DE60110270T2

DE60110270T2 - Verfahren zur Desinzifierung und Bekämpfung von Legionellosis in Warmwasserversorgungseinrichtungen

Info

Publication number: DE60110270T2
Application number: DE60110270T
Authority: DE
Inventors: Pierre Lacaze; Mouloud Hendou; Patrick Flament
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN; Lacaze SA
Current assignee: LACAZE S.A., LEYME, FR; IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 2000-01-18
Filing date: 2001-01-05
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2021-01-06
Also published as: FR2803841B1; EP1118586A1; DE60110270D1; FR2803841A1; DK1118586T3; PT1118586E; ATE294141T1; EP1118586B1; ES2240364T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Desinfizierung und die Bekämpfung der Legionellose in den Ausrüstungen zur Lagerung, Herstellung und Verteilerkreislauf-Anordnungen von warmem Sanitärwasser.
Man kannte Vorrichtungen zur Herstellung von freiem Chlor aus Elektrolyten, die aus Wasser und Salzen (Natriumchlorid) mit starken Konzentrationen bestehen, zum Beispiel zwischen 65 und 150 g/l.
Man kennt auch Vorrichtungen zur Elektrolyse mit getrennten Kompartimenten, die dazu vorgesehen sind, elektrochemisch eine Lösung von Wasser und Salzen mit Erhalt von molekularem gasförmigem Chlor (Cl₂) in den Anodenkammern umzuwandeln.
Diese Anlagentypen sind für eine Produktion einer Lösung vorgesehen, die das freie Chlor enthält oder zur Produktion von gasförmigem Chlor im Hinblick auf deren Lagerung und einen Desinfektionsvorgang im diskontinuierlichen Modus. Um gute Umwandlungsausbeuten zu erhalten, wird im übrigen die Elektrolytlösung in den Elektrolytreaktor rezykliert, was die Verwendung dieser Techniken zur kontinuierlichen Einspritzung des freien Chlors im Wasser hindert.
Die in diesen Vorrichtungen verwendeten Elektrolytlösungen (stark mit Salz beladen) ergeben nach elektrochemischer Umwandlung Produkte, die 30 bis 70 g/l Chlor enthalten. Die Verwendung dieser Produkte für die Desinfektion und den Kampf gegen Legionellose in den Ausrüstungen zur Herstellung, Lagerung und den Verteilerkreisläufen von warmem Sanitärwasser bereitet Korrosionsprobleme, die mit der Erhöhung des Chloridgehalts im Wasser infolge der Einspritzung dieser Produkte verbunden sind.
Man muss auch signalisieren, dass die Lösungen aus vorgenannten Elektrolyttechniken durch einen alkalischen pH gekennzeichnet sind, der zur Bildung freien aktiven Chlors und zur bakteriziden Wirkung ungünstig ist.
Die vorliegende Erfindung ergibt hingegen den Vorteil, es durch Elektrolyse zu ermöglichen, eine Desinfektionslösung herzustellen, die spezifisch für die Ausrüstungen zum Lagern, zur Herstellung und die Verteilerkreisläufe von Warmwasser ist. Diese durch Elektrolyse eines Elektrolyten erhaltene Lösung, die Wasser und Salz (Natriumchlorid) zum Beispiel bei einer Konzentration einschließt, die 30 g/l nicht überschreitet sowie Salzsäure, um einen pH zu verwirklichen, der zwischen 4 und 5 liegt, liefert nach elektrochemischer Umwandlung ein Produkt, das freies Chlor enthält, zum Beispiel in der Größenordnung von 3 g/l mit einem im Wesentlichen neutralen pH, der zur Bildung freien aktiven Chlors und zur bakteriziden Wirkung günstig ist.
Außerdem ermöglicht die Erfindung die permanente Einspritzung freien Chlors in das zum Aufheizen vorgesehene Wasser, ohne dessen pH zu modifizieren und mit einer Erhöhung des Chlorgehalts, der 10 mg/l nicht überschreitet, was die Ausrüstungen vor der Korrosion bewahrt.
Die vorliegende Erfindung erlaubt ebenfalls eine vollständige Automatisierung des Betriebs, der eine permanente Desinfektion sicher stellt ohne Risiko von schädlichen Nebenwirkungen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Herstellung einer Lösung, die freies Chlor einschließt, im Hinblick auf die Desinfektion und den Kampf gegen die Legionellose in den Ausrüstungen zum Lagern, zur Produktion und den Verteilerkreisläufen von Warmwasser.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung eines Wassers, das eine Vorrichtung einsetzt, die einen Behälter zur Herstellung eines Elektrolyten, eine Elektrolyt-Injektionspumpe in einen Reaktor, der eine Anode und eine Kathode umfasst, eine Injektionsleitung der elektrolysierten Lösung in einer Wasserkanalisation, Messmittel des Wasserzirkulationsdurchsatzes in der Kanalisation, Regelungsmittel der Intensität des Stroms zwischen der Anode und der Kathode und einen Elektrolyt-Injektionsdurchsatz umfasst, in welchem Verfahren man den Durchsatz der Injektionspumpe in Abhängigkeit des Wasserdurchsatzes in der Kanalisation regelt und man kontinuierlich die elektrolysierte Lösung einspritzt oder die Intensität des Stroms in dem Elektrolysator regelt, damit der Gehalt freien Chlors im zu behandelnden Wasser zwischen 2 und 3,5 mg/l liegt und man stabilisiert den pH der Elektrolytlösung zwischen 4 und 5.
Das Zubereitungsbecken kann eine Messsonde des pH der Elektrolytlösung mit einer Sonde umfassen.
Das Zubereitungsbecken kann Mittel zur Regelung des pH des Elektrolyten umfassen.
Die Mittel zur Regelung des Injektionsdurchsatzes und/oder der Strömungsintensität können in Abhängigkeit des Kaltwasserdurchsatzes des Leitungsnetzes wirken.
Die Elektrolytlösung kann aus Wasser, Natriumchlorid und Salzsäure bestehen.
Die Natriumchloridkonzentration der Elektrolytlösung kann 30 g/l nicht überschreiten.
Die Salzsäurekonzentration der Elektrolytlösung kann derart eingestellt werden, dass der pH der Lösung zwischen 4 und 5 stabilisiert wird.
Die Kathode kann aus Stahlstangen bestehen, die vertikal angebracht und an eine kreisförmige Platte geschweißt sind, derart, dass die Anordnung eine zylindrische Geometrie realisiert.
Die Anode kann aus einem Metallzylinder bestehen, der im Zentrum der Kathode angeordnet ist, vorzugsweise aus ausgebreitetem Blech Der Zylinder kann mit Iridium- und/oder Rutheniumoxid ausgekleidet sein.
Die Anordnung Kathode und Anode kann eine Höhe von etwa 300 mm und einen Außendurchmesser von etwa 300 mm haben.
Die vorliegende Erfindung wird besser verstanden werden und ihre Vorteile werden klarer beim Lesen der Beschreibung des folgenden Ausführungsbeispiels, das keinesfalls begrenzend ist und veranschaulicht durch die nachfolgenden anliegenden Figuren, unter welchen:

– Die 1 ein allgemeines Schema der Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt.
– Die 2 schematisch die Elektroden des Elektrolysereaktors zeigt.
– Die 3 die Gleichgewichte HClO und ClO in Abhängigkeit des pH veranschaulicht.
– Die 4 ein Beispiel zur Regelung der Intensität des Stroms in dem Elektrolysator in Abhängigkeit des Durchsatzes von zu behandelndem Wasser zeigt.

In der 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Wasserversorgungsleitung, die gemäß der Erfindung behandelt werden muss. Der Durchsatzmesser 2, angeordnet auf der kontinuierlichen Messleitung des Wasserdurchsatzes, um die Behandlung dem Wasservolumen anzupassen. Der Durchsatzmesser ist zum Beispiel ein Impulszähler, der Durchsatzmessungen bis 15 m³/h erlaubt. In einer bevorzugten Version ermöglicht der Durchsatzmesser die Messung des Durchsatzes im Bereich von 100 l/h bis 15 m³/h.
Die Vorrichtung umfasst einen Tank 3 zur Lagerung und Herstellung der Elektrolytlösung. Die Elektrolytlösung besteht aus destilliertem Wasser, Natriumchlorid und Salzsäure. Die Salzkonzentration der Lösung liegt zwischen 20 und 30 g/l. Die zugegebene Salzsäuremenge ist derart, dass sie es ermöglicht, den pH der in dem Behälter 3 hergestellten Elektrolytlösung zwischen 4 und 5 zu stabilisieren.
In einer bevorzugten Version hat die Elektrolytlösung einen pH von etwa 5 und eine Natriumchloridkonzentration von etwa 30 g/l.
Der Speichertank 3 der Elektrolytlösung ist mit einer Sonde 4 zur Detektion des unteren Niveaus des Elektrolyten ausgerüstet. Im Falle des Fehlens von Produkt löst sich ein Alarm aus.
Eine Einspritz- und Versorgungspumpe 5 überführt die Elektrolytlösung mit variablem Durchsatz bis 10 l/h zum Elektrolysator 6.
In einer bevorzugten Version dieser Erfindung ist die Pumpe vom Dosierungstyp, der einen Durchsatz liefert, der zwischen 500 ml/h und 10 l/h sein kann. Der Einlass von Elektrolytlösung geschieht vorzugsweise im unteren des Elektrolysators.
Ein Elektrolysereaktor oder Elektrolysator 6 besteht aus einer Kammer, die eine Anode 7 und eine Kathode 8 enthält, die mit einem Stromgenerator 9 mit variabler Intensität verbunden sind, die 140 Ampere unter 12 Volt erreichen kann.
Der Elektrolysereaktor ist mit einem Doppelmantel 10 ausgerüstet, in welchem Kühlfluid zirkuliert, zum Beispiel Wasser, das es ermöglicht, das Reaktionsmedium auf einer Temperatur über 30°C zu halten.
In einer bevorzugten Version dieser Erfindung besteht der Mantel des Elektrolysereaktors aus Polypropylen und weist eine Zylinderform auf.
Die 2 veranschaulicht eine Kathode 8, die aus einer Anordnung von Stangen 11 aus nicht oxidierbarem Stahl besteht. Diese Stangen werden vertikal angeordnet und auf einer kreisförmigen Platte aus nicht oxidierbarem Stahl verschweißt, derart, dass die Anordnung eine Zylindergeometrie für die Kathode ausführt. Die Anode 7 ist von Zylinderform aus Titan, bedeckt mit Mischoxid von Iridium und Ruthenium, angeordnet im Zentrum des durch die Kathode 8 und den Elektrolytreaktor 10 gebildeten Käfigs. Vorzugsweise ist die Anode aus ausgebreitetem Metall, das heißt vom Typ perforierten Blechs oder Gitters. So zirkuliert die Elektrolyseflüssigkeit effektiv in dem Elektrolysator.
Eine solche Anordnung begünstigt die elektrochemische Reaktion, die durch die Anode und die Kathode erzeugt wird, insbesondere die Flüssigkeitsbewegungen, die für die Reaktion günstig sind, werden zugelassen auf Grund der jeweiligen Formen der Anode/Kathode.
Gemäß einer Ausführungsform besteht die Kathode aus 39 Stäben von 10 mm Durchmesser, beabstandet durch 10 mm auf einem Kreis von etwa 300 mm Durchmesser. Die Höhe der Kathode ist 300 mm. Die kreisförmigen Platten (300 mm Durchmesser), auf denen die Stäbe 11 befestigt sind, sind aus Inox mit 3 mm Dicke.
Die Anode ist ein Zylinder aus vorzugsweise ausgebreitetem Blech aus Titan, von etwa 2 mm, geformt zu einem Zylinder von 280 mm Durchmesser und 300 mm Höhe. Die Wand der Anode ist vorzugsweise bedeckt mit Iridium- und Rutheniumoxid oder einem äquivalenten Material.
Die Elektroden, die für den Elektrolytreaktor verwendet werden (Anode und Kathode), können mit einer Stromdichte arbeiten, die 500 A/m² erreichen kann.
Vorzugsweise werden die Elektroden Stromdichten unterzogen, die von 100 bis 500 A/m² variieren.
Die Elektroden sind mit einem Generator 9 mit kontinuierlichem, stabilisierten und gefilterten Strom verbunden, der eine Stromintensität liefert, die geregelt und kontrolliert werden kann zwischen 4 und 140 A.
Die Lösung, die einer elektrochemischen Umwandlung in dem Elektrolysator unterlegen ist, wird in das Kaltwasser-Versorgungsnetz 1 mittels einer Leitung 12 eingespritzt, deren Öffnung vorzugsweise zur Versorgung einer Elektrolytlösung verlängert ist und in dem oberen Teil des Elektrolysators gelegen ist. Die Leitung 12 mündet in die Leitung 1 durch eine Injektionssonde 13, die mit einer Anti-Rückschlagventil ausgerüstet ist.
Die Injektionssonde 13 kann ein Polyproplyenrohr sein, ausgerüstet mit einem Rückschlagventil in Form einer Kugel, die auf einer Feder angebracht ist.
Die Gesamtheit der Bestandteile der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist für einen Betrieb unter Drucken vorgesehen, die 10 bar erreichen können.
Der Betrieb der Vorrichtung wird durch elektronische Mittel 14 erzeugt, die eine Elektronikkarte umfassen, die die Kontrolle und Regelung der Gesamtheit des Systems unter Einwirken auf die Regelung des Elektrolysestroms unter Berücksichtigung des Durchsatzwerts an Kaltwasser erlaubt, der durch Durchsatzmesser 2 gemessen wird, welche Messung durch den Pfeil 15 symbolisiert ist.
Der durch die Pumpe 5 gelieferte Versorgungsdurchsatz kann auch geregelt werden.
Die Hauptregelungsparameter in der Vorrichtung, die Gegenstand dieser Erfindung sind, sind die Variationen des Einspritzdurchsatzes der Lösung, welche das freie Chlor einschließt, in Abhängigkeit des Kaltwasserversorgungsdurchsatzes und der Variation der Stromintensität in Abhängigkeit der Variation des Einspritzdurchsatzes.
Die so genannte Elektrolytlösung, die in den Elektrolysator eingeführt wird, unterliegt einem kontinuierlichen Stromdurchgang durch die geeigneten Elektroden und wird Sitz der folgenden Reaktionen:
Das freie Chlor besteht im Wesentlichen aus den Spezies HClO und ClO^–. Die bakterizide Wirkung ist maximal, da Chlor in HClO-Form vorliegt, welches dann freies aktives Chlor genannt wird. Bei alkalischem pH ist das Gleichgewicht günstig für die ClO^–-Spezies, während bei neutralem oder saurem pH das Gleichgewicht günstig für die HClO-Spezies ist.
Die folgende Erfindung ermöglicht es, nach Elektrolyse durch anfängliches Einstellen des pH auf etwa 5 in dem Elektrolytlösungsbehälter 3 durch Zugabe von Salzsäure eine Flüssigkeit in dem Elektrolysator, der freies Chlor enthält, mit einem pH nahe 7 zu erhalten. So befindet sich das freie Chlor zu mehr als 60% in Form von aktivem freien Chlor, im Gegensatz zu klassischen Verfahren, die zu alkalischen Lösungen führen, deren pH bestenfalls gleich 8 ist und für die das freie Chlor zu 20% in Form aktiven freien Chlors vorliegt. Die 3 ergibt Verteilungskurven (in Masse-% an der Ordinate) der Spezies HClO und ClO in Abhängigkeit des pH als Abszisse. Bei pH 7 gibt es etwa 70% HClO.
Gemäß der Erfindung und Dank einer Regulierung, die auf die Intensität des Stroms und des Einspritzdurchsatzes in Abhängigkeit des Versorgungsdurchsatzes der Ausrüstungen zum Lagern und Herstellung von Warmwasser ausgelegt ist, überschreitet die Erhöhung der Chloride im Wasser in keinem Fall 10 mg/l unter Verwendung einer Elektrolytlösung mit einer Anfangskonzentration von Chlor, die unter 20 g/l bleibt. Diese Betriebsbedingungen schützen vor Korrosionsrisiken, die bei der Injektion freien Chlors bekannt sind.
Die 4 zeigt ein Beispiel zur Regulierung von Stromintensität (in Ampere an der Ordinate) in Abhängigkeit des Versorgungsdurchsatzes an Kaltwasser (in m³/Stunde an der Abszisse).
Die den Elektrolytreaktor verlassende Flüssigkeit enthält 2 bis 4 g/l freien Chlors gemäß der Stromintensität und des Einspritzdurchsatzes.
In einer bevorzugten Version dieser Erfindung enthält die den Elektrolytreaktor verlassende Flüssigkeit eine Konzentration an freiem Chlor, die von 2,5 bis 3 g/l reicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Einspritzdurchsatz der Desinfizierungsflüssigkeit und der Kampf gegen Legionellose in Abhängigkeit des Kaltwasserdurchsatzes reguliert, das diese Ausrüstungen zum Lagern und zur Herstellung von Warmwasser derart speist, dass man eine Konzentration des desinfizierten Kaltwassers an freiem Chlor hat, die von 2 bis 3,5 mg/l reicht und nach seinem Aufheizen und seiner Verteilung eine Konzentration an freiem Chlor, die von 1 bis 3 mg/l reicht, ohne dennoch 3 mg/l zu überschreiten, um die Bildung von Trihalomethanen zu vermeiden.
Vorteilhaft wird der Injektionsdurchsatz der Desinfektionsflüssigkeit derart reguliert, dass das Wasser 2 bis 2,5 mg/l freies Chlor und 1 bis 2 mg/l freies Chlor nach seinem Heizen und seiner Verteilung einschließt, wie auch immer die Verweilzeit zum Lagern ist, die Konzentrationsbereiche werden gemäß dem Umlauf der DGS Nr. 97/311 vom 24. April 1997 ausgeführt bezüglich der Überwachung und der Vorbeugung der Legionellose.

Claims

Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung eines Wassers, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Vorrichtung einsetzt, die ein Zubereitungsbecken (3) zur Herstellung eines Elektrolyten, eine Pumpe (5) zum kontinuierlichen Einspritzen des Elektrolyts in einen Reaktor, der eine Anode (7) und eine Kathode (8) enthält, eine Einspritzleitung (12) der elektrolysierten Lösung in eine Kanalisation (1) von Wasser, Messmittel (2) des Wasserdurchsatzes im Umlauf in der Kanalisation, Regelungsmittel (15) für die Intensität des Stroms zwischen der Anode und der Kathode und des Durchsatzes der Einspritzung des Elektrolyten umfasst und dadurch, dass: – man den pH der elektrolytischen Lösung zwischen 4 und 5 stabilisiert, – man die Intensität des Stroms in dem Reaktor regelt, damit der Gehalt freien Chlors in dem zu behandelnden Wasser zwischen 2 und 3,5 mg/l liegt, – man kontinuierlich die elektrolysierte Lösung in die Kanalisation einspritzt, indem der Durchsatz der Einspritzpumpe (5) in Abhängigkeit des Wasserdurchsatzes in der Kanalisation geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem man den pH der Elektrolytlösung mit einer Sonde misst, die in dem Zubereitungsbecken angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Zubereitungsbecken Mittel zur Regelung des pH des Elektrolyten umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Elektrolytlösung aus Wasser, Natriumchlorid und Salzsäure besteht.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Natriumchloridkonzentration in der Elektrolytlösung nicht 30 g/l überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kathode aus Stangen (11) aus Stahl besteht, die vertikal angebracht sind und auf einer kreisförmigen Platte derart verschweißt sind, dass die Anordnung eine zylindrische Geometrie verwirklicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Anode aus einem Metallzylinder, angeordnet im Zentrum der Kathode besteht.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Zylinder mit Iridium- und/oder Rutheniumoxid ausgekleidet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Anordnung Kathode und Anode eine Höhe von etwa 300 mm und einen Außendurchmesser von etwa 300 mm hat.