DE102010019389B4

DE102010019389B4 - Verfahren zur Sanierung von Trinkwasserversorgungssystemen

Info

Publication number: DE102010019389B4
Application number: DE201010019389
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Mol Katalysatortechnik GmbH
Current assignee: Mol Katalysatortechnik GmbH
Priority date: 2010-05-04
Filing date: 2010-05-04
Publication date: 2014-03-13
Anticipated expiration: 2030-05-05
Also published as: DE102010019389A1

Abstract

Verfahren zur Sanierung von Trinkwasserversorgungssystemen, indem das zu sanierende System für die Dauer der Sanierung von der Trinkwasserzuleitung abgetrennt und in einen separaten Wasserkreislauf eingebunden wird, der mit Frischwasser gefüllt wird, wobei in das Frischwasser ein Vollmetallkatalysator in Form von Draht oder Folie eingebracht wird, wobei in diesen Wasserkreislauf eine wasserstoffperoxidhaltige Lösung sowie ein Dispergator vorgebbarer Konzentrationen eingebracht werden und das so behandelte Wasser für eine vorgebbare Zeit umgepumpt wird, das umgepumpte Wasser anschließend abgelassen und so lange durch Frischwasser ersetzt wird, bis eine definiert geringe Wasserstoffperoxidkonzentration gegeben ist, danach das zu sanierende Trinkwasserversorgungssystem vom separaten Wasserkreislauf getrennt und mit der Trinkwasserzuleitung wieder verbunden wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sanierung von Trinkwasserversorgungssystemen durch Eliminierung von Fouling (Biofilm) und Scaling (lockere Kalk- und Rostablagerungen) und durch zusätzliche Unterstützung der Passivierung der mit dem Trinkwasser in Verbindung stehenden Werkstoffoberflächen.
Trinkwasser wird durch Rohrsysteme, die insbesondere aus Stahl bestehen, zu den jeweiligen Verbrauchsstellen geleitet. Im Laufe der Nutzung kommt es dabei zur Ausbildung von Ablagerungen, die sowohl als Fouling (Biofilm) als auch als Scaling (lockere Kalk- und Rostablagerungen) in Erscheinung treten.
Die Folgen derartiger Ablagerungen sind:

– mikrobiell induzierte Korrosion
– Vermehrung von hygienisch und gesundheitlich bedenklichen Keimen, insbesondere Legionella
– Erhöhte Strömungswiderstände im Rohrsystem.

Es ist bekannt, zur Vermeidung derartiger Ablagerungen chlorhaltige Biozide (Hypochlorit, Chlordioxid) oder Ozon einzusetzen. Abgesehen davon, dass diese Substanzen starke Atemgifte darstellen und Stahloberflächen massiv schädigen können, ist die Wirkung auf Fouling und Scaling nachhaltig oftmals unzureichend.
Auch die temporäre Aufheizung im Trinkwasserversorgungssystem auf über 70°C ist nicht geeignet, Fouling und Scaling nachhaltig zu eliminieren. Neben dem erhöhten Energiebedarf tritt auch hierbei eine verstärkte Schädigung der Werkstoffoberflächen auf.
Der Einsatz von protonengebenden Säuren (so genannte BRÖNSTED-Säuren) zur Auflösung von Scaling ist mit dem Problem verbunden, dass fest haftende und vor Korrosion schützende Kalkablagerungen unselektiv mit zerstört und entfernt werden.
Durch die EP 0 627 957 B1 ist ein Verfahren zur Reinigung von Trinkwasser oder Abwasser und/oder Abgas bekannt geworden, wobei das Trinkwasser oder Abwasser und/oder Abgas mit Reaktionsteilchen in Kontakt gebracht wird, die die Reinigung fördern oder ermöglichen. Als Reaktionsteilchen werden im Wesentlichen planare Teilchen mit einer Dicke von ca. 5 μm bis ca. 1.500 μm und einer Fläche von ca. 5 mm² bis ca. 1.000 mm² verwendet, die in einem Reaktor zum Schweben gebracht und/oder in Bewegung versetzt werden. Eine von mehreren Möglichkeiten sieht vor, dass als Reaktionsteilchen Teilchen verwendet werden, die aus Metallfolien bestehen.
Die US 4 292 293 A offenbart ein Verfahren zur Oxidation von wasserlöslichen anorganischen sulfidischen Verbindungen. Hier werden in Wasser gelöste Metallkationen verwendet, und zwar auf Basis von Nickel, Kobalt, Magnesium, Kupfer oder Eisen in Gegenwart von Sauerstoff, Wasserstoffperoxid oder Chlor. In das Wasser wird ein wasserlösliches Polymer mit einem Molekulargewicht zwischen 1.000 und 100.000 zwecks Erhöhung des Wirkungsgrades der Metallkationen eingebracht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Sanierung von Trinkwasserversorgungssystemen bereit zu stellen, mit welchem Fouling und Scaling in Trinkwasserversorgungssystemen nachhaltig eliminiert werden und zugleich eine Unterstützung der Passivierung der mit dem Trinkwasser in Verbindung stehenden Werkstoffoberflächen erzielt wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Sanierung von Trinkwasserversorgungssystemen, indem das zu sanierende System für die Dauer der Sanierung von der Trinkwasserzuleitung abgetrennt und in einen separaten Wasserkreislauf eingebunden wird, der mit Frischwasser gefüllt wird, wobei in das Frischwasser ein Vollmetallkatalysator in Form von Draht oder Folie eingebracht wird, wobei in diesen Wasserkreislauf eine wasserstoffperoxidhaltige Lösung sowie ein Dispergator vorgebbarer Konzentrationen eingebracht werden und das so behandelte Wasser für eine vorgebbare Zeit umgepumpt wird, das umgepumpte Wasser anschließend abgelassen und so lange durch Frischwasser ersetzt wird, bis eine definiert geringe Wasserstoffperoxidkonzentration gegeben ist, danach das zu sanierende Trinkwasserversorgungssystem vom separaten Wasserkreislauf getrennt und mit der Trinkwasserzuleitung wieder verbunden wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den zugehörigen verfahrensgemäßen Unteransprüchen zu entnehmen.
Zum Einsatz gelangt ein Vollmetallkatalysator in Form von Draht oder Folie, der im Wesentlichen folgende chemische Zusammensetzung (in Masse-%) aufweist:
mindestens 50% Ni + Cr oder
mindestens 50% Ni + Fe.
Der Katalysator wird für 10 bis 100 Minuten bei 500 bis 1000°C unter Luftatmosphäre geglüht.
Im Wasser des separaten Wasserkreislaufs wird durch Einbringung einer wasserstoffperoxidhaltigen Lösung eine Wasserstoffperoxidkonzentration zwischen 100 und 10.000 ppm eingestellt.
Je nach Verunreinigungsgrad des zu behandelnden Trinkwasserversorgungssystems kann es sinnvoll sein, diese Wasserstoffperoxidkonzentration mehrfach im Wasserkreislauf einzustellen.
Als Dispergator wird bevorzugt eine Phosphonat-Verbindung eingesetzt. Besonders wirksam hat sich hierbei Aminotrimethylenphosphonat erwiesen.
Parallel zur Wasserstoffperoxidkonzentration wird im separaten Wasserkreislauf bevorzugt somit eine Aminotrimethylenphosphonat-Konzentration zwischen 1 und 100 ppm eingestellt.
Soweit notwendig wird in dem separaten Wasserkreislauf auch noch eine Polymethacrylat-Konzentration zwischen 4 und 400 ppm eingestellt.
Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß wird das Wasser des separaten Wasserkreislaufs mit einem Volumenstrom umgepumpt, der pro Stunde 1/10 bis das 100-fache des Wasservolumens des zu sanierenden Trinkwasserversorgungssystems beträgt.
Je nach Verschmutzungsgrad des zu behandelnden Trinkwasserversorgungssystems wird das Wasser des separaten Wasserkreislaufs mindestens einen Tag bis maximal fünf Tage umgepumpt und dabei bedarfsweise mehrfach mit Wasserstoffperoxid sowie mit Aminotrimethylenphosphonat und bedarfsweise zusätzlich mit Polymethacrylat behandelt.
Nach Behandlung des Trinkwasserversorgungssystems und anschließender Spülung desselben mit Frischwasser soll die Wasserstoffperoxidkonzentration maximal 0,01 ppm betragen.
Sobald dieser Wert erreicht wird, wird das so behandelte Trinkwasserversorgungssystem wieder an die Trinkwasserzuleitung angeschlossen.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben.
Die einzige Figur zeigt als Prinzipskizze das erfindungsgemäße Verfahren zur Sanierung von Trinkwasserversorgungssystemen 1. Erkennbar ist eine aus Stahl bestehende Rohrleitung 2, die das Wasser beispielsweise von einer Wasseraufbereitungsanlage oder einem Wasserwerk zu den jeweiligen Verbrauchsstellen, beispielsweise Privathaushalten, Bürogebäuden oder dergleichen, transportiert. Im Laufe der Nutzung der Rohrleitung 2 kommt es zur Ausbildung von Ablagerungen, die sowohl als Fouling als auch als Scaling in Erscheinung treten. Damit es an der jeweiligen Verbrauchsstelle nicht zu gesundheitlichen Problemen kommt, müssen die Trinkwasserversorgungssysteme 1 in vorgebbaren Zeitabständen gereinigt werden. Die eingangs angesprochenen Maßnahmen zur Reinigung von Trinkwasserversorgungssystemen 1 haben sich bis dato als nicht effizient herausgestellt.
Erfindungsgemäß wird das zu sanierende Trinkwasserversorgungssystem 1 für einen definierten Zeitraum (in diesem Beispiel 2 Tage) von der Trinkwasserzuleitung Z abgetrennt und in einen separaten Wasserkreislauf 3 eingebunden. Das zu sanierende Trinkwasserversorgungssystem 1, respektive die Rohrleitung 1', ist somit in den separaten Wasserkreislauf 3 eingebunden, wobei dieser separate Wasserkreislauf 3 nun mit Frischwasser F gefüllt wird. In diesem Beispiel soll nach Füllung des separaten Wasserkreislaufs 3 ein Vollmetallkatalysator V in Drahtform, beinhaltend mindestens 50% Ni + Cr, vorzugsweise in einem Behälter, eingebracht werden. An einer definierten Stelle vor dem Vollmetallkatalysator V wird in den separaten Wasserkreislauf 3 eine wasserstoffperoxidhaltige Lösung W sowie an einer weiteren Stelle hinter dem Vollmetallkatalysator V Aminotrimethylenphosphonat A sowie bedarfsweise Polymethacrylat P eingebracht. In diesem Beispiel soll im Wasserkreislauf 3 eine Wasserstoffperoxidkonzentration von 1.000 ppm sowie eine Konzentration an Aminotrimethylenphosphonat von 10 ppm eingestellt werden. Das Wasser des separaten Wasserkreislaufs 3 soll an den zwei Tagen mit einem Volumenstrom umgepumpt werden, der das 20-fache des Wasservolumens des zu sanierenden Trinkwasserversorgungssystems 1 beträgt. Innerhalb der zwei Tage soll mehrmals eine Wasserstoffperoxidkonzentration von 1.000 ppm im separaten Wasserkreislauf 3 eingestellt werden.
Je nach Verunreinigungsgrad des Trinkwasserversorgungssystems 1, respektive der Rohrleitung 1', wird im Wasser des separaten Wasserkreislaufs 3 eine Konzentration an Polymethacrylat von 40 ppm eingestellt. Im Anschluss an die so erfolgte Behandlung des Trinkwasserversorgungssystems 1, respektive der Rohrleitung 1, wird das umgepumpte Wasser aus dem Wasserkreislauf 3 abgelassen und das Trinkwasserversorgungssystem 1, respektive die Rohrleitung 1, so lange mit frischem Trinkwasser gespült, bis die Wasserstoffperoxidkonzentration < 0,01 ppm ist. Nach Verifizierung der Messergebnisse wird das Trinkwasserversorgungssystem 1, respektive die Rohrleitung 1', vom separaten Wasserkreislauf 3 getrennt und mit der Trinkwasserzuleitung Z wieder verbunden.
Der Erfindungsgegenstand wird durch folgendes Beispiel näher erläutert:
In einem Rohrsystem mit Warm- und Kaltwasserleitungen zur Versorgung von mehreren Duschen und Wasserhähnen waren nach geraumer Nutzungsdauer unzulässig hohe Belastungen an Legionella festgestellt worden.
Das Volumen des Rohrsystems betrug 1000 Liter.
Das Rohrmaterial bestand aus Stahl und Kupfer.
Das eingesetzte Trinkwasser hatte eine Gesamthärte von 15 bis 20°dH (d. h. „ziemlich hart”).
Dieses Trinkwasserversorgungssystem wurde von der Trinkwasserversorgung abgesperrt, und das Kalt- und Warmwasserleitungssystem wurden miteinander verbunden, wobei eine Anlage, die 20 kg eines Vollmetallkatalysators in Drahtgestrickform (Drahtdurchmesser: 0,25 mm), der 58% Nickel und Chrom sowie mehr als 25% Eisen enthielt und bei 550°C für 25 Minuten unter Luftatmosphäre geglüht wurde, enthielt, einschließlich Umwälzpumpe in diesen Kreislauf integriert wurde. Das Gesamtvolumen betrug einschließlich des Behälters zur Aufnahme des Vollmetallkatalysators 1,2 m³.
Anschließend wurde die Umwälzpumpe mit einer Pumpleistung von 1 m³/h in Betrieb genommen. Sämtliche Zapfstellen wurden leicht geöffnet, so dass der stündliche Wasserverlust 10 Liter betrug. Der Wasserverlust wurde ergänzt.
Dem Wasser wurden pro Kubikmeter 200 g eines Produkts, das u. a. 5% Aminotrimethylenphosphonat und 20% Polymethacrylat enthielt, zugesetzt. Zweimal täglich wurden in das Wasser 3 kg einer 35% wasserstoffperoxidhaltigen Lösung stoßweise zugegeben.
Nach 3 Tagen wurde der Spülvorgang beendet. Das bis dahin verwendete Wasser wurde komplett abgelassen, und es wurde mittels Trinkwasser solange gespült, bis die Wasserstoffperoxidkonzentration kleiner 0,01 ppm war.
Danach wurde die Anlage mit dem Katalysator und der Umwälzpumpe entfernt und die Verbindung zwischen Kalt- und Warmwasserssystem getrennt. Beide Systeme wurden wieder mit der zentralen Trinkwasserversorgung verbunden.
Bei der dann erfolgten Überprüfung auf Legionella waren diese nicht mehr nachweisbar. Die Rohrleitungen waren nach der Behandlung metallisch blank und ohne Anzeichen von Korrosion.

Claims

Verfahren zur Sanierung von Trinkwasserversorgungssystemen, indem das zu sanierende System für die Dauer der Sanierung von der Trinkwasserzuleitung abgetrennt und in einen separaten Wasserkreislauf eingebunden wird, der mit Frischwasser gefüllt wird, wobei in das Frischwasser ein Vollmetallkatalysator in Form von Draht oder Folie eingebracht wird, wobei in diesen Wasserkreislauf eine wasserstoffperoxidhaltige Lösung sowie ein Dispergator vorgebbarer Konzentrationen eingebracht werden und das so behandelte Wasser für eine vorgebbare Zeit umgepumpt wird, das umgepumpte Wasser anschließend abgelassen und so lange durch Frischwasser ersetzt wird, bis eine definiert geringe Wasserstoffperoxidkonzentration gegeben ist, danach das zu sanierende Trinkwasserversorgungssystem vom separaten Wasserkreislauf getrennt und mit der Trinkwasserzuleitung wieder verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vollmetallkatalysator folgende wesentliche Hauptelemente enthält (in Masse-%): mindestens 50% Ni + Cr oder mindestens 50% Ni + Fe, wobei der Katalysator für 10 bis 100 Minuten bei 500 bis 1.000°C unter Luftatmosphäre geglüht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Wasser des Wasserkreislaufs die wasserstoffperoxidhaltige Lösung derart eingebracht wird, dass im Wasserkreislauf eine Wasserstoffperoxidkonzentration zwischen 100 und 10.000 ppm gegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstoffperoxidkonzentration mehrfach im Wasserkreislauf eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Dispergator eine Phosphonat-Verbindung, insbesondere Aminotrimethylenphosphonat, eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Wasser des Wasserkreislaufs eine Aminotrimethylenphosphonat-Konzentration zwischen 1 und 100 ppm eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wasser des Wasserkreislaufs Polymethacrylat zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Wasser des Wasserkreislaufs eine Polymethacrylat-Konzentration zwischen 4 und 400 ppm eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser des Wasserkreislaufs mit einem Volumenstrom umgepumpt wird, der pro Stunde 1/10 bis das 100-fache des Wasservolumens des zu sanierenden Trinkwasserversorgungssystems beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser des Wasserkreislaufs mindestens 1 Tag bis maximal 5 Tage umgepumpt wird, wobei innerhalb dieses Zeitraums mehrmals eine Wasserstoffperoxidkonzentration zwischen 100 und 10.000 ppm im Wasserkreislauf eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Behandlung des Trinkwasserversorgungssystems selbiges solange mit frischem Trinkwasser gespült wird, bis die Wasserstoffperoxidkonzentration < 0,01 ppm beträgt.