EP4229012A1 - Verfahren zur beseitigung von legionellen aus einem mit organischen stoffen und anorganischen partikeln belasteten kühlkreislaufwasser - Google Patents

Verfahren zur beseitigung von legionellen aus einem mit organischen stoffen und anorganischen partikeln belasteten kühlkreislaufwasser

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EP4229012A1
EP4229012A1 EP21773531.5A EP21773531A EP4229012A1 EP 4229012 A1 EP4229012 A1 EP 4229012A1 EP 21773531 A EP21773531 A EP 21773531A EP 4229012 A1 EP4229012 A1 EP 4229012A1
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EP
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cooling circuit
bacteria
circuit water
added
water
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EP21773531.5A
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SMS Group GmbH
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Publication date
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    • F28F2265/00Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/20Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing development of microorganisms

Definitions

  • the present invention relates to a method for eliminating legionella from cooling circuit water contaminated with organic substances and inorganic particles in industrial plants, in particular a hot rolling mill, and in a further aspect the use of bacteria for eliminating legionella in cooling circuit water of a cooling circuit in an industrial plant.
  • a biocide or a biocide mixture is added to it. This shows that after biocide dosing no significant legionella concentrations are detectable, but only temporarily.
  • Legionella are basically only infectious if they get into the lungs. Legionella therefore represent a particularly high hazard potential for the operating personnel in all rolling processes in a process line that require direct cooling and thus release aerosols to a considerable extent. Therefore, the working positions in cooling sections, the work roll cooling systems and the scale washers of hot rolling mills in particular represent a high risk potential.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a method which overcomes the disadvantages of the prior art.
  • the present invention is based on the object of providing a method that ensures the legionella concentration or legionella germ counts in the cooling circuit water of a cooling circuit below the prescribed limit values.
  • a method for eliminating legionella from cooling circuit water contaminated with organic substances and/or inorganic particles in industrial plants, in particular a hot rolling mill, in which the cooling circuit water is first separated in a cooling circuit at least via a separation device for separating the organic substances and/or the inorganic particles from the cooling circuit water, and via an open cooling tower arranged downstream of the separation device for cooling the circuit water.
  • bacteria are added to the cooling circuit water, which are suitable for decomposing the organic substances in the cooling circuit water and which form a biological cleaning stage within the cooling circuit, such that in a stationary state a legionella limit value in the cooling circuit water of a maximum of 100 CFU/mL is achieved.
  • the prescribed legionella limit value can be sustainably reduced and then maximum values of 100 CFU/ml, preferably a maximum of 70 CFU/ml, in the cooling circuit water.
  • ml more preferably not more than 40 CFU/ml, more preferably not more than 10 CFU/ml and most preferably not more than 1 CFU/ml.
  • the present invention is based on the essential knowledge that the addition of bacteria, which are specialized in the decomposition of organic substances such as oils and fats, sustainably protects the resistant biofilms in the cooling circuit, which in this way also form the breeding ground for legionella be removed.
  • biocenoses are formed in one or more areas of the cooling circuit, in which the bacteria settle and break down or metabolize the organic substances, in particular the oils and fats, which are responsible for the formation of the particularly resistant biofilms.
  • the bacteria settle and break down or metabolize the organic substances, in particular the oils and fats, which are responsible for the formation of the particularly resistant biofilms.
  • the bare scale particles remain in the cooling circuit water, which can be removed, for example, gravimetrically or, due to the ferromagnetic properties, by means of magnetic separation at a suitable point in the cooling circuit.
  • a granulate which is available from the applicant under the product name “Oilco-Bacteria” can be used as a bacterial culture.
  • a biocenosis within the meaning of the present invention is a community of organisms in a defined habitat (biotope), the biocenosis and the biotope together forming an ecosystem.
  • the bacteria are added to the cooling circuit water before and/or inside the separating device and/or before the cooling tower.
  • the bacteria can thus be added to the cooling circuit water locally, or preferably distributed over the entire cooling circuit, in order to form the biological cleaning stage. If the bacteria are added over the entire cooling circuit, there is the advantage that any aggregates of the cooling circuit remain largely free of the sticky organic deposits, which usually have to be removed from the entire cooling circuit at regular intervals and disposed of separately. The removal of these deposits, which include the organic substances and the inorganic particles, can thus be saved, which has an advantageous effect on the ongoing operating costs of the plant.
  • nutrients are added to the cooling circuit water before the separation device and/or before the cooling tower, which nutrients promote the growth of the added bacteria.
  • the added nutrients promote the formation of the biocenosis by the bacteria and also promote their long-term existence. Provision is preferably made here for the ratio of added bacteria to the added nutrients to be reduced over time.
  • the bacteria are added as a function of the formation of the biocenosis. A higher concentration of bacteria is advantageous for the initial development of the biocenosis in a cooling circuit.
  • a particularly preferred mixture of added bacteria and added nutrients thus contains 1% by weight of bacteria and 99% by weight of nutrients.
  • an increased nutrient concentration is advantageous for maintaining a biocenosis that has already developed.
  • the concentration of added bacteria thus drops below 1% by weight with increasing application time, while at the same time more than 99% by weight of nutrients are supplied.
  • the bacteria are pure cultures of species that break down oil and fat. Some should be able to grow under anaerobic conditions in order to exist in a settling tank and deeper layers of a clarifier, other species must be able to live aerobically in order to be able to remove oils and fats in the cooling tower and on the surface of the clarifier as well.
  • the nutrients are primarily nitrogen and phosphorus, although sulfur, potassium, magnesium and/or sodium can also be components.
  • a micronutrient blend may also be included in the concentrate. This is a mixture of metals such as copper, nickel, cobalt, manganese, molybdenum, tungsten, zinc and/or tungsten, possibly supplemented with boron, silicon and/or selenium and possibly other elements and/or amino acids.
  • the iron commonly found in bacterial media is not required as it is present in sufficient concentration in the refrigeration cycle, as is calcium.
  • the bacteria and/or the nutrients are provided in the form of granules and added to the cooling circuit water within a cooling circuit in the form of an aqueous solution.
  • the granules contain the bacteria and/or the nutrients in a concentrated form, which reduces storage requirements.
  • the granules are expediently dissolved in water.
  • the water is advantageously first heated to a temperature comparable to that of the cooling circuit water. Then the granules are added and the solution is prepared. After a maturing time of 3 to 6 hours, the solution is added to the cooling circuit water. It has been shown here that the spread of bacteria and/or nutrients in the cooling circuit is significantly improved.
  • the bacteria in the granules are in the form of lyophilized bacteria.
  • Lyophilized bacteria freeze-dried bacteria
  • the bacteria and/or the nutrients can be provided in the form of a suspension.
  • the bacteria are cultivated in a bioreactor and added directly to the cooling circuit water without lyophilization. Due to the short shelf life of the bacterial and/or nutrient suspension, the bioreactor should be located close to the cooling circuit.
  • the cooling circuit water contaminated with the organic substances and the inorganic particles is conducted within the separation device through a settling tank, a clarification tank and/or a filtering device.
  • the bacteria are added to the settling tank and/or the clarification tank. Provision is very particularly preferably made for the bacteria to be added to the cooling circuit water with different environmental requirements, in particular anaerobic, aerobic and/or anoxic. The bacteria spread according to the respective environment, attaching themselves to the surfaces of the plant parts and to the scale particles of the aggregates separated and collected sludge and thus form a biocenosis in the respective plant parts.
  • the invention is not limited to systems of the hot rolling mill shown in more detail here, but can in principle also be used in other branches of industry, such as systems in the food industry, refineries, chemistry and pharmacy.
  • the prerequisite here is contamination with organic compounds, such as hydrocarbons, proteins or carbohydrates, so that the cooling circuits are exposed to the risk of legionella infestation.
  • the invention and the technical environment are explained in more detail below with reference to the figures. It should be pointed out that the invention is not limited by the exemplary embodiments shown and is therefore intended exclusively for understanding the invention. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and to combine them with other components and findings from the present description and/or figures. In particular, it should be pointed out that the figures and in particular the proportions shown are only schematic. The same reference symbols designate the same objects, so that explanations from other figures can be used as a supplement if necessary. In this show:
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a system for removing legionella from cooling circuit water contaminated with organic substances and inorganic particles in a variant embodiment.
  • the system 1 shown in FIG. 1 comprises a hot rolling mill 2 in the embodiment shown here, to which a cooling circuit 3 is connected.
  • the cooling circuit 3 comprises a plurality of units which are each fluidly connected to one another and are explained in more detail below.
  • the hot rolling mill 2 is first coupled to the cooling circuit 3, so that cooling circuit water contaminated in the hot rolling mill 2 with organic substances, such as oils and fats, and inorganic particles, such as in particular scale, is processed by the units arranged in the cooling circuit 3 to such an extent that that it can be fed directly to the hot rolling mill 2 again. If the amount of cooling circuit water falls below a specific volume, additional fresh water can be added to the cooling circuit 3 via a fresh water inlet 4 .
  • the system 1 shown in FIG. 1 initially comprises a separating device 5 for separating the organic substances and the inorganic particles from the cooling circuit water of the hot rolling mill 2, so that a pre-cleaned cooling circuit water is obtained.
  • the separating device 5 comprises a plurality of components connected in series.
  • the separating device 5 comprises a settling tank 6 for separating a coarse fraction of a mixture of organic substances and inorganic particles, a clarification tank 7 for separating an average size of the mixture of organic substances and inorganic particles and for sucking off free oil from the Surface, and finally a filtration device 8, which usually includes a plurality of filtration units.
  • the system 1 shown in FIG. 1 comprises an open cooling tower 11, via which the pre-cleaned cooling circuit water can be cooled.
  • the pre-cleaned cooling circuit water is sprayed, so that, among other things, water droplets are formed, which z. T. evaporate, then condense and thereby cool down.
  • the cooled, pre-cleaned cooling circuit water that is then obtained is fed back to the hot rolling mill 2 via a main line 12 .
  • the system 1 also includes a dosing device 13 for adding bacteria that are suitable for degrading the organic substances in the cooling circuit water.
  • the bacteria are in the form of lyophilized bacteria.
  • the dosing device 13 can be arranged in front of the separating device 5 .
  • the dosing device 13 can also be arranged within the separating device 5 in front of the settling tank 6, in front of the clarification tank 7 and/or in front of the filtering device 8 (not shown).
  • Nutrients are also added to the cooling circuit 3 via the dosing device 13, which promote the growth of the added bacteria.
  • the added nutrients promote the formation of a biocenosis by the bacteria and also promote their long-term existence.
  • the bacteria are also added to the gravel filter sludge buffer 14 via a further dosing device, in which the finest scale is collected (not shown).
  • the bacteria present in the form of granules were dissolved in water.
  • the granulate consists of 1% by weight bacteria and 99% by weight nutrients.
  • the water was first heated to a temperature comparable to that of the cooling circuit water.
  • the granules were then metered in according to the instructions and the solution was prepared. After a maturing time of 3 to 6 hours, the inoculation solution was distributed to the cooling circuit 3 via the metering device 13 .
  • the bacteria presently added to the cooling circuit water have different environmental requirements.
  • the settling tank 6 is anaerobic
  • the clarifier 7 is anaerobic
  • the filtration device 8 is anoxic-aerobic
  • the cooling tower 11 is aerobic.
  • the hot rolling mill in which the process was tested produces around 1,400 t/a of sludge. Approx. 1,200 t/a of scale were dredged out of the settling tank 6 and approx. 200 t/a of fine scale sludge accumulated.
  • the COD content in the overlying water of the settling tank 6 fell from originally 60 mg/l to 30 mg/l and in the settling tank 7 from 48 mg/l to 6 mg/l.
  • the organic content of the coarse scale fell from 280 mg/l to 35 mg/kg.
  • the proportion of organic matter in the finest scale sludge was 37% by weight and fell to 6%.
  • a phosphate, nitrite, ammonium and nitrate content could not be detected in the cooling circuit water due to the detection limit.
  • the pH decreased due to anaerobic acidification.
  • the CaCOs concentration was reduced, so that the hardness, conductivity and salinity decreased.
  • In the settling tank 6 there was a visual depth of about 1 m, which was before

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung von Legionellen aus einem mit organischen Stoffen und anorganischen Partikeln belasteten Kühlkreislaufwasser industrieller Anlagen, insbesondere eines Warmwalzwerks sowie in einem weiteren Aspekt die Verwendung von Bakterien zur Beseitigung von Legionellen in einem Kühlkreislaufwasser eines Kühlkreislaufs einer industriellen Anlage.

Description

Verfahren zur Beseitigung von Legionellen aus einem mit organischen Stoffen und anorganischen Partikeln belasteten Kühlkreislaufwasser
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung von Legionellen aus einem mit organischen Stoffen und anorganischen Partikeln belasteten Kühlkreislaufwasser industrieller Anlagen, insbesondere eines Warmwalzwerks sowie in einem weiteren Aspekt die Verwendung von Bakterien zur Beseitigung von Legionellen in einem Kühlkreislaufwasser eines Kühlkreislaufs einer industriellen Anlage.
In industriellen Anlagen, insbesondere in einem Warmwalzwerk, werden zum Kühlen der Prozesslinie große Mengen Wasser benötigt, die im Laufe des Kühlprozesses mit organischen Bestandteilen, wie Ölen und Fetten, sowie anorganischen Partikeln, wie beispielsweise Zunder, verunreinigt werden. Die organischen Bestandteile verursachen dabei in dem Kühlkreislauf Ablagerungen, die in regelmäßigen Abständen aus diesen aufwendig entfernt und gesondert entsorgt werden müssen. Dadurch erhöhen sich die laufenden Betriebskosten der jeweiligen Anlage erheblich.
Ein weiteres Problem stellt zudem die Legionellenverseuchung der Kühlkreisläufe dar. So wurden insbesondere in offenen Kühlkreisläufen, d.h. Kühlkreisläufen mit offenen Kühltürmen, Aerosole als Urheber der Legionellenverseuchung identifiziert, weswegen die 42. Verordnung des Bundes- Immissionsschutzgesetzes der Bundesrepublik Deutschland erlassen wurde. Diese regelt u.a. die zulässigen Legionellengrenzwerte im Wasser.
Um die Legionellenkonzentration im Kühlkreislaufwasser eines Kühlkreislaufs bei Übersteigen der erlaubten Grenzwerte zu reduzieren, wird diesem ein Biozid oder ein Biozidgemisch zudosiert. Hierbei zeigt sich, dass nach einer Bioziddosierung keine nennenswerten Legionellenkonzentrationen feststellbar sind, dies aber nur temporär.
Es ist bekannt, dass die Legionellen sich in Amöben als Wirtsorganismen entwickeln, welche in Biofilmen leben. Die Biofilme bilden dabei ein eigenes Biotop für die sie besiedelnden Mikroorganismen und stellen einen äußerst wirksamen Schutz vor harschen Bedingungen dar. Die im Kühlkreislaufwasser vorhandenen organischen Bestandteile erleichtern zudem die Bildung der Biofilme, wodurch die hierin lebenden Mikroorganismen sich als besonders resistent gegenüber Bioziden erweisen. Bei einer Bioziddosierung werden daher nur die sogenannten freien und ungeschützten Mikroorganismen im Wasser abgetötet. Die in den Biofilmen geschützten Mikroorganismen hingegen überstehen die Biozidmaßnahme nahezu unbeschadet, so dass nach wenigen Tagen bis Wochen regelmäßig Legionellenkeimzahlen erzielt werden, die die Zahl vor der Bioziddosierung z. T. erheblich übersteigen.
Legionellen sind grundsätzlich nur infektiös, wenn sie in die Lunge gelangen. Daher stellen die Legionellen ein besonders hohes Gefährdungspotential für das Bedienpersonal an allen Walzvorgängen einer Prozesslinie dar, die eine Direktkühlung erfordern und somit Aerosole in erheblichem Maße freisetzen. Daher bilden insbesondere die Arbeitspositionen an Kühlstrecken, den Arbeitswalzenkühlungen und den Zunderwäschern von Warmwalzwerken ein hohes Gefährdungspotential.
In dieser Hinsicht hat sich herausgestellt, dass weiterhin ein Bedarf nach Verfahren besteht, mit dem die Legionellenkonzentration bzw. Legionellenkeimzahlen unterhalb der vorgeschriebenen Grenzwerte gewährleistet werden können. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bereitzustellen, das die Nachteile des Standes der Technik überkommt. Insbesondere liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bereitzustellen, dass die Legionellenkonzentration bzw. Legionellenkeimzahlen im Kühlkreislaufwasser eines Kühlkreislaufs unterhalb der vorgeschriebenen Grenzwerte gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Beseitigung von Legionellen aus einem mit organischen Stoffen und/oder anorganischen Partikeln belasteten Kühlkreislaufwasser industrieller Anlagen, insbesondere eines Warmwalzwerks, vorgeschlagen, bei dem das Kühlkreislaufwasser zunächst in einem Kühlkreislauf zumindest über eine Abtrenneinrichtung zur Abtrennung der organischen Stoffe und/oder der anorganischen Partikel aus dem Kühlkreislaufwasser, sowie über einen stromabwärts der Abtrenneinrichtung angeordneten offenen Kühlturm zur Kühlung des Kreislaufwassers geleitet wird. An zumindest einer Position des Kühlkreislaufs werden dem Kühlkreislaufwasser Bakterien zugegeben, die geeignet sind, die in dem Kühlkreislaufwasser befindlichen organischen Stoffe abzubauen, und die innerhalb des Kühlkreislaufs eine biologische Reinigungsstufe ausbilden, derart, dass in einem stationären Zustand ein Legionellengrenzwert in dem Kühlkreislaufwasser von maximal 100 KBE/ml erzielt wird. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch die Zugabe der Bakterien in das Kühlkreislaufwasser eines Kühlkreislaufs einer industriellen Anlage, insbesondere eines Warmwalzwerks, der vorgeschriebene Legionellengrenzwert nachhaltig reduziert werden kann und in dem Kühlkreislaufwasser sodann maximal Werte von 100 KBE/ml, bevorzugt von maximal 70 KBE/ml, besonders bevorzugt von maximal 40 KBE/ml, mehr bevorzugt von maximal 10 KBE/ml und am meisten bevorzugt von maximal 1 KBE/ml erzielt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass durch die Zugabe der Bakterien, die auf den Abbau von organischen Stoffen, wie Ölen und Fetten, spezialisiert sind, die resistenten Biofilme in dem Kühlkreislauf, die solchermaßen auch die Brutstätte für die Legionellen bilden, nachhaltig entfernt werden.
Durch die in den Kühlkreislauf zugegebenen Bakterien werden in einem oder mehreren Bereichen des Kühlkreislaufs Biozönosen ausgebildet, in denen die Bakterien sich ansiedeln und die organischen Stoffe, insbesondere die Öle und Fette, abbauen bzw. verstoffwechseln, die zur Ausbildung der besonders resistenten Biofilme verantwortlich sind. Sobald ein stationärer Zustand erreicht ist, verbleiben in dem Kühlkreislaufwasser lediglich die nackten Zunderpartikel, die beispielsweise gravimetrisch oder aufgrund der ferromagnetischen Eigenschaften mittels magnetischer Separation an einer geeigneten Stelle des Kühlkreislauf entfernt werden können.
Als Bakterienkultur kann beispielsweise ein Granulat eingesetzt werden, das von der Anmelderin unter dem Produktnamen „Oilco-Bacteria“ erhältlich ist.
Eine Biozönose im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Gemeinschaft von Organismen in einem abgegrenzten Lebensraum (Biotop), wobei die Biozönose und das Biotop zusammen ein Ökosystem bilden. In einer vorteilhaften Ausführungsvariante werden die Bakterien dem Kühlkreislaufwasser vor und/oder innerhalb der Abtrenneinrichtung und/oder vor dem Kühlturm zugegeben. Die Bakterien können somit dem Kühlkreislaufwasser lokal, oder bevorzugt über den gesamten Kühlkreislauf verteilt, zugegeben werden, um die biologische Reinigungsstufe auszubilden. Bei einer Zugabe der Bakterien über den gesamten Kühlkreislauf ergibt sich der Vorteil, dass jegliche Aggregate des Kühlkreislaufs von den klebrigen organischen Ablagerungen, die üblicherweise in regelmäßigen Abständen aus dem gesamten Kühlkreislauf entfernt und gesondert entsorgt werden müssten, weitgehend frei bleiben. Das Entfernen dieser Ablagerungen, die die organischen Stoffe sowie die anorganischen Partikel umfassen, kann somit eingespart werden, was sich vorteilhaft auf die laufenden Betriebskosten der Anlage auswirkt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass dem Kühl-kreislaufwasser vor der Abtrenneinrichtung und/oder vor dem Kühlturm Nährstoffe zugegeben werden, die das Wachstum der zugegebenen Bakterien fördern. Die zugegebenen Nährstoffe fördern die Bildung der Biozönose durch die Bakterien und begünstigen ferner deren langzeitiges Bestehen. Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, dass das Verhältnis von zugegebenen Bakterien zu den zugegebenen Nährstoffen über die Zeit reduziert wird. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die Zugabe der Bakterien in Abhängigkeit der Bildung der Biozönose erfolgt. Zur erstmaligen Ausbildung der Biozönose in einem Kühlkreislauf ist eine höhere Bakterienkonzentration vorteilhaft. Eine besonders bevorzugte Mischung aus zugefügten Bakterien und zugefügten Nährstoffen enthält somit 1 Gew.-% an Bakterien und 99 Gew.-% Nährstoffe. Zur Aufrechterhaltung einer bereits ausgebildeten Biozönose ist hingegen eine erhöhte Nährstoffkonzentration vorteilhaft. Die Konzentration an zugefügten Bakterien sinkt somit mit zunehmender Anwendungszeit unter 1 Gew.- %, wobei gleichzeitig über Gew.-99 % an Nährstoffen zugeführt werden. Bei den Bakterien handelt es sich um Reinkulturen von speziell öl- und fettabbauen-den Arten. Einige sollten unter an-aeroben Milieubedingungen wachsen können, um in einem Absetzbecken und tieferen Schichten eines Klärbeckens existieren zu können, weitere Arten müssen aerob leben können, um im Kühlturm und an der Oberfläche der Klärbeckens ebenfalls Öle und Fette entfernen zu können.
Bei den Nährstoffen handelt es sich in erster Linie um Stickstoff und Phosphor, wo-bei auch Schwefel, Kalium, Magnesium und/oder Natrium Bestandteil sein können. Eine Mikronährstoffmischung kann ebenfalls Bestandteil des Konzentrats sein. Hierbei handelt es sich um eine Mischung von Metallen wie Kupfer, Nickel, Kobalt, Mangan, Molybdän, Wolfram, Zink und/oder Wolfram, ggf. ergänzt um Bor, Silizium und/oder Selen sowie ggf. weiterer Elemente und/oder Aminosäuren. Das üblicherweise in Bakterienmedien enthaltene Eisen ist nicht erforderlich, da es im Kühlkreislauf in ausreichender Konzertration enthalten ist, dies gilt in gleicher Weise für Kalzium.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante werden die Bakterien und/oder die Nährstoffe in Form eines Granulats bereitgestellt und in Form einer wässrigen Lösung dem Kühlkreislaufwasser innerhalb eines Kühlkreislaufs zugegeben. Das Granulat enthält die Bakterien und/oder die Nährstoffe in konzentrierter Form, so dass sich der Lagerbedarf hierdurch reduziert. Zweckmäßigerweise wird das Granulat in Wasser gelöst. Hierzu wird das Wasser vorteilhafterweise zunächst auf eine zum Kühlkreislaufwasser vergleichbare Temperatur erwärmt. Sodann wird das Granulat zudosiert und die Lösung hergestellt. Nach einer Reifezeit von 3 bis 6 h wird die Lösung dem Kühlkreislaufwasser zugegeben. Hierbei hat sich gezeigt, dass sich die Verbreitung der Bakterien und/oder Nährstoffe in dem Kühlkreislauf signifikant verbessert. In diesem Zusammenhang ist weiterhin vorzugsweise vorgesehen, dass die Bakterien in dem Granulat als lyophilisierte Bakterien ausgebildet sind. Lyophilisierte Bakterien (gefriergetrocknete Bakterien) weisen eine deutlich höhere Haltbarkeit auf, so dass das Granulat auch über längere Zeiträume gelagert werden kann.
In einer alternativen Ausführungsvariante können die Bakterien und/oder die Nährstoffe in Form einer Suspension bereitgestellt werden. In diesem Falle werden die Bakterien in einem Bioreaktor gezüchtet und ohne Lyophilisierung direkt dem Kühlkreislaufwasser zudosiert. Auf Grund der geringen Haltbarkeit der Bakterien- und/oder Nährstoff-Suspension sollte der Bioreaktor in der Nähe des Kühlkreislauf angeordnet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante wird das mit den organischen Stoffen und den anorganischen Partikeln belastete Kühlkreislaufwasser innerhalb der Abtrenneinrichtung durch ein Absetzbecken, ein Klärbecken und/oder eine Filtrierreinrichtung geleitet. In diesem Zusammenhang ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Bakterien dem Absetzbecken und/oder dem Klärbecken zugegeben werden. Ganz besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Bakterien dem Kühlkreislaufwasser mit unterschiedlichen Milieuansprüchen, insbesondere anaerob, aerob und/oder anoxisch, zugegeben werden. Die Bakterien verbreiten sich dem jeweiligen Milieu entsprechend, heften sich dabei an die Oberflächen der Anlageteile sowie an die Zunderteilchen des den Aggregaten abgeschiedenen und gesammelten Schlammes und bilden somit in den jeweiligen Anlagenteilen eine Biozönose aus.
Die Erfindung ist nicht auf Anlagen des hier näher dargestellten Warmwalzwerks begrenzt, sondern kann prinzipiell auch in anderen Industriezweigen zur Anwendung kommen, wie bei Anlagen der Lebensmittelindustrie, der Raffinerie, der Chemie als auch der Pharmazie. Voraussetzung ist hierbei die Verunreinigung mit organischen Verbindungen, wie beispielsweise mittels Kohlenwasserstoffen, Eiweißen oder Kohlenhydraten, so dass die Kühlkreisläufe somit der Gefahr eines Legionellenbefalls ausgesetzt sind. Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden und somit ausschließlich dem Verständnis der Erfindung dienen soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Beseitigung von Legionellen eines mit organischen Stoffen und anorganischen Partikeln belasteten Kühlkreislaufwassers in einer Ausführungsvariante.
Die in Figur 1 gezeigte Anlage 1 umfasst in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante ein Warmwalzwerk 2, an das sich ein Kühlkreislauf 3 anschließt. Der Kühlkreislauf 3 umfasst mehrere Aggregate, die jeweils fluidisch miteinander verbunden sind und nachfolgend näher erläutert werden.
Wie dargestellt, ist das Warmwalzwerk 2 zunächst an den Kühlkreislauf 3 angekoppelt, so dass ein im Warmwalzwerk 2 mit organischen Stoffen, wie Ölen und Fetten, sowie anorganischen Partikeln, wie insbesondere Zunder, belastetes Kühlkreislaufwasser über die im Kühlkreislauf 3 angeordneten Aggregate soweit aufbereitet wird, dass es direkt dem Warmwalzwerk 2 wieder zugeführt werden kann. Sofern die Kühlkreislaufwassermenge ein spezifisches Volumen unterschreiten sollte, kann dem Kühlkreislauf 3 zusätzliches Frischwasser über einen Frischwasserzulauf 4 zugegeben werden. Die in Figur 1 gezeigte Anlage 1 umfasst zunächst eine Abtrenneinrichtung 5 zur Abtrennung der organischen Stoffe und der anorganischen Partikel aus dem Kühlkreislaufwasser des Warmwalzwerks 2, so dass ein vorgereinigtes Kühlkreislaufwasser erhalten wird. Wie der Figur 1 entnehmbar, umfasst die Abtrenneinrichtung 5 mehrere in Reihe geschaltete Komponenten.
In der vorliegend gezeigten Ausführungsvariante umfasst die Abtrenneinrichtung 5 ein Absetzbecken 6 zur Abtrennung einer groben Fraktion eines Gemisches aus organischen Stoffen und anorganischen Partikeln, ein Klärbecken 7 zur Abtrennung einer mittleren Größe des Gemisches aus organischen Stoffen und anorganischen Partikeln sowie zum Absaugen von freiem Öl von der Oberfläche, und schließlich eine Filtriereinrichtung 8, die in der Regel eine Vielzahl von Filtriereinheiten umfasst.
Es wird darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Darstellung exemplarisch nur zwei parallel geschaltete Filtriereinheiten 9, 10 der Vielzahl von Filtriereinheiten der Filtriereinrichtung 8 gezeigt sind. In der Filtriereinrichtung 8 wird eine feine Fraktion des Gemisches aus organischen Stoffen und anorganischen Partikeln abgetrennt. Beide Filtriereinheiten 9, 10 der Filtriereinrichtung 8 sind rückspülbar ausgeführt und an einen Kiesfilterschlammpuffer 14 angebunden. Die Filtriereinheiten 9, 10 sind vorliegend in Form eines Kiesfilters ausgebildet.
Weiterhin umfasst die in Figur 1 gezeigte Anlage 1 einen offenen Kühlturm 11 , über den das vorgereinigte Kühlkreislaufwasser kühlbar ist. In dem Kühlturm 11 wird das vorgereinigte Kühlkreislaufwasser versprüht, so dass u.a. Wassertröpfchen gebildet werden, welche z. T. verdunsten, sodann kondensieren und sich hierbei abkühlen. Das sodann erhaltene gekühlte vorgereinigte Kühlkreislaufwasser wird über eine Hauptleitung 12 dem Warmwalzwerk 2 wieder zugeführt. Innerhalb des Kühlkreislaufs 3 umfasst die Anlage 1 ferner eine Dosiereinrichtung 13 zum Zugeben von Bakterien, die geeignet sind, die in dem Kühlkreislaufwasser befindlichen organischen Stoffe abzubauen. Die Bakterien sind vorliegend als lyophilisierte Bakterien ausgebildet. Die Dosiereinrichtung 13 kann, wie dargestellt, vor der Abtrenneinrichtung 5 angeordnet sein. Alternativ kann die Dosiereinrichtung 13 auch innerhalb der Abtrenneinrichtung 5 vor dem Absetzbecken 6, vor dem Klärbecken 7 und/oder vor der Filtriereinrichtung 8 angeordnet sein (nicht dargestellt).
Über die Dosiereinrichtung 13 werden dem Kühlkreislauf 3 zudem Nährstoffe zugegeben, die das Wachstum der zugegebenen Bakterien fördern. Die zugegebenen Nährstoffe fördern die Bildung einer Biozönose durch die Bakterien und begünstigen ferner deren langzeitiges Bestehen.
Weiterhin hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Bakterien über eine weitere Dosiereinrichtung auch dem Kiesfilterschlammpuffer 14 zugegeben werden, in dem der Feinstzunder gesammelt wird (nicht dargestellt).
Beispiel:
Als Bakterien wurden Reinkulturen von speziell öl- und fettabbauenden Arten mit unterschiedlichen Milieuansprüchen (anaerob, anoxisch, aerob) verwendet, die von der Anmelderin unter dem Produktnamen „Oilco-Bacteria“ erhältlich sind.
Die in Form von Granulat vorliegenden Bakterien wurden in Wasser gelöst. Das Granulat besteht zu 1 Gew.-% aus den Bakterien und zu 99 Gew.-% aus Nährstoffen. Das Wasser wurde zunächst auf eine zum Kühlkreislaufwasser vergleichbare Temperatur erwärmt. Sodann wurde das Granulat nach Anleitung zudosiert und die Lösung hergestellt. Nach einer Reifezeit von 3 bis 6 h wurde die Animpflösung dem Kühlkreislauf 3 über die Dosiereinrichtung 13 verteilt zugegeben. Die vorliegend dem Kühlkreislaufwasser zugegebenen Bakterien haben unterschiedliche Milieuansprüche. Das Absetzbecken 6 ist anaerob, das Klärbecken 7 anaerob, die Filtriereinrichtung 8 anoxisch aerob und der Kühlturm 11 aerob.
Durch die Zugabe der Bakterien bildete sich im Laufe von 2 bis 8 Wochen eine Biozönose im gesamten Kühlkreislauf 3 aus. Nach dieser Inkubationszeit konnten die Biofilme sichtbar reduziert werden, was sich in der Abnahme der Legionellenkeimzahl von ursprünglich über 100 KBE/ml auf unter 1 KBE/ml wiederspiegelte.
Nach der Inkubationszeit wurde zur Aufrechterhaltung der ausgebildeten Biozönose die Nährstoffkonzentration erhöht und die Konzentration an neu zugefügten Bakterien gesenkt.
Nach weiteren 6 Wochen wurde ein stationärer Zustand festgestellt, so dass keine resistenten Biofilme in dem Kühlkreislauf 3, die die Brutstätte für die Legionellen bilden, nachgewiesen werden konnten. Nach einer Analyse des Kühlkreislaufwassers gemäß DIN EN 13098:2018 konnten keine Legionellenkeimzahl festgestellt werden.
Das Warmwalzwerk, in dem das Verfahren getestet wurde produziert ca. 1 .400 t/a an Schlamm. Aus dem Absetzbecken 6 wurden ca. 1.200 t Zunder/a ausgebaggert und es fielen ca. 200 t/a Feinstzunderschlamm an.
Der CSB-Gehalt im Überstandwasser des Absetzbeckens 6 sank von ursprünglich 60 mg/l auf 30 mg/l und im Klärbecken 7 von 48 mg/l auf 6 mg/l.
Der Organikgehalt des Grobzunders sank von 280 mg/l auf 35 mg/kg. Im Feinstzunderschlamm betrug der Anteil an Organik 37 Gew.-% und sank auf 6%. Ein Phosphat-, Nitrit-, Ammonium- und Nitratgehalt konnte in dem Kühlkreislaufwassers aufgrund der Nachweisgrenze nicht nachgewiesen werden. Der pH-Wert sank durch anaerobe Säurebildung. Infolge dessen wurde die CaCOs Konzentration reduziert, so dass die Härte, die Leitfähigkeit und der Salzgehalt sanken. Im Absetzbecken 6 bestand eine Sichttiefe von ca. 1 m, die vor der
Dosierung nicht existierte. Die Reinigung der Filtriereinheiten 9, 10, die vor der Dosierung regelmäßig, meistens monatlich, durchgeführt wurde, war nicht mehr notwendig.
Bezugszeichenliste
1 Anlage 2 industrielle Anlage / Warmwalzwerk
3 Kühlkreislauf
4 Frischwasserzulauf
5 Abtrenneinrichtung
6 Absetzbecken
7 Klärbecken
8 Filtriereinrichtung
9 Filtriereinheit
10 Filtriereinheit
11 Kühlturm 12 Hauptleitung
13 Dosiereinrichtung
14 Kiesfilterschlammpuffer

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Beseitigung von Legionellen aus einem mit organischen Stoffen und/oder anorganischen Partikeln belasteten Kühlkreislaufwasser industrieller Anlagen (2), insbesondere eines Warmwalzwerks (2), das in einem Kühlkreislauf (3) zumindest über eine Abtrenneinrichtung (5) zur Abtrennung der organischen Stoffe und/oder der anorganischen Partikel aus dem Kühlkreislaufwasser, sowie über einen stromabwärts der Abtrenneinrichtung (5) angeordneten offenen Kühlturm (11 ) zur Kühlung des Kreislaufwassers geleitet wird, wobei dem Kühlkreislaufwasser an zumindest einer Position des Kühlkreislaufs (3) Bakterien zugegeben werden, die geeignet sind, die in dem Kühlkreislaufwasser befindlichen organischen Stoffe abzubauen, und die innerhalb des Kühlkreislaufs (3) eine biologische Reinigungsstufe ausbilden, derart, dass in einem stationären Zustand ein Legionellengrenzwert in dem Kühlkreislaufwasser von kleiner 100 KBE/ml erzielt wird. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei ein Legionellengrenzwert in dem Kühlkreislaufwasser von kleiner 70 KBE/ml, bevorzugt von kleiner 40 KBE/ml, mehr bevorzugt von kleiner 10 KBE/ml und am meisten bevorzugt von kleiner 1 KBE/ml erzielt wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bakterien dem Kühlkreislaufwasser vor und/oder innerhalb der Abtrenneinrichtung (5) und/oder vor dem Kühlturm (11 ) zugegeben werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dem Kühlkreislaufwasser vor der Abtrenneinrichtung (5) und/oder vor dem Kühlturm (11 ) Nährstoffe zugegeben werden, die das Wachstum der zugegebenen Bakterien fördern, wobei vorzugsweise das Verhältnis von zugegebenen Bakterien zu den zugegebenen Nährstoffen über die Zeit reduziert wird. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Bakterien und/oder die Nährstoffe in Form eines Granulats und/oder einer Suspension bereitgestellt werden und/oder in Form einer wässrigen Lösung dem Kühlkreislaufwasser zugegeben werden, wobei die Bakterien in dem Granulat und/oder der Suspension vorzugsweise als lyophilisierte Bakterien ausgebildet sind. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mit den organischen Stoffen und den anorganischen Partikeln belastete Kühlkreislaufwasser innerhalb der Abtrenneinrichtung (5) durch ein Absetzbecken (6), ein Klärbecken (7) und/oder eine Filtrierreinrichtung (8) geleitet wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bakterien dem Kühlkreislaufwasser mit unterschiedlichen Milieuansprüchen, insbesondere anaerob, anoxisch und/oder aerob, zugegeben werden. Verwendung von Bakterien zur Beseitigung von Legionellen in einem Kühlkreislaufwasser eines Kühlkreislaufs (3) einer industriellen Anlagen (2), insbesondere eines Warmwalzwerks (2), das mit organischen Stoffen und anorganischen Partikeln belastetet ist, wobei die Bakterien geeignet sind, die im Kühlkreislaufwasser und/oder im Kühlkreislauf befindlichen organischen Stoffe durch Ausbildung einer biologischen Reinigungsstufe abzubauen.
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