DE102020003513A1

DE102020003513A1 - Vorrichtung zur Wasseraufbereitung

Info

Publication number: DE102020003513A1
Application number: DE102020003513.2A
Authority: DE
Inventors: Frank Neuhaus; Stefan Voßwinkel
Original assignee: ONI WAERMETRAFO GmbH; Oni-Warmetrafo GmbH
Current assignee: ONI WAERMETRAFO GmbH; Oni-Warmetrafo GmbH
Priority date: 2020-06-12
Filing date: 2020-06-12
Publication date: 2021-12-16
Also published as: CN113800671A; DE102020003513A9

Abstract

Bei einer Vorrichtung (1) zur Wasseraufbereitung von Systemwasser von Kühlturmanlagen bzw. Verdunstungskühlanlagen, sind zumindest eine Filtereinrichtung (7) zur Vorfilterung des Systemwassers, zumindest eine Ozonisierungseinrichtung (8) zum Desinfizieren des Systemwassers und zumindest eine Regelungseinrichtung (80) zur konstanten Wassermengenregelung im Bereich der zumindest einen Ozonisierungseinrichtung (8) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wasseraufbereitung von Systemwasser von Kühlturmanlagen bzw. Verdunstungskühlanlagen.
Vorrichtungen zur Wasseraufbereitung sind im Stand der Technik bekannt. Derartige Vorrichtungen werden insbesondere zur Filtration von Schmutz- und Feinstpartikeln aus Prozesswässern und Kühlwässern von Maschinen und Anlagen verwendet. Hierbei sollen mikrobiologische Kontaminationen sowie organische Feststoffe im Rahmen einer zweistufigen Filterung aus dem Wasser, wie Prozesswasser bzw. Kühlwasser, entfernt werden. Derartige Verunreinigungen von Prozess- und Kühlwasser können beispielsweise Algen, Keime, Legionellen oder Pseudonomaden sein, die sich bei einer längeren Verwendung im Wasser bilden. Auch sind Vorrichtungen zur Wasseraufbereitung bekannt, bei denen eine UV-Behandlung des Wassers zum Abtöten von Bakterien vorgesehen ist oder Biozide zu diesem Zwecke eingesetzt werden.
Beim Betrieb von Kühltürmen, Verdunstungskühlanlagen und Rückkühlwerken, die mit offenen Wasserkreisläufen in Form einer Nasskühlung arbeiten, ist es bekannt, dass die Gefahr einer Verkeimung und einer Verbreitung der Keime als Bioaerosole besteht. Kontaminierte Kühltürme können in einem Radius von über 10 km Entfernung Infektionen mit Legionellen verursachen. Das Grundprinzip eines Kühlturms bzw. einer Verdunstungskühlanlage ist es, Wärme aus erwärmtem Kühlwasser auf die kühlere Umgebungsluft zu übertragen. Aufgrund der geringen Wärmekapazität von Luft werden in einem Kühlturm oder einer Verdunstungskühlanlage große Luftmengen bewegt, bei sog. NaturzugKühltürmen in der Regel über den sog. Kamineffekt. Die Verdunstung von Wasser kann die Effizienz des Kühlturms bzw. der Verdunstungskühlanlage wesentlich erhöhen, führt allerdings zur Bildung von Dampfschwaden. Sie erzeugt Verdunstungskälte, die effizient Wärme austrägt. Allerdings besteht hier die Gefahr der Besiedlung mit Mikroorganismen, die häufig mit Bioziden bekämpft werden.
Um dieses Problem zu lösen, ist es bekannt, anstelle einer Nasskühlung sog. Trockenkühltürme einzusetzen. Allerdings ist die Trockenkühlung weniger effizient als die Nasskühlung. Bei gleicher Kühlleistung wird bei Trockenkühlung entweder mehr elektrische Energie zum Betrieb benötigt oder die Kühltürme bzw. Verdunstungskühlanlagen benötigen mehr Innenraumvolumen. Als weitere Möglichkeit, um die Verkeimung von Kühltürmen bzw. Verdunstungskühlanlagen einzuschränken, ist der Einsatz von Metall-Mineral-Katalysatoren bekannt, die das Wachstum eines Biofilms zumindest hemmen bzw. verlangsamen und somit die Risiken durch Verkeimung der Kühltürme bzw. Verdunstungskühlanlagen reduzieren sollen. Ferner ist auch der Einsatz von Bioziden zur Bekämpfung der Keime bekannt. Allerdings führen diese, wenn sie in das Abwasser gelangen, dort zu Problemen, insbesondere in Kläranlagen.
Somit weisen alle bekannten Maßnahmen, um das Legionellenwachstum im Systemwasser von Kühltürmen bzw. Verdunstungskühlanlagen zu vermeiden und legionellenhaltigen Aerosolaustrag aus diesen zu minimieren, um Gesundheitsrisiken für Menschen und Tiere in der Umgebung der Kühltürme zu vermeiden, jeweils weitere Nachteile auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Wasseraufbereitung von Systemwasser von Kühlturmanlagen bzw. Verdunstungskühlanlagen vorzusehen, die den Einsatz von Bioziden vermeidet und dennoch es ermöglicht, dass das Systemwasser vor Verkeimung geschützt wird.
Die Aufgabe wird für eine Vorrichtung zur Wasseraufbereitung von Systemwasser von Kühlturmanlagen bzw. Verdunstungskühlanlagen nach Anspruch 1 dadurch gelöst, dass zumindest eine Filtereinrichtung zur Vorfilterung des Systemwassers, zumindest eine Ozonisierungseinrichtung zum Desinfizieren des Systemwassers und zumindest eine Regelungseinrichtung zur konstanten Wassermengenregelung im Bereich der zumindest einen Ozonisierungseinrichtung vorgesehen sind. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Dadurch wird eine Vorrichtung zur Wasseraufbereitung von Systemwasser von Kühlturmanlagen bzw. Verdunstungskühlanlagen geschaffen, die ohne den Einsatz von Bioziden eine sehr gute Reinigung und zugleich Desinfizierung des Systemwassers ermöglicht. Im Folgenden wird zur Vereinfachung die Bezeichnung „Kühlturm“ bzw. „Kühltürme“ und „Kühlturmlage“ bzw. „Kühlturmanlagen“ verwendet, wobei damit sowohl Kühltürme bzw. Kühlturmanlagen als auch Verdunstungskühlanlagen gemeint sind. Durch Vorsehen der zumindest einen Filtereinrichtung wird das Systemwasser vorgefiltert und somit von Schmutzpartikeln befreit. Durch die zumindest eine Ozonisierungseinrichtung wird das Systemwasser entkeimt, so dass eine Legionellenkontaminierung des Systemwassers hierdurch vermieden werden kann. Durch das Behandeln des Systemwassers durch die zumindest eine Ozonisierungseinrichtung wird das Systemwasser keimfrei und insbesondere auf Trinkwasserniveau gebracht, beispielsweise auf einen Wert von < 100 KBE, also weniger als 100 Koloniebildenden Einheiten, welche die Einheit ist, in der die Anzahl anzüchtbarer oder auszählbarer Mikroorganismen ausgedrückt wird, wobei eine Koloniebildende Einheit sowohl aus einem einzigen Mikroorganismus als auch einem Aggregat mehrerer Mikroorganismen oder einem oder mehreren Mikroorganismen, die an einem Partikel anhaften, bestehen kann. KBE ist somit die Einheit, mittels derer die Reinheit des Wassers, hier Systemwassers, ausgedrückt werden kann.
Durch die Möglichkeit, das Systemwasser ohne die Verwendung von Bioziden keimfrei zu machen, also die Vorrichtung ohne die Verwendung von Bioziden zu betreiben, können vorteilhaft auch diesbezügliche Umweltauflagen eingehalten werden.
Durch die zumindest eine Regelungseinrichtung ist es möglich, eine konstante Wassermenge an Systemwasser im Bereich der zumindest einen Ozonisierungseinrichtung bzw. innerhalb von dieser vorzusehen. Durch die Möglichkeit, die Durchflussmenge bzw. Wassermenge an Systemwasser in der Ozonisierungseinrichtung konstant zu halten, kann eine gleichbleibende und optimale Desinfektionswirkung erzielt werden. Die Durchflussmenge durch die zumindest eine Ozonierungseinrichtung kann dementsprechend beispielsweise auf Werte zwischen 8 und 10 m³/h eingestellt werden, insbesondere auf 8 m³/h. Vermittels der zumindest einen Filtereinrichtung zur Vorfilterung des Systemwassers können beispielsweise Partikel mit einer Größe von bis zu 3 bis 5 µm durch die zumindest eine Filtereinrichtung abgefangen und am Weiterströmen in Richtung der zumindest einen Ozonisierungseinrichtung gehindert, somit aus dem Systemwasser entfernt werden.
Um die zumindest eine Filtereinrichtung von den aufgefangenen Schmutzpartikeln zu befreien, wird vorteilhaft zumindest eine Rückspüleinrichtung vorgesehen. Als besonders vorteilhaft erweist es sich, eine automatische Rückspülung über diese zumindest eine Rückspüleinrichtung vorzusehen. Um die zumindest eine Filtereinrichtung aus dem Normal- bzw. Nennbetrieb in den Rückspülbetrieb umzuschalten, kann vorteilhaft zumindest eine druckluftbetreibbare oder druckluftbetriebene Umschalteinrichtung vorgesehen sein, über die ein Umschalten der Betriebstellung der Filtereinrichtung ermöglicht wird. Die Zufuhr an Systemwasser in die zumindest eine Filtereinrichtung wird nach Aktivieren der Umschalteinrichtung unterbrochen und anstelledessen eine Abflussöffnung aus der zumindest einen Filtereinrichtung heraus geöffnet, um das Abwasser vom Rückspülen der zumindest einen Filtereinrichtung von dieser weg abtransportieren zu können aus der Vorrichtung zur Aufbereitung von Systemwasser. Um bei einem vollautomatischen Betrieb der Vorrichtung ein automatisches Rückspülen der zumindest einen Filtereinrichtung bei Feststellen von deren übermäßiger Verschmutzung bzw. Erreichen eines Verschmutzungsgrades, ab dem ein Rückspülen vorgesehen werden soll, zu ermöglichen, ist vorteilhaft zumindest eine Differenzdrucküberwachungseinrichtung im Bereich der zumindest einen Filtereinrichtung vorgesehen. Diese überwacht den Verschmutzungsgrad der zumindest einen Filtereinrichtung. Bei zunehmendem Verschmutzungsgrad der zumindest einen Filtereinrichtung wird der Durchfluss durch diese sinken, so dass sich ein hoher Differenzdruck ergibt. Ist hingegen die zumindest eine Filtereinrichtung vollständig gereinigt, somit sauber, ergibt sich lediglich ein geringer Differenzdruck. Somit kann die Differenzdrucküberwachungseinrichtung automatisch dann zumindest einen Rückspülvorgang einleiten, wenn aufgrund des Anstiegs des Differenzdrucks davon ausgegangen werden muss, dass der Verschmutzungsgrad der zumindest einen Filtereinrichtung einen vorgebbaren Wert überschritten hat. Somit kann über die Differenzdrucküberwachungseinrichtung bzw. deren Abfragen der zumindest eine Rückspülvorgang ausgelöst, somit die zumindest Rückspüleinrichtung aktiviert werden, um ein Rückspülen der zumindest einen Filtereinrichtung vorzunehmen.
Über die Vorrichtung zur Wasseraufbereitung von Systemwasser von Kühlturmanlagen ist somit einerseits ein Entfernen von Schmutzpartikeln aus dem Systemwasser möglich, andererseits ein Beseitigen von Bakterien. Über die zumindest eine Ozonisierungseinrichtung wird das Redox-Potential des Wassers geregelt und hierdurch die Vermehrungschance von Bakterien und Mikroorganismen reduziert bzw. für ein schnelles Absterben von Bakterien und Mikroorganismen gesorgt.
Vorteilhaft ist zumindest eine Luftzuführeinrichtung zum Zuführen von Luft in die zumindest eine Ozonisierungseinrichtung vorgesehen. Die Luftzufuhrmenge kann vorteilhaft über zumindest eine Einstelleinrichtung, insbesondere ein Drosselelement, eingestellt bzw. reguliert werden. Die Ozonisierungseinrichtung umfasst zumindest eine Einrichtung zum Aussenden von UV-Strahlung, wie eine UV-Lampe, wobei in der Ozonisierungseinrichtung Ozon unter Einwirken von UV-Strahlung aus der zugeführten Luft abgespalten wird. Hierdurch ist es möglich, dass mittels UV-Strahlung Ozon aus der zugeführten Umgebungsluft abgespalten und dem durch die Ozonierungseinrichtung hindurchströmenden Wasser zudosiert wird. Überschüssiges Ozon kann durch die UV-Strahlung, die mit einer sich von der ozonproduzierenden Wellenlänge unterscheidenden Wellenlänge ausgesandt wird, wieder vernichtet werden, so dass eine eigensichere Ozonisierung vorgesehen werden kann. Es kann somit verhindert werden, dass überschüssige Ozon in der Vorrichtung, insbesondere der zumindest einen Ozonisierungseinrichtung, verbleibt und zu einer Gefahr für die Sicherheit des Betriebs der Vorrichtung führt.
Weiter vorteilhaft kann zumindest eine Einrichtung zur Messung und/oder Regelung des Redox-Potentials des Wassers vorgesehen sein. Das Redox-Potential des Wassers wird mittels des Ozongehalts aus der Ozonisierung geregelt, wobei zum Erfassen des Ist-Werts des Redox-Potentials des Wassers die zumindest eine Einrichtung zur Messung des Redox-Potentials des Wassers der zumindest einen Ozonisierungseinrichtung nachgelagert angeordnet ist. Nach Erfassen des Ist-Werts des Redox-Potentials kann zugleich mit einem vorgebbaren Soll-Wert des Redox-Potentials eine Regelung des Ozongehalts auf diesen Soll-Wert vorgenommen werden. Eine vorteilhaft vorgesehene Steuerung und/oder Regelungseinrichtung kann die Ozonisierungseinrichtung dahingehend ansteuern, dass diese bei einem unterhalb des vorgebbaren Soll-Werts liegenden Ist-Wert des Redox-Potential, also einem zu niedrigen Redox-Potential, diesen durch Erhöhen der Produktion an Ozon in der Ozonisierungseinrichtung anhebt. Umgekehrt kann bei Vorliegen eines den vorgebbaren Soll-Wert des Redox-Potentials überschreitenden Ist-Wert des Redox-Potentials die Produktion an Ozon in der Ozonierungseinrichtung abgesenkt werden. Bei einem Gleichgewicht zwischen oxidierenden und reduzierenden Substanzen im Wasser liegt das Redox-Potential oberhalb eines mittleren Bereichs. In diesen weist das Wasser eine gute Wasserqualität auf. Ist hingegen das Gleichgewicht gestört, kann einerseits das Redox-Potential des Wassers auf einem sehr hohen Ist-Wert liegen, wobei sich das Wasser steril und aggressiv verhält, da ein starkes Oxidationsmittel in Form des Ozons vorliegt, das biologisches Material angreift und Korrosion verursachen kann. Ist das Gleichgeweicht in der anderen Richtung gestört, liegt lediglich eine mittlere bis schlechte Wasserqualität und dementsprechend ein niedrigeres Redox-Potential als bei der vorstehend genannten guten Wasserqualität vor. Eine schlechte Wasserqualität wird somit durch ein sehr geringes Redox-Potential des Wassers und durch im Wasser überwiegende Fäulnisprozesse oder auch das Entstehen von einer zu großen Menge an Mikroorganismen, wie Legionellen, gekennzeichnet. Durch die Regelung des Redox-Potentials unter Verwendung der zumindest einen Ozonisierungseinrichtung wird dieses jedoch unterbunden und damit die Wasserqualität auf die gewünschte Güte angehoben. Daher ist die Verwendung von Bioziden oder anderen chemischen Mitteln zum Entkeimen in der Vorrichtung zur Wasseraufbereitung von Systemwasser von Kühlturmanlagen nicht mehr erforderlich.
Die zumindest eine Differenzdrucküberwachungseinrichtung kann weiter vorteilhaft mit der zumindest einen Regelungseinrichtung zur konstanten Wassermengenregelung im Bereich der zumindest einen Ozonisierungseinrichtung dahingehend gekoppelt sein, dass die Regelungseinrichtung einer Wassermengenregelung in Abhängigkeit von dem ermittelten Differenzdruck vornimmt. Da bei einem zunehmenden Verschmutzungsgrad der zumindest einen Filtereinrichtung der Durchfluss durch diese absinkt, wird bei Feststellen eines solchen Absinkens der Durchflussmenge durch die zumindest eine Filtereinrichtung die zumindest eine Regelungseinrichtung zum Regeln einer konstanten Wassermenge im Bereich der Ozonisierungseinrichtung den Zufluss an Systemwasser in die Ozonisierungseinrichtung vergrößern, um die gewünschte Soll-Wassermenge innerhalb der zumindest einen Ozonisierungseinrichtung soweit wie möglich konstant zu halten und hierdurch eine kontinuierliche und vollständige Desinfizierung des Systemwassers sicherstellen zu können. Bei einer gleichbleibenden Wassermenge in der Ozonisierungseinrichtung ist dies möglich, da dann die Menge an ausgesandter UV-Strahlung, die Ozon aus der zugeführte Umgebungsluft abspaltet und dem durch die Ozonisierungseinrichtung hindurchströmenden Wasser zudosiert, optimal auf die Wassermenge abgestimmt ist. Der Durchfluss an Wasser durch die zumindest eine Ozonisierungseinrichtung kann somit konstant gehalten werden, unabhängig davon, ob aufgrund hoher Verschmutzung der zumindest einen Filtereinrichtung ein hoher Differenzdruck dort vorliegt oder lediglich ein niedriger bei sauberer Filtereinrichtung.
Die zumindest eine Regelungseinrichtung zur konstanten Wassermengenregelung im Bereich der zumindest einen Ozonisierungseinrichtung kann beispielsweise eine Kombination aus einer Venturidüse und einem hierzu parallel geschalteten Zweiwege-Ventil, wie einem Zwei-Wege-Regelkugelhahn, umfassen. Um die angesaugte Luftmenge an der Venturidüse konstant zu halten, sorgt das Zweiwege-Ventil dafür, dass der Durchfluss an Wasser durch die zumindest eine Ozonisierungseinrichtung stets gleichbleibend ist, also konstant, unabhängig vom Sauberkeitsgrad der zumindest einen Filtereinrichtung. Die Parallelschaltung aus Venturidüse und dem Zweiwege-Ventil ist dabei im Strömungsweg des Systemwassers durch die Vorrichtung zur Aufbereitung von Systemwassers der zumindest einen Ozonisierungseinrichtung vorgelagert. Durch die Kombination aus Venturidüse und dem Zweiwege-Ventil wird ein künstlicher Differenzdruck erzeugt, um die gewünschte Wassermengenregelung an Systemwasser auf dem gewünschten Wert, beispielsweise 8 m³/h, konstant zu halten. Diese wird unabhängig vom Verschmutzungsgrad der zumindest einen Filtereinrichtung konstant gehalten. Die in der Ozonisierungseinrichtung zu behandelnde Wassermenge kann damit konstant gehalten werden auf dem vorgebbaren Sollwert. Dies kann beispielsweise durch eine Durchflussmengenmesseinrichtung permanent überprüft werden. Über das Verstellen des Zweiwege-Ventils wird jeweils eine Anpassung an den Grad der Verschmutzung der Filtereinrichtung und somit den sich hieraus ergebenden Differenzdruck und die sich hieraus ergebende Durchflussmenge durch die zumindest eine Filtereinrichtung vorgenommen.
Als weiter vorteilhaft erweist es sich, zumindest eine selbstansaugende Pumpeinrichtung zum Ansaugen des Systemwassers in Richtung der zumindest einen Filtereinrichtung vorzusehen. Hierdurch ist es möglich, lediglich einmal eine Befüllung mit Systemwasser vorzunehmen, wonach permanent Systemwasser im Bereich der Filtereinrichtung anliegt. Hierdurch ist es beispielsweise auch möglich, die zumindest eine Filtereinrichtung bzw. die Vorrichtung zur Wasseraufbereitung von Systemwasser von Kühlturmanlagen an einem Erdbecken zu betreiben. Weiter vorteilhaft ist ein nahezu druckfreier Rücklauf zu zumindest einem Systemwasser-Vorratsbehälter bzw. Kühlwasservorratsbehälter oder -Tank vorgesehen. Ferner ist es möglich, dass das Abwasser vom Rückspülen der zumindest einen Filtereinrichtung beispielsweise bis zu einem Höhenunterschied von 5 m ohne zusätzliche Hebeanlage gefördert werden kann.
Weiter vorteilhaft kann zumindest eine Einrichtung zum Umschalten zwischen zumindest zwei Systemwasser-Vorratsbehältern vorgesehen sein, so dass es möglich ist, zwei Vorratsbehälter oder Tanks mit Systemwasser bzw. Kühlwasser aus zwei Einheiten einer Kühlturmanlage oder aus zwei oder mehr Kühltürmen mittels der Vorrichtung zur Wasseraufbereitung aufzubereiten, also von Schmutzpartikeln zu befreien und zu desinfizieren. Mittels der zumindest einen Umschalteinrichtung ist ein Umschalten des Zulaufs zu und des Rücklaufs aus der Vorrichtung zur Wasseraufbereitung aus bzw. in einem jeweiligen Systemwasser-Vorratsbehälter möglich.
Ferner kann zumindest eine Leitfähigkeitsmesseinrichtung zur Bestimmung der Leitfähigkeit des Wassers vorgesehen und der zumindest einen Ozonisierungseinrichtung in Strömungsrichtung des Systemwassers durch die Vorrichtung nachgelagert werden. Über die Messung der Leitfähigkeit des Wassers kann ein sog. Eindicken des Wassers festgestellt werden, somit eine Erhöhung des Salzgehalts des Wassers. Ergibt die Messung der Leitfähigkeit des Wassers, dass dieser Leitfähigkeitswert von einem vorgebbaren oder vorgegebenen Soll-Wert abweicht, kann insbesondere ein Störsignal oder eine Störungsmitteilung auf einer z.B. vorgesehenen Anzeigeeinrichtung angezeigt werden.
Ferner kann eine Temperaturmesseinrichtung vorgesehen werden, um die Systemwassertemperatur zu ermitteln. Ergibt sich bei der Ermittlung der Systemwassertemperatur, dass diese über einem vorgebbaren oder vorgegebenen Soll-Wert liegt, kann beispielsweise eine Störmeldung auf einer z.B. vorgesehenen Anzeigevorrichtung angezeigt und/oder die zumindest eine selbstansaugende Pumpeinrichtung abgeschaltet werden, wenn der die SollTemperatur überschreitende Ist-Temperaturwert länger als eine vorgebbare Zeit diesen Soll-Wert überschreitet. Hierdurch können Beschädigungen der einzelnen Komponenten der Vorrichtung zur Wasseraufbereitung vermieden werden.
Ferner ist es möglich, zumindest eine Einrichtung zum Messen des pH-Werts des Systemwassers in Strömungsrichtung hinter der zumindest einen Ozonisierungseinrichtung vorzusehen. Beispielsweise können die zumindest eine Einrichtung zur Messung des Redox-Potentials und die zumindest eine Einrichtung zur pH-Wertmessung in Strömungsrichtung nachgelagert zur Ozonisierungseinrichtung vorgesehen werden.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden ein Ausführungsbeispiel von dieser näher anhand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt in:

1 eine Prinzipskizze des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Wasseraufbereitung von Systemwasser von Kühlturmanlagen.

In 1 ist eine Ausführungsvariante einer Vorrichtung 1 zur Wasseraufbereitung von Systemwasser aus Kühlturmanlagen skizziert. Diese weist zwei Zuläufe 10, 11 aus zwei Systemwasser-Vorratsbehältern 2, 3 auf. Die beiden Systemwasser-Vorratsbehälter 2, 3 können z.B. das Systemwasser bzw. Kühlwasser von zumindest zwei unterschiedlichen Kühlturmanlagen enthalten oder das aus einzelnen Abschnitten einer Kühlturmanlage. Über eine Umschalteinrichtung 4, hier gezeigt als Dreiwege-Ventil, wobei auch eine andere Art einer Umschalteinrichtung 4 vorgesehen werden kann, ist ein Umschalten zwischen den beiden Systemwasser-Vorratsbehältern 2, 3 möglich. Somit kann der Zulauf von Systemwasser in die Vorrichtung 1 wahlweise aus dem Vorratsbehälter 2 oder dem Vorratsbehälter 3 erfolgen. Über die Umschalteinrichtung 4 kann sichergestellt werden, dass die Systemwässer aus den mit den beiden Vorratsbehältern 2, 3 verbundenen Kreisläufen des oder der Kühlturmanlagen nicht miteinander vermischt werden. Beispielsweise ist es möglich, über eine Zeitschaltuhr die Umschalteinrichtung 4 zu betätigen und somit zeitabhängig bzw. zeitgesteuert abwechseln einen Zulauf von Systemwasser aus dem Systemwasser-Vorratsbehälter 2 oder dem Systemwasser-Vorratsbehälter 3 vorzusehen.
Der Zulauf an Systemwasser aus dem Systemwasser-Vorratsbehälter 2 über den Zulauf 10 ist bezüglich der Strömungsrichtung durch den Pfeil P1, der Zulauf von Systemwasser aus dem Systemwasser-Vorratsbehälter 3 über den Zulauf 11 ist bezüglich der Strömungsrichtung durch den Pfeil P2 gekennzeichnet.
In Zulaufströmungsrichtung (siehe Pfeile P1 und P2) hinter der Umschalteinrichtung 4 ist über eine Leitung 12 verbunden eine selbstansaugende Pumpe 5 vorgesehen. Ein Trockenlauf der Pumpe kann über einen Durchflusssensor bzw. eine Durchflussmesseinrichtung 6 überwacht werden. Die Durchflussmesseinrichtung 6 ist in Strömungsrichtung hinter der selbstansaugenden Pumpe 5 angeordnet und mit letzterer über eine Leitung 13 verbunden. Die Durchflussmesseinrichtung 6 dient ferner dazu, festzustellen, ob ein gewünschter oder ausreichender Volumenstrom an Wasser zu einer Filtereinrichtung 7 gelangt. Die Filtereinrichtung 7 ist über eine Leitung 14 und eine Leitung 15 mit der Durchflussmesseinrichtung 6 verbunden und dient der Vorfilterung des Systemwassers zum Entfernen von Schmutzpartikeln. Beispielsweise erfolgt eine Vorfilterung des Systemwassers auf eine Partikelgröße von 3 bis 5 µm. Die Filtereinrichtung 7 kann zu diesem Zweck zum Beispiel als AFM-Filter ausgebildet sein und z.B. ein Granulat zur Filterung verwenden.
Der Zulauf von Systemwasser zu der Filtereinrichtung 7 und der Rücklauf von dieser erfolgt über zwei druckluftbetätigte Umschalteinrichtungen 70, 71. Beide sind an eine Druckluftleitung 72, über Leitungen 73, 74 angeschlossen, wobei die Druckluftströmungsrichtung durch einen Pfeil P3 angedeutet ist. Über eine Einstelleinrichtung 75 kann der Druck eingestellt werden. Über die beiden druckluftbetriebenen Umschalteinrichtungen 70, 71 ist ein Umschalten der Betriebsstellung der Filtereinrichtung 7 aus einem Nennbetrieb oder Normalbetrieb in einen Rückspülbetrieb möglich. Ein Rückspülbetrieb dient dem Reinigen der Filtereinrichtung, dem Entfernen der Schmutzpartikel, die sich nach jedem Filtervorgang in der Filtereinrichtung 7 absetzen. Dementsprechend ist in Strömungsrichtung hinter der druckluftbetriebenen Umschalteinrichtung 70 eine Rückspülleitung 76 vorgesehen, die aus der Vorrichtung 1 hinausführt zu einem Ablauf 77 für Abwasser. Die Strömungsrichtung hinaus aus der Vorrichtung 1 ist dort durch einen Pfeil P4 angedeutet.
Über die Leitungen 12, 13, 14, 15 strömt im Nennbetrieb Systemwasser aus einem der beiden Vorratsbehälter 2, 3 in die Filtereinrichtung 7 hinein und durch Leitungen 16, 17, 18 wieder aus dieser hinaus und zu einer Regelungseinrichtung 80 zum Regeln der Zufuhrmenge an Systemwasser zu einer Ozonisierungseinrichtung 8. Die Regelungseinrichtung umfasst eine Parallelschaltung einer Venturidüse 81 und eines Zweiwege-Ventils 82, beispielsweise eines Zweiwege-Regelkugelhahns. Die Ozonisierungseinrichtung 8 weist ferner eine Luftzufuhreinrichtung 83 auf zum Zuführen von Luft in das Innere der Ozonisierungseinrichtung 8. Von der Ozonisierungseinrichtung 8 führt eine Leitung 19 in Richtung zu den beiden Vorratsbehältern 2, 3 zurück. Entlang der Leitung 19 ist eine Leitfähigkeitsmesseinrichtung 90 zum Bestimmen der Leitfähigkeit des dort vorbeiströmenden bzw. durch die Leitung 19 hindurchströmenden Systemwassers angeordnet. Ferner sind entlang der Leitung 19 eine Einrichtung 91, mittels derer das Redox-Potential des dort durch die Leitung 19 strömenden Systemwassers gemessen werden kann, und eine Einrichtung 92 zum Messen des pH-Werts des durch die Leitung 19 strömenden Systemwassers vorgesehen. Parallel zu der Redox-Potential-Messeinrichtung 91 und der pH-Wert-Messeinrichtung 92 ist eine Abzweigleitung 20 vorgesehen, wobei der Volumenstrom auf die beiden Zweige, den, in dem die beiden Messstellen der beiden Messeinrichtungen 91, 92 angeordnet sind, und dem der Abzweigleitung 20 aufgeteilt wird. Die Abzweig- bzw. Verzweigungsstellen, an denen die beiden Zweige voneinander abzweigen und wieder zusammengeführt sind, liegen in Strömungsrichtung vor der Redox-Potential-Messeinrichtung 91 und in Strömungsrichtung hinter der pH-Wert-Messeinrichtung 92 im Verlauf der Leitung 19.
Über eine weitere Umschalteinrichtung 40, hier in Form eines Dreiwege-Ventils, kann das gereinigte und desinfizierte Systemwasser zurück in die beiden Systemwasser-Vorratsbehälter 2, 3 gelangen, über einen Rücklauf 21 und einen Rücklauf 22, die mit diesen in Verbindung stehen. Die Strömungsrichtung des Systemwassers in Richtung der beiden Vorratsbehälter 2, 3 ist durch zwei Pfeile P5 und P6 in 1 angedeutet.
Ferner umfasst die Vorrichtung 1 zwei Probenentnahmestellen, nämlich eine erste Probenentnahmestelle 95 in der Leitung 14, in Strömungsrichtung vor der Filtereinrichtung 7 und der Ozonisierungseinrichtung 8 als Referenz für das System- bzw. Anlagenwasser, und eine zweite Probenentnahmestelle 96 in der Leitung 19, in Strömungsrichtung hinter der Filtereinrichtung 7 und der Ozonisierungseinrichtung 8 als Referenz zum Testen des aus der Vorrichtung 1 wieder austretenden Systemwassers auf Keimfreiheit und dahingehend, ob die Vorrichtung ordnungsgemäß arbeitet.
In der Filtereinrichtung 7 wird das Systemwasser von Schmutzpartikeln befreit, während es in Strömungsrichtung hinter der Filtereinrichtung 7 durch die Ozonisierungseinrichtung 8 desinfiziert und somit keimfrei gemacht wird. Die Filtereinrichtung wird differenzdrucküberwacht über zwei Drucküberwachungseinrichtungen 93, 94, wobei die Drucküberwachungseinrichtung 93 direkt an der Filtereinrichtung 7 angeordnet ist, während die Drucküberwachungseinrichtung 94 in der Leitung 18 in Strömungsrichtung hinter der Filtereinrichtung 7 angeordnet ist. Bei Auftreten eines einen vorgebbaren Differenzdruckwert überschreitenden Differenzdrucks zwischen den beiden Drucküberwachungseinrichtungen 93, 94 wird automatisch ein Rückspülen der Filtereinrichtung 7 über die Rückspüleinleitung 76 ausgelöst. Hierzu werden druckluftbetätigt über die Leitungen 73, 74 die beiden druckluftbetriebenen Umschalteinrichtungen 70, 71 umgeschaltet, so dass das Systemwasser nicht aus der Filtereinrichtung 7 in Richtung der Leitung 18, somit nicht durch die Leitungen 16 und 17 aus der Filtereinrichtung 7 heraus ausströmen kann, sondern über die Rückspülleitung 76 aus der Filtereinrichtung 7 das Rückspülwasser bzw. Abwasser herausläuft. Ist der Differenzdruck zwischen den beiden Drucküberwachungseinrichtungen 93, 94 gering, bedeutet dies, dass die Filtereinrichtung 7 sauber ist, also sich nicht durch Verschmutzungspartikel zugesetzt hat, während ein hoher Differenzdruck zwischen den beiden Drucküberwachungseinrichtungen 93, 94 bedeutet, dass ein Rückspülen der Filtereinrichtung 7 zu deren Reinigung erforderlich ist. Einerseits ist ein Rückspülen bei Feststellen eines Überschreitens eines vorgebbaren Maximalwerts für die Druckdifferenz zwischen den Drucküberwachungseinrichtungen 93, 94 möglich, andererseits kann auch nach einer vorgegebenen Zeitspanne automatisch ein Rückspülen auch ohne Überschreiten eines vorgegebenen maximalen Differenzdruckwerts vorgesehen bzw. ausgelöst werden. Ferner kann beispielsweise auch eine manuelle Auslösung eines Rückspülens der Filtereinrichtung 7 vorgesehen werden. Ferner besteht die Möglichkeit, die Anzahl der jeweiligen Rückspülvorgänge zu erfassen, um hierüber beispielsweise einen Rückschluss auf das Filtermaterial der Filtereinrichtung 7 und/oder den Verschmutzungsgrad des regelmäßig an der Vorrichtung anstehenden bzw. in den Vorratsbehältern 2, 3 bevorrateten Systemwassers zu ziehen.
Während eines Rückspülvorgangs der Filtereinrichtung 7 wird vorzugsweise die selbstansaugende Pumpe 5 ausgeschaltet, um ein Fördern von Systemwasser in Richtung der Filtereinrichtung 7 zu unterbrechen. Ebenfalls wird/werden die Ozonisierungseinrichtung 8 bzw. deren UV-Lampe(n) abgeschaltet. Nach dem Umschalten der beiden druckluftbetriebenen Umschalteinrichtungen 70, 71 in Richtung der Rückspülleitung 76, somit Verschließen der Auslassöffnungen der Filtereinrichtung 7 in Richtung der Leitung 16 bzw. 17 und somit Verhindern eines Austritts von Systemwasser in die Leitung 18, kann nach Einschalten der Pumpe 5 Systemwasser zum Rückspülen der Filtereinrichtung 7 wieder zu dieser gefördert werden. Während eines erneuten Betätigens der beiden druckluftbetriebenen Umschalteinrichtungen 70, 71, um diese am Ende des Rückspülvorgangs wieder umzuschalten und die Filtereinrichtung 7 wieder in den Nennbetrieb zu bringen und somit den Auslass in Richtung der Leitungen 16, 17, 18 wieder zu öffnen, kann die Pumpe 5 wiederum ausgeschaltet sein. Nach Beendigung des Rückspülvorgangs können sowohl die Pumpe 5 als auch die Ozonisierungseinrichtung 8 wieder eingeschaltet werden. Für das Rückspülen kann beispielsweise eine deutlich größere Wassermenge durch die Filtereinrichtung 3 gefördert werden als im Normal- bzw. Nennbetrieb. Im Nennbetrieb kann die Wassermenge beispielsweise 8 m³/h betragen, im z.B. Spülbetrieb 10 m³/h.
Für die Ozonisierung des Systemwassers in der Ozonisierungseinrichtung 8 wird über die Venturidüse 81 Luft durch die Luftzuführeinrichtung 83 in die Ozonisierungseinrichtung 8 eingesogen, wobei die Menge über eine Drosseleinrichtung 84 in der Luftzufuhreinrichtung 83 eingestellt werden kann. Um die angesaugte Luftmenge an der Venturidüse 81 konstant zu halten, sind das Zweiwege-Ventil 82, hier in Ausgestaltung des Zwei-Wege-Regelkugelhahns, und die Venturidüse 81, parallel geschaltet. Das Zweiwege-Ventil sorgt dafür, dass der Durchfluss durch die Ozonisierungseinrichtung 8 konstant bleibt, unabhängig davon, ob die Filtereinrichtung 7 vollständig sauber ist, also ein niedriger Differenzdruck zwischen den beiden Überwachungseinrichtungen 93, 94 herrscht, oder die Filtereinrichtung 7 sich kurz vor dem Erfordernis eines Rückspülvorgangs befindet, somit deutlich verschmutzt ist, also ein hoher Differenzdruck zwischen den beiden Drucküberwachungseinrichtungen 93, 94 anliegt. Die gewünschte Wassermenge, die in der Ozonisierungseinrichtung 8 desinfiziert werden soll, kann, wie bereits erwähnt, eingestellt und mittels der Durchflussmesseinrichtung 6 überwacht werden. Beim Start der Vorrichtung 1 bzw. Anlage kann das Zweiwege-Ventil 82 zunächst ganz geöffnet sein und dann bis zu einem einstellbaren oder eingestellten Wert zufahren, der in Abhängigkeit von der gewünschten Wassermenge eingestellt wird. Mit zunehmendem Verschmutzungsgrad der Filtereinrichtung 7 sinkt der Durchfluss durch die Filtereinrichtung 7 und das Zweiwege-Ventil 82 wird vorteilhaft aufgefahren, somit weiter geöffnet. Nach einem Rückspülvorgang der Filtereinrichtung 7 steigt der Durchfluss durch diese wieder, so dass das Zweiwege-Ventil 82 wieder weiter zugefahren werden kann. Während des Rückspülvorgangs verbleibt das Zweiwege-Ventil 82 vorteilhaft in der zuvor eingestellten Stellung bzw. Position, wird also weder auf- noch zugefahren.
Wie bereits erwähnt, ist in der Ozonisierungseinrichtung 8 eine Einrichtung zum Aussenden von UV-Strahlung vorgesehen, beispielsweise eine oder mehrere UV-Lampen. Die in die Ozonisierungseinrichtung 8 zugeführte Luft wird mittels der UV-Strahlung bestrahlt, so dass sich Ozon aus der Luft abspaltet. Dieses wird dem durch die Ozonisierungseinrichtung 8 hindurchgeführten Systemwasser zudosiert. Über die Menge an Ozon, die dem Systemwasser zugeführt wird, wird das Redox-Potential des Systemwassers eingestellt. Bei Erreichen eines vorgebbaren Soll-Werts des Redox-Potential liegt ein Gleichgewicht zwischen oxidierten und reduzierten Substanzen im Wasser vor. Um feststellen zu können, ob eine ausreichende Menge an Ozon dem Wasser zugeführt wurde, somit eine gute Wasserqualität aufgrund Gleichgewichts zwischen oxidierenden und reduzierenden Substanzen innerhalb des Wassers vorliegt, wird das innerhalb der Ozonisierungseinrichtung 8 aufbereitete Systemwasser durch die Leitung 19 aus der Ozonisierungseinrichtung 8 in Richtung u.a. der Redox-Potential-Messeinrichtung 91 gefördert. In dieser kann das Redox-Potential des Systemwassers gemessen werden. Ergibt sich aus der Messung des Redox-Potentials, dass dieses einen zu hohen oder zu niedrigen Wert aufweist, also vom vorgebbaren Soll-Wert abweicht, kann die Ozonzufuhr innerhalb der Ozonisierungseinrichtung 8 in das dort hindurchströmende Systemwasser hinein erhöht bzw. vermindert werden, um hierüber das Redox-Potential des Wassers und somit die Wasserqualität zu regeln. Das Redox-Potential wird daher über die optimierte Einstellung der Ozonisierungseinrichtung 8 in einem definierten bzw. vorbestimmten Bereich gehalten, wie beispielsweise einem einstellbaren Wert zwischen 200 und 450 mV, insbesondere einem Soll-Wert von 300 mV.
Ein etwaiger Überschuss an Ozon, das in der Ozonisierungseinrichtung 8 produziert wird, kann beispielsweise durch UV-Strahlung mit einer sich von der für die Abspaltung des Ozons verwendeten UV-Strahlung unterscheidenden Wellenlänge wieder vernichtet werden. Dies kann ebenfalls direkt innerhalb der Ozonisierungseinrichtung 8 erfolgen. Hierdurch ergibt sich eine sog. eigensichere Ozonisierung, da kein Überschuss an Ozon in der Vorrichtung verbleibt, sondern vielmehr überschüssiges Ozon direkt wieder vernichtet wird.
Über die pH-Wert-Messeinrichtung 92 kann der pH-Wert des Systemwassers gemessen werden. Die die pH-Wert-Messeinrichtung 92 und die Leitfähigkeitsmesseinrichtung 90 können auch weggelassen werden. Ferner kann optional zumindest eine Temperaturmesseinrichtung 97 vorgesehen werden, um die Möglichkeit zu haben, insbesondere die Pumpe 5 bei Überschreiten einer vorgebbaren Maximaltemperatur des Systemwassers zum Schutz der Vorrichtung 1 und insbesondere der Filtereinrichtung 7 der Ozonisierungseinrichtung 8 abschalten zu können. Die Temperaturmesseinrichtung 97 und die Leitfähigkeitsmesseinrichtung 90 können auch beispielsweise in Form eines Messfühlers ausgebildet sein.
Neben den im Vorstehenden beschriebenen und in der Figur gezeigten Ausführungsvarianten von Vorrichtungen zur Wasseraufbereitung von Systemwasser von Kühlturmanlagen bzw. Verdunstungskühlanlagen können noch zahlreiche weitere gebildet werden, insbesondere auch beliebige Kombinationen der vorstehend genannten Merkmale, wobei jeweils zumindest eine Filtereinrichtung zur Vorfilterung des Systemwassers, zumindest eine Ozonisierungseinrichtung zum Desinfizieren des Systemwassers und zumindest eine Regelungseinrichtung zur konstanten Wassermengenregelung von Systemwasser, das durch die zumindest eine Ozonisierungseinrichtung hindurchströmt und darin behandelt wird, vorgesehen sind.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Systemwasser-Vorratsbehälter
3: Systemwasser-Vorratsbehälter
4: Umschalteinrichtung/Dreiwegeventil
5: selbstansaugende Pumpe
6: Durchflussmesseinrichtung
7: Filtereinrichtung
8: Ozonisierungseinrichtung
10: Zulauf
11: Zulauf
12: Leitung
13: Leitung
14: Leitung
15: Leitung
16: Leitung
17: Leitung
18: Leitung
19: Leitung
20: Abzweigleitung
21: Rücklauf
22: Rücklauf
40: Umschalteinrichtung/Dreiwegeventil
70: druckluftbetriebe Umschalteinrichtung
71: druckluftbetriebe Umschalteinrichtung
72: Druckluftleitung
73: Leitung
74: Leitung
75: Einstelleinrichtung
76: Rückspülleitung
77: Ablauf für Abwasser
80: Regelungseinrichtung
81: Venturidüse
82: Zweiwegeventil/Zweiwege-Regelkugelhahn
83: Luftzuführeinrichtung
84: Drosselelement
90: Leitfähigkeitsmesseinrichtung
91: Redox-Potential-Messeinrichtung
92: pH-Wert-Messeinrichtung
93: Drucküberwachungseinrichtung
94: Drucküberwachungseinrichtung
95: Probenentnahmestelle
96: Probenentnahmestelle
97: Temperaturmesseinrichtung
P1: Pfeil
P2: Pfeil
P3: Pfeil
P4: Pfeil
P5: Pfeil
P6: Pfeil

Claims

Vorrichtung (1) zur Wasseraufbereitung von Systemwasser von Kühlturmanlagen bzw. Verdunstungskühlanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Filtereinrichtung (7) zur Vorfilterung des Systemwassers, zumindest eine Ozonisierungseinrichtung (8) zum Desinfizieren des Systemwassers und zumindest eine Regelungseinrichtung (80) zur konstanten Wassermengenregelung im Bereich der zumindest einen Ozonisierungseinrichtung (8) vorgesehen sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Luftzuführeinrichtung (83) zum Zuführen von Luft in die zumindest eine Ozonisierungseinrichtung (8) vorgesehen ist, wobei die Luftzufuhrmenge über eine Einstelleinrichtung, insbesondere ein Drosselelement (84), einstellbar ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Rückspüleinrichtung (70, 71, 76) zum Rückspülen der Filtereinrichtung (7) vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine selbstansaugende Pumpeinrichtung (5) zum Ansaugen des Systemwassers in Richtung der zumindest einen Filtereinrichtung (7) vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine druckluftbetreibbare oder -betriebene Umschalteinrichtung (70, 71) zum Umschalten der Betriebseinstellung der Filtereinrichtung (7) aus dem Nennbetrieb in den Rückspülbetrieb vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Einrichtung (91) zur Messung und/oder Regelung des Redox-Potentials des Wassers vorgesehen ist/sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Differenzdrucküberwachungseinrichtung (93, 94) im Bereich der zumindest einen Filtereinrichtung (7) zum Überwachen des Verschmutzungsgrads der zumindest einen Filtereinrichtung (7) vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Differenzdrucküberwachungseinrichtung (93, 94) mit der zumindest einen Regelungseinrichtung (80) zur konstanten Wassermengenregelung im Bereich der zumindest einen Ozonisierungseinrichtung (8) dahingehend gekoppelt ist, dass die Regelungseinrichtung (8) eine Wassermengenregelung in Abhängigkeit von dem ermittelten Differenzdruck vornimmt.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Leitfähigkeitsmesseinrichtung (90) zur Bestimmung der Leitfähigkeit des Wassers vorgesehen und der zumindest einen Ozonisierungseinrichtung (8) nachgelagert ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Einrichtung (4, 40) zum Umschalten zwischen zumindest zwei Systemwasser-Vorratsbehältern (2, 3) vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Einrichtung (92) zum Messen des pH-Werts des Systemwassers in Strömungsrichtung hinter der zumindest einen Ozonisierungseinrichtung (8) vorgesehen ist.