DE19844179A1 - Verfahren zum Einstellen der Zugabe von Desinfektionsmittel zu Wasser - Google Patents

Description

Die Desinfektion von Schwimm- und Badebeckenwasser, von Trink-, Betriebs-, Kühl- und Abwasser erfolgt heute fast ausschließlich mit Chlor, Chlorverbindun­ gen wie Natriumhypochlorit, Calziumhypochlorit und Chlordioxid. Für die Oxida­ tion und Desinfektion kann außerdem Ozon eingesetzt werden. Wegen seiner ho­ hen Toxizität muß es jedoch, bevor es zum Verbraucher oder in das Schwimm­ becken gelangt, aus dem behandelten Wasser wieder entfernt werden.

Die Trinkwasserverordnung schreibt für desinfiziertes Trinkwasser und Wasser für Lebensmittelbetriebe Grenz- und Höchstwerte für Chlor und Chlordioxid vor. Für Schwimm- und Badebeckenwasser sind in der neugefaßten DIN 19643 vom April 1997 untere und obere Werte für freies und gebundenes Chlor, für die Re­ dox-spannung und für den pH-Wert festgelegt worden. Diese Meßgrößen werden als Hygiene-Hilfsparameter bezeichnet. Sie eignen sich für die Beurteilung des hygienischen Zustandes eines Schwimm- und Badebeckenwassers, ohne daß eine mikrobiologische Untersuchung des Beckenwassers notwendig ist.

In fast allen deutschen und europäischen Schwimmbädern werden die kontinuier­ lich gemessenen und aufgezeichneten Werte der Hygiene-Hilfsparameter zur Be­ urteilung des hygienischen Zustandes des Wassers herangezogen. Dies gilt so­ wohl für die Betreiber von Schwimmbädern als auch für die Aufsichtsbehörden (Gesundheitsamt, Amtsarzt). Zusätzlich wird das Wasser auch mikrobiologisch untersucht. Die mikrobiologischen Ergebnisse waren bei der Wasseruntersu­ chung vorrangig. Die mikrobiologischen Untersuchungen geben aber stets nur ein Bild des zur Zeit der Probenahme herrschenden Betriebszustandes. Die Ergeb­ nisse der Untersuchung liegen bestenfalls nach zwei bis drei Tagen, im allgemei­ nen aber erst nach einer Woche vor. Dies ist ein großer Nachteil für die hygieni­ sche Beurteilung von Wasser (Trink-, Schwimmbecken-, Prozeß- oder Abwasser).

Der mikrobiologische Zustand eines Wassers kann sich innerhalb von Stunden oder Tagen ändern. Daher empfiehlt es sich, die kontinuierlich aufgezeichneten Werte der Hygiene-Hilfsparameter für die Aussage, ob ein Wasser hygienisch einwandfrei ist oder nicht, heranzuziehen.

Bei der Überwachung von Schwimm- und Badebeckenwasser ist die kontinuierli­ che Messung und Regelung der Hygiene-Hilfsparameter freies Chlor, Redox- Spannung und pH-Wert seit vielen Jahren vorgeschrieben. Die DIN 19643 (Auf­ bereitung von Schwimm- und Badebeckenwasser) schreibt die Messung und Re­ gelung der Hygiene-Hilfsparameter seit 1984 vor. Die Ergebnisse aus der Praxis haben gezeigt, daß bei Einhaltung der vorgegebenen Richtwerte der Hygiene- Hilfsparameter in allen Fällen stets ein hygienisch einwandfreies Schwimmbec­ kenwasser erzielt wird. Im Trinkwasserbereich wird nur die Einhaltung von Grenz­ werten von freiem Chlor und Chlordioxid bei der Desinfektion gefordert.

Die Messung der Redox-Spannung mit all ihren Vorteilen für die Beurteilung einer sicheren Desinfektion ist bisher nach der Trinkwasserverordnung keine Vorschrift. Trotzdem nutzen viele Wasserwerke die Messung der Redox-Spannung für die Überwachung der Desinfektion. Weiterhin wird die Redox-Spannung für die Mini­ mierung der Desinfektionsmittel Chlor oder Chlordioxid und zur Regelung der Ozonzugabe in der Trinkwasseraufbereitung eingesetzt. Auch die WHO (World Health Organization) empfiehlt in ihren Trinkwasser-Richtlinien die Messung der Redox-Spannung zur Überwachung und Regelung der Desinfektion.

Bisher war es bei der Desinfektion von Wasser wie Trink-, Schwimm- und Bade­ becken-, Betriebs-, Kühl- und Abwasser üblich, die Mindest-, Richt- und Grenz­ werte an freiem Chlor nach den gegebenen Vorschriften und Richtlinien einzuhal­ ten. Die Chlorzugabe und damit auch die Konzentration an freiem und gebunde­ nem Chlor zum Beispiel in Schwimmbeckenwasser hängt von den Inhaltsstoffen, Huminstoffen, Ammonium, organischen Belastungsstoffen, welche durch den Ba­ degast eingetragen werden, ab. Bei der Einstellung der Redox-Spannung muß dies ebenfalls berücksichtigt werden. Durch das alleinige Messen der Redox- Spannung kann eine Desinfektionsmittelüberdosierung jedoch nicht erkannt und verhindert werden. Je mehr Belastungsstoffe in einem Wasser vorliegen, desto größer ist die Chlorzehrung und desto schwieriger ist es, die dann notwendige ho­ he Desinfektion zu erreichen. Mit anderen Worten: Die Belastung eines Wassers, die notwendige Chlorzugabe, der erreichte Chlorüberschuß und die Redox-Span­ nung hängen eng miteinander zusammen. Weiterhin spielt der im Wasser vorlie­ gende pH-Wert eine wichtige Rolle. Er beeinflußt die Aktivität des eingesetzten Chlors und damit mittelbar auch die Höhe der Redox-Spannung. Bisher wurden bei der Desinfektion von Trink-, Schwimmbecken- und Abwasser nach den vorlie­ genden Vorschriften die einzelnen Parameter getrennt betrachtet und getrennt und in zeitlichem Abstand beurteilt.

Zusammengefaßt läßt sich feststellen, daß beim Stand der Technik so viel Desin­ fektionsmittel, zum Beispiel Chlor, zugegeben wird, daß sich die Menge des freien Chlors zwischen dem unteren und dem oberen zugelassenen Grenzwert befindet. Man arbeitet im sicheren Bereich. In vielen Fällen führt dies zu einer Überdosie­ rung an Desinfektionsmittel.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einerseits eine si­ chere Desinfektion zu garantieren, andererseits die Desinfektionsmittelzugabe zu minimieren. Dies ist mit dem bisherigen System nicht der Fall, da die Desinfekti­ onsmittelzugabe durch einen Vergleich von Soll- und Istwerten mittels P- oder PI- Reglern geregelt wird. Der Sollwert liegt üblicherweise so hoch, daß nahezu jegli­ ches mikrobiologisches Risiko ausgeschlossen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von folgenden Erkenntnissen aus:

• 1. Der Gehalt an freiem Chlor und die Redox-Spannung müssen als gemeinsame und als voneinander abhängige Parameter betrachtet werden.
• 2. Die Höhe der erreichten Redox-Spannung ist ausschlaggebend für einen si­ cheren Desinfektionserfolg, unabhängig davon, wieviel freies Chlor, Chlordi­ oxid oder Ozon in einem Wasser vorliegt.
• 3. Mit Hilfe der Redox-Spannung kann die Zugabe von Chlor, Chlordioxid oder Ozon minimiert werden. Dabei können auch die Richt- und Grenzwerte der Vorschriften unterschritten werden (Trinkwasserverordnung, DIN 19643).
• 4. Eine bedarfsgerechte Desinfektionsmittelzugabe nach der jeweiligen Belastung eines Wassers ist mit der kombinierten Messung des freien Chlors, der Redox- Spannung und des pH-Wertes für die sichere Desinfektion möglich.
• 5. Die Höhe der Redox-Spannung in einem desinfizierten Wasser muß die Füh­ rungsgröße für den gültigen Sollwertbereich der Chlor-, Chlordioxid- und Ozon­ dosierung und -regelung sein.

Durch die gemeinsame Messung von freiem Chlor und der naturgemäß lang­ sameren Redox-Spannung und durch die elektronische Verknüpfung dieser bei­ den Parameter wird das erfindungsgemäße Ziel erreicht. Die schnelle Desinfek­ tions-Festwertregelung arbeitet dabei nicht mehr mit einem eingestellten Sollwert, sondern kann sich im zulässigen Sollwertbereich, gesteuert durch die langsamere Redox-Spannung, bewegen. Die Bewertung, welche Redox-Spannung zu dem er­ mittelten Desinfektionsmittelüberschußwert korreliert, wird dabei über die mitler­ nende Fuzzylogik bewertet und zugeordnet. Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet bei schwankenden Belastungen eines Wassers mit organischen Stoffen und der daraus folgenden schwankenden Chlorzehrung stets über die Re­ dox-Spannung eine sichere Desinfektion, unabhängig davon, wieviel Desinfek­ tionsmittelüberschuß, Chlor, Chlordioxid, Ozon, letztendlich notwendig ist. Die maximal zulässigen Werte des Desinfektionsmittels werden bei der kombinierten Messung nicht überschritten. Es werden immer nur die Mengen an Desinfektions­ mitteln zugegeben, die unbedingt notwendig sind und nicht wie bisher zum Bei­ spiel nach der Trinkwasserverordnung als Grenzwert gefordert werden. Dies be­ deutet den Vorteil nicht unerheblich gesenkter Kosten, sowie weniger Belastung des Verbrauchers (Trinkwasser) oder Benutzers (Schwimmbeckenwasser) durch Chlor oder andere Desinfektionsmittel.

Claims (4)

1. Verfahren zum Einstellen der Zugabe von Desinfektionsmittel, insbesondere Chlor und Chlorverbindungen, zu insbesondere Schwimm- und Badebecken­ wasser mit Messen

• a) der Menge des im Wasser enthaltenen freien Chlors,
• b) der Redox-Spannung,
• c) des pH-Wertes,

dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des im Wasser enthaltenen freien Chlors und die Redox-Spannung beide gleichzeitig gemessen und über eine Logikschaltung miteinander verknüpft werden und daß die Menge der Zugabe von Desinfektionsmittel nach Maßgabe der Redox-Spannung und innerhalb ei­ nes von der Messung der Menge des freien Chlors abhängigen Bereiches er­ mittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung eine Fuzzylogik ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuzzylogik eine mitlernende Fuzzylogik ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert gleich­ zeitig mit der Menge des im Wasser enthaltenen freien Chlors und der Redox- Spannung gemessen wird, der gemessene Wert in die Logikschaltung einge­ geben und mit den beiden anderen Meßwerten zum Ermitteln der Menge der Zugabe von Desinfektionsmittel verknüpft wird.