Das umweltverträgliche Innowatech-Anolyte eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen zur Desinfektion und Keimreduktion sowie zur Behandlung von Trink-, Prozess- und Kühlwässern. Anolyte wird direkt vor Ort aus Wasser, Kochsalz und Strom mithilfe der Membranzellenelektrolyse im pH-neutralen Bereich von ca. 7,0 hergestellt.
Dank des Einsatzes hochreiner Ausgangsprodukte und kurzer Lagerzeiten des Desinfektionsmittels in sehr geringer Konzentration ( 0,2 %) wird die Produktion von unerwünschten Nebenprodukten (THM, Haloforme) nahezu vollständig vermieden. Die geringe Konzentration des Wirkstoffs sorgt auch für eine hohe Umweltverträglichkeit und erlaubt die Deklaration als nicht wassergefährdender Stoff im Sinne der Verwaltungsvorschrift für wassergefährdende Stoffe (VwVwS). Der Umgang mit dem Wirkstoff ist deshalb sehr viel einfacher als mit den altbekannten aggressiven Desinfektionsmitteln (z. B. Chlordioxid, Chlorbleichlauge, H2O2 usw.).
Kühlwasserbehandlung bei Pemex
Um die Leistungsfähigkeit der Anolyte-Technologie unter Beweis zu stellen, startete im März 2016 ein Projekt zur Behandlung von Kühlwasser im Kühlturm DE-100 bei der Petróleos Mexicanos (Pemex) in Coatzacoalcos Veracruz in Mexiko. Pemex wurde 1938 gegründet und hat sich seither zu einem der größten Erdölexporteure der Welt entwickelt. In Mexiko erwirtschaftet Pemex heute etwa ein Drittel des Staatshaushaltes.
Der Kühlturm DE-100 ist Teil einer offenen Verdunstungskühlanlage mit ca. 140 m³ Kühlwasserinhalt. Stündlich zirkuliert der komplette Wasserinhalt vier- bis fünfmal über den Kühlwasserkreislauf, in dem die Wassertemperatur von ca. 36 °C auf knapp unter 30 °C reduziert wird. Durch den Wärmeentzug verdunsten so täglich fast 500 m³ Wasser, die als Wasserdampf über den Kühlturm an die Umwelt abgegeben werden. Dieselbe Menge wird täglich auch wieder als Frischwasser in das Kühlsystem eingebracht.
Die Frischwasserversorgung erfolgt üblicherweise aus eigenen Brunnen auf dem Firmengelände. Das Brunnenwasser gelangt von dort über große Wasserspeicher ( 30 000 m³ Inhalt) zu mehreren Verdunstungskühlanlagen am Standort Coatzacoalcos Veracruz.
Das Kühlwasser im Kühlturm DE-100 wurde vor Beginn des Anolyte-Projekts mit Chlorgas und zusätzlich mit Bioziden auf Brom- und Aldehydbasis behandelt. Für die pH-Regulierung wurde Schwefelsäure zugegeben. Des Weiteren erfolgte eine Behandlung mit Korrosionsinhibitoren und Anti-Verkrustungsmitteln. Trotz dieser umfangreichen Maßnahmen lagen die mikrobiologischen Werte bezüglich der Gesamtkeimzahlen bei mehreren 10 000 KBE/ml. Bei den Legionellenuntersuchungen wurden regelmäßig erhöhte Werte größer 1000 KBE/100 ml gefunden. In allen Bereichen des Kühlturms hatte sich ein starker Biofilm aufgebaut. In Bereichen, die direktem Sonnenlicht ausgesetzt sind, erschwerte zudem starkes Algenwachstum einen hygienischen Betrieb des Systems.
Monatlich entstanden am Kühlturm DE-100 für Chlorgas, Biozide und die Betreuung der Dosiersysteme sowie die Überwachung der Gefahrstoffe Kosten in Höhe von etwa 3000 Euro. Die Kosten für die sonstigen Chemikalien und der Aufwand für Schutzkleidung und Schulung der Mitarbeiter sind hierbei noch nicht berücksichtigt.
Alles in allem war die Situation für die verantwortlichen Ingenieure bei Pemex nicht zufriedenstellend. Trotz hohem Aufwand für die Wasserbehandlung erreichten sie nur unbefriedigende hygienische Zustände in den Kühlsystemen. Mehr noch quälte sie das Risiko für Leib und Leben, das sie und ihre Kollegen jeden Tag beim Umgang mit den gefährlichen Chemikalien (z. B. Chlorgas) eingehen mussten.
Effektive Keimreduktion
Die Umstellung der Kühlwasserbehandlung auf Anolyte am Kühlturm DE-100 in Coatzacoalcos Veracruz erfolgte ab dem 19. März 2016. Für die Wirkstoffherstellung wurde in der Woche zuvor eine Aquadron-PGK2-Anlage aufgebaut. Die Aquadron-Anlage hat eine tägliche Produktionskapazität von 2000 l Anolyte mit einer Wirkstoffkonzentration von ca. 500 mg/l.
Zu Beginn der Kühlwasserbehandlung wurden für die mikrobiologische Sanierung des Kühlturms ca. 1500 l Anolyte-Konzentrat in das Kühlwasserauffangbecken am Boden des Kühlturms gegeben. Über die Zirkulationspumpen erfolgt die Wirkstoffverteilung im ganzen Kühlwasserkreislauf. Die Messungen der Wirkstoffkonzentration im Kühlwasser ergaben eine Anolyte-Konzentration von 0,7 mg/l, gemessen als freies Chlor.
Wegen der hohen organischen Belastungen durch Biofilme und Algenwuchs reduzierte sich die Konzentration innerhalb weniger Stunden auf ca. 0,5 mg/l. Dieser Wert wurde durch die Dosierung von 40 bis 50 l Anolyte pro Stunde während der folgenden Tage konstant gehalten.
Bereits am dritten Tag nach der Umstellung auf Anolyte konnte eine Reduktion der im Kühlturm vorhandenen Biofilme festgestellt werden. Es zeigten sich sogar erste Anzeichen, dass die vor allem an den Tropfenabscheidern des Kühlturms gewachsenen Algen durch die permanente Berieselung mit dem mit Anolyte behandelten Kühlwasser angegriffen wurden. Sie ließen sich sehr leicht und ohne große manuelle Anstrengung vollständig wegwischen, was zuvor selbst durch den Einsatz von Metallspachtel und Bürste nur mit großem Kraftaufwand möglich war. Die Ergebnisse der ersten mikrobiologischen Analysen ergaben bezüglich der Gesamtkeimzahlen einen Rückgang von 49 000 KBE/ml (vor der Anolyte-Behandlung gemessen) auf 10 mg/l (Nachweisgrenze). Ein Resultat, das nach so kurzer Zeit alle Beteiligten überraschte.
In den folgenden zwei Wochen wurden bei wechselnden äußeren Einflussfaktoren, wie reduzierte und erhöhte Frischwasserzufuhr, klimatische Veränderungen (Sonnenstunden und Intensität) unterschiedliche Dosiermengen getestet. Das Ende der Testphase bedeutete auch gleichzeitig das Ende der Grundsanierung des Kühlturms DE-100. Ab dem 4. April 2016 wurde die stündliche Anolyte-Dosierung auf 28 bis 30 l reduziert. Mit dieser Dosierung wird eine konstante Wirkstoffkonzentration zwischen 0,15 bis 0,25 mg/l freiem Chlor im Kühlwasser erreicht.
Diese Einstellung ist zudem ausreichend, um die Gesamtkeimzahl bei 22 und 36 °C unter 100 KBE/ml, mehrheitlich sogar unter der Nachweisgrenze von 10 mg/l, zu halten. Pathogene Keime oder Legionellen wurden seit der Nutzung von Anolyte in keiner Probe mehr gefunden.
Direkt zu Beginn der Kühlwasserbehandlung mit Anolyte wurde die zusätzliche Zugabe von Bioziden, pH-Regulierer und Korrosionsinhibitoren gestoppt. Auf die Dosierung der Anti-Verkrustungs-Chemikalie wollten die Verantwortlichen von Pemex vorerst nicht verzichten. Dass die Anolyte-Dosierung keine Korrosion verursacht und sich keine neuen Biofilme bilden, wurde während der ersten Wochen durch eine in das Kühlwasser getauchte „Opferanode“ überwacht, deren Oberfläche regelmäßig auf Veränderungen untersucht wurde. Die Anode zeigte keinerlei Korrosion, es wurde weder Anodenmaterial abgebaut, noch fand ein Aufbau von Biofilmen auf den Oberflächen statt.
Zusätzlich zu den durchweg positiven Ergebnissen bezüglich der Mikrobiologie und der hygienischen Gesamtsituation in Kühlturm und Kühlwasser konnten die Behandlungskosten pro Tag (inkl. Wartung und Verschleißteile) auf 28 Euro gesenkt werden. Da die Aquadron-Anlage für die Fernüberwachung ausgestattet ist, sich der Betriebsaufwand ohnehin pro Woche auf 2 bis 3 h zum Auffüllen der Salztabletten und Überprüfen weniger Anlagenparameter beschränkt, reduziert sich auch der personelle Aufwand auf ein Minimum. Die monatlichen Kosten betragen heute ca. 900 Euro. Die Anolyte-Produktionsanlage wird zweimal jährlich durch den Innowatech-Vertriebspartner gewartet und hat eine Nutzungsdauer von mindestens 35 000 Betriebsstunden, was am Standort Coatzacoalcos Veracruz/Mexiko in etwa zehn Jahren entspricht.
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Autor: Volker Fischer
Geschäftsführer,
Innowatech
