Sicherer Betrieb von Verdunstungskühlanlagen mit Wissen und Erfahrung
Kalk und Korrosion beeinträchtigen die Wirkung von Kühlwassersystemen. Biofilme können sogar ernste Gesundheitsschäden verursachen. Lassen Sie es nicht so weit kommen.
Kühlwassersysteme werden in industriellen Prozessen eingesetzt, um überschüssige Wärme durch Wasserverdunstung an die Umgebung abzuführen. Dabei kann es im gesamten wasserberührten Bereich der komplexen Anlagen zu unerwünschten Nebeneffekten kommen. Ablagerungen jeglicher Art haben prozessrelevante Störungen zur Folge. Was das bedeutet, wird Betreibern oftmals erst klar, wenn die Produktion aufgrund sinkender Wärmeübergänge, Reduzierung von Rohrquerschnitten, niedrigem Wirkungsgrad, Reinigungsbedarf oder Verschleiß eines Kühlwassersystems beeinträchtigt wird — oder wegen gesundheitlicher Risiken gar eingestellt werden muss.
Verhindert werden können solche, meist teuren Vorfälle nur durch ein durchdachtes, anlagenspezifisches Betriebskonzept, das sorgfältig und zuverlässig umgesetzt wird. Alles, was dazugehört, bietet Ihnen die Schweitzer-Chemie aus einer Hand — vom intelligenten, digitalen Wasserdatenmanagement, über perfekt abgestimmte Produkte zur chemischen Wasserbehandlung bis hin zu allen erforderlichen Serviceleistungen wie Reinigung und Wartung.
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Probleme & Herausforderungen
Die Verdunstung von Wasser bedingt eine Anreicherung von Salzen. Werden dabei unter den systemspezifischen Bedingungen – in erster Linie pH-Wert und Temperatur – die gewisse Konzentrationen überschritten, können die Salze auf den betroffenen Oberflächen in Form von Schlämmen oder festen Ablagerungen ausfallen. Wie stark sich Ablagerungen ausbilden, hängt unter anderem von der Zusatzwasserqualität ab, die sich von Standort zu Standort stark unterscheiden kann.
In offenen Verdunstungskühlanlagen besteht aufgrund der hohen Sauerstoffsättigung des Wassers generell ein gewisses Risiko der Korrosion. Durch ansteigende Salzkonzentrationen und die dadurch bedingte, erhöhte elektrische Leitfähigkeit verstärkt und beschleunigt sich diese Tendenz: Metallionen gelangen an der Anode ins Wasser und bilden Ablagerungen in Form von unlöslichen, teilweise porösen Metalloxiden.
Über das Zusatzwasser, die Luft und unter Umständen auch den zu kühlenden Prozess kommt es zum Eintrag verschiedener Verunreinigungen in das Nutzwasser. Sand, Staub, Pflanzenbestandteile, Öl und andere störende Substanzen lagern sich häufig in wenig oder gar nicht durchströmten Bereichen der Verdunstungskühlanlage ab.
Zusatzwasser und Luft enthalten auch Bakterien, Pilze, größere Einzeller (Protozoen) und Algen. Die meisten dieser Mikroorganismen neigen dazu, wasserberührte Oberflächen zu besiedeln und sogenannte Biofilme auszubilden. Oberflächen, die mit Härteablagerungen oder Korrosionsprodukten belegt sind, werden leichter durch Mikroorganismen besiedelt. Biofilme führen nicht nur zu prozessrelevanten Problemen. Sie sind auch ein hervorragender Nährboden für Krankheitserreger wie Legionellen. Über die aus Verdunstungskühlanlagen austretenden Aerosole können Legionellen unter Umständen über mehrere Kilometer transportiert werden.
42. BImSchV und VDI 2047
2017 trat die 42. Verordnung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImSchV) in Kraft, welches den Betrieb von Verdunstungskühlanlagen, Kühltürmen und Nassabscheidern Zusätzlich zum technischen Regelwerk VDI 2047 (Richtlinienreihe zum Betrieb von Rückkühlwerken) regelt. In den Jahren davor hatten Verdunstungskühlanlagen in Deutschland schwerwiegende Legionellen-Ausbrüche verursacht. 2010 erkrankten in Ulm 64 Menschen an einer Legionellose, fünf von ihnen starben. In Warstein waren 2013 aus dem gleichen Grund rund 160 Erkrankungen und drei Todesfälle zu beklagen.
Die 42. BImSchV betrifft alle Anlagen, in denen Wasser verrieselt oder versprüht wird oder anderweitig mit der Atmosphäre in Kontakt kommen kann. Die Betreiber haben umfangreiche Verpflichtungen abzuarbeiten. So muss unter anderem eine Gefährdungsbeurteilung unter Beteiligung einer hygienisch fachkundigen Person erstellt sowie ein durchgängiges Betriebstagebuch geführt werden. Alle fünf Jahre ist eine externe Überprüfung des ordnungsgemäßen Anlagenbetriebs durchzuführen. Chemische, physikalische oder mikrobiologische Kenngrößen müssen im zweiwöchigen Rhythmus betriebsintern überprüft und dokumentiert werden. Laboruntersuchungen des Kühlwassers auf Legionellen und allgemeine Koloniezahl sind alle drei Monate verpflichtend vorgeschrieben. Zusatz- und Kühlwasser sind auf die wasserführenden Komponenten abzustimmen, ebenso Betriebsstoffe wie Desinfektions- und Reinigungsmittel. Bei Überschreitung des Maßnahmenwertes für Legionellen muss sofort die zuständige Immissionsschutzbehörde informiert werden.
Die Handlungsanweisungen der VDI 2047 gehen teilweise noch über die Forderungen der 42. BImSchV hinaus. Die VDI 2047 zeigt den Betreibern jedoch auch detaillierter, wie die Vorschriften der 42. BImSchV umgesetzt werden können, um einen möglichst risikoarmen Betrieb ihrer Verdunstungskühlanlage zu erreichen.
Unsere Lösungen für Ihre Anlagen
Wasseraufbereitung
Zur Wasseraufbereitung stehen Verfahren wie Filtration (zur Entfernung von Feststoffen und Enthärtung) oder Entsalzung (zur Entfernung von gelösten Stoffen) zur Auswahl. Mit Wasseraufbereitung und einer entsprechenden Verschneidung kann die benötigte Wasserbeschaffenheit maßgeschneidert eingestellt werden. In Kombination mit geeigneter Absalztechnik wird gewährleistet, dass Verdunstungskühlanlagen mit einer gewissen Eindickung wirtschaftlich und gleichzeitig mit geringem Risiko zur Ausbildung von Ablagerungen gefahren werden können.
Wasserbehandlung
Für die Wasserbehandlung sollte unter Berücksichtigung der Zusatzwasserbeschaffenheit und der Herstellervorgaben ein anlagenspezifisches Gesamtkonzept entwickelt werden. Ein Teil dieses Konzepts ist die Dosierung von Härtestabilisatoren und Dispergatoren sowie Korrosionsinhibitoren (häufig als kombinierte Produkte) zur Vermeidung von Härteablagerungen und Korrosionsvorgängen. Zur Minimierung der mikrobiellen Vermehrung werden Biozide oder physikalische Desinfektionsverfahren genutzt. Der Einsatz von Härtestabilisatoren, Dispergatoren, Korrosionsinhibitoren und Bioziden ist von den Anforderungen an das Nutzwasser abhängig. Maßgeblich sind hier die Herstellervorgaben aller wasserberührten Komponenten. Aber auch mikrobiologische und sonstige Belastungen des Systems sowie physikalische wie chemische Rahmenbedingungen und abwasserrechtliche Vorgaben sind zu beachten. Unterstützend können Biodispergatoren eingesetzt werden. Sie besitzen selbst keine biozide Wirkung, können aber die Wirkung von Bioziden unterstützen, indem sie Oberflächenbeläge wie Biofilme ablösen und die Abtötung von Mikroorganismen auch in tieferen Schichten von Biofilmen und anderen Ablagerungen ermöglichen.
Optimal ist die Abrundung des Konzepts durch den Einsatz von Filtertechnik, beispielsweise in Form eines Sandfilters. Dadurch werden über die Luft und das Zusatzwasser eingetragene Schmutzstoffe sowie abgetötete Biomasse aus dem System entfernt und die Ausbildung von Sedimenten reduziert. Als Konsequenz daraus kann gegebenenfalls der Einsatz von Bioziden verringert werden.
Relevante Normen und Richtlinien
- 42. Bundes-Immissionsschutzverordnung (42. BImSchV)
- VDI 2047 (Richtlinienreihe zum Betrieb von Rückkühlwerken)
- VDI 3803 (Richtlinienreihe zu technischen Anforderungen an Raumlufttechnische Anlagen)
- VDI 6022 (Richtlinienreihe zur Raumlufttechnik und Raumluftqualität)
