getränke- und Lebensmittelindustrie, Flaschenreinigung,
Waschwasseraufbereitung für Obst und Gemüse,
Abwasserbehandlung.
