Kühlwasserbehandlung kann vollständig auf Chemie verzichten
Jahrzehntelang war die chemische Behandlung von Kühlwasser Standard. Doch die auftretenden Nebenwirkungen stören nicht nur den Betriebsablauf, sie sind auch gefährlich für Mensch und Umwelt. Die größte Gefahr geht von Kalkablagerungen, Korrosion und Legionellen oder Bakterien aus. Eine Düsseldorfer Firma hat nun eine umweltfreundliche Variante entwickelt.
Rund 32 Mrd. m³ Kühlwasser fallen jährlich in Deutschland an. Um Schäden und Verschmutzungen an den Anlagen vorzubeugen, werden sie mit mehr als 6000 t Bioziden, Korrosionsinhibitoren, Härtestabilisatoren sowie mit unzähligen Tonnen Salz für die Regeneration von Ionenaustauschern versetzt – eine Belastung für Mensch und Umwelt.
Die Düsseldorfer DAT GmbH hat nun eine umweltfreundliche Lösung zur Behandlung von Kühlwasser entwickelt. Das physikalisch-biologische System verzichtet vollständig auf chemische Zusatzstoffe, Biozide oder Härtestabilisatoren. Dies ist sowohl aus Umweltgesichtspunkten, aber auch aus Sicht des Arbeitsschutzes und der Kosten attraktiv.
„Wir können den Teufelskreislauf herkömmlicher Methoden durchbrechen“, sagt Marc A. Flettner, Geschäftsführer von DAT: Um im Kühlturm Anreicherungen mit Salzen zu verhindern, wurden bislang Ionentauscher eingesetzt, die letztlich das Wasser weicher machten. Dadurch nahm Korrosion zu, die durch Härtestabilisatoren wie Polymere oder Korrosionsinhibitoren wie Phosphaten oder Azolen behandelt wird.
„Diese dienen als Nahrungsgrundlage für Bakterien und fördern so die Bildung des Biofilms“, so Flettner. Dagegen wiederum wurden Biozide eingesetzt, die korrosive Eigenschaften haben können und im Falle von nichtoxidativen Bioziden nach Adaptation zu Nährstoffen für die Mikroorganismen werden können.
Das neu entwickelte „Dynamic Aquabion Tower (DAT)-System“ besteht aus vier Komponenten, die aufeinander aufbauen: Ein Separator filtriert das Kühlwasser und schlämmt es ab, um so die Korrosion zu verhindern. Ein Transformator entfernt gelöste Nährstoffe. Er enthält ähnliche Mikroorganismen wie der Kühlturm. Diese entziehen dem Wasser die Nährstoffe, sodass die Kolonien im Kühlturm selbst nicht mehr ausreichend versorgt werden und die Legionellen im Kühlwasser sich so reduzieren lassen. Dann erfolgt eine weitere Entkeimung und anschließend eine Verminderung neuer Kalkablagerungen. Ein Webcontroller überwacht den Prozess.
Die Entwicklungsphase für das Verfahren wurde vom IWW Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasser in Mülheim an der Ruhr wissenschaftlich begleitet. „Unsere Untersuchungen zeigten, dass eine Reduktion von Legionellen im Kreislaufwasser um bis zum Faktor 1000 erreicht wird“, sagt Martin Strathmann vom Bereich Angewandte Mikrobiologie des IWW. Dies sei besonders für die Mitarbeiter eine wichtige Entwicklung.
„Legionellen werden über die Verdunstungsschwaden der Kühltürme in die Umgebung abgegeben und von Menschen eingeatmet“, erklärt Strathmann. Humanpathogene Mikroorganismen wie Legionella pneumophila können schwere Lungenentzündungen wie die Legionärskrankheit auslösen. Nicht selten endet diese tödlich. Dieses Risiko werde durch das DAT-System erheblich verringert, so Strathmann.
Der Schritt in diese Richtung sei aus seiner Sicht notwendig gewesen, wobei es schon früher Versuche gab, Kühlsysteme sicherer und effektiver zu machen. „Die grundlegende Idee der Nährstoffentfernung durch einen Bioreaktor zur Verhinderung von Biofouling wurde in einigen Forschungs- und Pilotanlagen getestet, doch vor der Markteinführung des DAT-Systems nie in ein kommerziell vertriebenes System eingesetzt“, sagt Strathmann. Dies war der DAT ab 2010 möglich, nachdem ein Investor gewonnen wurde, der die weitere Finanzierung des Unternehmens langfristig sicherte.
Anfangs war es schwierig, die Kunden zu überzeugen, ihre Systeme auf die neue Technik umzustellen. „Kühltürme stehen nicht unbedingt im Mittelpunkt der betriebswirtschaftlichen Analyse, daher hat es auch viele Jahre gedauert, bis das Thema auf die Tagesordnung kam“, sagt Geschäftsführer Flettner. Die Investitionskosten schreckten zu Beginn viele Unternehmen ab, mittelfristig lohnt sich die Umrüstung aber finanziell wie auch aus umweltpolitischer Sicht. „Die Kosten amortisieren sich nach anderthalb bis drei Jahren“, so Flettner.
Mittlerweile haben sich etwa 40 Unternehmen dazu entschlossen, ihre Anlagen mit dem DAT-System umzurüsten. Es handelt sich dabei um Betriebe aus der metall- und glasverarbeitenden Industrie oder um Lebensmittelkonzerne. Einer der ersten DAT-Kunden war das Lebensmittelunternehmen Rudolf Wild GmbH & Co. KG. „Wir haben vor allem eine sinnvolle Alternative zu Bioziden gesucht“, sagt Ingolf Böhm, technischer Leiter am Standort Berlin. Das Unternehmen betreibt dort das DAT-System bereits über 12 Monate erfolgreich.
Die VDI-Norm 3803 zur Kühlwasser- und Klimawasseraufbereitung stellt große Anforderungen an raumlufttechnische Anlagen für einen hygienisch einwandfreien Betrieb. „Das Wasser in der Lebensmittelproduktion muss frei sein von Keimen. Besonders gefährlich sind Schimmelpilze oder Hefen“, sagt Böhm. Bei der Kühlung komme es zu Schwankungen, die bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten dürften. Die zuverlässige Funktionsweise des DAT-Systems habe die anfänglichen Bedenken beseitigt. HOLGER PAULER
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