Trinkwasserqualität: Zentrale Dosierung von WASFTUNG 66 66ftfbff67 Trinkwasserqualität: Zentrale Dosierung…

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  • Technik TrinkwasseraufbereiTung

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    Trinkwasserqualitt: Zentrale Dosierung von Silikaten und Silikat-Phosphat-Mischungen

    Trinkwasser soll natrlich, frisch, klar und schmackhaft sein. Daher wird es im

    Wasserwerk nach europischen Standards aufbereitet und in guter Qualitt

    abgegeben. Mitunter kommt es jedoch auf dem Transportweg vom Wasserwerk

    zum Verbraucher zu Qualittsstrungen, die sich in einer Trbung und Verfrbung

    des Trinkwassers zeigen. Eine effektive, preiswerte und schnell wirkende Manah-

    me, um den Qualittsstandard des Trinkwassers zu sichern, ist die zentrale Dosie-

    rung von geeigneten Inhibitoren zum Trinkwasser.

    Wesentliche Faktoren fr das Vorkommen von Qualittsstrungen des Trinkwassers in Rohrleitungen sind ein berdimensio-niertes Rohrnetz, Stagnation, vor allem im Endstrangbereich, unkontrolliertes Mischen verschiedener Wsser, schwan-kende Wasserqualitten und Flierich-

    tungsvernderungen. Auch ungeschtz-tes Rohrleitungsmaterial (Abb. 1) und unkontrollierter Sedimenttransport im Verteilungssystem kommen als Auslser infrage.

    In den meisten Fllen lassen sich die vorgenannten Faktoren nicht kurzfristig

    ndern. In der Regel sind Netzsplungen das erste Mittel der Wahl, um die Quali-ttsstrungen zu beseitigen. Leider sind die Erfolge oftmals nur von kurzer Dauer und die erforderliche Splfrequenz bringt den Versorger nicht selten an die Gren-zen dessen, was bei gegebenem Perso-

    Abb. 2 Beispiel einer Lager- und DosierstationAbb. 2 Beispiel einer Lager- und DosierstationAbb. 2 Beispiel einer Lager- und DosierstationAbb. 2 Beispiel einer Lager- und DosierstationAbb. 1 Ungeschtzte Rohrleitung

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    ren, auf Basis von carbonataktivierten Sili-katen und/ oder geeigneten Phosphaten, bewirken die Ausbildung einer gut scht-zenden Deckschicht im Rohrinnern. Die Produkte und deren Einsatz sind in den DVGW-Arbeitsblttern, W 215, Teil 1 und 2 [1], beschrieben.

    In enger Zusammenarbeit mit fhren-den Instituten wurden allein in Deutsch-land rund 90 wissenschaftliche Untersu-chungen zur Korrosionsinhibierung von Trinkwassersystemen durchgefhrt. Ein wesentlicher Bestandteil der Untersu-chungen war zumeist neben der Wirk-samkeitsprfung die Substituierung der Phosphate durch Silikate, nicht zuletzt, weil dies in Deutschland eine hufige For-derung der Gesundheitsmter und Auf-sichtsbehrden war und ist.

    Die zentrale Dosierung von Korrosions-inhibitoren ist eine seit Jahrzehnten in der Praxis gngige und bewhrte Manahme, um eine Beeintrchtigung der Trinkwasser-qualitt durch die Wechselwirkung des Trink-wassers mit den metallischen Werkstoffen des Verteilungsnetzes, aber auch der Haus-installationen zu verhindern. Zum Einsatz kommen neben Pulverprodukten zumeist hoch konzentrierte Flssigprodukte, die anwendungsfreundlich in konzentrierter Form dosiert werden knnen (Abb. 2).

    Grundstzlich mssen die Korrosions-vorgnge und der Deckschichtaufbau als dynamischer Prozess verstanden werden. Folglich ist es erforderlich, dass die Zugabe von Inhibitoren in Menge und Zusammen-setzung entsprechend dem fortschreiten-den Deckschichtaufbau angepasst wer-den [2, 3]. In der Praxis hat es sich oft als vorteilhaft gezeigt, wenn eine Inhibie-rungsmanahme mit einer reinen Phos-phatdosierung begonnen wird. Dabei sollte die Zugabe i. d. R. nicht unter 3 mg/l Phosphat (angegeben als PO4) liegen, ideal sind Werte zwischen 3 und 5 mg/l Phosphat (angegeben als PO4). Es wird empfohlen, mit Beginn der Inhibitordosie-rung eine Netzsplung vorzunehmen. Dadurch werden lose anhaftende Inkrus-tierungen und Sedimente entfernt, die eine ordentliche Deckschichtbildung st-ren knnen. Nach etwa sechs Monaten kann dann die Phosphatkonzentration halbiert werden, bei gleichzeitiger Zugabe von Silikat. In dieser Phase werden abhngig von der Wasserqualitt zwi-schen 3 und 6 mg/l Silikat (angegeben als SiO2) zugegeben. Im Weiteren wird der Phosphatanteil schrittweise vermindert, bis zur Erreichung der sogenannten Erhal-tungsdosierung. Je nach Wasserqualitt und Zustand des Rohrnetzes ist

    nalstand geleistet werden kann. Auch Intensivsplungen (z. B. Luft-Wasser-Sp-lung) fhren, etwa bei berdimensionier-ten Netzen oder Wasserqualitten, die keine ordentliche Deckschichtbildung fr-dern, wiederum nur zu kurzzeitigem Erfolg. Nachhaltigeren Erfolg hingegen verspre-chen professionelle Splplne, die von spezialisierten Instituten und Ingenieur-bros erarbeitet werden. Doch ist die Umsetzung eines solchen Splplanes zumeist kosten- und personalintensiv. Auch ist die Netzsplung bei Qualitts-strungen aufgrund aktueller Korrosions-vorgnge, z. B. instationrer Korrosion in Endstrngen, nicht zielfhrend und zeigt ebenfalls nur eine kurzzeitige Verbesse-rung der Situation. Daher muss eine Mg-lichkeit gefunden werden, um den Kun-den zufriedenzustellen mglichst ohne groe Investitionen vorzunehmen.

    Eine effektive, preiswerte und schnell wirkende Manahme, um den Qualitts-standard des Trinkwassers zu sichern, ist die zentrale Dosierung von geeigneten Inhibitoren zum Trinkwasser, um bei kor-rosionschemisch ungnstigen Verhltnis-sen eine Beeintrchtigung der Trinkwas-serqualitt zu verhindern. Diese Inhibito-

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  • Technik TrinkwasseraufbereiTung

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    Die in der Regel erforderlichen Zugabe-mengen sind Tabelle 1 zu entnehmen. Unter Behandlungsziel wird hier zwi-

    schen Sanierung und Erhaltung unter-schieden. Mit dem Begriff Sanierung sind die ersten sechs bis zwlf Monate bezeich-net. Danach wird die Zugabe sukzessive auf die Erhaltungsdosierung reduziert.

    Zur berprfung der Notwendigkeit und der Wirksamkeit einer Inhibierungsma-nahme kann zur berschlgigen Beurtei-lung ein Ringsulenversuch durchgefhrt werden (Abb. 4). Ziel solcher Versuche ist

    dabei sogar die phosphatfreie Fahrweise unter alleinigem Einsatz carbonataktivier-ter Silikate mglich. Beispiele hierzu sind die Wasserversorgung Wiesbaden [4], heute Hessenwasser GmbH & Co. KG, und die Stadtwerke Gttingen AG [5].

    Um die Aufgabe der vernderten Inhi-bitorzusammensetzung elegant, das heit ohne aufwendige Vernderungen der Dosieranlage, zu lsen, wurde das Integ-rations-Verfahren entwickelt [6]. Dabei werden die Komponenten Silikat- und Phosphatlsung getrennt gelagert und getrennt dem Trinkwasser zugegeben. Die-ses Verfahren ermglicht es, nicht nur die Inhibierungsmanahme unter kologi-schen Gesichtspunkten (Verminderung des Phosphateintrages) zu optimieren, sondern bietet auch einen deutlichen wirt-schaftlichen Vorteil, da hoch konzentrierte Einzellsungen eingesetzt werden kn-nen. Die Dosierung erfolgt volumenpro-portional zum Trinkwasserstrom mittels Dosierpumpen, z. B. Membran- oder Zahn-radpumpen. Die Anpassung der Dosier-leistung kann bei konstanter Frdermenge manuell fest eingestellt oder durchfluss-proportional vorgenommen werden.

    Neben der Korrosionsinhibierung besteht ein oft wichtiger Zusatznutzen in der Mglichkeit, bei Bedarf den Inhibitor so anzupassen, dass auch eine Hrtesta-bilisierung erfolgt. Dadurch knnen ins-besondere Warmwassersysteme der Abnehmer frei von Ablagerungen gehal-ten werden (Abb. 3).

    es, den optimalen Inhibitor und/oder die Mindest-Dosiermenge zu ermitteln. Es knnen mehrere Versuchsstrecken paral-

    lel betrieben werden, wobei die Versuchs-strecken mit verschiedenen Inhibitoren (z. B. Integrations-Verfahren, Silikat/Phos-phat-Kombinationen, carbonataktivier-tem Silikat, verschiedene Phosphate) behandelt werden. Dieses Untersuchungs-verfahren ist eine schnelle und preiswerte Methode zur orientierenden berprfung einer geplanten oder bereits laufenden Inhibierungsmanahme.

    Abb. 4 Beispiel eines Ringsulen-VersuchsaufbausAbb. 3 Vergleich einer Heizschlange aus einem Warmwasserboiler, mit (links) und ohne (rechts) Inhibitor-Zugabe

    Tabelle 1 In der Regel erforderliche Zugabemengen

    Werkstoff

    Eisenwerkstoffe

    Verzinkter Stahl

    Kupfer

    1) Sanierungsmanahmen ausschlielich mit Silikaten sind nur in Ausnahmefllen sinnvoll.2) Die Erhaltungsdosierung nur mit Silikaten sollte vorher berprft werden (z. B. Ringsulenversuch)

    Behandlungsziel

    Sanierung 1)

    Erhaltung

    Sanierung 1)

    Erhaltung

    Sanierung 1)

    Erhaltung

    Silikat

    8-12 mg/l SiO24-6 mg/l SiO28-12 mg/l SiO24-6 mg/l SiO2

    6-12 mg/l SiO2 2)

    Silikat-Phosphat

    2-6 mg/l SiO2 und 3-5 mg/l PO42-6 mg/l SiO2 und 0,2-1 mg/l PO42-6 mg/l SiO2 und 3-5 mg/l PO42-6 mg/l SiO2 und 0,2-1 mg/l PO43-5 mg/l PO42-6 mg/l SiO2 und 0,5-1 mg/l PO4

    Korrosionsvorgnge und Deckschicht-aufbau sind dynamische Prozesse.

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    [5] Schuhmacher, P. G, Wagner I., Kuch, A.: Die Trinkwasserversorgung von Gttingen mit Mischwasser und Erfahrungen ber den Einflu der Wasserqualitt und von Inhibitoren auf Korrosion im Rohrnetz, gwf-wasser/abwasser, 129 (1988) 3, 146-152.[6] Technische Information der BKG Water Solutions Integrations-Verfahren[7] Technische Information Nr. 313 der BKG Water Solutions Ringsulen-Versuchsanlage.

    Phosphaten lassen sich sogenannte Rost-wassererscheinungen schnell, preiswert und ohne groe Investitionen beseitigen. Damit knnen hohe Investitionen in die Rohrnetzsanierung vermieden bzw. zeit-lich gestreckt werden. Vielfach wird die Einrichtung einer Inhibierungsmanahme als Interimslsung durchgefhrt, da Sanie-rungen im Rohrnetz mittel- bis langfristig angelegt sind. Grundstzlich sollte eine solche Manahme durch Vorversuche geprft werden.

    Literatur[1] DVGW-Arbeitsblatt W 215, Teil 1 und 2.[2] Wagner, I.: Inhibitoren zum Korrosions-schutz im Trinkwasserbereich, DVGW energie I wasser-praxis 11-2005, wvgw, Bonn.[3] Hater, W., Schmidt, P.: Zentrale Dosierung von Korrosionsinhibitoren zum Trinkwasser, bbr Fachmagazin fr Brunnen- und Leitungsbau 01-2007, wvgw, Bonn.[4] Drews, M., Hahl, H.-P., Wehle, V.: Restentsuerung des Trinkwassers durch Dosierung alkalisierender Mittel am Beispiel der Stadtwerke Wiesbaden AG, gwf-wasser/ abwasser, 136 (1995) 7, 360-366.

    Speziell prparierte, gekennzeichnete und gewogene Rohrproben aus dem gewnschten Werkstoff werden dem zu prfenden Trinkwasser fr einen bestimm-ten Zeitraum unter definierten Bedingun-gen ausgesetzt. Dabei werden die Rohr-proben im Abstand von vier Wochen aus-gebaut, visuell geprft, gereinigt und zurckgewogen. Aus dem Gewichtsver-lust kann die Korrosionsgeschwindigkeit (Korrosionsrate) in mm/a errechnet wer-den [7].

    FazitDer Einsatz von Silikaten und Silikat-Phos-phat-Mischungen ist in Deutschland Stand der Technik und wird zunehmend auch in anderen europischen Lndern angewen-det. Bei fachgerechter Verwendung von Inhibitoren wird das Verteilungssystem wirksam gegen Korrosion geschtzt, die Trinkwasserqualitt bis zum Abnehmer gewhrleistet und der unerwnschte Ein-trag von Schwermetallen ins Trinkwasser (z. B. aus Hausinstallationen) deutlich vermindert.

    Mit geeigneten Inhibitoren auf Basis von carbonataktivierten Silikaten und/oder

    Autor

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