1

Broschuumlrefuumlr

Chlordesinfektion

- Grundlagen und Systembeschreibung -

Produktmanagement Desinfektions-Systeme

2

Inhalt

1 Einleitung 3

2 Verfahrenstechnik 3

21 Chemisch-Physikalische Eigenschaften von Chlorgas 3

22 Der kontrollierte und anwendungsspezifische Einsatz von Chlor 5

23 Die desinfizierende Wirkung von Chlor 7

24 Die elektrochemische Chlorbestimmung10

25 Arten der Chlorung 14

3 Aufbau von Chlorgassystemen15

31 Kleinchlorsysteme ndash gasfoumlrmige Entnahme17

311 Die Vakuumregler 18

312 Die Umschalter22

313 Die Injektoren23

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems25

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung 26

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige26

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash27

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme28

4 1 Systemaufbau - Grosschlor 29

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite29

412 Systemkomponenten auf der Chlorgasseite31

5 Sicherheitsaspekte 32

Abbildungsverzeichnis 33

Literaturverzeichnis34

ANHANG35

A1 36

A2 36

A3 37

A4 38

A5 41

3

1 Einleitung

Die Wasserdesinfektion mit Chlorgas

Wasser unser wichtigstes Nahrungsmittel ist durch Umwelt- und Zivilisationseinfluumlsse staumlndig Vermutzungen in Form von Verkeimung oder Kontamination mit toxischen Stoffen ausgesetzt

Die Reinhaltung des Wassers fuumlr unseren taumlglichen Gebrauch muss daher mit besonderer Sorgfalt und spezieller hochentwickelter Technologie erfolgen

Nicht nur im Trinkwasserbereich dem ein besonderer Stellwert zukommt steht die Erfuumlllung hoher Qualitaumltsanspruumlche im Vordergrund Auch in der Industrie bei der Bereitstellung von Wasser zur Produktion bzw als Prozessmedium in Form von zB Kuumlhl- oder Reinigungwasser sind die verfahrenstechnischen wie auch gesetzlichen Anforderungen an die Wasserbeschaffenheit hochDie Beschaffenheit des eingesetzten Wassers ist immer maszliggeblich mit der Effizienz eines Prozesses und der Produktqualitaumlt verbunden Beim Betrieb von Waumlrmetauscher- oder Klimaanlagen ist eine genaue Kontrolle der Wasserqualitaumlt und -konditionierung zur Vermeidung von Korrosion oder Biofilmbildung unerlaumlsslich Eine Minimierung der Keimzahl von Reinigungs- bzw Spuumllwaumlssern und der zu behandelnden Oberflaumlchen ist im Industriebereich eine der wichtigsten Vorgaben

Diese Brochure soll einen detailierten Uumlberblick vermitteln uumlber die Technik der ALLDOS Chlor-Desinfektions-Systeme den chemisch-physikalischen Eigenschaften von Chlor und der Anwendung der ALLDOS-Systeme anhand einiger Anwendungsfaumllle

Die Anlagen- bzw Systemkonzepte sollen hier Schritt fuumlr Schritt erlaumlutert werden und dem Anwender oder interessierten Leser die Moumlglichkeit geben die Projektierung und die Moumlglichkeiten die sich mit ALLDOS-Komponenten in der Wasserdesinfektion bieten zu verstehen

2 Verfahrenstechnik

21 Chemisch-Physikalische Eigenschaften von Chlorgas

Allgemeines

Chlor (griechisch chloros heiszligt gruumln) ist ein gelblich-gruumlnes Gas von stechendem die Schleimhaut reizenden Geruch Im Periodensystem der Elemente gehoumlrt es neben Fluor Brom und Iod zu der Gruppe der HalogeneChlor (Cl2) liegt zweiatomig vor und ist unter Normalbedingungen (20degC 1 atm) gasfoumlrmig Es kommt komprimiert fluumlssig in Stahlbehaumlltern (Fluumlssiggasflaschen oder Faumlsser) zum EinsatzIn der Natur kommt Chlor zu einem groszligen Anteil gebunden als Natriumchlorid vor und wird in groszligem Maszligstab bei der Elektrolyse von Natriumchloridloumlsungen gewonnen

Die desinfizierende bzw oxidierende Wirkung liegt daran dass Chlor sehr reaktionsfreudig ist und bereits unter Normalbedingungen schnell und zuverlaumlssig eine Entkeimung und Umsetzung toxischer Stoffe bewirkt

4

Chlor ist mehr als doppelt so schwer wie Luft und sinkt daher beim Ausstroumlmen nach unten Bereits bei geringen Konzentrationen von 03 ppm ist der Geruchsschwellwert erreicht Die Maximale Arbeitsplatzkonzentration liegt bei 15 mgmsup3 bzw 05 ppm Eine auch nur kurze Exposition bei 50 Vol ppm (vpm) in der Raumluft kann bereits toumldlich sein

Die Reinheit von industriell hergestelltem Chlor liegt bei mindestens 998 Gew Verunreinigt wird es im wesentlichen durch geringe Anteile an CO2 N2 und Wasser

Physikalische Daten zu Chlor

Molare Masse (Cl2) 71 gmolDichte (l) 20degC 88 bar 1420 kgmsup3Dichte (g) 20degC 10 bar 29 kgmsup3Rel Dichte ( Luft = 1) 25 -Siedepunkt (1 bar abs) - 34 degCSchmelzpunkt - 101 degCDampfdruck 20degC 68 barWaumlrmekapazitaumlt Cl2(g) 20degC 055 kJkgmiddotKWaumlrmekapazitaumlt Cl2(l) 20degC 097 kJkgmiddotKVerdampfungsenthalpie 252 kJkgWaumlrmeleitfaumlhigkeit Cl2(l) 011 WmmiddotKWaumlrmeleitfaumlhigkeit Cl2(g) 001 WmmiddotKKrit Temperatur (Ende DDK) 144 degCLoumlslichkeit in Wasser (20degC 1 bar) 72 gl

Zur besseren Darstellung des Dichte [2] und Dampfdruckverlaufs [2] dient Abb1 und Abb2

Dampfdruckkurve von Chlor

02468

101214161820

0 10 20 30 40 50 60Temp [degC]

Rei

ndam

pfdr

uck

abs

[bar

]

Abb 1 DDK von Chlor

fluumlssige Phase

gasfoumlrmige Phase

5

Dichte von fluumlssigem Chlor

12

125

13

135

14

145

15

0 10 20 30 40 50 60Temp [degC]

Dic

hte

[kg

dmsup3]

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte

Chlor ist ein sehr starkes Oxidations- bzw Desinfektionsmittel1 Weltweit ist der Anteil von Chlor im Vergleich mit allen anderen angewandten Desinfektionmittel am groumlszligten Die Entkeimung verlaumluft sehr schnell und bei fast allen Mikroorganismen nahezu vollstaumlndig Chlor ist bereits bei geringen fuumlr den Menschen unbedenklichen Konzentrationen ndash relativ zu anderen Bioziden ndash sehr effektiv

22 Der kontrollierte und anwendungsspezifische Einsatz von Chlor

Die Einsatzgebiete der Chlordesinfektion sind sehr vielfaumlltig und reichen weit uumlber die Trinkwasseraufbereitung hinaus

Weltweit ist die Chlordesinfektion im Badewasser in Schwimmbaumldern unerlaumlsslich und gesetzlich vorgeschrieben Es gibt zusaumltzliche Moumlglichkeiten der Badewasseraufbereitung wie die Desinfektion mit UV-Strahlung Membranfiltration oder die Ozonbehandlung Eine Langzeit-Desinfektionswirkung mit einer moumlglichst geringen Zudosierung von Bioziden und schneller Keimreduktion laumlszligt sich jedoch nur mit Chlor erreichen

In der Industrie ist bei der Aufbereitung von Prozeszlig- oder Produktwasser vor allem in hygienisch sensiblen Branchen wie der Lebensmittel- oder der Pharmaindustrie eine dauerhafte Desinfektionswirkung (nicht nur am Ort der Behandlung wie zB mit UV) unerlaumlsslich

Die Kuumlhlwasserbehandlung mit Chlor zielt auf die Vermeidung von Biofilmen ab In den allermeisten Faumlllen laumlszligt sich Biofilmbildung mit Chlorzugabe vermeiden oder zumindest minimieren

In der Praxis werden verschiedene Begriffe zur Quantifizierung der Chlorzugabe benutzt

1 Der Chlorbedarf beschreibt die Mindestmenge an wirksamen Chlor die dem Wasser zugegeben werden muss um die erforderliche Wirkung (zB Desinfektion) zu erreichen

1 unter Desinfektion versteht man die (moumlglichst schnelle) Keimzahlreduktion um 5-log Stufen

6

Generell setzt sich der Chlorbedarf aus der Chlorzehrung und dem noumltigen Chloruumlberschuszlig zusammen

2 Die Chlorzehrung ist die Differenz aus Chlorzugabe und analytisch feststellbarer Chlorkonzentration Hier ist zu beachten dass die Verweilzeit zwischen Zugabe und Probenahme einen groszligen Einfluss auf den Meszligwert hat

3 Der Chloruumlberschuszlig ist die wirksame Chlormenge (freies Chlor) die nach erreichen eines Reaktionsgleichgewichtes zwischen abreagierten (gebundenes Chlor) und freien Chlors zur Verfuumlgung steht Die Bemessung des Chloruumlberschuszliges ist abhaumlngig von der Wasserqualitaumlt der Temperatur und der Verweilzeit des Wassers im Leitungsnetz bis zum Verbraucher

4 Unter dem Begriff freies Chlor versteht man die Summe der Stoffkonzentrationen von elementarem Chlor Cl2 der unterchlorigen Saumlure HOCl und von Hypochlorit OCl -Die Angaben erfolgen in [mgl] [gmsup3] oder in Gewichts-ppm2

Elementares Chlor ist jedoch nur im sauren Bereich ab pHlt3 stabil Bei uumlblichen pH-Werten zwischen 65 und 85 liegt hauptsaumlchlich die fuumlr die Desinfektion maszliggebliche Komponente unterchlorige Saumlure HOCl vor

Bei der Einleitung von Chlorgas in Wasser stellt sich folgendes Gleichgewicht ein

HOClHClOHCl 22

Die entstehende Salzsaumlure wird im allgemeinen durch Wasserinhaltsstoffe wie Karbonate und Hydrogencarbonate (natuumlrliche Alkalinitaumlt) neutralisiert

5 Unter gebundenem Chlor versteht man den Chloranteil der zB mit Stickstoffverbindungen zu Chloraminen reagiert hat und der Desinfektion nicht mehr in vollem Maszlige zur Verfuumlgung steht

6 Als Gesamt-Chlor versteht man die Summe aller oxidierend wirkenden Chlorverbindungen einschlieszliglich der evtl vorliegenden Chloramine Falls bei der Messung Chlordioxid vorliegen sollte wird es auch meszligtechnisch erfasst

Zur quantitativen Erfassung der Chlorung wird im allgemeinen das freie Chlor gemessen Bei hohen Chloramingehalten wird zusaumltzlich der Gesamtchlorgehalt gemessen um aus der Differenz den Gehalt an gebundenem Chlor zu ermitteln

Generell ist zu bemerken dass bei einer Chlordesinfektion darauf zu achten ist die Ammoniak- bzw Aminkonzentrationen und auch die Konzentrationen an Kohlenwasserstoffen so gering wie nur irgendwie moumlglich zu halten um die Bildung von geruchlich und geschmacklich unvorteilhaften Chloraminen und die Bildung von uU toxischen chlorierten Kohlenwasserstoffen zu minimieren

2 gilt natuumlrlich nur fuumlr verduumlnnte Loumlsungen mit wasseraumlhnlicher Dichte asymp 1 kgl ppm parts per million = [mgkg] = [10-3g103g] = 10-6 =[ppm]

7

23 Die desinfizierende Wirkung von Chlor

Chlor wirkt auf die belebte und unbelebte Materie ein Im Falle der Einwirkung auf die belebte Materie spricht man von Desinfektion im Falle der Unbelebten von einer Oxidation In beiden Faumlllen jedoch handelt es sich um eine Oxidation der mit Chlor reagierenden Stoffe

Die Desinfektionswirkung beruht auf der Durchdringung und Degenerierung von Zellmembranen und der Stoumlrung oder Unterbrechung des Stoffwechsels der MikroorganismenDie unterchlorige Saumlure ist das Hauptdesinfektionsmittel neben dem Hypochloritanion Das Hypochloritanion ist mit einer Hydrathuumllle (Huumllle bestehend aus Wassermolekuumllen) umgeben und somit deutlich groumlszliger weniger faumlhig weiter oxidierend zu wirken (bei der Reaktion zu Chlorid Cl-) und auch deutlich schlechter permeabel durch Zellwaumlnde

Die Wirkung einer Chlordesinfektion haumlngt stark vom pH-Wert des Wassers ab Die unterchlorige SaumlureHOCl dissoziiert leicht in Wasser Der Grad der Dissoziation ist gemaumlszlig folgender Gleichung vom pH-Wert bestimmt

OClHHOCl

)()()(

HOClcOClcHcKi

Ki ist die Gleichgewichtskonstante bei einer bestimmten Temperatur3

c(x) ist die Konzentration der beteiligten Stoffe

Unterchlorige Saumlure in Abhaumlngigkeit vonpH-Wert und Temperatur

0

20

40

60

80

100

55 65 75 85 95pH-Wert

Ant

eil [

]

5degC25degC

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure

3 Zur Berechnung der K-Werte siehe Anhang Diagr A1 (fuumlr Experten)

Ki(5degC)= 22 x 10-8moll

Ki(25degC)= 35 x 10-8moll

8

So wie der Anteil der unterchlorigen Saumlure abnimmt nimmt der Hypochloritionenanteil zu Das heiszligt bei zB 80 unterchlorige Saumlure liegen 20 Hypochlorit vor

Fuumlr die effektiv loumlsbare Chlormenge pro Wasservolumen ist vorallem die Temperatur maszliggeblich Die Loumlslichkeit in Abhaumlngigkeit von der Temperatur zeigt folgendes Diagramm

Loumlslichkeit von Chlorgas in Wasser in Abhaumlnigkeitvon der Temperatur

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 20 40 60 80Temp [degC]

Chl

oran

teil

[gl]

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas

Bei obigen Diagrammen und denen im Anhang ist der Anteil von elementarem Chlor als Cl2 nicht beruumlcksichtigt weil er im allgemeinen4 deutlich im permil-Bereich liegt

Eine komplette Darstellung der Verteilung der Chlordissoziate zeigt folgendes Diagrammin dem auch das Verhalten der Stoffe bei pH-Werten wie sie eher selten in der Wasseraufbereitunganzutreffen sind aufgezeigt ist

4 bei uumlblichen pH-Werten (6-9) Temp (10 ndash 30degC) und Konz bis maximal einige 10 ppm

9

Chlordissoziate in Abhaumlnigkeit vom pH-Wert

01

1

10

100

0 2 4 6 8 10

pH-Wert

Ant

eil [

]

Cl2

HOCl

OCl-

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate

Systembedingungen die eine hohe Konzentration an unterchloriger Saumlure ermoumlglichen haben sich als besonders gut im Sinne einer schnellen und moumlglichst vollstaumlndigen Desinfektion erwieszligen

Fuumlr Escheria Coli Bakterien hat sich herausgestellt das bei verschiedenen pH-Werten die unterchlorige Saumlure im Mittel 50mal5 effektiver ist als Hypochlorit

5 einige Untersuchungen beziehen sich auf eine 80mal staumlrkere und andere Untersuchungen auf eine 20mal staumlrkere Desinfektionswirkung [1]

10

Die pH-Wertabhaumlngigkeit der Wirksamkeit von Chlor auf die in bakteriologisch belasteten Waumlssern sehr haumlufig vorkommenden Keime von Escheria Coli zeigt folgendes Diagramm

Desinfektionswirkung an Escheria Coli Bakterien [1] bei ca 25degC(Keimreduktion um 9999)

1

10

100

001 01 1

Freies Chlor (FAC free available chlorine ) in [ppm]

Zeit

[min

]

E Coli bei pH 70E Coli bei pH 77 (intrapoliert)E Coli bei pH 85

Abb 6 Desinfektion an EColi

24 Die elektrochemische Chlorbestimmung

Grundsaumltzlich sollte man zwischen der gelegentlichen und der permanenten Chlormessung unterscheiden

Die gelegentliche Messung erfolgt teilweise mit sehr einfachen rel ungenauen Mitteln wie Papiermeszligstreifen oder im besten Falle mit kleinen Handphotometern

Die photometrische Messung beruht auf der Intensitaumltsschwaumlchung eines Lichtstrahles mit definierter Wellenlaumlnge der durch eine Fluumlssigkeitsschicht tritt Die Abschwaumlchung der Intensitaumlt ist bei bekannter Ausgangsintensitaumlt ein Maszlig fuumlr die Konzentration des zubestimmenden Stoffes

Die Grundlage hierfuumlr ist das Lambert-Beersche Gesetz in dem der Zusammenhang zwischen der durchstrahlten Schichtdicke der Lichtabsorptions-Eigenschaft und der Konzentration der entsprechenden Stoffe dargestellt wird

11

Lambert-Beersches Gesetz

A = K x c x d

Mit

A Lichtabsorption []K Stoffspezifischer Absroptionskoeffizient

im allgem angegeben in [ l (mol middot cm)]c Konzentration [mgl oder moll]d durchstrahlte Schichtdicke [cm]

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers

Beim Alldos Handphotometer AllconTest wird chemisch gebundenes und freies Chlor mit der DPD6-Methode gemessen Bei Anwesenheit von Chlor tritt eine Rotfaumlrbung auf das sog Wurster Rot

Bei der kontinuierlichen Messung kommen hauptsaumlchlich elektrochemische Verfahren zum Einsatz bei denen die Konzentration des Desinfektionsmittels uumlber eine elektrische Groumlszlige bestimmt wird Hier unterscheidet man zwischen zwei Meszligverfahren

1 Amperometrisch2 Potentiostatisch

6 DPD steht fuumlr fuumlr das Pruumlfreagenz N-Diaumlthyl-Paraphenylendiaminsulfat

Lichtquelle Messglas Detektor

12

Das amperometrische Meszligverfahren beruht auf dem Prinzip einer galvanischen Zelle Zwei Elektroden unterschiedlicher Metalle stehen uumlber die dazwischenliegende Meszligloumlsung elektrochemisch miteinander in Kontakt Aufgrund der unterschiedlichen Metalleigenschaften der Elektroden bzgl ihrer Neigung Lagungstraumlger ndash Elektronen ndash an die Loumlsung abzugeben baut sich eine Spannung auf Diese Spannung bewirkt einen Meszligstrom im Nanoampere- bzw Mikroamperebereich der anschlieszligend zur Signalverarbeitung verstaumlrkt wird

Eine weiterentwickelte Methode des amperometrischen Verfahrens ist Messung uumlber eine ionensensitive Membran Hier wird die Messloumlsung mit einer chlordurchlaumlssigen Membran in Kontakt gebracht Auf der anderen Seite der Membran steht eine Salzloumlsung an in die zwei Elektroden eingetaucht sind Auf dieser Seite also der gleiche prinzipielle Aufbau wie beim oben beschriebenen Verfahren Der Nachteil dieses Verfahrens ist die relativ kurze Standzeit der Membran bis zum ersten Wechsel (ca 1 bis 2 Jahre)

Eine deutlich bessere und zuverlaumlssigere Methode ist potentiostatische Messung

Diese Meszliganordnungen gibt es als Zwei- und Dreielektrodensysteme Beim Alldos-Dreielektrodensystem steht die Meszligelektrode mit der Gegenelektrode uumlber das Meszligwasser in Kontakt Uumlber eine Referenz- oder Bezugselektrode wird mit Hilfe eines Potentiostaten eine konstante Spannung an der Messelektrode erzeugt

Mit dieser Technik arbeitet das potentiostatische Meszligsystem deutlich stabiler

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau

Neben der Konzentration eines Stoffes ist auch das Redoxpotential verantwortlich fuumlr die groumlszlige des MeszligsignalsUnterschiedliche Stoffe haben verschiedene Redoxpotentiale dh ein unterschiedliches Bestreben unter gegebenen Bedingungen Elektronen aufzunehmen oder abzugeben

13

Folgendes Diagramm zeigt die Stoffabhaumlngigkeit vom Redoxpotential bei verschiedenen pH-Werten

Oxidationspotentiale- Verlauf von Chlordioxid wurde berechnet auf 280 mgl Chlorid -

(QuelleHandbook of Chlorination [1] und Encyclopedia of Chem Techn [3] )

06

07

08

09

1

11

12

13

6 62 64 66 68 7 72 74 76 78 8 82 84

pH

mV

HOCl (10 ppm FAC)

Chloramin (10 ppm FAC und 025 ppm NH3)

Chlordioxid (10 ppm bei Reduktion bis zu Chlorid)

Δ mV = 0095 mV

Δ mV = 015 mV

Δ mV = 017 mV

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale

Die Gleichung die den pH-wertabhaumlngigen Vorgang der Potentialmessung von Chlor beschreibt ist

OHCleHHOCl 22

Fuumlr die Abhaumlngigkeit vom pH-Wert steht der H+-Anteil und fuumlr das Potential das sich zwischen den Elektroden aufbaut steht die Elektronenaufnahme e- (Reduktion) der unterchlorigen Saumlure auf der linken Seite der Gleichung

Nach dieser relativ detailierten Betrachtung der chemischen Zusammenhaumlnge bei der Desinfektion und der dazugehoumlrigen Messung soll nun auf die in der Praxis durchgefuumlhrten Arten der Chlorung eingegangen werden

14

25 Arten der Chlorung

Die Vorchlorung wie der Name schon sagt erfolgt vor allen anderen Aufbereitungschritten Sie dient als erster Entkeimungsschritt fuumlr die moumlglichst keimarme Weiterbehandlung des Wassersbei der Trinkwasserbehandlung um zB die Filtereinheiten vor einer all zu groszligen Verkeimung zu bewahren oder bei der Abwasserbehandlung um die biologische Stufe nicht zu sehr mit Fremdbakterien zu beladen

Die Nachchlorungerfolgt als letzter Aufbereitungsschritt um einen Chloruumlberschuszlig im Leitungsnetz zum Schutz gegen Wiederverkeimung zu haben

Die Hoch- oder Schockchlorungwird eingesetzt um zB neue Rohrleitungssysteme bei der Inbetriebnahme schnell und sehr sicher zu desinfizieren oder im allgemeinen bei Systemen wo das Wasser einer staumlndigen Wiederverkeimung in offenen Kuumlhlkreislaumlufen Rohrleitungen mit Leckagen oder schwankender Wasserqualitaumlt ausgesetzt istDiese Art der Chlorung erfolgt nicht dauerhaft sondern in Intervallen Die Chlorzugabe ist fuumlr kurze Zeit und je nach Anwendung bis zu zehnmal so hoch wie die Permanentkonzentration Die Dauer der Intervalle und die Konzentrationen sind von Fall zu Fall zu bestimmen

Die Knickpunktchlorungist eine besondere Art der Chlorzugabe die einen Zusammenhang herstellt zwischen den chlorzehrenden Stickstoffverbindungen (Ammonium Amine) und der benoumltigten Chlorzugabemenge

Die Gruppe der Chlor-Stickstoffverbindungen hat die besondere Eigenschaft eine nicht-lineare Abhaumlngigkeit zu zeigen zwischen der Chlorzugabe und der Konzentration an freiem Chlor Der Grund dafuumlr liegt in der Bindung von freiem Chlor als ChloraminChloramine treten als Mono- Di- und Trichloramin auf Hinzu kommt bei stetig steigender Chlorzugabe die Umwandlung von zB Monochloramin zu Dichloramin Das bedeutet dass bei stetiger Chlorzugabe unterschiedlich viel Chlor durch die Bindung bzw Zehrung an Aminen und bereits entstandenen Monochloraminen verloren geht

Die folgenden beiden Abbildungen veranschaulichen das Verhalten dieses Systems

Abb 10 Bildung von Chloraminen

Wasservolumen

Aminanteil Chlor-anteil

Wasservolumen

Amin ChlorMono-chlor-amin

Wasservolumen

Amin

ChlorMono-chlor-amin

Di-chlor-amin

15

Knickpunktchlorung

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8Chlorzugabe [mgl]

frei

es C

hlor

FA

C [m

gl]

Chlorung ohne Aminzehrung

Chlorung mit Aminzehrung

Abb 11 Knickpunktchlorung7

3 Aufbau von Chlorgassystemen

Was den Gesamtaufbau der Chlorsysteme angeht ist prinzipiell zu unterscheiden zwischen Systemen mit gasfoumlrmiger und fluumlssiger Chlorentnahme aus Gasflaschen oder Faumlssern Der Hintergrund fuumlr den unterschiedlichen Aufbau liegt in der benoumltigten Abnahmemenge In der Praxis hat sich gezeigt dass uumlber einer 1igen Abnahme8 (in kgh) bezogen auf das Fuumlllgewicht der Flasche oder des Fasses Chlor dazu neigt nicht mehr gasfoumlrmig entnommen werden zu koumlnnen sondern entweder der Druck abfaumlllt oder im schlimmsten Falle fluumlssiges Chlor austritt

An einem Beispiel gerechnet bedeutet das

Chlorflasche mit ca 65 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 65 x 001 ~ 065 kgh

Chlorfass mit 1000 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 1000 x 001 ~ 10 kgh

Weiterhin gilt die Faustregel dass fuumlr kurze Zeiten zwischen 20 und 30 Minuten (bei Faumlssern auch laumlnger) das 2 ndash 3 fache der oben genannten Mengen entnommen werden kann

Der Grund hierfuumlr liegt am Phasenuumlbergang von gasfoumlrmig zu fluumlssig Bei einer zu schnellen Entnahme sinkt der Druck in der Chlorvorlage Das Bestreben von Chlor wieder ein Gleichgewicht herzustellen zwischen der Gas- und Fluumlssigphase fuumlhrt zur raschen Verdampfung des fluumlssigen Chlors wodurch sich die Vorlage abkuumlhlt (ucirc Verdunstungskaumllte bzw Verdampfungsenthalpie) Je nach Intensitaumlt dieses Vorganges kommt es zu einem weiteren Druckabfall der eine geregelte Dosierung beeintraumlchtigt bzw

7 Der Knickpunkt ist uumlberwunden bei einem Verhaumlltnis von FAC zu Gesamtzugabe von 158 Technisch praktischer Richtwert

16

unmoumlglich macht oder es fuumlhrt zur Entnahme von siedendem Fluumlssigechlor das dann die Kunststoffdosier- und Regeleinrichtungen erheblich beschaumldigt

Da die Dosierung und die Injektion immer mit gasfoumlrmigem Chlor geschieht muss bei Systemen mit Fluumlssigchlorentnahme dafuumlr gesorgt werden dass Chlor in die Gasphase uumlbergefuumlhrt wird (ucirc Chlorverdampfung) Nach diesem Prozeszligschritt sind beide Systeme fuumlr Groszligchlor- und Kleinchloranlagen nahezu identisch Die folgende Abbildung zeigt ein Funktionsschema des Chlorsystemaufbaus von der Entnahme bis zur Injektion

Positionen

1 Chlorgaseintritt

2 Manometer

3 Vakuumregler(Bez bei GrosschlorsystemenVorregler)

4 Meszligglass des Dosierreglers

5 Stellventil des Dosierreglersmit Stellmotor

6 Hauptregler (nur bei Grosschlor-systemen s Kap 4)

7 Vakuummeter

8 Injektor mit Membran-ruumlckschlag

9 Wassereingang Duumlse

10 ChlorloumlsungsausgangDiffusor

11 Druckschwankungs-kompensation

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems

17

31 Kleinchlorsysteme ndash gasfoumlrmige Entnahme

Der Grundsaumltzliche Aufbau eines solchen Systems ist in der folgenden Abbildung gezeigt

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter

Beginnend bei der Chlorgasflasche und endend bei der Injektionsstelle besteht dieses System aus folgenden Komponenten

Flaschenhilfsventil (nur bei Sammelleitungen) Vakuumregler

Austattung mit optionalen Komponenten wie- Manometer- Fluumlssigfalle- Flaschenrestdrucksicherung- Kombinierter Vakuumregler mit Dosierregler (GECO-Ausfuumlhrung)

Automatischer VakuumumschalterAustattung mit optionalen Komponenten wie- Ausgang eines Umschaltsignals (max 230 V)

18

Aktivkohlefilter zur Absorption fuumlr den Leckagefall am Regler

DosierreglerAustattung mit optionalen Komponenten wie- Druckschwankungskompensation 2-Membransystem (im Gegensatz zum GECO-System)- Manuelle oder motorische Reglereinstellung

Injektorsystembestehend aus Membran- oder Kugelruumlckschlaginjektor Filter und AbsperrarmaturenAustattung mit optionalen Komponenten wie- Zusaumltzlicher Doppelkugelruumlckschlag am Gasanschluss des Injektors

Systeme wie oben abgebildet bezeichnet man als Vollvakuumsysteme da ab der Chlorvorlage uumlber einen bereits am Vakuumregler anstehenden Unterdruck (ca 07 ndash 08 bar) die Entnahme geregelt wird Dieser Aufbau steht den aumllteren Systemen mit Sammelleitungen gegenuumlber wo am Ende der uumlber die Sammelleitungen verbundenen Chlorvorlagen der Vakuumregler angebracht ist

311 Die Vakuumregler

Die Grundkomonenten des Vakuumreglers sind

Gaseinlassventil Gasfilter Sicherheitsuumlberdruckventil Membranregler

Die metallischen Einlassventile aus einer besonders chlorresistenten Bronzelegierung gibt es mit vielen verschiedenen Anschlussausfuumlhrungen Eine Besonderheit ist die optionale Restdrucksicherung die in den Ventilkoumlrper eingebaut werden kann Sie dient zur Sicherstellung eines minimalen Restdruckes in der Chlorvorlage

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt

Zum einen wird dadurch verhindert das die Chlorgasflasche auf das Betriebsvakuum entleert wird und bei Demontage des Vakuumreglers - wenn auch nur fuumlr kurze Zeit - feuchte Umgebungsluft zieht Die eintretende Feuchte fuumlhrt dann in der Flasche zu Korrosion Zum anderen kann es bei vollstaumlndiger Entleerung bis auf Betriebsvakuum zum Schmutzeintrag aus der Flasche in den Vakuumregler kommen Der Chlorverlust der dabei entsteht ist vernachlaumlssig bar Das in der Flasche verbleibende Chlor betraumlgt weniger als 1 der Gesamtfuumlllung (s Anhang A2)

19

Die Restdrucksicherung erfolgt uumlber ein Schlieszligmechanimus mit einer Feder wobei uumlber eine Anpressflaumlche das Ventil anschlossen wird wenn der Flaschendruck unter 2 bar absinkt

Abb 15 Restdrucksicherung

Zur Funktionskontrolle und Sicherheit koumlnnen wahlweise ein Manometer und eine Fluumlssigfalle (Liqufilt) am Einlassventil angebracht werden Das Risiko fluumlssiges Chlor ins Einlassventil zu bekommen ist immer dann gegeben wenn die Temperatur in der Vorlage oder im Gasraum sinkt oder die Abnahmemengen schwanken und dann die 1-Regel (so) verletzt wird Der Liqufilt ist als koaxiales Rohr aufgebaut Im Innenrohr stroumlmt Chlor mit einem evtl fluumlssigen Anteil uumlber einen Filter zu und wird dann uumlber das beheizte Auszligenrohr dem Vakuumregler zugefuumlhrt

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle

ZOOM

Chlor-

eingang

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

21

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

2

Inhalt

1 Einleitung 3

2 Verfahrenstechnik 3

21 Chemisch-Physikalische Eigenschaften von Chlorgas 3

22 Der kontrollierte und anwendungsspezifische Einsatz von Chlor 5

23 Die desinfizierende Wirkung von Chlor 7

24 Die elektrochemische Chlorbestimmung10

25 Arten der Chlorung 14

3 Aufbau von Chlorgassystemen15

31 Kleinchlorsysteme ndash gasfoumlrmige Entnahme17

311 Die Vakuumregler 18

312 Die Umschalter22

313 Die Injektoren23

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems25

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung 26

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige26

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash27

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme28

4 1 Systemaufbau - Grosschlor 29

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite29

412 Systemkomponenten auf der Chlorgasseite31

5 Sicherheitsaspekte 32

Abbildungsverzeichnis 33

Literaturverzeichnis34

ANHANG35

A1 36

A2 36

A3 37

A4 38

A5 41

3

1 Einleitung

Die Wasserdesinfektion mit Chlorgas

Wasser unser wichtigstes Nahrungsmittel ist durch Umwelt- und Zivilisationseinfluumlsse staumlndig Vermutzungen in Form von Verkeimung oder Kontamination mit toxischen Stoffen ausgesetzt

Die Reinhaltung des Wassers fuumlr unseren taumlglichen Gebrauch muss daher mit besonderer Sorgfalt und spezieller hochentwickelter Technologie erfolgen

Nicht nur im Trinkwasserbereich dem ein besonderer Stellwert zukommt steht die Erfuumlllung hoher Qualitaumltsanspruumlche im Vordergrund Auch in der Industrie bei der Bereitstellung von Wasser zur Produktion bzw als Prozessmedium in Form von zB Kuumlhl- oder Reinigungwasser sind die verfahrenstechnischen wie auch gesetzlichen Anforderungen an die Wasserbeschaffenheit hochDie Beschaffenheit des eingesetzten Wassers ist immer maszliggeblich mit der Effizienz eines Prozesses und der Produktqualitaumlt verbunden Beim Betrieb von Waumlrmetauscher- oder Klimaanlagen ist eine genaue Kontrolle der Wasserqualitaumlt und -konditionierung zur Vermeidung von Korrosion oder Biofilmbildung unerlaumlsslich Eine Minimierung der Keimzahl von Reinigungs- bzw Spuumllwaumlssern und der zu behandelnden Oberflaumlchen ist im Industriebereich eine der wichtigsten Vorgaben

Diese Brochure soll einen detailierten Uumlberblick vermitteln uumlber die Technik der ALLDOS Chlor-Desinfektions-Systeme den chemisch-physikalischen Eigenschaften von Chlor und der Anwendung der ALLDOS-Systeme anhand einiger Anwendungsfaumllle

Die Anlagen- bzw Systemkonzepte sollen hier Schritt fuumlr Schritt erlaumlutert werden und dem Anwender oder interessierten Leser die Moumlglichkeit geben die Projektierung und die Moumlglichkeiten die sich mit ALLDOS-Komponenten in der Wasserdesinfektion bieten zu verstehen

2 Verfahrenstechnik

21 Chemisch-Physikalische Eigenschaften von Chlorgas

Allgemeines

Chlor (griechisch chloros heiszligt gruumln) ist ein gelblich-gruumlnes Gas von stechendem die Schleimhaut reizenden Geruch Im Periodensystem der Elemente gehoumlrt es neben Fluor Brom und Iod zu der Gruppe der HalogeneChlor (Cl2) liegt zweiatomig vor und ist unter Normalbedingungen (20degC 1 atm) gasfoumlrmig Es kommt komprimiert fluumlssig in Stahlbehaumlltern (Fluumlssiggasflaschen oder Faumlsser) zum EinsatzIn der Natur kommt Chlor zu einem groszligen Anteil gebunden als Natriumchlorid vor und wird in groszligem Maszligstab bei der Elektrolyse von Natriumchloridloumlsungen gewonnen

Die desinfizierende bzw oxidierende Wirkung liegt daran dass Chlor sehr reaktionsfreudig ist und bereits unter Normalbedingungen schnell und zuverlaumlssig eine Entkeimung und Umsetzung toxischer Stoffe bewirkt

4

Chlor ist mehr als doppelt so schwer wie Luft und sinkt daher beim Ausstroumlmen nach unten Bereits bei geringen Konzentrationen von 03 ppm ist der Geruchsschwellwert erreicht Die Maximale Arbeitsplatzkonzentration liegt bei 15 mgmsup3 bzw 05 ppm Eine auch nur kurze Exposition bei 50 Vol ppm (vpm) in der Raumluft kann bereits toumldlich sein

Die Reinheit von industriell hergestelltem Chlor liegt bei mindestens 998 Gew Verunreinigt wird es im wesentlichen durch geringe Anteile an CO2 N2 und Wasser

Physikalische Daten zu Chlor

Molare Masse (Cl2) 71 gmolDichte (l) 20degC 88 bar 1420 kgmsup3Dichte (g) 20degC 10 bar 29 kgmsup3Rel Dichte ( Luft = 1) 25 -Siedepunkt (1 bar abs) - 34 degCSchmelzpunkt - 101 degCDampfdruck 20degC 68 barWaumlrmekapazitaumlt Cl2(g) 20degC 055 kJkgmiddotKWaumlrmekapazitaumlt Cl2(l) 20degC 097 kJkgmiddotKVerdampfungsenthalpie 252 kJkgWaumlrmeleitfaumlhigkeit Cl2(l) 011 WmmiddotKWaumlrmeleitfaumlhigkeit Cl2(g) 001 WmmiddotKKrit Temperatur (Ende DDK) 144 degCLoumlslichkeit in Wasser (20degC 1 bar) 72 gl

Zur besseren Darstellung des Dichte [2] und Dampfdruckverlaufs [2] dient Abb1 und Abb2

Dampfdruckkurve von Chlor

02468

101214161820

0 10 20 30 40 50 60Temp [degC]

Rei

ndam

pfdr

uck

abs

[bar

]

Abb 1 DDK von Chlor

fluumlssige Phase

gasfoumlrmige Phase

5

Dichte von fluumlssigem Chlor

12

125

13

135

14

145

15

0 10 20 30 40 50 60Temp [degC]

Dic

hte

[kg

dmsup3]

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte

Chlor ist ein sehr starkes Oxidations- bzw Desinfektionsmittel1 Weltweit ist der Anteil von Chlor im Vergleich mit allen anderen angewandten Desinfektionmittel am groumlszligten Die Entkeimung verlaumluft sehr schnell und bei fast allen Mikroorganismen nahezu vollstaumlndig Chlor ist bereits bei geringen fuumlr den Menschen unbedenklichen Konzentrationen ndash relativ zu anderen Bioziden ndash sehr effektiv

22 Der kontrollierte und anwendungsspezifische Einsatz von Chlor

Die Einsatzgebiete der Chlordesinfektion sind sehr vielfaumlltig und reichen weit uumlber die Trinkwasseraufbereitung hinaus

Weltweit ist die Chlordesinfektion im Badewasser in Schwimmbaumldern unerlaumlsslich und gesetzlich vorgeschrieben Es gibt zusaumltzliche Moumlglichkeiten der Badewasseraufbereitung wie die Desinfektion mit UV-Strahlung Membranfiltration oder die Ozonbehandlung Eine Langzeit-Desinfektionswirkung mit einer moumlglichst geringen Zudosierung von Bioziden und schneller Keimreduktion laumlszligt sich jedoch nur mit Chlor erreichen

In der Industrie ist bei der Aufbereitung von Prozeszlig- oder Produktwasser vor allem in hygienisch sensiblen Branchen wie der Lebensmittel- oder der Pharmaindustrie eine dauerhafte Desinfektionswirkung (nicht nur am Ort der Behandlung wie zB mit UV) unerlaumlsslich

Die Kuumlhlwasserbehandlung mit Chlor zielt auf die Vermeidung von Biofilmen ab In den allermeisten Faumlllen laumlszligt sich Biofilmbildung mit Chlorzugabe vermeiden oder zumindest minimieren

In der Praxis werden verschiedene Begriffe zur Quantifizierung der Chlorzugabe benutzt

1 Der Chlorbedarf beschreibt die Mindestmenge an wirksamen Chlor die dem Wasser zugegeben werden muss um die erforderliche Wirkung (zB Desinfektion) zu erreichen

1 unter Desinfektion versteht man die (moumlglichst schnelle) Keimzahlreduktion um 5-log Stufen

6

Generell setzt sich der Chlorbedarf aus der Chlorzehrung und dem noumltigen Chloruumlberschuszlig zusammen

2 Die Chlorzehrung ist die Differenz aus Chlorzugabe und analytisch feststellbarer Chlorkonzentration Hier ist zu beachten dass die Verweilzeit zwischen Zugabe und Probenahme einen groszligen Einfluss auf den Meszligwert hat

3 Der Chloruumlberschuszlig ist die wirksame Chlormenge (freies Chlor) die nach erreichen eines Reaktionsgleichgewichtes zwischen abreagierten (gebundenes Chlor) und freien Chlors zur Verfuumlgung steht Die Bemessung des Chloruumlberschuszliges ist abhaumlngig von der Wasserqualitaumlt der Temperatur und der Verweilzeit des Wassers im Leitungsnetz bis zum Verbraucher

4 Unter dem Begriff freies Chlor versteht man die Summe der Stoffkonzentrationen von elementarem Chlor Cl2 der unterchlorigen Saumlure HOCl und von Hypochlorit OCl -Die Angaben erfolgen in [mgl] [gmsup3] oder in Gewichts-ppm2

Elementares Chlor ist jedoch nur im sauren Bereich ab pHlt3 stabil Bei uumlblichen pH-Werten zwischen 65 und 85 liegt hauptsaumlchlich die fuumlr die Desinfektion maszliggebliche Komponente unterchlorige Saumlure HOCl vor

Bei der Einleitung von Chlorgas in Wasser stellt sich folgendes Gleichgewicht ein

HOClHClOHCl 22

Die entstehende Salzsaumlure wird im allgemeinen durch Wasserinhaltsstoffe wie Karbonate und Hydrogencarbonate (natuumlrliche Alkalinitaumlt) neutralisiert

5 Unter gebundenem Chlor versteht man den Chloranteil der zB mit Stickstoffverbindungen zu Chloraminen reagiert hat und der Desinfektion nicht mehr in vollem Maszlige zur Verfuumlgung steht

6 Als Gesamt-Chlor versteht man die Summe aller oxidierend wirkenden Chlorverbindungen einschlieszliglich der evtl vorliegenden Chloramine Falls bei der Messung Chlordioxid vorliegen sollte wird es auch meszligtechnisch erfasst

Zur quantitativen Erfassung der Chlorung wird im allgemeinen das freie Chlor gemessen Bei hohen Chloramingehalten wird zusaumltzlich der Gesamtchlorgehalt gemessen um aus der Differenz den Gehalt an gebundenem Chlor zu ermitteln

Generell ist zu bemerken dass bei einer Chlordesinfektion darauf zu achten ist die Ammoniak- bzw Aminkonzentrationen und auch die Konzentrationen an Kohlenwasserstoffen so gering wie nur irgendwie moumlglich zu halten um die Bildung von geruchlich und geschmacklich unvorteilhaften Chloraminen und die Bildung von uU toxischen chlorierten Kohlenwasserstoffen zu minimieren

2 gilt natuumlrlich nur fuumlr verduumlnnte Loumlsungen mit wasseraumlhnlicher Dichte asymp 1 kgl ppm parts per million = [mgkg] = [10-3g103g] = 10-6 =[ppm]

7

23 Die desinfizierende Wirkung von Chlor

Chlor wirkt auf die belebte und unbelebte Materie ein Im Falle der Einwirkung auf die belebte Materie spricht man von Desinfektion im Falle der Unbelebten von einer Oxidation In beiden Faumlllen jedoch handelt es sich um eine Oxidation der mit Chlor reagierenden Stoffe

Die Desinfektionswirkung beruht auf der Durchdringung und Degenerierung von Zellmembranen und der Stoumlrung oder Unterbrechung des Stoffwechsels der MikroorganismenDie unterchlorige Saumlure ist das Hauptdesinfektionsmittel neben dem Hypochloritanion Das Hypochloritanion ist mit einer Hydrathuumllle (Huumllle bestehend aus Wassermolekuumllen) umgeben und somit deutlich groumlszliger weniger faumlhig weiter oxidierend zu wirken (bei der Reaktion zu Chlorid Cl-) und auch deutlich schlechter permeabel durch Zellwaumlnde

Die Wirkung einer Chlordesinfektion haumlngt stark vom pH-Wert des Wassers ab Die unterchlorige SaumlureHOCl dissoziiert leicht in Wasser Der Grad der Dissoziation ist gemaumlszlig folgender Gleichung vom pH-Wert bestimmt

OClHHOCl

)()()(

HOClcOClcHcKi

Ki ist die Gleichgewichtskonstante bei einer bestimmten Temperatur3

c(x) ist die Konzentration der beteiligten Stoffe

Unterchlorige Saumlure in Abhaumlngigkeit vonpH-Wert und Temperatur

0

20

40

60

80

100

55 65 75 85 95pH-Wert

Ant

eil [

]

5degC25degC

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure

3 Zur Berechnung der K-Werte siehe Anhang Diagr A1 (fuumlr Experten)

Ki(5degC)= 22 x 10-8moll

Ki(25degC)= 35 x 10-8moll

8

So wie der Anteil der unterchlorigen Saumlure abnimmt nimmt der Hypochloritionenanteil zu Das heiszligt bei zB 80 unterchlorige Saumlure liegen 20 Hypochlorit vor

Fuumlr die effektiv loumlsbare Chlormenge pro Wasservolumen ist vorallem die Temperatur maszliggeblich Die Loumlslichkeit in Abhaumlngigkeit von der Temperatur zeigt folgendes Diagramm

Loumlslichkeit von Chlorgas in Wasser in Abhaumlnigkeitvon der Temperatur

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 20 40 60 80Temp [degC]

Chl

oran

teil

[gl]

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas

Bei obigen Diagrammen und denen im Anhang ist der Anteil von elementarem Chlor als Cl2 nicht beruumlcksichtigt weil er im allgemeinen4 deutlich im permil-Bereich liegt

Eine komplette Darstellung der Verteilung der Chlordissoziate zeigt folgendes Diagrammin dem auch das Verhalten der Stoffe bei pH-Werten wie sie eher selten in der Wasseraufbereitunganzutreffen sind aufgezeigt ist

4 bei uumlblichen pH-Werten (6-9) Temp (10 ndash 30degC) und Konz bis maximal einige 10 ppm

9

Chlordissoziate in Abhaumlnigkeit vom pH-Wert

01

1

10

100

0 2 4 6 8 10

pH-Wert

Ant

eil [

]

Cl2

HOCl

OCl-

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate

Systembedingungen die eine hohe Konzentration an unterchloriger Saumlure ermoumlglichen haben sich als besonders gut im Sinne einer schnellen und moumlglichst vollstaumlndigen Desinfektion erwieszligen

Fuumlr Escheria Coli Bakterien hat sich herausgestellt das bei verschiedenen pH-Werten die unterchlorige Saumlure im Mittel 50mal5 effektiver ist als Hypochlorit

5 einige Untersuchungen beziehen sich auf eine 80mal staumlrkere und andere Untersuchungen auf eine 20mal staumlrkere Desinfektionswirkung [1]

10

Die pH-Wertabhaumlngigkeit der Wirksamkeit von Chlor auf die in bakteriologisch belasteten Waumlssern sehr haumlufig vorkommenden Keime von Escheria Coli zeigt folgendes Diagramm

Desinfektionswirkung an Escheria Coli Bakterien [1] bei ca 25degC(Keimreduktion um 9999)

1

10

100

001 01 1

Freies Chlor (FAC free available chlorine ) in [ppm]

Zeit

[min

]

E Coli bei pH 70E Coli bei pH 77 (intrapoliert)E Coli bei pH 85

Abb 6 Desinfektion an EColi

24 Die elektrochemische Chlorbestimmung

Grundsaumltzlich sollte man zwischen der gelegentlichen und der permanenten Chlormessung unterscheiden

Die gelegentliche Messung erfolgt teilweise mit sehr einfachen rel ungenauen Mitteln wie Papiermeszligstreifen oder im besten Falle mit kleinen Handphotometern

Die photometrische Messung beruht auf der Intensitaumltsschwaumlchung eines Lichtstrahles mit definierter Wellenlaumlnge der durch eine Fluumlssigkeitsschicht tritt Die Abschwaumlchung der Intensitaumlt ist bei bekannter Ausgangsintensitaumlt ein Maszlig fuumlr die Konzentration des zubestimmenden Stoffes

Die Grundlage hierfuumlr ist das Lambert-Beersche Gesetz in dem der Zusammenhang zwischen der durchstrahlten Schichtdicke der Lichtabsorptions-Eigenschaft und der Konzentration der entsprechenden Stoffe dargestellt wird

11

Lambert-Beersches Gesetz

A = K x c x d

Mit

A Lichtabsorption []K Stoffspezifischer Absroptionskoeffizient

im allgem angegeben in [ l (mol middot cm)]c Konzentration [mgl oder moll]d durchstrahlte Schichtdicke [cm]

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers

Beim Alldos Handphotometer AllconTest wird chemisch gebundenes und freies Chlor mit der DPD6-Methode gemessen Bei Anwesenheit von Chlor tritt eine Rotfaumlrbung auf das sog Wurster Rot

Bei der kontinuierlichen Messung kommen hauptsaumlchlich elektrochemische Verfahren zum Einsatz bei denen die Konzentration des Desinfektionsmittels uumlber eine elektrische Groumlszlige bestimmt wird Hier unterscheidet man zwischen zwei Meszligverfahren

1 Amperometrisch2 Potentiostatisch

6 DPD steht fuumlr fuumlr das Pruumlfreagenz N-Diaumlthyl-Paraphenylendiaminsulfat

Lichtquelle Messglas Detektor

12

Das amperometrische Meszligverfahren beruht auf dem Prinzip einer galvanischen Zelle Zwei Elektroden unterschiedlicher Metalle stehen uumlber die dazwischenliegende Meszligloumlsung elektrochemisch miteinander in Kontakt Aufgrund der unterschiedlichen Metalleigenschaften der Elektroden bzgl ihrer Neigung Lagungstraumlger ndash Elektronen ndash an die Loumlsung abzugeben baut sich eine Spannung auf Diese Spannung bewirkt einen Meszligstrom im Nanoampere- bzw Mikroamperebereich der anschlieszligend zur Signalverarbeitung verstaumlrkt wird

Eine weiterentwickelte Methode des amperometrischen Verfahrens ist Messung uumlber eine ionensensitive Membran Hier wird die Messloumlsung mit einer chlordurchlaumlssigen Membran in Kontakt gebracht Auf der anderen Seite der Membran steht eine Salzloumlsung an in die zwei Elektroden eingetaucht sind Auf dieser Seite also der gleiche prinzipielle Aufbau wie beim oben beschriebenen Verfahren Der Nachteil dieses Verfahrens ist die relativ kurze Standzeit der Membran bis zum ersten Wechsel (ca 1 bis 2 Jahre)

Eine deutlich bessere und zuverlaumlssigere Methode ist potentiostatische Messung

Diese Meszliganordnungen gibt es als Zwei- und Dreielektrodensysteme Beim Alldos-Dreielektrodensystem steht die Meszligelektrode mit der Gegenelektrode uumlber das Meszligwasser in Kontakt Uumlber eine Referenz- oder Bezugselektrode wird mit Hilfe eines Potentiostaten eine konstante Spannung an der Messelektrode erzeugt

Mit dieser Technik arbeitet das potentiostatische Meszligsystem deutlich stabiler

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau

Neben der Konzentration eines Stoffes ist auch das Redoxpotential verantwortlich fuumlr die groumlszlige des MeszligsignalsUnterschiedliche Stoffe haben verschiedene Redoxpotentiale dh ein unterschiedliches Bestreben unter gegebenen Bedingungen Elektronen aufzunehmen oder abzugeben

13

Folgendes Diagramm zeigt die Stoffabhaumlngigkeit vom Redoxpotential bei verschiedenen pH-Werten

Oxidationspotentiale- Verlauf von Chlordioxid wurde berechnet auf 280 mgl Chlorid -

(QuelleHandbook of Chlorination [1] und Encyclopedia of Chem Techn [3] )

06

07

08

09

1

11

12

13

6 62 64 66 68 7 72 74 76 78 8 82 84

pH

mV

HOCl (10 ppm FAC)

Chloramin (10 ppm FAC und 025 ppm NH3)

Chlordioxid (10 ppm bei Reduktion bis zu Chlorid)

Δ mV = 0095 mV

Δ mV = 015 mV

Δ mV = 017 mV

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale

Die Gleichung die den pH-wertabhaumlngigen Vorgang der Potentialmessung von Chlor beschreibt ist

OHCleHHOCl 22

Fuumlr die Abhaumlngigkeit vom pH-Wert steht der H+-Anteil und fuumlr das Potential das sich zwischen den Elektroden aufbaut steht die Elektronenaufnahme e- (Reduktion) der unterchlorigen Saumlure auf der linken Seite der Gleichung

Nach dieser relativ detailierten Betrachtung der chemischen Zusammenhaumlnge bei der Desinfektion und der dazugehoumlrigen Messung soll nun auf die in der Praxis durchgefuumlhrten Arten der Chlorung eingegangen werden

14

25 Arten der Chlorung

Die Vorchlorung wie der Name schon sagt erfolgt vor allen anderen Aufbereitungschritten Sie dient als erster Entkeimungsschritt fuumlr die moumlglichst keimarme Weiterbehandlung des Wassersbei der Trinkwasserbehandlung um zB die Filtereinheiten vor einer all zu groszligen Verkeimung zu bewahren oder bei der Abwasserbehandlung um die biologische Stufe nicht zu sehr mit Fremdbakterien zu beladen

Die Nachchlorungerfolgt als letzter Aufbereitungsschritt um einen Chloruumlberschuszlig im Leitungsnetz zum Schutz gegen Wiederverkeimung zu haben

Die Hoch- oder Schockchlorungwird eingesetzt um zB neue Rohrleitungssysteme bei der Inbetriebnahme schnell und sehr sicher zu desinfizieren oder im allgemeinen bei Systemen wo das Wasser einer staumlndigen Wiederverkeimung in offenen Kuumlhlkreislaumlufen Rohrleitungen mit Leckagen oder schwankender Wasserqualitaumlt ausgesetzt istDiese Art der Chlorung erfolgt nicht dauerhaft sondern in Intervallen Die Chlorzugabe ist fuumlr kurze Zeit und je nach Anwendung bis zu zehnmal so hoch wie die Permanentkonzentration Die Dauer der Intervalle und die Konzentrationen sind von Fall zu Fall zu bestimmen

Die Knickpunktchlorungist eine besondere Art der Chlorzugabe die einen Zusammenhang herstellt zwischen den chlorzehrenden Stickstoffverbindungen (Ammonium Amine) und der benoumltigten Chlorzugabemenge

Die Gruppe der Chlor-Stickstoffverbindungen hat die besondere Eigenschaft eine nicht-lineare Abhaumlngigkeit zu zeigen zwischen der Chlorzugabe und der Konzentration an freiem Chlor Der Grund dafuumlr liegt in der Bindung von freiem Chlor als ChloraminChloramine treten als Mono- Di- und Trichloramin auf Hinzu kommt bei stetig steigender Chlorzugabe die Umwandlung von zB Monochloramin zu Dichloramin Das bedeutet dass bei stetiger Chlorzugabe unterschiedlich viel Chlor durch die Bindung bzw Zehrung an Aminen und bereits entstandenen Monochloraminen verloren geht

Die folgenden beiden Abbildungen veranschaulichen das Verhalten dieses Systems

Abb 10 Bildung von Chloraminen

Wasservolumen

Aminanteil Chlor-anteil

Wasservolumen

Amin ChlorMono-chlor-amin

Wasservolumen

Amin

ChlorMono-chlor-amin

Di-chlor-amin

15

Knickpunktchlorung

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8Chlorzugabe [mgl]

frei

es C

hlor

FA

C [m

gl]

Chlorung ohne Aminzehrung

Chlorung mit Aminzehrung

Abb 11 Knickpunktchlorung7

3 Aufbau von Chlorgassystemen

Was den Gesamtaufbau der Chlorsysteme angeht ist prinzipiell zu unterscheiden zwischen Systemen mit gasfoumlrmiger und fluumlssiger Chlorentnahme aus Gasflaschen oder Faumlssern Der Hintergrund fuumlr den unterschiedlichen Aufbau liegt in der benoumltigten Abnahmemenge In der Praxis hat sich gezeigt dass uumlber einer 1igen Abnahme8 (in kgh) bezogen auf das Fuumlllgewicht der Flasche oder des Fasses Chlor dazu neigt nicht mehr gasfoumlrmig entnommen werden zu koumlnnen sondern entweder der Druck abfaumlllt oder im schlimmsten Falle fluumlssiges Chlor austritt

An einem Beispiel gerechnet bedeutet das

Chlorflasche mit ca 65 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 65 x 001 ~ 065 kgh

Chlorfass mit 1000 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 1000 x 001 ~ 10 kgh

Weiterhin gilt die Faustregel dass fuumlr kurze Zeiten zwischen 20 und 30 Minuten (bei Faumlssern auch laumlnger) das 2 ndash 3 fache der oben genannten Mengen entnommen werden kann

Der Grund hierfuumlr liegt am Phasenuumlbergang von gasfoumlrmig zu fluumlssig Bei einer zu schnellen Entnahme sinkt der Druck in der Chlorvorlage Das Bestreben von Chlor wieder ein Gleichgewicht herzustellen zwischen der Gas- und Fluumlssigphase fuumlhrt zur raschen Verdampfung des fluumlssigen Chlors wodurch sich die Vorlage abkuumlhlt (ucirc Verdunstungskaumllte bzw Verdampfungsenthalpie) Je nach Intensitaumlt dieses Vorganges kommt es zu einem weiteren Druckabfall der eine geregelte Dosierung beeintraumlchtigt bzw

7 Der Knickpunkt ist uumlberwunden bei einem Verhaumlltnis von FAC zu Gesamtzugabe von 158 Technisch praktischer Richtwert

16

unmoumlglich macht oder es fuumlhrt zur Entnahme von siedendem Fluumlssigechlor das dann die Kunststoffdosier- und Regeleinrichtungen erheblich beschaumldigt

Da die Dosierung und die Injektion immer mit gasfoumlrmigem Chlor geschieht muss bei Systemen mit Fluumlssigchlorentnahme dafuumlr gesorgt werden dass Chlor in die Gasphase uumlbergefuumlhrt wird (ucirc Chlorverdampfung) Nach diesem Prozeszligschritt sind beide Systeme fuumlr Groszligchlor- und Kleinchloranlagen nahezu identisch Die folgende Abbildung zeigt ein Funktionsschema des Chlorsystemaufbaus von der Entnahme bis zur Injektion

Positionen

1 Chlorgaseintritt

2 Manometer

3 Vakuumregler(Bez bei GrosschlorsystemenVorregler)

4 Meszligglass des Dosierreglers

5 Stellventil des Dosierreglersmit Stellmotor

6 Hauptregler (nur bei Grosschlor-systemen s Kap 4)

7 Vakuummeter

8 Injektor mit Membran-ruumlckschlag

9 Wassereingang Duumlse

10 ChlorloumlsungsausgangDiffusor

11 Druckschwankungs-kompensation

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems

17

31 Kleinchlorsysteme ndash gasfoumlrmige Entnahme

Der Grundsaumltzliche Aufbau eines solchen Systems ist in der folgenden Abbildung gezeigt

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter

Beginnend bei der Chlorgasflasche und endend bei der Injektionsstelle besteht dieses System aus folgenden Komponenten

Flaschenhilfsventil (nur bei Sammelleitungen) Vakuumregler

Austattung mit optionalen Komponenten wie- Manometer- Fluumlssigfalle- Flaschenrestdrucksicherung- Kombinierter Vakuumregler mit Dosierregler (GECO-Ausfuumlhrung)

Automatischer VakuumumschalterAustattung mit optionalen Komponenten wie- Ausgang eines Umschaltsignals (max 230 V)

18

Aktivkohlefilter zur Absorption fuumlr den Leckagefall am Regler

DosierreglerAustattung mit optionalen Komponenten wie- Druckschwankungskompensation 2-Membransystem (im Gegensatz zum GECO-System)- Manuelle oder motorische Reglereinstellung

Injektorsystembestehend aus Membran- oder Kugelruumlckschlaginjektor Filter und AbsperrarmaturenAustattung mit optionalen Komponenten wie- Zusaumltzlicher Doppelkugelruumlckschlag am Gasanschluss des Injektors

Systeme wie oben abgebildet bezeichnet man als Vollvakuumsysteme da ab der Chlorvorlage uumlber einen bereits am Vakuumregler anstehenden Unterdruck (ca 07 ndash 08 bar) die Entnahme geregelt wird Dieser Aufbau steht den aumllteren Systemen mit Sammelleitungen gegenuumlber wo am Ende der uumlber die Sammelleitungen verbundenen Chlorvorlagen der Vakuumregler angebracht ist

311 Die Vakuumregler

Die Grundkomonenten des Vakuumreglers sind

Gaseinlassventil Gasfilter Sicherheitsuumlberdruckventil Membranregler

Die metallischen Einlassventile aus einer besonders chlorresistenten Bronzelegierung gibt es mit vielen verschiedenen Anschlussausfuumlhrungen Eine Besonderheit ist die optionale Restdrucksicherung die in den Ventilkoumlrper eingebaut werden kann Sie dient zur Sicherstellung eines minimalen Restdruckes in der Chlorvorlage

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt

Zum einen wird dadurch verhindert das die Chlorgasflasche auf das Betriebsvakuum entleert wird und bei Demontage des Vakuumreglers - wenn auch nur fuumlr kurze Zeit - feuchte Umgebungsluft zieht Die eintretende Feuchte fuumlhrt dann in der Flasche zu Korrosion Zum anderen kann es bei vollstaumlndiger Entleerung bis auf Betriebsvakuum zum Schmutzeintrag aus der Flasche in den Vakuumregler kommen Der Chlorverlust der dabei entsteht ist vernachlaumlssig bar Das in der Flasche verbleibende Chlor betraumlgt weniger als 1 der Gesamtfuumlllung (s Anhang A2)

19

Die Restdrucksicherung erfolgt uumlber ein Schlieszligmechanimus mit einer Feder wobei uumlber eine Anpressflaumlche das Ventil anschlossen wird wenn der Flaschendruck unter 2 bar absinkt

Abb 15 Restdrucksicherung

Zur Funktionskontrolle und Sicherheit koumlnnen wahlweise ein Manometer und eine Fluumlssigfalle (Liqufilt) am Einlassventil angebracht werden Das Risiko fluumlssiges Chlor ins Einlassventil zu bekommen ist immer dann gegeben wenn die Temperatur in der Vorlage oder im Gasraum sinkt oder die Abnahmemengen schwanken und dann die 1-Regel (so) verletzt wird Der Liqufilt ist als koaxiales Rohr aufgebaut Im Innenrohr stroumlmt Chlor mit einem evtl fluumlssigen Anteil uumlber einen Filter zu und wird dann uumlber das beheizte Auszligenrohr dem Vakuumregler zugefuumlhrt

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle

ZOOM

Chlor-

eingang

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

21

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

3

1 Einleitung

Die Wasserdesinfektion mit Chlorgas

Wasser unser wichtigstes Nahrungsmittel ist durch Umwelt- und Zivilisationseinfluumlsse staumlndig Vermutzungen in Form von Verkeimung oder Kontamination mit toxischen Stoffen ausgesetzt

Die Reinhaltung des Wassers fuumlr unseren taumlglichen Gebrauch muss daher mit besonderer Sorgfalt und spezieller hochentwickelter Technologie erfolgen

Nicht nur im Trinkwasserbereich dem ein besonderer Stellwert zukommt steht die Erfuumlllung hoher Qualitaumltsanspruumlche im Vordergrund Auch in der Industrie bei der Bereitstellung von Wasser zur Produktion bzw als Prozessmedium in Form von zB Kuumlhl- oder Reinigungwasser sind die verfahrenstechnischen wie auch gesetzlichen Anforderungen an die Wasserbeschaffenheit hochDie Beschaffenheit des eingesetzten Wassers ist immer maszliggeblich mit der Effizienz eines Prozesses und der Produktqualitaumlt verbunden Beim Betrieb von Waumlrmetauscher- oder Klimaanlagen ist eine genaue Kontrolle der Wasserqualitaumlt und -konditionierung zur Vermeidung von Korrosion oder Biofilmbildung unerlaumlsslich Eine Minimierung der Keimzahl von Reinigungs- bzw Spuumllwaumlssern und der zu behandelnden Oberflaumlchen ist im Industriebereich eine der wichtigsten Vorgaben

Diese Brochure soll einen detailierten Uumlberblick vermitteln uumlber die Technik der ALLDOS Chlor-Desinfektions-Systeme den chemisch-physikalischen Eigenschaften von Chlor und der Anwendung der ALLDOS-Systeme anhand einiger Anwendungsfaumllle

Die Anlagen- bzw Systemkonzepte sollen hier Schritt fuumlr Schritt erlaumlutert werden und dem Anwender oder interessierten Leser die Moumlglichkeit geben die Projektierung und die Moumlglichkeiten die sich mit ALLDOS-Komponenten in der Wasserdesinfektion bieten zu verstehen

2 Verfahrenstechnik

21 Chemisch-Physikalische Eigenschaften von Chlorgas

Allgemeines

Chlor (griechisch chloros heiszligt gruumln) ist ein gelblich-gruumlnes Gas von stechendem die Schleimhaut reizenden Geruch Im Periodensystem der Elemente gehoumlrt es neben Fluor Brom und Iod zu der Gruppe der HalogeneChlor (Cl2) liegt zweiatomig vor und ist unter Normalbedingungen (20degC 1 atm) gasfoumlrmig Es kommt komprimiert fluumlssig in Stahlbehaumlltern (Fluumlssiggasflaschen oder Faumlsser) zum EinsatzIn der Natur kommt Chlor zu einem groszligen Anteil gebunden als Natriumchlorid vor und wird in groszligem Maszligstab bei der Elektrolyse von Natriumchloridloumlsungen gewonnen

Die desinfizierende bzw oxidierende Wirkung liegt daran dass Chlor sehr reaktionsfreudig ist und bereits unter Normalbedingungen schnell und zuverlaumlssig eine Entkeimung und Umsetzung toxischer Stoffe bewirkt

4

Chlor ist mehr als doppelt so schwer wie Luft und sinkt daher beim Ausstroumlmen nach unten Bereits bei geringen Konzentrationen von 03 ppm ist der Geruchsschwellwert erreicht Die Maximale Arbeitsplatzkonzentration liegt bei 15 mgmsup3 bzw 05 ppm Eine auch nur kurze Exposition bei 50 Vol ppm (vpm) in der Raumluft kann bereits toumldlich sein

Die Reinheit von industriell hergestelltem Chlor liegt bei mindestens 998 Gew Verunreinigt wird es im wesentlichen durch geringe Anteile an CO2 N2 und Wasser

Physikalische Daten zu Chlor

Molare Masse (Cl2) 71 gmolDichte (l) 20degC 88 bar 1420 kgmsup3Dichte (g) 20degC 10 bar 29 kgmsup3Rel Dichte ( Luft = 1) 25 -Siedepunkt (1 bar abs) - 34 degCSchmelzpunkt - 101 degCDampfdruck 20degC 68 barWaumlrmekapazitaumlt Cl2(g) 20degC 055 kJkgmiddotKWaumlrmekapazitaumlt Cl2(l) 20degC 097 kJkgmiddotKVerdampfungsenthalpie 252 kJkgWaumlrmeleitfaumlhigkeit Cl2(l) 011 WmmiddotKWaumlrmeleitfaumlhigkeit Cl2(g) 001 WmmiddotKKrit Temperatur (Ende DDK) 144 degCLoumlslichkeit in Wasser (20degC 1 bar) 72 gl

Zur besseren Darstellung des Dichte [2] und Dampfdruckverlaufs [2] dient Abb1 und Abb2

Dampfdruckkurve von Chlor

02468

101214161820

0 10 20 30 40 50 60Temp [degC]

Rei

ndam

pfdr

uck

abs

[bar

]

Abb 1 DDK von Chlor

fluumlssige Phase

gasfoumlrmige Phase

5

Dichte von fluumlssigem Chlor

12

125

13

135

14

145

15

0 10 20 30 40 50 60Temp [degC]

Dic

hte

[kg

dmsup3]

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte

Chlor ist ein sehr starkes Oxidations- bzw Desinfektionsmittel1 Weltweit ist der Anteil von Chlor im Vergleich mit allen anderen angewandten Desinfektionmittel am groumlszligten Die Entkeimung verlaumluft sehr schnell und bei fast allen Mikroorganismen nahezu vollstaumlndig Chlor ist bereits bei geringen fuumlr den Menschen unbedenklichen Konzentrationen ndash relativ zu anderen Bioziden ndash sehr effektiv

22 Der kontrollierte und anwendungsspezifische Einsatz von Chlor

Die Einsatzgebiete der Chlordesinfektion sind sehr vielfaumlltig und reichen weit uumlber die Trinkwasseraufbereitung hinaus

Weltweit ist die Chlordesinfektion im Badewasser in Schwimmbaumldern unerlaumlsslich und gesetzlich vorgeschrieben Es gibt zusaumltzliche Moumlglichkeiten der Badewasseraufbereitung wie die Desinfektion mit UV-Strahlung Membranfiltration oder die Ozonbehandlung Eine Langzeit-Desinfektionswirkung mit einer moumlglichst geringen Zudosierung von Bioziden und schneller Keimreduktion laumlszligt sich jedoch nur mit Chlor erreichen

In der Industrie ist bei der Aufbereitung von Prozeszlig- oder Produktwasser vor allem in hygienisch sensiblen Branchen wie der Lebensmittel- oder der Pharmaindustrie eine dauerhafte Desinfektionswirkung (nicht nur am Ort der Behandlung wie zB mit UV) unerlaumlsslich

Die Kuumlhlwasserbehandlung mit Chlor zielt auf die Vermeidung von Biofilmen ab In den allermeisten Faumlllen laumlszligt sich Biofilmbildung mit Chlorzugabe vermeiden oder zumindest minimieren

In der Praxis werden verschiedene Begriffe zur Quantifizierung der Chlorzugabe benutzt

1 Der Chlorbedarf beschreibt die Mindestmenge an wirksamen Chlor die dem Wasser zugegeben werden muss um die erforderliche Wirkung (zB Desinfektion) zu erreichen

1 unter Desinfektion versteht man die (moumlglichst schnelle) Keimzahlreduktion um 5-log Stufen

6

Generell setzt sich der Chlorbedarf aus der Chlorzehrung und dem noumltigen Chloruumlberschuszlig zusammen

2 Die Chlorzehrung ist die Differenz aus Chlorzugabe und analytisch feststellbarer Chlorkonzentration Hier ist zu beachten dass die Verweilzeit zwischen Zugabe und Probenahme einen groszligen Einfluss auf den Meszligwert hat

3 Der Chloruumlberschuszlig ist die wirksame Chlormenge (freies Chlor) die nach erreichen eines Reaktionsgleichgewichtes zwischen abreagierten (gebundenes Chlor) und freien Chlors zur Verfuumlgung steht Die Bemessung des Chloruumlberschuszliges ist abhaumlngig von der Wasserqualitaumlt der Temperatur und der Verweilzeit des Wassers im Leitungsnetz bis zum Verbraucher

4 Unter dem Begriff freies Chlor versteht man die Summe der Stoffkonzentrationen von elementarem Chlor Cl2 der unterchlorigen Saumlure HOCl und von Hypochlorit OCl -Die Angaben erfolgen in [mgl] [gmsup3] oder in Gewichts-ppm2

Elementares Chlor ist jedoch nur im sauren Bereich ab pHlt3 stabil Bei uumlblichen pH-Werten zwischen 65 und 85 liegt hauptsaumlchlich die fuumlr die Desinfektion maszliggebliche Komponente unterchlorige Saumlure HOCl vor

Bei der Einleitung von Chlorgas in Wasser stellt sich folgendes Gleichgewicht ein

HOClHClOHCl 22

Die entstehende Salzsaumlure wird im allgemeinen durch Wasserinhaltsstoffe wie Karbonate und Hydrogencarbonate (natuumlrliche Alkalinitaumlt) neutralisiert

5 Unter gebundenem Chlor versteht man den Chloranteil der zB mit Stickstoffverbindungen zu Chloraminen reagiert hat und der Desinfektion nicht mehr in vollem Maszlige zur Verfuumlgung steht

6 Als Gesamt-Chlor versteht man die Summe aller oxidierend wirkenden Chlorverbindungen einschlieszliglich der evtl vorliegenden Chloramine Falls bei der Messung Chlordioxid vorliegen sollte wird es auch meszligtechnisch erfasst

Zur quantitativen Erfassung der Chlorung wird im allgemeinen das freie Chlor gemessen Bei hohen Chloramingehalten wird zusaumltzlich der Gesamtchlorgehalt gemessen um aus der Differenz den Gehalt an gebundenem Chlor zu ermitteln

Generell ist zu bemerken dass bei einer Chlordesinfektion darauf zu achten ist die Ammoniak- bzw Aminkonzentrationen und auch die Konzentrationen an Kohlenwasserstoffen so gering wie nur irgendwie moumlglich zu halten um die Bildung von geruchlich und geschmacklich unvorteilhaften Chloraminen und die Bildung von uU toxischen chlorierten Kohlenwasserstoffen zu minimieren

2 gilt natuumlrlich nur fuumlr verduumlnnte Loumlsungen mit wasseraumlhnlicher Dichte asymp 1 kgl ppm parts per million = [mgkg] = [10-3g103g] = 10-6 =[ppm]

7

23 Die desinfizierende Wirkung von Chlor

Chlor wirkt auf die belebte und unbelebte Materie ein Im Falle der Einwirkung auf die belebte Materie spricht man von Desinfektion im Falle der Unbelebten von einer Oxidation In beiden Faumlllen jedoch handelt es sich um eine Oxidation der mit Chlor reagierenden Stoffe

Die Desinfektionswirkung beruht auf der Durchdringung und Degenerierung von Zellmembranen und der Stoumlrung oder Unterbrechung des Stoffwechsels der MikroorganismenDie unterchlorige Saumlure ist das Hauptdesinfektionsmittel neben dem Hypochloritanion Das Hypochloritanion ist mit einer Hydrathuumllle (Huumllle bestehend aus Wassermolekuumllen) umgeben und somit deutlich groumlszliger weniger faumlhig weiter oxidierend zu wirken (bei der Reaktion zu Chlorid Cl-) und auch deutlich schlechter permeabel durch Zellwaumlnde

Die Wirkung einer Chlordesinfektion haumlngt stark vom pH-Wert des Wassers ab Die unterchlorige SaumlureHOCl dissoziiert leicht in Wasser Der Grad der Dissoziation ist gemaumlszlig folgender Gleichung vom pH-Wert bestimmt

OClHHOCl

)()()(

HOClcOClcHcKi

Ki ist die Gleichgewichtskonstante bei einer bestimmten Temperatur3

c(x) ist die Konzentration der beteiligten Stoffe

Unterchlorige Saumlure in Abhaumlngigkeit vonpH-Wert und Temperatur

0

20

40

60

80

100

55 65 75 85 95pH-Wert

Ant

eil [

]

5degC25degC

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure

3 Zur Berechnung der K-Werte siehe Anhang Diagr A1 (fuumlr Experten)

Ki(5degC)= 22 x 10-8moll

Ki(25degC)= 35 x 10-8moll

8

So wie der Anteil der unterchlorigen Saumlure abnimmt nimmt der Hypochloritionenanteil zu Das heiszligt bei zB 80 unterchlorige Saumlure liegen 20 Hypochlorit vor

Fuumlr die effektiv loumlsbare Chlormenge pro Wasservolumen ist vorallem die Temperatur maszliggeblich Die Loumlslichkeit in Abhaumlngigkeit von der Temperatur zeigt folgendes Diagramm

Loumlslichkeit von Chlorgas in Wasser in Abhaumlnigkeitvon der Temperatur

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 20 40 60 80Temp [degC]

Chl

oran

teil

[gl]

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas

Bei obigen Diagrammen und denen im Anhang ist der Anteil von elementarem Chlor als Cl2 nicht beruumlcksichtigt weil er im allgemeinen4 deutlich im permil-Bereich liegt

Eine komplette Darstellung der Verteilung der Chlordissoziate zeigt folgendes Diagrammin dem auch das Verhalten der Stoffe bei pH-Werten wie sie eher selten in der Wasseraufbereitunganzutreffen sind aufgezeigt ist

4 bei uumlblichen pH-Werten (6-9) Temp (10 ndash 30degC) und Konz bis maximal einige 10 ppm

9

Chlordissoziate in Abhaumlnigkeit vom pH-Wert

01

1

10

100

0 2 4 6 8 10

pH-Wert

Ant

eil [

]

Cl2

HOCl

OCl-

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate

Systembedingungen die eine hohe Konzentration an unterchloriger Saumlure ermoumlglichen haben sich als besonders gut im Sinne einer schnellen und moumlglichst vollstaumlndigen Desinfektion erwieszligen

Fuumlr Escheria Coli Bakterien hat sich herausgestellt das bei verschiedenen pH-Werten die unterchlorige Saumlure im Mittel 50mal5 effektiver ist als Hypochlorit

5 einige Untersuchungen beziehen sich auf eine 80mal staumlrkere und andere Untersuchungen auf eine 20mal staumlrkere Desinfektionswirkung [1]

10

Die pH-Wertabhaumlngigkeit der Wirksamkeit von Chlor auf die in bakteriologisch belasteten Waumlssern sehr haumlufig vorkommenden Keime von Escheria Coli zeigt folgendes Diagramm

Desinfektionswirkung an Escheria Coli Bakterien [1] bei ca 25degC(Keimreduktion um 9999)

1

10

100

001 01 1

Freies Chlor (FAC free available chlorine ) in [ppm]

Zeit

[min

]

E Coli bei pH 70E Coli bei pH 77 (intrapoliert)E Coli bei pH 85

Abb 6 Desinfektion an EColi

24 Die elektrochemische Chlorbestimmung

Grundsaumltzlich sollte man zwischen der gelegentlichen und der permanenten Chlormessung unterscheiden

Die gelegentliche Messung erfolgt teilweise mit sehr einfachen rel ungenauen Mitteln wie Papiermeszligstreifen oder im besten Falle mit kleinen Handphotometern

Die photometrische Messung beruht auf der Intensitaumltsschwaumlchung eines Lichtstrahles mit definierter Wellenlaumlnge der durch eine Fluumlssigkeitsschicht tritt Die Abschwaumlchung der Intensitaumlt ist bei bekannter Ausgangsintensitaumlt ein Maszlig fuumlr die Konzentration des zubestimmenden Stoffes

Die Grundlage hierfuumlr ist das Lambert-Beersche Gesetz in dem der Zusammenhang zwischen der durchstrahlten Schichtdicke der Lichtabsorptions-Eigenschaft und der Konzentration der entsprechenden Stoffe dargestellt wird

11

Lambert-Beersches Gesetz

A = K x c x d

Mit

A Lichtabsorption []K Stoffspezifischer Absroptionskoeffizient

im allgem angegeben in [ l (mol middot cm)]c Konzentration [mgl oder moll]d durchstrahlte Schichtdicke [cm]

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers

Beim Alldos Handphotometer AllconTest wird chemisch gebundenes und freies Chlor mit der DPD6-Methode gemessen Bei Anwesenheit von Chlor tritt eine Rotfaumlrbung auf das sog Wurster Rot

Bei der kontinuierlichen Messung kommen hauptsaumlchlich elektrochemische Verfahren zum Einsatz bei denen die Konzentration des Desinfektionsmittels uumlber eine elektrische Groumlszlige bestimmt wird Hier unterscheidet man zwischen zwei Meszligverfahren

1 Amperometrisch2 Potentiostatisch

6 DPD steht fuumlr fuumlr das Pruumlfreagenz N-Diaumlthyl-Paraphenylendiaminsulfat

Lichtquelle Messglas Detektor

12

Das amperometrische Meszligverfahren beruht auf dem Prinzip einer galvanischen Zelle Zwei Elektroden unterschiedlicher Metalle stehen uumlber die dazwischenliegende Meszligloumlsung elektrochemisch miteinander in Kontakt Aufgrund der unterschiedlichen Metalleigenschaften der Elektroden bzgl ihrer Neigung Lagungstraumlger ndash Elektronen ndash an die Loumlsung abzugeben baut sich eine Spannung auf Diese Spannung bewirkt einen Meszligstrom im Nanoampere- bzw Mikroamperebereich der anschlieszligend zur Signalverarbeitung verstaumlrkt wird

Eine weiterentwickelte Methode des amperometrischen Verfahrens ist Messung uumlber eine ionensensitive Membran Hier wird die Messloumlsung mit einer chlordurchlaumlssigen Membran in Kontakt gebracht Auf der anderen Seite der Membran steht eine Salzloumlsung an in die zwei Elektroden eingetaucht sind Auf dieser Seite also der gleiche prinzipielle Aufbau wie beim oben beschriebenen Verfahren Der Nachteil dieses Verfahrens ist die relativ kurze Standzeit der Membran bis zum ersten Wechsel (ca 1 bis 2 Jahre)

Eine deutlich bessere und zuverlaumlssigere Methode ist potentiostatische Messung

Diese Meszliganordnungen gibt es als Zwei- und Dreielektrodensysteme Beim Alldos-Dreielektrodensystem steht die Meszligelektrode mit der Gegenelektrode uumlber das Meszligwasser in Kontakt Uumlber eine Referenz- oder Bezugselektrode wird mit Hilfe eines Potentiostaten eine konstante Spannung an der Messelektrode erzeugt

Mit dieser Technik arbeitet das potentiostatische Meszligsystem deutlich stabiler

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau

Neben der Konzentration eines Stoffes ist auch das Redoxpotential verantwortlich fuumlr die groumlszlige des MeszligsignalsUnterschiedliche Stoffe haben verschiedene Redoxpotentiale dh ein unterschiedliches Bestreben unter gegebenen Bedingungen Elektronen aufzunehmen oder abzugeben

13

Folgendes Diagramm zeigt die Stoffabhaumlngigkeit vom Redoxpotential bei verschiedenen pH-Werten

Oxidationspotentiale- Verlauf von Chlordioxid wurde berechnet auf 280 mgl Chlorid -

(QuelleHandbook of Chlorination [1] und Encyclopedia of Chem Techn [3] )

06

07

08

09

1

11

12

13

6 62 64 66 68 7 72 74 76 78 8 82 84

pH

mV

HOCl (10 ppm FAC)

Chloramin (10 ppm FAC und 025 ppm NH3)

Chlordioxid (10 ppm bei Reduktion bis zu Chlorid)

Δ mV = 0095 mV

Δ mV = 015 mV

Δ mV = 017 mV

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale

Die Gleichung die den pH-wertabhaumlngigen Vorgang der Potentialmessung von Chlor beschreibt ist

OHCleHHOCl 22

Fuumlr die Abhaumlngigkeit vom pH-Wert steht der H+-Anteil und fuumlr das Potential das sich zwischen den Elektroden aufbaut steht die Elektronenaufnahme e- (Reduktion) der unterchlorigen Saumlure auf der linken Seite der Gleichung

Nach dieser relativ detailierten Betrachtung der chemischen Zusammenhaumlnge bei der Desinfektion und der dazugehoumlrigen Messung soll nun auf die in der Praxis durchgefuumlhrten Arten der Chlorung eingegangen werden

14

25 Arten der Chlorung

Die Vorchlorung wie der Name schon sagt erfolgt vor allen anderen Aufbereitungschritten Sie dient als erster Entkeimungsschritt fuumlr die moumlglichst keimarme Weiterbehandlung des Wassersbei der Trinkwasserbehandlung um zB die Filtereinheiten vor einer all zu groszligen Verkeimung zu bewahren oder bei der Abwasserbehandlung um die biologische Stufe nicht zu sehr mit Fremdbakterien zu beladen

Die Nachchlorungerfolgt als letzter Aufbereitungsschritt um einen Chloruumlberschuszlig im Leitungsnetz zum Schutz gegen Wiederverkeimung zu haben

Die Hoch- oder Schockchlorungwird eingesetzt um zB neue Rohrleitungssysteme bei der Inbetriebnahme schnell und sehr sicher zu desinfizieren oder im allgemeinen bei Systemen wo das Wasser einer staumlndigen Wiederverkeimung in offenen Kuumlhlkreislaumlufen Rohrleitungen mit Leckagen oder schwankender Wasserqualitaumlt ausgesetzt istDiese Art der Chlorung erfolgt nicht dauerhaft sondern in Intervallen Die Chlorzugabe ist fuumlr kurze Zeit und je nach Anwendung bis zu zehnmal so hoch wie die Permanentkonzentration Die Dauer der Intervalle und die Konzentrationen sind von Fall zu Fall zu bestimmen

Die Knickpunktchlorungist eine besondere Art der Chlorzugabe die einen Zusammenhang herstellt zwischen den chlorzehrenden Stickstoffverbindungen (Ammonium Amine) und der benoumltigten Chlorzugabemenge

Die Gruppe der Chlor-Stickstoffverbindungen hat die besondere Eigenschaft eine nicht-lineare Abhaumlngigkeit zu zeigen zwischen der Chlorzugabe und der Konzentration an freiem Chlor Der Grund dafuumlr liegt in der Bindung von freiem Chlor als ChloraminChloramine treten als Mono- Di- und Trichloramin auf Hinzu kommt bei stetig steigender Chlorzugabe die Umwandlung von zB Monochloramin zu Dichloramin Das bedeutet dass bei stetiger Chlorzugabe unterschiedlich viel Chlor durch die Bindung bzw Zehrung an Aminen und bereits entstandenen Monochloraminen verloren geht

Die folgenden beiden Abbildungen veranschaulichen das Verhalten dieses Systems

Abb 10 Bildung von Chloraminen

Wasservolumen

Aminanteil Chlor-anteil

Wasservolumen

Amin ChlorMono-chlor-amin

Wasservolumen

Amin

ChlorMono-chlor-amin

Di-chlor-amin

15

Knickpunktchlorung

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8Chlorzugabe [mgl]

frei

es C

hlor

FA

C [m

gl]

Chlorung ohne Aminzehrung

Chlorung mit Aminzehrung

Abb 11 Knickpunktchlorung7

3 Aufbau von Chlorgassystemen

Was den Gesamtaufbau der Chlorsysteme angeht ist prinzipiell zu unterscheiden zwischen Systemen mit gasfoumlrmiger und fluumlssiger Chlorentnahme aus Gasflaschen oder Faumlssern Der Hintergrund fuumlr den unterschiedlichen Aufbau liegt in der benoumltigten Abnahmemenge In der Praxis hat sich gezeigt dass uumlber einer 1igen Abnahme8 (in kgh) bezogen auf das Fuumlllgewicht der Flasche oder des Fasses Chlor dazu neigt nicht mehr gasfoumlrmig entnommen werden zu koumlnnen sondern entweder der Druck abfaumlllt oder im schlimmsten Falle fluumlssiges Chlor austritt

An einem Beispiel gerechnet bedeutet das

Chlorflasche mit ca 65 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 65 x 001 ~ 065 kgh

Chlorfass mit 1000 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 1000 x 001 ~ 10 kgh

Weiterhin gilt die Faustregel dass fuumlr kurze Zeiten zwischen 20 und 30 Minuten (bei Faumlssern auch laumlnger) das 2 ndash 3 fache der oben genannten Mengen entnommen werden kann

Der Grund hierfuumlr liegt am Phasenuumlbergang von gasfoumlrmig zu fluumlssig Bei einer zu schnellen Entnahme sinkt der Druck in der Chlorvorlage Das Bestreben von Chlor wieder ein Gleichgewicht herzustellen zwischen der Gas- und Fluumlssigphase fuumlhrt zur raschen Verdampfung des fluumlssigen Chlors wodurch sich die Vorlage abkuumlhlt (ucirc Verdunstungskaumllte bzw Verdampfungsenthalpie) Je nach Intensitaumlt dieses Vorganges kommt es zu einem weiteren Druckabfall der eine geregelte Dosierung beeintraumlchtigt bzw

7 Der Knickpunkt ist uumlberwunden bei einem Verhaumlltnis von FAC zu Gesamtzugabe von 158 Technisch praktischer Richtwert

16

unmoumlglich macht oder es fuumlhrt zur Entnahme von siedendem Fluumlssigechlor das dann die Kunststoffdosier- und Regeleinrichtungen erheblich beschaumldigt

Da die Dosierung und die Injektion immer mit gasfoumlrmigem Chlor geschieht muss bei Systemen mit Fluumlssigchlorentnahme dafuumlr gesorgt werden dass Chlor in die Gasphase uumlbergefuumlhrt wird (ucirc Chlorverdampfung) Nach diesem Prozeszligschritt sind beide Systeme fuumlr Groszligchlor- und Kleinchloranlagen nahezu identisch Die folgende Abbildung zeigt ein Funktionsschema des Chlorsystemaufbaus von der Entnahme bis zur Injektion

Positionen

1 Chlorgaseintritt

2 Manometer

3 Vakuumregler(Bez bei GrosschlorsystemenVorregler)

4 Meszligglass des Dosierreglers

5 Stellventil des Dosierreglersmit Stellmotor

6 Hauptregler (nur bei Grosschlor-systemen s Kap 4)

7 Vakuummeter

8 Injektor mit Membran-ruumlckschlag

9 Wassereingang Duumlse

10 ChlorloumlsungsausgangDiffusor

11 Druckschwankungs-kompensation

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems

17

31 Kleinchlorsysteme ndash gasfoumlrmige Entnahme

Der Grundsaumltzliche Aufbau eines solchen Systems ist in der folgenden Abbildung gezeigt

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter

Beginnend bei der Chlorgasflasche und endend bei der Injektionsstelle besteht dieses System aus folgenden Komponenten

Flaschenhilfsventil (nur bei Sammelleitungen) Vakuumregler

Austattung mit optionalen Komponenten wie- Manometer- Fluumlssigfalle- Flaschenrestdrucksicherung- Kombinierter Vakuumregler mit Dosierregler (GECO-Ausfuumlhrung)

Automatischer VakuumumschalterAustattung mit optionalen Komponenten wie- Ausgang eines Umschaltsignals (max 230 V)

18

Aktivkohlefilter zur Absorption fuumlr den Leckagefall am Regler

DosierreglerAustattung mit optionalen Komponenten wie- Druckschwankungskompensation 2-Membransystem (im Gegensatz zum GECO-System)- Manuelle oder motorische Reglereinstellung

Injektorsystembestehend aus Membran- oder Kugelruumlckschlaginjektor Filter und AbsperrarmaturenAustattung mit optionalen Komponenten wie- Zusaumltzlicher Doppelkugelruumlckschlag am Gasanschluss des Injektors

Systeme wie oben abgebildet bezeichnet man als Vollvakuumsysteme da ab der Chlorvorlage uumlber einen bereits am Vakuumregler anstehenden Unterdruck (ca 07 ndash 08 bar) die Entnahme geregelt wird Dieser Aufbau steht den aumllteren Systemen mit Sammelleitungen gegenuumlber wo am Ende der uumlber die Sammelleitungen verbundenen Chlorvorlagen der Vakuumregler angebracht ist

311 Die Vakuumregler

Die Grundkomonenten des Vakuumreglers sind

Gaseinlassventil Gasfilter Sicherheitsuumlberdruckventil Membranregler

Die metallischen Einlassventile aus einer besonders chlorresistenten Bronzelegierung gibt es mit vielen verschiedenen Anschlussausfuumlhrungen Eine Besonderheit ist die optionale Restdrucksicherung die in den Ventilkoumlrper eingebaut werden kann Sie dient zur Sicherstellung eines minimalen Restdruckes in der Chlorvorlage

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt

Zum einen wird dadurch verhindert das die Chlorgasflasche auf das Betriebsvakuum entleert wird und bei Demontage des Vakuumreglers - wenn auch nur fuumlr kurze Zeit - feuchte Umgebungsluft zieht Die eintretende Feuchte fuumlhrt dann in der Flasche zu Korrosion Zum anderen kann es bei vollstaumlndiger Entleerung bis auf Betriebsvakuum zum Schmutzeintrag aus der Flasche in den Vakuumregler kommen Der Chlorverlust der dabei entsteht ist vernachlaumlssig bar Das in der Flasche verbleibende Chlor betraumlgt weniger als 1 der Gesamtfuumlllung (s Anhang A2)

19

Die Restdrucksicherung erfolgt uumlber ein Schlieszligmechanimus mit einer Feder wobei uumlber eine Anpressflaumlche das Ventil anschlossen wird wenn der Flaschendruck unter 2 bar absinkt

Abb 15 Restdrucksicherung

Zur Funktionskontrolle und Sicherheit koumlnnen wahlweise ein Manometer und eine Fluumlssigfalle (Liqufilt) am Einlassventil angebracht werden Das Risiko fluumlssiges Chlor ins Einlassventil zu bekommen ist immer dann gegeben wenn die Temperatur in der Vorlage oder im Gasraum sinkt oder die Abnahmemengen schwanken und dann die 1-Regel (so) verletzt wird Der Liqufilt ist als koaxiales Rohr aufgebaut Im Innenrohr stroumlmt Chlor mit einem evtl fluumlssigen Anteil uumlber einen Filter zu und wird dann uumlber das beheizte Auszligenrohr dem Vakuumregler zugefuumlhrt

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle

ZOOM

Chlor-

eingang

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

21

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

4

Chlor ist mehr als doppelt so schwer wie Luft und sinkt daher beim Ausstroumlmen nach unten Bereits bei geringen Konzentrationen von 03 ppm ist der Geruchsschwellwert erreicht Die Maximale Arbeitsplatzkonzentration liegt bei 15 mgmsup3 bzw 05 ppm Eine auch nur kurze Exposition bei 50 Vol ppm (vpm) in der Raumluft kann bereits toumldlich sein

Die Reinheit von industriell hergestelltem Chlor liegt bei mindestens 998 Gew Verunreinigt wird es im wesentlichen durch geringe Anteile an CO2 N2 und Wasser

Physikalische Daten zu Chlor

Molare Masse (Cl2) 71 gmolDichte (l) 20degC 88 bar 1420 kgmsup3Dichte (g) 20degC 10 bar 29 kgmsup3Rel Dichte ( Luft = 1) 25 -Siedepunkt (1 bar abs) - 34 degCSchmelzpunkt - 101 degCDampfdruck 20degC 68 barWaumlrmekapazitaumlt Cl2(g) 20degC 055 kJkgmiddotKWaumlrmekapazitaumlt Cl2(l) 20degC 097 kJkgmiddotKVerdampfungsenthalpie 252 kJkgWaumlrmeleitfaumlhigkeit Cl2(l) 011 WmmiddotKWaumlrmeleitfaumlhigkeit Cl2(g) 001 WmmiddotKKrit Temperatur (Ende DDK) 144 degCLoumlslichkeit in Wasser (20degC 1 bar) 72 gl

Zur besseren Darstellung des Dichte [2] und Dampfdruckverlaufs [2] dient Abb1 und Abb2

Dampfdruckkurve von Chlor

02468

101214161820

0 10 20 30 40 50 60Temp [degC]

Rei

ndam

pfdr

uck

abs

[bar

]

Abb 1 DDK von Chlor

fluumlssige Phase

gasfoumlrmige Phase

5

Dichte von fluumlssigem Chlor

12

125

13

135

14

145

15

0 10 20 30 40 50 60Temp [degC]

Dic

hte

[kg

dmsup3]

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte

Chlor ist ein sehr starkes Oxidations- bzw Desinfektionsmittel1 Weltweit ist der Anteil von Chlor im Vergleich mit allen anderen angewandten Desinfektionmittel am groumlszligten Die Entkeimung verlaumluft sehr schnell und bei fast allen Mikroorganismen nahezu vollstaumlndig Chlor ist bereits bei geringen fuumlr den Menschen unbedenklichen Konzentrationen ndash relativ zu anderen Bioziden ndash sehr effektiv

22 Der kontrollierte und anwendungsspezifische Einsatz von Chlor

Die Einsatzgebiete der Chlordesinfektion sind sehr vielfaumlltig und reichen weit uumlber die Trinkwasseraufbereitung hinaus

Weltweit ist die Chlordesinfektion im Badewasser in Schwimmbaumldern unerlaumlsslich und gesetzlich vorgeschrieben Es gibt zusaumltzliche Moumlglichkeiten der Badewasseraufbereitung wie die Desinfektion mit UV-Strahlung Membranfiltration oder die Ozonbehandlung Eine Langzeit-Desinfektionswirkung mit einer moumlglichst geringen Zudosierung von Bioziden und schneller Keimreduktion laumlszligt sich jedoch nur mit Chlor erreichen

In der Industrie ist bei der Aufbereitung von Prozeszlig- oder Produktwasser vor allem in hygienisch sensiblen Branchen wie der Lebensmittel- oder der Pharmaindustrie eine dauerhafte Desinfektionswirkung (nicht nur am Ort der Behandlung wie zB mit UV) unerlaumlsslich

Die Kuumlhlwasserbehandlung mit Chlor zielt auf die Vermeidung von Biofilmen ab In den allermeisten Faumlllen laumlszligt sich Biofilmbildung mit Chlorzugabe vermeiden oder zumindest minimieren

In der Praxis werden verschiedene Begriffe zur Quantifizierung der Chlorzugabe benutzt

1 Der Chlorbedarf beschreibt die Mindestmenge an wirksamen Chlor die dem Wasser zugegeben werden muss um die erforderliche Wirkung (zB Desinfektion) zu erreichen

1 unter Desinfektion versteht man die (moumlglichst schnelle) Keimzahlreduktion um 5-log Stufen

6

Generell setzt sich der Chlorbedarf aus der Chlorzehrung und dem noumltigen Chloruumlberschuszlig zusammen

2 Die Chlorzehrung ist die Differenz aus Chlorzugabe und analytisch feststellbarer Chlorkonzentration Hier ist zu beachten dass die Verweilzeit zwischen Zugabe und Probenahme einen groszligen Einfluss auf den Meszligwert hat

3 Der Chloruumlberschuszlig ist die wirksame Chlormenge (freies Chlor) die nach erreichen eines Reaktionsgleichgewichtes zwischen abreagierten (gebundenes Chlor) und freien Chlors zur Verfuumlgung steht Die Bemessung des Chloruumlberschuszliges ist abhaumlngig von der Wasserqualitaumlt der Temperatur und der Verweilzeit des Wassers im Leitungsnetz bis zum Verbraucher

4 Unter dem Begriff freies Chlor versteht man die Summe der Stoffkonzentrationen von elementarem Chlor Cl2 der unterchlorigen Saumlure HOCl und von Hypochlorit OCl -Die Angaben erfolgen in [mgl] [gmsup3] oder in Gewichts-ppm2

Elementares Chlor ist jedoch nur im sauren Bereich ab pHlt3 stabil Bei uumlblichen pH-Werten zwischen 65 und 85 liegt hauptsaumlchlich die fuumlr die Desinfektion maszliggebliche Komponente unterchlorige Saumlure HOCl vor

Bei der Einleitung von Chlorgas in Wasser stellt sich folgendes Gleichgewicht ein

HOClHClOHCl 22

Die entstehende Salzsaumlure wird im allgemeinen durch Wasserinhaltsstoffe wie Karbonate und Hydrogencarbonate (natuumlrliche Alkalinitaumlt) neutralisiert

5 Unter gebundenem Chlor versteht man den Chloranteil der zB mit Stickstoffverbindungen zu Chloraminen reagiert hat und der Desinfektion nicht mehr in vollem Maszlige zur Verfuumlgung steht

6 Als Gesamt-Chlor versteht man die Summe aller oxidierend wirkenden Chlorverbindungen einschlieszliglich der evtl vorliegenden Chloramine Falls bei der Messung Chlordioxid vorliegen sollte wird es auch meszligtechnisch erfasst

Zur quantitativen Erfassung der Chlorung wird im allgemeinen das freie Chlor gemessen Bei hohen Chloramingehalten wird zusaumltzlich der Gesamtchlorgehalt gemessen um aus der Differenz den Gehalt an gebundenem Chlor zu ermitteln

Generell ist zu bemerken dass bei einer Chlordesinfektion darauf zu achten ist die Ammoniak- bzw Aminkonzentrationen und auch die Konzentrationen an Kohlenwasserstoffen so gering wie nur irgendwie moumlglich zu halten um die Bildung von geruchlich und geschmacklich unvorteilhaften Chloraminen und die Bildung von uU toxischen chlorierten Kohlenwasserstoffen zu minimieren

2 gilt natuumlrlich nur fuumlr verduumlnnte Loumlsungen mit wasseraumlhnlicher Dichte asymp 1 kgl ppm parts per million = [mgkg] = [10-3g103g] = 10-6 =[ppm]

7

23 Die desinfizierende Wirkung von Chlor

Chlor wirkt auf die belebte und unbelebte Materie ein Im Falle der Einwirkung auf die belebte Materie spricht man von Desinfektion im Falle der Unbelebten von einer Oxidation In beiden Faumlllen jedoch handelt es sich um eine Oxidation der mit Chlor reagierenden Stoffe

Die Desinfektionswirkung beruht auf der Durchdringung und Degenerierung von Zellmembranen und der Stoumlrung oder Unterbrechung des Stoffwechsels der MikroorganismenDie unterchlorige Saumlure ist das Hauptdesinfektionsmittel neben dem Hypochloritanion Das Hypochloritanion ist mit einer Hydrathuumllle (Huumllle bestehend aus Wassermolekuumllen) umgeben und somit deutlich groumlszliger weniger faumlhig weiter oxidierend zu wirken (bei der Reaktion zu Chlorid Cl-) und auch deutlich schlechter permeabel durch Zellwaumlnde

Die Wirkung einer Chlordesinfektion haumlngt stark vom pH-Wert des Wassers ab Die unterchlorige SaumlureHOCl dissoziiert leicht in Wasser Der Grad der Dissoziation ist gemaumlszlig folgender Gleichung vom pH-Wert bestimmt

OClHHOCl

)()()(

HOClcOClcHcKi

Ki ist die Gleichgewichtskonstante bei einer bestimmten Temperatur3

c(x) ist die Konzentration der beteiligten Stoffe

Unterchlorige Saumlure in Abhaumlngigkeit vonpH-Wert und Temperatur

0

20

40

60

80

100

55 65 75 85 95pH-Wert

Ant

eil [

]

5degC25degC

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure

3 Zur Berechnung der K-Werte siehe Anhang Diagr A1 (fuumlr Experten)

Ki(5degC)= 22 x 10-8moll

Ki(25degC)= 35 x 10-8moll

8

So wie der Anteil der unterchlorigen Saumlure abnimmt nimmt der Hypochloritionenanteil zu Das heiszligt bei zB 80 unterchlorige Saumlure liegen 20 Hypochlorit vor

Fuumlr die effektiv loumlsbare Chlormenge pro Wasservolumen ist vorallem die Temperatur maszliggeblich Die Loumlslichkeit in Abhaumlngigkeit von der Temperatur zeigt folgendes Diagramm

Loumlslichkeit von Chlorgas in Wasser in Abhaumlnigkeitvon der Temperatur

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 20 40 60 80Temp [degC]

Chl

oran

teil

[gl]

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas

Bei obigen Diagrammen und denen im Anhang ist der Anteil von elementarem Chlor als Cl2 nicht beruumlcksichtigt weil er im allgemeinen4 deutlich im permil-Bereich liegt

Eine komplette Darstellung der Verteilung der Chlordissoziate zeigt folgendes Diagrammin dem auch das Verhalten der Stoffe bei pH-Werten wie sie eher selten in der Wasseraufbereitunganzutreffen sind aufgezeigt ist

4 bei uumlblichen pH-Werten (6-9) Temp (10 ndash 30degC) und Konz bis maximal einige 10 ppm

9

Chlordissoziate in Abhaumlnigkeit vom pH-Wert

01

1

10

100

0 2 4 6 8 10

pH-Wert

Ant

eil [

]

Cl2

HOCl

OCl-

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate

Systembedingungen die eine hohe Konzentration an unterchloriger Saumlure ermoumlglichen haben sich als besonders gut im Sinne einer schnellen und moumlglichst vollstaumlndigen Desinfektion erwieszligen

Fuumlr Escheria Coli Bakterien hat sich herausgestellt das bei verschiedenen pH-Werten die unterchlorige Saumlure im Mittel 50mal5 effektiver ist als Hypochlorit

5 einige Untersuchungen beziehen sich auf eine 80mal staumlrkere und andere Untersuchungen auf eine 20mal staumlrkere Desinfektionswirkung [1]

10

Die pH-Wertabhaumlngigkeit der Wirksamkeit von Chlor auf die in bakteriologisch belasteten Waumlssern sehr haumlufig vorkommenden Keime von Escheria Coli zeigt folgendes Diagramm

Desinfektionswirkung an Escheria Coli Bakterien [1] bei ca 25degC(Keimreduktion um 9999)

1

10

100

001 01 1

Freies Chlor (FAC free available chlorine ) in [ppm]

Zeit

[min

]

E Coli bei pH 70E Coli bei pH 77 (intrapoliert)E Coli bei pH 85

Abb 6 Desinfektion an EColi

24 Die elektrochemische Chlorbestimmung

Grundsaumltzlich sollte man zwischen der gelegentlichen und der permanenten Chlormessung unterscheiden

Die gelegentliche Messung erfolgt teilweise mit sehr einfachen rel ungenauen Mitteln wie Papiermeszligstreifen oder im besten Falle mit kleinen Handphotometern

Die photometrische Messung beruht auf der Intensitaumltsschwaumlchung eines Lichtstrahles mit definierter Wellenlaumlnge der durch eine Fluumlssigkeitsschicht tritt Die Abschwaumlchung der Intensitaumlt ist bei bekannter Ausgangsintensitaumlt ein Maszlig fuumlr die Konzentration des zubestimmenden Stoffes

Die Grundlage hierfuumlr ist das Lambert-Beersche Gesetz in dem der Zusammenhang zwischen der durchstrahlten Schichtdicke der Lichtabsorptions-Eigenschaft und der Konzentration der entsprechenden Stoffe dargestellt wird

11

Lambert-Beersches Gesetz

A = K x c x d

Mit

A Lichtabsorption []K Stoffspezifischer Absroptionskoeffizient

im allgem angegeben in [ l (mol middot cm)]c Konzentration [mgl oder moll]d durchstrahlte Schichtdicke [cm]

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers

Beim Alldos Handphotometer AllconTest wird chemisch gebundenes und freies Chlor mit der DPD6-Methode gemessen Bei Anwesenheit von Chlor tritt eine Rotfaumlrbung auf das sog Wurster Rot

Bei der kontinuierlichen Messung kommen hauptsaumlchlich elektrochemische Verfahren zum Einsatz bei denen die Konzentration des Desinfektionsmittels uumlber eine elektrische Groumlszlige bestimmt wird Hier unterscheidet man zwischen zwei Meszligverfahren

1 Amperometrisch2 Potentiostatisch

6 DPD steht fuumlr fuumlr das Pruumlfreagenz N-Diaumlthyl-Paraphenylendiaminsulfat

Lichtquelle Messglas Detektor

12

Das amperometrische Meszligverfahren beruht auf dem Prinzip einer galvanischen Zelle Zwei Elektroden unterschiedlicher Metalle stehen uumlber die dazwischenliegende Meszligloumlsung elektrochemisch miteinander in Kontakt Aufgrund der unterschiedlichen Metalleigenschaften der Elektroden bzgl ihrer Neigung Lagungstraumlger ndash Elektronen ndash an die Loumlsung abzugeben baut sich eine Spannung auf Diese Spannung bewirkt einen Meszligstrom im Nanoampere- bzw Mikroamperebereich der anschlieszligend zur Signalverarbeitung verstaumlrkt wird

Eine weiterentwickelte Methode des amperometrischen Verfahrens ist Messung uumlber eine ionensensitive Membran Hier wird die Messloumlsung mit einer chlordurchlaumlssigen Membran in Kontakt gebracht Auf der anderen Seite der Membran steht eine Salzloumlsung an in die zwei Elektroden eingetaucht sind Auf dieser Seite also der gleiche prinzipielle Aufbau wie beim oben beschriebenen Verfahren Der Nachteil dieses Verfahrens ist die relativ kurze Standzeit der Membran bis zum ersten Wechsel (ca 1 bis 2 Jahre)

Eine deutlich bessere und zuverlaumlssigere Methode ist potentiostatische Messung

Diese Meszliganordnungen gibt es als Zwei- und Dreielektrodensysteme Beim Alldos-Dreielektrodensystem steht die Meszligelektrode mit der Gegenelektrode uumlber das Meszligwasser in Kontakt Uumlber eine Referenz- oder Bezugselektrode wird mit Hilfe eines Potentiostaten eine konstante Spannung an der Messelektrode erzeugt

Mit dieser Technik arbeitet das potentiostatische Meszligsystem deutlich stabiler

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau

Neben der Konzentration eines Stoffes ist auch das Redoxpotential verantwortlich fuumlr die groumlszlige des MeszligsignalsUnterschiedliche Stoffe haben verschiedene Redoxpotentiale dh ein unterschiedliches Bestreben unter gegebenen Bedingungen Elektronen aufzunehmen oder abzugeben

13

Folgendes Diagramm zeigt die Stoffabhaumlngigkeit vom Redoxpotential bei verschiedenen pH-Werten

Oxidationspotentiale- Verlauf von Chlordioxid wurde berechnet auf 280 mgl Chlorid -

(QuelleHandbook of Chlorination [1] und Encyclopedia of Chem Techn [3] )

06

07

08

09

1

11

12

13

6 62 64 66 68 7 72 74 76 78 8 82 84

pH

mV

HOCl (10 ppm FAC)

Chloramin (10 ppm FAC und 025 ppm NH3)

Chlordioxid (10 ppm bei Reduktion bis zu Chlorid)

Δ mV = 0095 mV

Δ mV = 015 mV

Δ mV = 017 mV

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale

Die Gleichung die den pH-wertabhaumlngigen Vorgang der Potentialmessung von Chlor beschreibt ist

OHCleHHOCl 22

Fuumlr die Abhaumlngigkeit vom pH-Wert steht der H+-Anteil und fuumlr das Potential das sich zwischen den Elektroden aufbaut steht die Elektronenaufnahme e- (Reduktion) der unterchlorigen Saumlure auf der linken Seite der Gleichung

Nach dieser relativ detailierten Betrachtung der chemischen Zusammenhaumlnge bei der Desinfektion und der dazugehoumlrigen Messung soll nun auf die in der Praxis durchgefuumlhrten Arten der Chlorung eingegangen werden

14

25 Arten der Chlorung

Die Vorchlorung wie der Name schon sagt erfolgt vor allen anderen Aufbereitungschritten Sie dient als erster Entkeimungsschritt fuumlr die moumlglichst keimarme Weiterbehandlung des Wassersbei der Trinkwasserbehandlung um zB die Filtereinheiten vor einer all zu groszligen Verkeimung zu bewahren oder bei der Abwasserbehandlung um die biologische Stufe nicht zu sehr mit Fremdbakterien zu beladen

Die Nachchlorungerfolgt als letzter Aufbereitungsschritt um einen Chloruumlberschuszlig im Leitungsnetz zum Schutz gegen Wiederverkeimung zu haben

Die Hoch- oder Schockchlorungwird eingesetzt um zB neue Rohrleitungssysteme bei der Inbetriebnahme schnell und sehr sicher zu desinfizieren oder im allgemeinen bei Systemen wo das Wasser einer staumlndigen Wiederverkeimung in offenen Kuumlhlkreislaumlufen Rohrleitungen mit Leckagen oder schwankender Wasserqualitaumlt ausgesetzt istDiese Art der Chlorung erfolgt nicht dauerhaft sondern in Intervallen Die Chlorzugabe ist fuumlr kurze Zeit und je nach Anwendung bis zu zehnmal so hoch wie die Permanentkonzentration Die Dauer der Intervalle und die Konzentrationen sind von Fall zu Fall zu bestimmen

Die Knickpunktchlorungist eine besondere Art der Chlorzugabe die einen Zusammenhang herstellt zwischen den chlorzehrenden Stickstoffverbindungen (Ammonium Amine) und der benoumltigten Chlorzugabemenge

Die Gruppe der Chlor-Stickstoffverbindungen hat die besondere Eigenschaft eine nicht-lineare Abhaumlngigkeit zu zeigen zwischen der Chlorzugabe und der Konzentration an freiem Chlor Der Grund dafuumlr liegt in der Bindung von freiem Chlor als ChloraminChloramine treten als Mono- Di- und Trichloramin auf Hinzu kommt bei stetig steigender Chlorzugabe die Umwandlung von zB Monochloramin zu Dichloramin Das bedeutet dass bei stetiger Chlorzugabe unterschiedlich viel Chlor durch die Bindung bzw Zehrung an Aminen und bereits entstandenen Monochloraminen verloren geht

Die folgenden beiden Abbildungen veranschaulichen das Verhalten dieses Systems

Abb 10 Bildung von Chloraminen

Wasservolumen

Aminanteil Chlor-anteil

Wasservolumen

Amin ChlorMono-chlor-amin

Wasservolumen

Amin

ChlorMono-chlor-amin

Di-chlor-amin

15

Knickpunktchlorung

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8Chlorzugabe [mgl]

frei

es C

hlor

FA

C [m

gl]

Chlorung ohne Aminzehrung

Chlorung mit Aminzehrung

Abb 11 Knickpunktchlorung7

3 Aufbau von Chlorgassystemen

Was den Gesamtaufbau der Chlorsysteme angeht ist prinzipiell zu unterscheiden zwischen Systemen mit gasfoumlrmiger und fluumlssiger Chlorentnahme aus Gasflaschen oder Faumlssern Der Hintergrund fuumlr den unterschiedlichen Aufbau liegt in der benoumltigten Abnahmemenge In der Praxis hat sich gezeigt dass uumlber einer 1igen Abnahme8 (in kgh) bezogen auf das Fuumlllgewicht der Flasche oder des Fasses Chlor dazu neigt nicht mehr gasfoumlrmig entnommen werden zu koumlnnen sondern entweder der Druck abfaumlllt oder im schlimmsten Falle fluumlssiges Chlor austritt

An einem Beispiel gerechnet bedeutet das

Chlorflasche mit ca 65 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 65 x 001 ~ 065 kgh

Chlorfass mit 1000 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 1000 x 001 ~ 10 kgh

Weiterhin gilt die Faustregel dass fuumlr kurze Zeiten zwischen 20 und 30 Minuten (bei Faumlssern auch laumlnger) das 2 ndash 3 fache der oben genannten Mengen entnommen werden kann

Der Grund hierfuumlr liegt am Phasenuumlbergang von gasfoumlrmig zu fluumlssig Bei einer zu schnellen Entnahme sinkt der Druck in der Chlorvorlage Das Bestreben von Chlor wieder ein Gleichgewicht herzustellen zwischen der Gas- und Fluumlssigphase fuumlhrt zur raschen Verdampfung des fluumlssigen Chlors wodurch sich die Vorlage abkuumlhlt (ucirc Verdunstungskaumllte bzw Verdampfungsenthalpie) Je nach Intensitaumlt dieses Vorganges kommt es zu einem weiteren Druckabfall der eine geregelte Dosierung beeintraumlchtigt bzw

7 Der Knickpunkt ist uumlberwunden bei einem Verhaumlltnis von FAC zu Gesamtzugabe von 158 Technisch praktischer Richtwert

16

unmoumlglich macht oder es fuumlhrt zur Entnahme von siedendem Fluumlssigechlor das dann die Kunststoffdosier- und Regeleinrichtungen erheblich beschaumldigt

Da die Dosierung und die Injektion immer mit gasfoumlrmigem Chlor geschieht muss bei Systemen mit Fluumlssigchlorentnahme dafuumlr gesorgt werden dass Chlor in die Gasphase uumlbergefuumlhrt wird (ucirc Chlorverdampfung) Nach diesem Prozeszligschritt sind beide Systeme fuumlr Groszligchlor- und Kleinchloranlagen nahezu identisch Die folgende Abbildung zeigt ein Funktionsschema des Chlorsystemaufbaus von der Entnahme bis zur Injektion

Positionen

1 Chlorgaseintritt

2 Manometer

3 Vakuumregler(Bez bei GrosschlorsystemenVorregler)

4 Meszligglass des Dosierreglers

5 Stellventil des Dosierreglersmit Stellmotor

6 Hauptregler (nur bei Grosschlor-systemen s Kap 4)

7 Vakuummeter

8 Injektor mit Membran-ruumlckschlag

9 Wassereingang Duumlse

10 ChlorloumlsungsausgangDiffusor

11 Druckschwankungs-kompensation

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems

17

31 Kleinchlorsysteme ndash gasfoumlrmige Entnahme

Der Grundsaumltzliche Aufbau eines solchen Systems ist in der folgenden Abbildung gezeigt

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter

Beginnend bei der Chlorgasflasche und endend bei der Injektionsstelle besteht dieses System aus folgenden Komponenten

Flaschenhilfsventil (nur bei Sammelleitungen) Vakuumregler

Austattung mit optionalen Komponenten wie- Manometer- Fluumlssigfalle- Flaschenrestdrucksicherung- Kombinierter Vakuumregler mit Dosierregler (GECO-Ausfuumlhrung)

Automatischer VakuumumschalterAustattung mit optionalen Komponenten wie- Ausgang eines Umschaltsignals (max 230 V)

18

Aktivkohlefilter zur Absorption fuumlr den Leckagefall am Regler

DosierreglerAustattung mit optionalen Komponenten wie- Druckschwankungskompensation 2-Membransystem (im Gegensatz zum GECO-System)- Manuelle oder motorische Reglereinstellung

Injektorsystembestehend aus Membran- oder Kugelruumlckschlaginjektor Filter und AbsperrarmaturenAustattung mit optionalen Komponenten wie- Zusaumltzlicher Doppelkugelruumlckschlag am Gasanschluss des Injektors

Systeme wie oben abgebildet bezeichnet man als Vollvakuumsysteme da ab der Chlorvorlage uumlber einen bereits am Vakuumregler anstehenden Unterdruck (ca 07 ndash 08 bar) die Entnahme geregelt wird Dieser Aufbau steht den aumllteren Systemen mit Sammelleitungen gegenuumlber wo am Ende der uumlber die Sammelleitungen verbundenen Chlorvorlagen der Vakuumregler angebracht ist

311 Die Vakuumregler

Die Grundkomonenten des Vakuumreglers sind

Gaseinlassventil Gasfilter Sicherheitsuumlberdruckventil Membranregler

Die metallischen Einlassventile aus einer besonders chlorresistenten Bronzelegierung gibt es mit vielen verschiedenen Anschlussausfuumlhrungen Eine Besonderheit ist die optionale Restdrucksicherung die in den Ventilkoumlrper eingebaut werden kann Sie dient zur Sicherstellung eines minimalen Restdruckes in der Chlorvorlage

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt

Zum einen wird dadurch verhindert das die Chlorgasflasche auf das Betriebsvakuum entleert wird und bei Demontage des Vakuumreglers - wenn auch nur fuumlr kurze Zeit - feuchte Umgebungsluft zieht Die eintretende Feuchte fuumlhrt dann in der Flasche zu Korrosion Zum anderen kann es bei vollstaumlndiger Entleerung bis auf Betriebsvakuum zum Schmutzeintrag aus der Flasche in den Vakuumregler kommen Der Chlorverlust der dabei entsteht ist vernachlaumlssig bar Das in der Flasche verbleibende Chlor betraumlgt weniger als 1 der Gesamtfuumlllung (s Anhang A2)

19

Die Restdrucksicherung erfolgt uumlber ein Schlieszligmechanimus mit einer Feder wobei uumlber eine Anpressflaumlche das Ventil anschlossen wird wenn der Flaschendruck unter 2 bar absinkt

Abb 15 Restdrucksicherung

Zur Funktionskontrolle und Sicherheit koumlnnen wahlweise ein Manometer und eine Fluumlssigfalle (Liqufilt) am Einlassventil angebracht werden Das Risiko fluumlssiges Chlor ins Einlassventil zu bekommen ist immer dann gegeben wenn die Temperatur in der Vorlage oder im Gasraum sinkt oder die Abnahmemengen schwanken und dann die 1-Regel (so) verletzt wird Der Liqufilt ist als koaxiales Rohr aufgebaut Im Innenrohr stroumlmt Chlor mit einem evtl fluumlssigen Anteil uumlber einen Filter zu und wird dann uumlber das beheizte Auszligenrohr dem Vakuumregler zugefuumlhrt

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle

ZOOM

Chlor-

eingang

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

21

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

5

Dichte von fluumlssigem Chlor

12

125

13

135

14

145

15

0 10 20 30 40 50 60Temp [degC]

Dic

hte

[kg

dmsup3]

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte

Chlor ist ein sehr starkes Oxidations- bzw Desinfektionsmittel1 Weltweit ist der Anteil von Chlor im Vergleich mit allen anderen angewandten Desinfektionmittel am groumlszligten Die Entkeimung verlaumluft sehr schnell und bei fast allen Mikroorganismen nahezu vollstaumlndig Chlor ist bereits bei geringen fuumlr den Menschen unbedenklichen Konzentrationen ndash relativ zu anderen Bioziden ndash sehr effektiv

22 Der kontrollierte und anwendungsspezifische Einsatz von Chlor

Die Einsatzgebiete der Chlordesinfektion sind sehr vielfaumlltig und reichen weit uumlber die Trinkwasseraufbereitung hinaus

Weltweit ist die Chlordesinfektion im Badewasser in Schwimmbaumldern unerlaumlsslich und gesetzlich vorgeschrieben Es gibt zusaumltzliche Moumlglichkeiten der Badewasseraufbereitung wie die Desinfektion mit UV-Strahlung Membranfiltration oder die Ozonbehandlung Eine Langzeit-Desinfektionswirkung mit einer moumlglichst geringen Zudosierung von Bioziden und schneller Keimreduktion laumlszligt sich jedoch nur mit Chlor erreichen

In der Industrie ist bei der Aufbereitung von Prozeszlig- oder Produktwasser vor allem in hygienisch sensiblen Branchen wie der Lebensmittel- oder der Pharmaindustrie eine dauerhafte Desinfektionswirkung (nicht nur am Ort der Behandlung wie zB mit UV) unerlaumlsslich

Die Kuumlhlwasserbehandlung mit Chlor zielt auf die Vermeidung von Biofilmen ab In den allermeisten Faumlllen laumlszligt sich Biofilmbildung mit Chlorzugabe vermeiden oder zumindest minimieren

In der Praxis werden verschiedene Begriffe zur Quantifizierung der Chlorzugabe benutzt

1 Der Chlorbedarf beschreibt die Mindestmenge an wirksamen Chlor die dem Wasser zugegeben werden muss um die erforderliche Wirkung (zB Desinfektion) zu erreichen

1 unter Desinfektion versteht man die (moumlglichst schnelle) Keimzahlreduktion um 5-log Stufen

6

Generell setzt sich der Chlorbedarf aus der Chlorzehrung und dem noumltigen Chloruumlberschuszlig zusammen

2 Die Chlorzehrung ist die Differenz aus Chlorzugabe und analytisch feststellbarer Chlorkonzentration Hier ist zu beachten dass die Verweilzeit zwischen Zugabe und Probenahme einen groszligen Einfluss auf den Meszligwert hat

3 Der Chloruumlberschuszlig ist die wirksame Chlormenge (freies Chlor) die nach erreichen eines Reaktionsgleichgewichtes zwischen abreagierten (gebundenes Chlor) und freien Chlors zur Verfuumlgung steht Die Bemessung des Chloruumlberschuszliges ist abhaumlngig von der Wasserqualitaumlt der Temperatur und der Verweilzeit des Wassers im Leitungsnetz bis zum Verbraucher

4 Unter dem Begriff freies Chlor versteht man die Summe der Stoffkonzentrationen von elementarem Chlor Cl2 der unterchlorigen Saumlure HOCl und von Hypochlorit OCl -Die Angaben erfolgen in [mgl] [gmsup3] oder in Gewichts-ppm2

Elementares Chlor ist jedoch nur im sauren Bereich ab pHlt3 stabil Bei uumlblichen pH-Werten zwischen 65 und 85 liegt hauptsaumlchlich die fuumlr die Desinfektion maszliggebliche Komponente unterchlorige Saumlure HOCl vor

Bei der Einleitung von Chlorgas in Wasser stellt sich folgendes Gleichgewicht ein

HOClHClOHCl 22

Die entstehende Salzsaumlure wird im allgemeinen durch Wasserinhaltsstoffe wie Karbonate und Hydrogencarbonate (natuumlrliche Alkalinitaumlt) neutralisiert

5 Unter gebundenem Chlor versteht man den Chloranteil der zB mit Stickstoffverbindungen zu Chloraminen reagiert hat und der Desinfektion nicht mehr in vollem Maszlige zur Verfuumlgung steht

6 Als Gesamt-Chlor versteht man die Summe aller oxidierend wirkenden Chlorverbindungen einschlieszliglich der evtl vorliegenden Chloramine Falls bei der Messung Chlordioxid vorliegen sollte wird es auch meszligtechnisch erfasst

Zur quantitativen Erfassung der Chlorung wird im allgemeinen das freie Chlor gemessen Bei hohen Chloramingehalten wird zusaumltzlich der Gesamtchlorgehalt gemessen um aus der Differenz den Gehalt an gebundenem Chlor zu ermitteln

Generell ist zu bemerken dass bei einer Chlordesinfektion darauf zu achten ist die Ammoniak- bzw Aminkonzentrationen und auch die Konzentrationen an Kohlenwasserstoffen so gering wie nur irgendwie moumlglich zu halten um die Bildung von geruchlich und geschmacklich unvorteilhaften Chloraminen und die Bildung von uU toxischen chlorierten Kohlenwasserstoffen zu minimieren

2 gilt natuumlrlich nur fuumlr verduumlnnte Loumlsungen mit wasseraumlhnlicher Dichte asymp 1 kgl ppm parts per million = [mgkg] = [10-3g103g] = 10-6 =[ppm]

7

23 Die desinfizierende Wirkung von Chlor

Chlor wirkt auf die belebte und unbelebte Materie ein Im Falle der Einwirkung auf die belebte Materie spricht man von Desinfektion im Falle der Unbelebten von einer Oxidation In beiden Faumlllen jedoch handelt es sich um eine Oxidation der mit Chlor reagierenden Stoffe

Die Desinfektionswirkung beruht auf der Durchdringung und Degenerierung von Zellmembranen und der Stoumlrung oder Unterbrechung des Stoffwechsels der MikroorganismenDie unterchlorige Saumlure ist das Hauptdesinfektionsmittel neben dem Hypochloritanion Das Hypochloritanion ist mit einer Hydrathuumllle (Huumllle bestehend aus Wassermolekuumllen) umgeben und somit deutlich groumlszliger weniger faumlhig weiter oxidierend zu wirken (bei der Reaktion zu Chlorid Cl-) und auch deutlich schlechter permeabel durch Zellwaumlnde

Die Wirkung einer Chlordesinfektion haumlngt stark vom pH-Wert des Wassers ab Die unterchlorige SaumlureHOCl dissoziiert leicht in Wasser Der Grad der Dissoziation ist gemaumlszlig folgender Gleichung vom pH-Wert bestimmt

OClHHOCl

)()()(

HOClcOClcHcKi

Ki ist die Gleichgewichtskonstante bei einer bestimmten Temperatur3

c(x) ist die Konzentration der beteiligten Stoffe

Unterchlorige Saumlure in Abhaumlngigkeit vonpH-Wert und Temperatur

0

20

40

60

80

100

55 65 75 85 95pH-Wert

Ant

eil [

]

5degC25degC

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure

3 Zur Berechnung der K-Werte siehe Anhang Diagr A1 (fuumlr Experten)

Ki(5degC)= 22 x 10-8moll

Ki(25degC)= 35 x 10-8moll

8

So wie der Anteil der unterchlorigen Saumlure abnimmt nimmt der Hypochloritionenanteil zu Das heiszligt bei zB 80 unterchlorige Saumlure liegen 20 Hypochlorit vor

Fuumlr die effektiv loumlsbare Chlormenge pro Wasservolumen ist vorallem die Temperatur maszliggeblich Die Loumlslichkeit in Abhaumlngigkeit von der Temperatur zeigt folgendes Diagramm

Loumlslichkeit von Chlorgas in Wasser in Abhaumlnigkeitvon der Temperatur

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 20 40 60 80Temp [degC]

Chl

oran

teil

[gl]

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas

Bei obigen Diagrammen und denen im Anhang ist der Anteil von elementarem Chlor als Cl2 nicht beruumlcksichtigt weil er im allgemeinen4 deutlich im permil-Bereich liegt

Eine komplette Darstellung der Verteilung der Chlordissoziate zeigt folgendes Diagrammin dem auch das Verhalten der Stoffe bei pH-Werten wie sie eher selten in der Wasseraufbereitunganzutreffen sind aufgezeigt ist

4 bei uumlblichen pH-Werten (6-9) Temp (10 ndash 30degC) und Konz bis maximal einige 10 ppm

9

Chlordissoziate in Abhaumlnigkeit vom pH-Wert

01

1

10

100

0 2 4 6 8 10

pH-Wert

Ant

eil [

]

Cl2

HOCl

OCl-

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate

Systembedingungen die eine hohe Konzentration an unterchloriger Saumlure ermoumlglichen haben sich als besonders gut im Sinne einer schnellen und moumlglichst vollstaumlndigen Desinfektion erwieszligen

Fuumlr Escheria Coli Bakterien hat sich herausgestellt das bei verschiedenen pH-Werten die unterchlorige Saumlure im Mittel 50mal5 effektiver ist als Hypochlorit

5 einige Untersuchungen beziehen sich auf eine 80mal staumlrkere und andere Untersuchungen auf eine 20mal staumlrkere Desinfektionswirkung [1]

10

Die pH-Wertabhaumlngigkeit der Wirksamkeit von Chlor auf die in bakteriologisch belasteten Waumlssern sehr haumlufig vorkommenden Keime von Escheria Coli zeigt folgendes Diagramm

Desinfektionswirkung an Escheria Coli Bakterien [1] bei ca 25degC(Keimreduktion um 9999)

1

10

100

001 01 1

Freies Chlor (FAC free available chlorine ) in [ppm]

Zeit

[min

]

E Coli bei pH 70E Coli bei pH 77 (intrapoliert)E Coli bei pH 85

Abb 6 Desinfektion an EColi

24 Die elektrochemische Chlorbestimmung

Grundsaumltzlich sollte man zwischen der gelegentlichen und der permanenten Chlormessung unterscheiden

Die gelegentliche Messung erfolgt teilweise mit sehr einfachen rel ungenauen Mitteln wie Papiermeszligstreifen oder im besten Falle mit kleinen Handphotometern

Die photometrische Messung beruht auf der Intensitaumltsschwaumlchung eines Lichtstrahles mit definierter Wellenlaumlnge der durch eine Fluumlssigkeitsschicht tritt Die Abschwaumlchung der Intensitaumlt ist bei bekannter Ausgangsintensitaumlt ein Maszlig fuumlr die Konzentration des zubestimmenden Stoffes

Die Grundlage hierfuumlr ist das Lambert-Beersche Gesetz in dem der Zusammenhang zwischen der durchstrahlten Schichtdicke der Lichtabsorptions-Eigenschaft und der Konzentration der entsprechenden Stoffe dargestellt wird

11

Lambert-Beersches Gesetz

A = K x c x d

Mit

A Lichtabsorption []K Stoffspezifischer Absroptionskoeffizient

im allgem angegeben in [ l (mol middot cm)]c Konzentration [mgl oder moll]d durchstrahlte Schichtdicke [cm]

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers

Beim Alldos Handphotometer AllconTest wird chemisch gebundenes und freies Chlor mit der DPD6-Methode gemessen Bei Anwesenheit von Chlor tritt eine Rotfaumlrbung auf das sog Wurster Rot

Bei der kontinuierlichen Messung kommen hauptsaumlchlich elektrochemische Verfahren zum Einsatz bei denen die Konzentration des Desinfektionsmittels uumlber eine elektrische Groumlszlige bestimmt wird Hier unterscheidet man zwischen zwei Meszligverfahren

1 Amperometrisch2 Potentiostatisch

6 DPD steht fuumlr fuumlr das Pruumlfreagenz N-Diaumlthyl-Paraphenylendiaminsulfat

Lichtquelle Messglas Detektor

12

Das amperometrische Meszligverfahren beruht auf dem Prinzip einer galvanischen Zelle Zwei Elektroden unterschiedlicher Metalle stehen uumlber die dazwischenliegende Meszligloumlsung elektrochemisch miteinander in Kontakt Aufgrund der unterschiedlichen Metalleigenschaften der Elektroden bzgl ihrer Neigung Lagungstraumlger ndash Elektronen ndash an die Loumlsung abzugeben baut sich eine Spannung auf Diese Spannung bewirkt einen Meszligstrom im Nanoampere- bzw Mikroamperebereich der anschlieszligend zur Signalverarbeitung verstaumlrkt wird

Eine weiterentwickelte Methode des amperometrischen Verfahrens ist Messung uumlber eine ionensensitive Membran Hier wird die Messloumlsung mit einer chlordurchlaumlssigen Membran in Kontakt gebracht Auf der anderen Seite der Membran steht eine Salzloumlsung an in die zwei Elektroden eingetaucht sind Auf dieser Seite also der gleiche prinzipielle Aufbau wie beim oben beschriebenen Verfahren Der Nachteil dieses Verfahrens ist die relativ kurze Standzeit der Membran bis zum ersten Wechsel (ca 1 bis 2 Jahre)

Eine deutlich bessere und zuverlaumlssigere Methode ist potentiostatische Messung

Diese Meszliganordnungen gibt es als Zwei- und Dreielektrodensysteme Beim Alldos-Dreielektrodensystem steht die Meszligelektrode mit der Gegenelektrode uumlber das Meszligwasser in Kontakt Uumlber eine Referenz- oder Bezugselektrode wird mit Hilfe eines Potentiostaten eine konstante Spannung an der Messelektrode erzeugt

Mit dieser Technik arbeitet das potentiostatische Meszligsystem deutlich stabiler

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau

Neben der Konzentration eines Stoffes ist auch das Redoxpotential verantwortlich fuumlr die groumlszlige des MeszligsignalsUnterschiedliche Stoffe haben verschiedene Redoxpotentiale dh ein unterschiedliches Bestreben unter gegebenen Bedingungen Elektronen aufzunehmen oder abzugeben

13

Folgendes Diagramm zeigt die Stoffabhaumlngigkeit vom Redoxpotential bei verschiedenen pH-Werten

Oxidationspotentiale- Verlauf von Chlordioxid wurde berechnet auf 280 mgl Chlorid -

(QuelleHandbook of Chlorination [1] und Encyclopedia of Chem Techn [3] )

06

07

08

09

1

11

12

13

6 62 64 66 68 7 72 74 76 78 8 82 84

pH

mV

HOCl (10 ppm FAC)

Chloramin (10 ppm FAC und 025 ppm NH3)

Chlordioxid (10 ppm bei Reduktion bis zu Chlorid)

Δ mV = 0095 mV

Δ mV = 015 mV

Δ mV = 017 mV

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale

Die Gleichung die den pH-wertabhaumlngigen Vorgang der Potentialmessung von Chlor beschreibt ist

OHCleHHOCl 22

Fuumlr die Abhaumlngigkeit vom pH-Wert steht der H+-Anteil und fuumlr das Potential das sich zwischen den Elektroden aufbaut steht die Elektronenaufnahme e- (Reduktion) der unterchlorigen Saumlure auf der linken Seite der Gleichung

Nach dieser relativ detailierten Betrachtung der chemischen Zusammenhaumlnge bei der Desinfektion und der dazugehoumlrigen Messung soll nun auf die in der Praxis durchgefuumlhrten Arten der Chlorung eingegangen werden

14

25 Arten der Chlorung

Die Vorchlorung wie der Name schon sagt erfolgt vor allen anderen Aufbereitungschritten Sie dient als erster Entkeimungsschritt fuumlr die moumlglichst keimarme Weiterbehandlung des Wassersbei der Trinkwasserbehandlung um zB die Filtereinheiten vor einer all zu groszligen Verkeimung zu bewahren oder bei der Abwasserbehandlung um die biologische Stufe nicht zu sehr mit Fremdbakterien zu beladen

Die Nachchlorungerfolgt als letzter Aufbereitungsschritt um einen Chloruumlberschuszlig im Leitungsnetz zum Schutz gegen Wiederverkeimung zu haben

Die Hoch- oder Schockchlorungwird eingesetzt um zB neue Rohrleitungssysteme bei der Inbetriebnahme schnell und sehr sicher zu desinfizieren oder im allgemeinen bei Systemen wo das Wasser einer staumlndigen Wiederverkeimung in offenen Kuumlhlkreislaumlufen Rohrleitungen mit Leckagen oder schwankender Wasserqualitaumlt ausgesetzt istDiese Art der Chlorung erfolgt nicht dauerhaft sondern in Intervallen Die Chlorzugabe ist fuumlr kurze Zeit und je nach Anwendung bis zu zehnmal so hoch wie die Permanentkonzentration Die Dauer der Intervalle und die Konzentrationen sind von Fall zu Fall zu bestimmen

Die Knickpunktchlorungist eine besondere Art der Chlorzugabe die einen Zusammenhang herstellt zwischen den chlorzehrenden Stickstoffverbindungen (Ammonium Amine) und der benoumltigten Chlorzugabemenge

Die Gruppe der Chlor-Stickstoffverbindungen hat die besondere Eigenschaft eine nicht-lineare Abhaumlngigkeit zu zeigen zwischen der Chlorzugabe und der Konzentration an freiem Chlor Der Grund dafuumlr liegt in der Bindung von freiem Chlor als ChloraminChloramine treten als Mono- Di- und Trichloramin auf Hinzu kommt bei stetig steigender Chlorzugabe die Umwandlung von zB Monochloramin zu Dichloramin Das bedeutet dass bei stetiger Chlorzugabe unterschiedlich viel Chlor durch die Bindung bzw Zehrung an Aminen und bereits entstandenen Monochloraminen verloren geht

Die folgenden beiden Abbildungen veranschaulichen das Verhalten dieses Systems

Abb 10 Bildung von Chloraminen

Wasservolumen

Aminanteil Chlor-anteil

Wasservolumen

Amin ChlorMono-chlor-amin

Wasservolumen

Amin

ChlorMono-chlor-amin

Di-chlor-amin

15

Knickpunktchlorung

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8Chlorzugabe [mgl]

frei

es C

hlor

FA

C [m

gl]

Chlorung ohne Aminzehrung

Chlorung mit Aminzehrung

Abb 11 Knickpunktchlorung7

3 Aufbau von Chlorgassystemen

Was den Gesamtaufbau der Chlorsysteme angeht ist prinzipiell zu unterscheiden zwischen Systemen mit gasfoumlrmiger und fluumlssiger Chlorentnahme aus Gasflaschen oder Faumlssern Der Hintergrund fuumlr den unterschiedlichen Aufbau liegt in der benoumltigten Abnahmemenge In der Praxis hat sich gezeigt dass uumlber einer 1igen Abnahme8 (in kgh) bezogen auf das Fuumlllgewicht der Flasche oder des Fasses Chlor dazu neigt nicht mehr gasfoumlrmig entnommen werden zu koumlnnen sondern entweder der Druck abfaumlllt oder im schlimmsten Falle fluumlssiges Chlor austritt

An einem Beispiel gerechnet bedeutet das

Chlorflasche mit ca 65 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 65 x 001 ~ 065 kgh

Chlorfass mit 1000 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 1000 x 001 ~ 10 kgh

Weiterhin gilt die Faustregel dass fuumlr kurze Zeiten zwischen 20 und 30 Minuten (bei Faumlssern auch laumlnger) das 2 ndash 3 fache der oben genannten Mengen entnommen werden kann

Der Grund hierfuumlr liegt am Phasenuumlbergang von gasfoumlrmig zu fluumlssig Bei einer zu schnellen Entnahme sinkt der Druck in der Chlorvorlage Das Bestreben von Chlor wieder ein Gleichgewicht herzustellen zwischen der Gas- und Fluumlssigphase fuumlhrt zur raschen Verdampfung des fluumlssigen Chlors wodurch sich die Vorlage abkuumlhlt (ucirc Verdunstungskaumllte bzw Verdampfungsenthalpie) Je nach Intensitaumlt dieses Vorganges kommt es zu einem weiteren Druckabfall der eine geregelte Dosierung beeintraumlchtigt bzw

7 Der Knickpunkt ist uumlberwunden bei einem Verhaumlltnis von FAC zu Gesamtzugabe von 158 Technisch praktischer Richtwert

16

unmoumlglich macht oder es fuumlhrt zur Entnahme von siedendem Fluumlssigechlor das dann die Kunststoffdosier- und Regeleinrichtungen erheblich beschaumldigt

Da die Dosierung und die Injektion immer mit gasfoumlrmigem Chlor geschieht muss bei Systemen mit Fluumlssigchlorentnahme dafuumlr gesorgt werden dass Chlor in die Gasphase uumlbergefuumlhrt wird (ucirc Chlorverdampfung) Nach diesem Prozeszligschritt sind beide Systeme fuumlr Groszligchlor- und Kleinchloranlagen nahezu identisch Die folgende Abbildung zeigt ein Funktionsschema des Chlorsystemaufbaus von der Entnahme bis zur Injektion

Positionen

1 Chlorgaseintritt

2 Manometer

3 Vakuumregler(Bez bei GrosschlorsystemenVorregler)

4 Meszligglass des Dosierreglers

5 Stellventil des Dosierreglersmit Stellmotor

6 Hauptregler (nur bei Grosschlor-systemen s Kap 4)

7 Vakuummeter

8 Injektor mit Membran-ruumlckschlag

9 Wassereingang Duumlse

10 ChlorloumlsungsausgangDiffusor

11 Druckschwankungs-kompensation

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems

17

31 Kleinchlorsysteme ndash gasfoumlrmige Entnahme

Der Grundsaumltzliche Aufbau eines solchen Systems ist in der folgenden Abbildung gezeigt

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter

Beginnend bei der Chlorgasflasche und endend bei der Injektionsstelle besteht dieses System aus folgenden Komponenten

Flaschenhilfsventil (nur bei Sammelleitungen) Vakuumregler

Austattung mit optionalen Komponenten wie- Manometer- Fluumlssigfalle- Flaschenrestdrucksicherung- Kombinierter Vakuumregler mit Dosierregler (GECO-Ausfuumlhrung)

Automatischer VakuumumschalterAustattung mit optionalen Komponenten wie- Ausgang eines Umschaltsignals (max 230 V)

18

Aktivkohlefilter zur Absorption fuumlr den Leckagefall am Regler

DosierreglerAustattung mit optionalen Komponenten wie- Druckschwankungskompensation 2-Membransystem (im Gegensatz zum GECO-System)- Manuelle oder motorische Reglereinstellung

Injektorsystembestehend aus Membran- oder Kugelruumlckschlaginjektor Filter und AbsperrarmaturenAustattung mit optionalen Komponenten wie- Zusaumltzlicher Doppelkugelruumlckschlag am Gasanschluss des Injektors

Systeme wie oben abgebildet bezeichnet man als Vollvakuumsysteme da ab der Chlorvorlage uumlber einen bereits am Vakuumregler anstehenden Unterdruck (ca 07 ndash 08 bar) die Entnahme geregelt wird Dieser Aufbau steht den aumllteren Systemen mit Sammelleitungen gegenuumlber wo am Ende der uumlber die Sammelleitungen verbundenen Chlorvorlagen der Vakuumregler angebracht ist

311 Die Vakuumregler

Die Grundkomonenten des Vakuumreglers sind

Gaseinlassventil Gasfilter Sicherheitsuumlberdruckventil Membranregler

Die metallischen Einlassventile aus einer besonders chlorresistenten Bronzelegierung gibt es mit vielen verschiedenen Anschlussausfuumlhrungen Eine Besonderheit ist die optionale Restdrucksicherung die in den Ventilkoumlrper eingebaut werden kann Sie dient zur Sicherstellung eines minimalen Restdruckes in der Chlorvorlage

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt

Zum einen wird dadurch verhindert das die Chlorgasflasche auf das Betriebsvakuum entleert wird und bei Demontage des Vakuumreglers - wenn auch nur fuumlr kurze Zeit - feuchte Umgebungsluft zieht Die eintretende Feuchte fuumlhrt dann in der Flasche zu Korrosion Zum anderen kann es bei vollstaumlndiger Entleerung bis auf Betriebsvakuum zum Schmutzeintrag aus der Flasche in den Vakuumregler kommen Der Chlorverlust der dabei entsteht ist vernachlaumlssig bar Das in der Flasche verbleibende Chlor betraumlgt weniger als 1 der Gesamtfuumlllung (s Anhang A2)

19

Die Restdrucksicherung erfolgt uumlber ein Schlieszligmechanimus mit einer Feder wobei uumlber eine Anpressflaumlche das Ventil anschlossen wird wenn der Flaschendruck unter 2 bar absinkt

Abb 15 Restdrucksicherung

Zur Funktionskontrolle und Sicherheit koumlnnen wahlweise ein Manometer und eine Fluumlssigfalle (Liqufilt) am Einlassventil angebracht werden Das Risiko fluumlssiges Chlor ins Einlassventil zu bekommen ist immer dann gegeben wenn die Temperatur in der Vorlage oder im Gasraum sinkt oder die Abnahmemengen schwanken und dann die 1-Regel (so) verletzt wird Der Liqufilt ist als koaxiales Rohr aufgebaut Im Innenrohr stroumlmt Chlor mit einem evtl fluumlssigen Anteil uumlber einen Filter zu und wird dann uumlber das beheizte Auszligenrohr dem Vakuumregler zugefuumlhrt

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle

ZOOM

Chlor-

eingang

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

21

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

6

Generell setzt sich der Chlorbedarf aus der Chlorzehrung und dem noumltigen Chloruumlberschuszlig zusammen

2 Die Chlorzehrung ist die Differenz aus Chlorzugabe und analytisch feststellbarer Chlorkonzentration Hier ist zu beachten dass die Verweilzeit zwischen Zugabe und Probenahme einen groszligen Einfluss auf den Meszligwert hat

3 Der Chloruumlberschuszlig ist die wirksame Chlormenge (freies Chlor) die nach erreichen eines Reaktionsgleichgewichtes zwischen abreagierten (gebundenes Chlor) und freien Chlors zur Verfuumlgung steht Die Bemessung des Chloruumlberschuszliges ist abhaumlngig von der Wasserqualitaumlt der Temperatur und der Verweilzeit des Wassers im Leitungsnetz bis zum Verbraucher

4 Unter dem Begriff freies Chlor versteht man die Summe der Stoffkonzentrationen von elementarem Chlor Cl2 der unterchlorigen Saumlure HOCl und von Hypochlorit OCl -Die Angaben erfolgen in [mgl] [gmsup3] oder in Gewichts-ppm2

Elementares Chlor ist jedoch nur im sauren Bereich ab pHlt3 stabil Bei uumlblichen pH-Werten zwischen 65 und 85 liegt hauptsaumlchlich die fuumlr die Desinfektion maszliggebliche Komponente unterchlorige Saumlure HOCl vor

Bei der Einleitung von Chlorgas in Wasser stellt sich folgendes Gleichgewicht ein

HOClHClOHCl 22

Die entstehende Salzsaumlure wird im allgemeinen durch Wasserinhaltsstoffe wie Karbonate und Hydrogencarbonate (natuumlrliche Alkalinitaumlt) neutralisiert

5 Unter gebundenem Chlor versteht man den Chloranteil der zB mit Stickstoffverbindungen zu Chloraminen reagiert hat und der Desinfektion nicht mehr in vollem Maszlige zur Verfuumlgung steht

6 Als Gesamt-Chlor versteht man die Summe aller oxidierend wirkenden Chlorverbindungen einschlieszliglich der evtl vorliegenden Chloramine Falls bei der Messung Chlordioxid vorliegen sollte wird es auch meszligtechnisch erfasst

Zur quantitativen Erfassung der Chlorung wird im allgemeinen das freie Chlor gemessen Bei hohen Chloramingehalten wird zusaumltzlich der Gesamtchlorgehalt gemessen um aus der Differenz den Gehalt an gebundenem Chlor zu ermitteln

Generell ist zu bemerken dass bei einer Chlordesinfektion darauf zu achten ist die Ammoniak- bzw Aminkonzentrationen und auch die Konzentrationen an Kohlenwasserstoffen so gering wie nur irgendwie moumlglich zu halten um die Bildung von geruchlich und geschmacklich unvorteilhaften Chloraminen und die Bildung von uU toxischen chlorierten Kohlenwasserstoffen zu minimieren

2 gilt natuumlrlich nur fuumlr verduumlnnte Loumlsungen mit wasseraumlhnlicher Dichte asymp 1 kgl ppm parts per million = [mgkg] = [10-3g103g] = 10-6 =[ppm]

7

23 Die desinfizierende Wirkung von Chlor

Chlor wirkt auf die belebte und unbelebte Materie ein Im Falle der Einwirkung auf die belebte Materie spricht man von Desinfektion im Falle der Unbelebten von einer Oxidation In beiden Faumlllen jedoch handelt es sich um eine Oxidation der mit Chlor reagierenden Stoffe

Die Desinfektionswirkung beruht auf der Durchdringung und Degenerierung von Zellmembranen und der Stoumlrung oder Unterbrechung des Stoffwechsels der MikroorganismenDie unterchlorige Saumlure ist das Hauptdesinfektionsmittel neben dem Hypochloritanion Das Hypochloritanion ist mit einer Hydrathuumllle (Huumllle bestehend aus Wassermolekuumllen) umgeben und somit deutlich groumlszliger weniger faumlhig weiter oxidierend zu wirken (bei der Reaktion zu Chlorid Cl-) und auch deutlich schlechter permeabel durch Zellwaumlnde

Die Wirkung einer Chlordesinfektion haumlngt stark vom pH-Wert des Wassers ab Die unterchlorige SaumlureHOCl dissoziiert leicht in Wasser Der Grad der Dissoziation ist gemaumlszlig folgender Gleichung vom pH-Wert bestimmt

OClHHOCl

)()()(

HOClcOClcHcKi

Ki ist die Gleichgewichtskonstante bei einer bestimmten Temperatur3

c(x) ist die Konzentration der beteiligten Stoffe

Unterchlorige Saumlure in Abhaumlngigkeit vonpH-Wert und Temperatur

0

20

40

60

80

100

55 65 75 85 95pH-Wert

Ant

eil [

]

5degC25degC

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure

3 Zur Berechnung der K-Werte siehe Anhang Diagr A1 (fuumlr Experten)

Ki(5degC)= 22 x 10-8moll

Ki(25degC)= 35 x 10-8moll

8

So wie der Anteil der unterchlorigen Saumlure abnimmt nimmt der Hypochloritionenanteil zu Das heiszligt bei zB 80 unterchlorige Saumlure liegen 20 Hypochlorit vor

Fuumlr die effektiv loumlsbare Chlormenge pro Wasservolumen ist vorallem die Temperatur maszliggeblich Die Loumlslichkeit in Abhaumlngigkeit von der Temperatur zeigt folgendes Diagramm

Loumlslichkeit von Chlorgas in Wasser in Abhaumlnigkeitvon der Temperatur

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 20 40 60 80Temp [degC]

Chl

oran

teil

[gl]

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas

Bei obigen Diagrammen und denen im Anhang ist der Anteil von elementarem Chlor als Cl2 nicht beruumlcksichtigt weil er im allgemeinen4 deutlich im permil-Bereich liegt

Eine komplette Darstellung der Verteilung der Chlordissoziate zeigt folgendes Diagrammin dem auch das Verhalten der Stoffe bei pH-Werten wie sie eher selten in der Wasseraufbereitunganzutreffen sind aufgezeigt ist

4 bei uumlblichen pH-Werten (6-9) Temp (10 ndash 30degC) und Konz bis maximal einige 10 ppm

9

Chlordissoziate in Abhaumlnigkeit vom pH-Wert

01

1

10

100

0 2 4 6 8 10

pH-Wert

Ant

eil [

]

Cl2

HOCl

OCl-

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate

Systembedingungen die eine hohe Konzentration an unterchloriger Saumlure ermoumlglichen haben sich als besonders gut im Sinne einer schnellen und moumlglichst vollstaumlndigen Desinfektion erwieszligen

Fuumlr Escheria Coli Bakterien hat sich herausgestellt das bei verschiedenen pH-Werten die unterchlorige Saumlure im Mittel 50mal5 effektiver ist als Hypochlorit

5 einige Untersuchungen beziehen sich auf eine 80mal staumlrkere und andere Untersuchungen auf eine 20mal staumlrkere Desinfektionswirkung [1]

10

Die pH-Wertabhaumlngigkeit der Wirksamkeit von Chlor auf die in bakteriologisch belasteten Waumlssern sehr haumlufig vorkommenden Keime von Escheria Coli zeigt folgendes Diagramm

Desinfektionswirkung an Escheria Coli Bakterien [1] bei ca 25degC(Keimreduktion um 9999)

1

10

100

001 01 1

Freies Chlor (FAC free available chlorine ) in [ppm]

Zeit

[min

]

E Coli bei pH 70E Coli bei pH 77 (intrapoliert)E Coli bei pH 85

Abb 6 Desinfektion an EColi

24 Die elektrochemische Chlorbestimmung

Grundsaumltzlich sollte man zwischen der gelegentlichen und der permanenten Chlormessung unterscheiden

Die gelegentliche Messung erfolgt teilweise mit sehr einfachen rel ungenauen Mitteln wie Papiermeszligstreifen oder im besten Falle mit kleinen Handphotometern

Die photometrische Messung beruht auf der Intensitaumltsschwaumlchung eines Lichtstrahles mit definierter Wellenlaumlnge der durch eine Fluumlssigkeitsschicht tritt Die Abschwaumlchung der Intensitaumlt ist bei bekannter Ausgangsintensitaumlt ein Maszlig fuumlr die Konzentration des zubestimmenden Stoffes

Die Grundlage hierfuumlr ist das Lambert-Beersche Gesetz in dem der Zusammenhang zwischen der durchstrahlten Schichtdicke der Lichtabsorptions-Eigenschaft und der Konzentration der entsprechenden Stoffe dargestellt wird

11

Lambert-Beersches Gesetz

A = K x c x d

Mit

A Lichtabsorption []K Stoffspezifischer Absroptionskoeffizient

im allgem angegeben in [ l (mol middot cm)]c Konzentration [mgl oder moll]d durchstrahlte Schichtdicke [cm]

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers

Beim Alldos Handphotometer AllconTest wird chemisch gebundenes und freies Chlor mit der DPD6-Methode gemessen Bei Anwesenheit von Chlor tritt eine Rotfaumlrbung auf das sog Wurster Rot

Bei der kontinuierlichen Messung kommen hauptsaumlchlich elektrochemische Verfahren zum Einsatz bei denen die Konzentration des Desinfektionsmittels uumlber eine elektrische Groumlszlige bestimmt wird Hier unterscheidet man zwischen zwei Meszligverfahren

1 Amperometrisch2 Potentiostatisch

6 DPD steht fuumlr fuumlr das Pruumlfreagenz N-Diaumlthyl-Paraphenylendiaminsulfat

Lichtquelle Messglas Detektor

12

Das amperometrische Meszligverfahren beruht auf dem Prinzip einer galvanischen Zelle Zwei Elektroden unterschiedlicher Metalle stehen uumlber die dazwischenliegende Meszligloumlsung elektrochemisch miteinander in Kontakt Aufgrund der unterschiedlichen Metalleigenschaften der Elektroden bzgl ihrer Neigung Lagungstraumlger ndash Elektronen ndash an die Loumlsung abzugeben baut sich eine Spannung auf Diese Spannung bewirkt einen Meszligstrom im Nanoampere- bzw Mikroamperebereich der anschlieszligend zur Signalverarbeitung verstaumlrkt wird

Eine weiterentwickelte Methode des amperometrischen Verfahrens ist Messung uumlber eine ionensensitive Membran Hier wird die Messloumlsung mit einer chlordurchlaumlssigen Membran in Kontakt gebracht Auf der anderen Seite der Membran steht eine Salzloumlsung an in die zwei Elektroden eingetaucht sind Auf dieser Seite also der gleiche prinzipielle Aufbau wie beim oben beschriebenen Verfahren Der Nachteil dieses Verfahrens ist die relativ kurze Standzeit der Membran bis zum ersten Wechsel (ca 1 bis 2 Jahre)

Eine deutlich bessere und zuverlaumlssigere Methode ist potentiostatische Messung

Diese Meszliganordnungen gibt es als Zwei- und Dreielektrodensysteme Beim Alldos-Dreielektrodensystem steht die Meszligelektrode mit der Gegenelektrode uumlber das Meszligwasser in Kontakt Uumlber eine Referenz- oder Bezugselektrode wird mit Hilfe eines Potentiostaten eine konstante Spannung an der Messelektrode erzeugt

Mit dieser Technik arbeitet das potentiostatische Meszligsystem deutlich stabiler

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau

Neben der Konzentration eines Stoffes ist auch das Redoxpotential verantwortlich fuumlr die groumlszlige des MeszligsignalsUnterschiedliche Stoffe haben verschiedene Redoxpotentiale dh ein unterschiedliches Bestreben unter gegebenen Bedingungen Elektronen aufzunehmen oder abzugeben

13

Folgendes Diagramm zeigt die Stoffabhaumlngigkeit vom Redoxpotential bei verschiedenen pH-Werten

Oxidationspotentiale- Verlauf von Chlordioxid wurde berechnet auf 280 mgl Chlorid -

(QuelleHandbook of Chlorination [1] und Encyclopedia of Chem Techn [3] )

06

07

08

09

1

11

12

13

6 62 64 66 68 7 72 74 76 78 8 82 84

pH

mV

HOCl (10 ppm FAC)

Chloramin (10 ppm FAC und 025 ppm NH3)

Chlordioxid (10 ppm bei Reduktion bis zu Chlorid)

Δ mV = 0095 mV

Δ mV = 015 mV

Δ mV = 017 mV

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale

Die Gleichung die den pH-wertabhaumlngigen Vorgang der Potentialmessung von Chlor beschreibt ist

OHCleHHOCl 22

Fuumlr die Abhaumlngigkeit vom pH-Wert steht der H+-Anteil und fuumlr das Potential das sich zwischen den Elektroden aufbaut steht die Elektronenaufnahme e- (Reduktion) der unterchlorigen Saumlure auf der linken Seite der Gleichung

Nach dieser relativ detailierten Betrachtung der chemischen Zusammenhaumlnge bei der Desinfektion und der dazugehoumlrigen Messung soll nun auf die in der Praxis durchgefuumlhrten Arten der Chlorung eingegangen werden

14

25 Arten der Chlorung

Die Vorchlorung wie der Name schon sagt erfolgt vor allen anderen Aufbereitungschritten Sie dient als erster Entkeimungsschritt fuumlr die moumlglichst keimarme Weiterbehandlung des Wassersbei der Trinkwasserbehandlung um zB die Filtereinheiten vor einer all zu groszligen Verkeimung zu bewahren oder bei der Abwasserbehandlung um die biologische Stufe nicht zu sehr mit Fremdbakterien zu beladen

Die Nachchlorungerfolgt als letzter Aufbereitungsschritt um einen Chloruumlberschuszlig im Leitungsnetz zum Schutz gegen Wiederverkeimung zu haben

Die Hoch- oder Schockchlorungwird eingesetzt um zB neue Rohrleitungssysteme bei der Inbetriebnahme schnell und sehr sicher zu desinfizieren oder im allgemeinen bei Systemen wo das Wasser einer staumlndigen Wiederverkeimung in offenen Kuumlhlkreislaumlufen Rohrleitungen mit Leckagen oder schwankender Wasserqualitaumlt ausgesetzt istDiese Art der Chlorung erfolgt nicht dauerhaft sondern in Intervallen Die Chlorzugabe ist fuumlr kurze Zeit und je nach Anwendung bis zu zehnmal so hoch wie die Permanentkonzentration Die Dauer der Intervalle und die Konzentrationen sind von Fall zu Fall zu bestimmen

Die Knickpunktchlorungist eine besondere Art der Chlorzugabe die einen Zusammenhang herstellt zwischen den chlorzehrenden Stickstoffverbindungen (Ammonium Amine) und der benoumltigten Chlorzugabemenge

Die Gruppe der Chlor-Stickstoffverbindungen hat die besondere Eigenschaft eine nicht-lineare Abhaumlngigkeit zu zeigen zwischen der Chlorzugabe und der Konzentration an freiem Chlor Der Grund dafuumlr liegt in der Bindung von freiem Chlor als ChloraminChloramine treten als Mono- Di- und Trichloramin auf Hinzu kommt bei stetig steigender Chlorzugabe die Umwandlung von zB Monochloramin zu Dichloramin Das bedeutet dass bei stetiger Chlorzugabe unterschiedlich viel Chlor durch die Bindung bzw Zehrung an Aminen und bereits entstandenen Monochloraminen verloren geht

Die folgenden beiden Abbildungen veranschaulichen das Verhalten dieses Systems

Abb 10 Bildung von Chloraminen

Wasservolumen

Aminanteil Chlor-anteil

Wasservolumen

Amin ChlorMono-chlor-amin

Wasservolumen

Amin

ChlorMono-chlor-amin

Di-chlor-amin

15

Knickpunktchlorung

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8Chlorzugabe [mgl]

frei

es C

hlor

FA

C [m

gl]

Chlorung ohne Aminzehrung

Chlorung mit Aminzehrung

Abb 11 Knickpunktchlorung7

3 Aufbau von Chlorgassystemen

Was den Gesamtaufbau der Chlorsysteme angeht ist prinzipiell zu unterscheiden zwischen Systemen mit gasfoumlrmiger und fluumlssiger Chlorentnahme aus Gasflaschen oder Faumlssern Der Hintergrund fuumlr den unterschiedlichen Aufbau liegt in der benoumltigten Abnahmemenge In der Praxis hat sich gezeigt dass uumlber einer 1igen Abnahme8 (in kgh) bezogen auf das Fuumlllgewicht der Flasche oder des Fasses Chlor dazu neigt nicht mehr gasfoumlrmig entnommen werden zu koumlnnen sondern entweder der Druck abfaumlllt oder im schlimmsten Falle fluumlssiges Chlor austritt

An einem Beispiel gerechnet bedeutet das

Chlorflasche mit ca 65 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 65 x 001 ~ 065 kgh

Chlorfass mit 1000 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 1000 x 001 ~ 10 kgh

Weiterhin gilt die Faustregel dass fuumlr kurze Zeiten zwischen 20 und 30 Minuten (bei Faumlssern auch laumlnger) das 2 ndash 3 fache der oben genannten Mengen entnommen werden kann

Der Grund hierfuumlr liegt am Phasenuumlbergang von gasfoumlrmig zu fluumlssig Bei einer zu schnellen Entnahme sinkt der Druck in der Chlorvorlage Das Bestreben von Chlor wieder ein Gleichgewicht herzustellen zwischen der Gas- und Fluumlssigphase fuumlhrt zur raschen Verdampfung des fluumlssigen Chlors wodurch sich die Vorlage abkuumlhlt (ucirc Verdunstungskaumllte bzw Verdampfungsenthalpie) Je nach Intensitaumlt dieses Vorganges kommt es zu einem weiteren Druckabfall der eine geregelte Dosierung beeintraumlchtigt bzw

7 Der Knickpunkt ist uumlberwunden bei einem Verhaumlltnis von FAC zu Gesamtzugabe von 158 Technisch praktischer Richtwert

16

unmoumlglich macht oder es fuumlhrt zur Entnahme von siedendem Fluumlssigechlor das dann die Kunststoffdosier- und Regeleinrichtungen erheblich beschaumldigt

Da die Dosierung und die Injektion immer mit gasfoumlrmigem Chlor geschieht muss bei Systemen mit Fluumlssigchlorentnahme dafuumlr gesorgt werden dass Chlor in die Gasphase uumlbergefuumlhrt wird (ucirc Chlorverdampfung) Nach diesem Prozeszligschritt sind beide Systeme fuumlr Groszligchlor- und Kleinchloranlagen nahezu identisch Die folgende Abbildung zeigt ein Funktionsschema des Chlorsystemaufbaus von der Entnahme bis zur Injektion

Positionen

1 Chlorgaseintritt

2 Manometer

3 Vakuumregler(Bez bei GrosschlorsystemenVorregler)

4 Meszligglass des Dosierreglers

5 Stellventil des Dosierreglersmit Stellmotor

6 Hauptregler (nur bei Grosschlor-systemen s Kap 4)

7 Vakuummeter

8 Injektor mit Membran-ruumlckschlag

9 Wassereingang Duumlse

10 ChlorloumlsungsausgangDiffusor

11 Druckschwankungs-kompensation

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems

17

31 Kleinchlorsysteme ndash gasfoumlrmige Entnahme

Der Grundsaumltzliche Aufbau eines solchen Systems ist in der folgenden Abbildung gezeigt

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter

Beginnend bei der Chlorgasflasche und endend bei der Injektionsstelle besteht dieses System aus folgenden Komponenten

Flaschenhilfsventil (nur bei Sammelleitungen) Vakuumregler

Austattung mit optionalen Komponenten wie- Manometer- Fluumlssigfalle- Flaschenrestdrucksicherung- Kombinierter Vakuumregler mit Dosierregler (GECO-Ausfuumlhrung)

Automatischer VakuumumschalterAustattung mit optionalen Komponenten wie- Ausgang eines Umschaltsignals (max 230 V)

18

Aktivkohlefilter zur Absorption fuumlr den Leckagefall am Regler

DosierreglerAustattung mit optionalen Komponenten wie- Druckschwankungskompensation 2-Membransystem (im Gegensatz zum GECO-System)- Manuelle oder motorische Reglereinstellung

Injektorsystembestehend aus Membran- oder Kugelruumlckschlaginjektor Filter und AbsperrarmaturenAustattung mit optionalen Komponenten wie- Zusaumltzlicher Doppelkugelruumlckschlag am Gasanschluss des Injektors

Systeme wie oben abgebildet bezeichnet man als Vollvakuumsysteme da ab der Chlorvorlage uumlber einen bereits am Vakuumregler anstehenden Unterdruck (ca 07 ndash 08 bar) die Entnahme geregelt wird Dieser Aufbau steht den aumllteren Systemen mit Sammelleitungen gegenuumlber wo am Ende der uumlber die Sammelleitungen verbundenen Chlorvorlagen der Vakuumregler angebracht ist

311 Die Vakuumregler

Die Grundkomonenten des Vakuumreglers sind

Gaseinlassventil Gasfilter Sicherheitsuumlberdruckventil Membranregler

Die metallischen Einlassventile aus einer besonders chlorresistenten Bronzelegierung gibt es mit vielen verschiedenen Anschlussausfuumlhrungen Eine Besonderheit ist die optionale Restdrucksicherung die in den Ventilkoumlrper eingebaut werden kann Sie dient zur Sicherstellung eines minimalen Restdruckes in der Chlorvorlage

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt

Zum einen wird dadurch verhindert das die Chlorgasflasche auf das Betriebsvakuum entleert wird und bei Demontage des Vakuumreglers - wenn auch nur fuumlr kurze Zeit - feuchte Umgebungsluft zieht Die eintretende Feuchte fuumlhrt dann in der Flasche zu Korrosion Zum anderen kann es bei vollstaumlndiger Entleerung bis auf Betriebsvakuum zum Schmutzeintrag aus der Flasche in den Vakuumregler kommen Der Chlorverlust der dabei entsteht ist vernachlaumlssig bar Das in der Flasche verbleibende Chlor betraumlgt weniger als 1 der Gesamtfuumlllung (s Anhang A2)

19

Die Restdrucksicherung erfolgt uumlber ein Schlieszligmechanimus mit einer Feder wobei uumlber eine Anpressflaumlche das Ventil anschlossen wird wenn der Flaschendruck unter 2 bar absinkt

Abb 15 Restdrucksicherung

Zur Funktionskontrolle und Sicherheit koumlnnen wahlweise ein Manometer und eine Fluumlssigfalle (Liqufilt) am Einlassventil angebracht werden Das Risiko fluumlssiges Chlor ins Einlassventil zu bekommen ist immer dann gegeben wenn die Temperatur in der Vorlage oder im Gasraum sinkt oder die Abnahmemengen schwanken und dann die 1-Regel (so) verletzt wird Der Liqufilt ist als koaxiales Rohr aufgebaut Im Innenrohr stroumlmt Chlor mit einem evtl fluumlssigen Anteil uumlber einen Filter zu und wird dann uumlber das beheizte Auszligenrohr dem Vakuumregler zugefuumlhrt

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle

ZOOM

Chlor-

eingang

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

21

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

7

23 Die desinfizierende Wirkung von Chlor

Chlor wirkt auf die belebte und unbelebte Materie ein Im Falle der Einwirkung auf die belebte Materie spricht man von Desinfektion im Falle der Unbelebten von einer Oxidation In beiden Faumlllen jedoch handelt es sich um eine Oxidation der mit Chlor reagierenden Stoffe

Die Desinfektionswirkung beruht auf der Durchdringung und Degenerierung von Zellmembranen und der Stoumlrung oder Unterbrechung des Stoffwechsels der MikroorganismenDie unterchlorige Saumlure ist das Hauptdesinfektionsmittel neben dem Hypochloritanion Das Hypochloritanion ist mit einer Hydrathuumllle (Huumllle bestehend aus Wassermolekuumllen) umgeben und somit deutlich groumlszliger weniger faumlhig weiter oxidierend zu wirken (bei der Reaktion zu Chlorid Cl-) und auch deutlich schlechter permeabel durch Zellwaumlnde

Die Wirkung einer Chlordesinfektion haumlngt stark vom pH-Wert des Wassers ab Die unterchlorige SaumlureHOCl dissoziiert leicht in Wasser Der Grad der Dissoziation ist gemaumlszlig folgender Gleichung vom pH-Wert bestimmt

OClHHOCl

)()()(

HOClcOClcHcKi

Ki ist die Gleichgewichtskonstante bei einer bestimmten Temperatur3

c(x) ist die Konzentration der beteiligten Stoffe

Unterchlorige Saumlure in Abhaumlngigkeit vonpH-Wert und Temperatur

0

20

40

60

80

100

55 65 75 85 95pH-Wert

Ant

eil [

]

5degC25degC

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure

3 Zur Berechnung der K-Werte siehe Anhang Diagr A1 (fuumlr Experten)

Ki(5degC)= 22 x 10-8moll

Ki(25degC)= 35 x 10-8moll

8

So wie der Anteil der unterchlorigen Saumlure abnimmt nimmt der Hypochloritionenanteil zu Das heiszligt bei zB 80 unterchlorige Saumlure liegen 20 Hypochlorit vor

Fuumlr die effektiv loumlsbare Chlormenge pro Wasservolumen ist vorallem die Temperatur maszliggeblich Die Loumlslichkeit in Abhaumlngigkeit von der Temperatur zeigt folgendes Diagramm

Loumlslichkeit von Chlorgas in Wasser in Abhaumlnigkeitvon der Temperatur

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 20 40 60 80Temp [degC]

Chl

oran

teil

[gl]

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas

Bei obigen Diagrammen und denen im Anhang ist der Anteil von elementarem Chlor als Cl2 nicht beruumlcksichtigt weil er im allgemeinen4 deutlich im permil-Bereich liegt

Eine komplette Darstellung der Verteilung der Chlordissoziate zeigt folgendes Diagrammin dem auch das Verhalten der Stoffe bei pH-Werten wie sie eher selten in der Wasseraufbereitunganzutreffen sind aufgezeigt ist

4 bei uumlblichen pH-Werten (6-9) Temp (10 ndash 30degC) und Konz bis maximal einige 10 ppm

9

Chlordissoziate in Abhaumlnigkeit vom pH-Wert

01

1

10

100

0 2 4 6 8 10

pH-Wert

Ant

eil [

]

Cl2

HOCl

OCl-

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate

Systembedingungen die eine hohe Konzentration an unterchloriger Saumlure ermoumlglichen haben sich als besonders gut im Sinne einer schnellen und moumlglichst vollstaumlndigen Desinfektion erwieszligen

Fuumlr Escheria Coli Bakterien hat sich herausgestellt das bei verschiedenen pH-Werten die unterchlorige Saumlure im Mittel 50mal5 effektiver ist als Hypochlorit

5 einige Untersuchungen beziehen sich auf eine 80mal staumlrkere und andere Untersuchungen auf eine 20mal staumlrkere Desinfektionswirkung [1]

10

Die pH-Wertabhaumlngigkeit der Wirksamkeit von Chlor auf die in bakteriologisch belasteten Waumlssern sehr haumlufig vorkommenden Keime von Escheria Coli zeigt folgendes Diagramm

Desinfektionswirkung an Escheria Coli Bakterien [1] bei ca 25degC(Keimreduktion um 9999)

1

10

100

001 01 1

Freies Chlor (FAC free available chlorine ) in [ppm]

Zeit

[min

]

E Coli bei pH 70E Coli bei pH 77 (intrapoliert)E Coli bei pH 85

Abb 6 Desinfektion an EColi

24 Die elektrochemische Chlorbestimmung

Grundsaumltzlich sollte man zwischen der gelegentlichen und der permanenten Chlormessung unterscheiden

Die gelegentliche Messung erfolgt teilweise mit sehr einfachen rel ungenauen Mitteln wie Papiermeszligstreifen oder im besten Falle mit kleinen Handphotometern

Die photometrische Messung beruht auf der Intensitaumltsschwaumlchung eines Lichtstrahles mit definierter Wellenlaumlnge der durch eine Fluumlssigkeitsschicht tritt Die Abschwaumlchung der Intensitaumlt ist bei bekannter Ausgangsintensitaumlt ein Maszlig fuumlr die Konzentration des zubestimmenden Stoffes

Die Grundlage hierfuumlr ist das Lambert-Beersche Gesetz in dem der Zusammenhang zwischen der durchstrahlten Schichtdicke der Lichtabsorptions-Eigenschaft und der Konzentration der entsprechenden Stoffe dargestellt wird

11

Lambert-Beersches Gesetz

A = K x c x d

Mit

A Lichtabsorption []K Stoffspezifischer Absroptionskoeffizient

im allgem angegeben in [ l (mol middot cm)]c Konzentration [mgl oder moll]d durchstrahlte Schichtdicke [cm]

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers

Beim Alldos Handphotometer AllconTest wird chemisch gebundenes und freies Chlor mit der DPD6-Methode gemessen Bei Anwesenheit von Chlor tritt eine Rotfaumlrbung auf das sog Wurster Rot

Bei der kontinuierlichen Messung kommen hauptsaumlchlich elektrochemische Verfahren zum Einsatz bei denen die Konzentration des Desinfektionsmittels uumlber eine elektrische Groumlszlige bestimmt wird Hier unterscheidet man zwischen zwei Meszligverfahren

1 Amperometrisch2 Potentiostatisch

6 DPD steht fuumlr fuumlr das Pruumlfreagenz N-Diaumlthyl-Paraphenylendiaminsulfat

Lichtquelle Messglas Detektor

12

Das amperometrische Meszligverfahren beruht auf dem Prinzip einer galvanischen Zelle Zwei Elektroden unterschiedlicher Metalle stehen uumlber die dazwischenliegende Meszligloumlsung elektrochemisch miteinander in Kontakt Aufgrund der unterschiedlichen Metalleigenschaften der Elektroden bzgl ihrer Neigung Lagungstraumlger ndash Elektronen ndash an die Loumlsung abzugeben baut sich eine Spannung auf Diese Spannung bewirkt einen Meszligstrom im Nanoampere- bzw Mikroamperebereich der anschlieszligend zur Signalverarbeitung verstaumlrkt wird

Eine weiterentwickelte Methode des amperometrischen Verfahrens ist Messung uumlber eine ionensensitive Membran Hier wird die Messloumlsung mit einer chlordurchlaumlssigen Membran in Kontakt gebracht Auf der anderen Seite der Membran steht eine Salzloumlsung an in die zwei Elektroden eingetaucht sind Auf dieser Seite also der gleiche prinzipielle Aufbau wie beim oben beschriebenen Verfahren Der Nachteil dieses Verfahrens ist die relativ kurze Standzeit der Membran bis zum ersten Wechsel (ca 1 bis 2 Jahre)

Eine deutlich bessere und zuverlaumlssigere Methode ist potentiostatische Messung

Diese Meszliganordnungen gibt es als Zwei- und Dreielektrodensysteme Beim Alldos-Dreielektrodensystem steht die Meszligelektrode mit der Gegenelektrode uumlber das Meszligwasser in Kontakt Uumlber eine Referenz- oder Bezugselektrode wird mit Hilfe eines Potentiostaten eine konstante Spannung an der Messelektrode erzeugt

Mit dieser Technik arbeitet das potentiostatische Meszligsystem deutlich stabiler

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau

Neben der Konzentration eines Stoffes ist auch das Redoxpotential verantwortlich fuumlr die groumlszlige des MeszligsignalsUnterschiedliche Stoffe haben verschiedene Redoxpotentiale dh ein unterschiedliches Bestreben unter gegebenen Bedingungen Elektronen aufzunehmen oder abzugeben

13

Folgendes Diagramm zeigt die Stoffabhaumlngigkeit vom Redoxpotential bei verschiedenen pH-Werten

Oxidationspotentiale- Verlauf von Chlordioxid wurde berechnet auf 280 mgl Chlorid -

(QuelleHandbook of Chlorination [1] und Encyclopedia of Chem Techn [3] )

06

07

08

09

1

11

12

13

6 62 64 66 68 7 72 74 76 78 8 82 84

pH

mV

HOCl (10 ppm FAC)

Chloramin (10 ppm FAC und 025 ppm NH3)

Chlordioxid (10 ppm bei Reduktion bis zu Chlorid)

Δ mV = 0095 mV

Δ mV = 015 mV

Δ mV = 017 mV

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale

Die Gleichung die den pH-wertabhaumlngigen Vorgang der Potentialmessung von Chlor beschreibt ist

OHCleHHOCl 22

Fuumlr die Abhaumlngigkeit vom pH-Wert steht der H+-Anteil und fuumlr das Potential das sich zwischen den Elektroden aufbaut steht die Elektronenaufnahme e- (Reduktion) der unterchlorigen Saumlure auf der linken Seite der Gleichung

Nach dieser relativ detailierten Betrachtung der chemischen Zusammenhaumlnge bei der Desinfektion und der dazugehoumlrigen Messung soll nun auf die in der Praxis durchgefuumlhrten Arten der Chlorung eingegangen werden

14

25 Arten der Chlorung

Die Vorchlorung wie der Name schon sagt erfolgt vor allen anderen Aufbereitungschritten Sie dient als erster Entkeimungsschritt fuumlr die moumlglichst keimarme Weiterbehandlung des Wassersbei der Trinkwasserbehandlung um zB die Filtereinheiten vor einer all zu groszligen Verkeimung zu bewahren oder bei der Abwasserbehandlung um die biologische Stufe nicht zu sehr mit Fremdbakterien zu beladen

Die Nachchlorungerfolgt als letzter Aufbereitungsschritt um einen Chloruumlberschuszlig im Leitungsnetz zum Schutz gegen Wiederverkeimung zu haben

Die Hoch- oder Schockchlorungwird eingesetzt um zB neue Rohrleitungssysteme bei der Inbetriebnahme schnell und sehr sicher zu desinfizieren oder im allgemeinen bei Systemen wo das Wasser einer staumlndigen Wiederverkeimung in offenen Kuumlhlkreislaumlufen Rohrleitungen mit Leckagen oder schwankender Wasserqualitaumlt ausgesetzt istDiese Art der Chlorung erfolgt nicht dauerhaft sondern in Intervallen Die Chlorzugabe ist fuumlr kurze Zeit und je nach Anwendung bis zu zehnmal so hoch wie die Permanentkonzentration Die Dauer der Intervalle und die Konzentrationen sind von Fall zu Fall zu bestimmen

Die Knickpunktchlorungist eine besondere Art der Chlorzugabe die einen Zusammenhang herstellt zwischen den chlorzehrenden Stickstoffverbindungen (Ammonium Amine) und der benoumltigten Chlorzugabemenge

Die Gruppe der Chlor-Stickstoffverbindungen hat die besondere Eigenschaft eine nicht-lineare Abhaumlngigkeit zu zeigen zwischen der Chlorzugabe und der Konzentration an freiem Chlor Der Grund dafuumlr liegt in der Bindung von freiem Chlor als ChloraminChloramine treten als Mono- Di- und Trichloramin auf Hinzu kommt bei stetig steigender Chlorzugabe die Umwandlung von zB Monochloramin zu Dichloramin Das bedeutet dass bei stetiger Chlorzugabe unterschiedlich viel Chlor durch die Bindung bzw Zehrung an Aminen und bereits entstandenen Monochloraminen verloren geht

Die folgenden beiden Abbildungen veranschaulichen das Verhalten dieses Systems

Abb 10 Bildung von Chloraminen

Wasservolumen

Aminanteil Chlor-anteil

Wasservolumen

Amin ChlorMono-chlor-amin

Wasservolumen

Amin

ChlorMono-chlor-amin

Di-chlor-amin

15

Knickpunktchlorung

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8Chlorzugabe [mgl]

frei

es C

hlor

FA

C [m

gl]

Chlorung ohne Aminzehrung

Chlorung mit Aminzehrung

Abb 11 Knickpunktchlorung7

3 Aufbau von Chlorgassystemen

Was den Gesamtaufbau der Chlorsysteme angeht ist prinzipiell zu unterscheiden zwischen Systemen mit gasfoumlrmiger und fluumlssiger Chlorentnahme aus Gasflaschen oder Faumlssern Der Hintergrund fuumlr den unterschiedlichen Aufbau liegt in der benoumltigten Abnahmemenge In der Praxis hat sich gezeigt dass uumlber einer 1igen Abnahme8 (in kgh) bezogen auf das Fuumlllgewicht der Flasche oder des Fasses Chlor dazu neigt nicht mehr gasfoumlrmig entnommen werden zu koumlnnen sondern entweder der Druck abfaumlllt oder im schlimmsten Falle fluumlssiges Chlor austritt

An einem Beispiel gerechnet bedeutet das

Chlorflasche mit ca 65 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 65 x 001 ~ 065 kgh

Chlorfass mit 1000 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 1000 x 001 ~ 10 kgh

Weiterhin gilt die Faustregel dass fuumlr kurze Zeiten zwischen 20 und 30 Minuten (bei Faumlssern auch laumlnger) das 2 ndash 3 fache der oben genannten Mengen entnommen werden kann

Der Grund hierfuumlr liegt am Phasenuumlbergang von gasfoumlrmig zu fluumlssig Bei einer zu schnellen Entnahme sinkt der Druck in der Chlorvorlage Das Bestreben von Chlor wieder ein Gleichgewicht herzustellen zwischen der Gas- und Fluumlssigphase fuumlhrt zur raschen Verdampfung des fluumlssigen Chlors wodurch sich die Vorlage abkuumlhlt (ucirc Verdunstungskaumllte bzw Verdampfungsenthalpie) Je nach Intensitaumlt dieses Vorganges kommt es zu einem weiteren Druckabfall der eine geregelte Dosierung beeintraumlchtigt bzw

7 Der Knickpunkt ist uumlberwunden bei einem Verhaumlltnis von FAC zu Gesamtzugabe von 158 Technisch praktischer Richtwert

16

unmoumlglich macht oder es fuumlhrt zur Entnahme von siedendem Fluumlssigechlor das dann die Kunststoffdosier- und Regeleinrichtungen erheblich beschaumldigt

Da die Dosierung und die Injektion immer mit gasfoumlrmigem Chlor geschieht muss bei Systemen mit Fluumlssigchlorentnahme dafuumlr gesorgt werden dass Chlor in die Gasphase uumlbergefuumlhrt wird (ucirc Chlorverdampfung) Nach diesem Prozeszligschritt sind beide Systeme fuumlr Groszligchlor- und Kleinchloranlagen nahezu identisch Die folgende Abbildung zeigt ein Funktionsschema des Chlorsystemaufbaus von der Entnahme bis zur Injektion

Positionen

1 Chlorgaseintritt

2 Manometer

3 Vakuumregler(Bez bei GrosschlorsystemenVorregler)

4 Meszligglass des Dosierreglers

5 Stellventil des Dosierreglersmit Stellmotor

6 Hauptregler (nur bei Grosschlor-systemen s Kap 4)

7 Vakuummeter

8 Injektor mit Membran-ruumlckschlag

9 Wassereingang Duumlse

10 ChlorloumlsungsausgangDiffusor

11 Druckschwankungs-kompensation

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems

17

31 Kleinchlorsysteme ndash gasfoumlrmige Entnahme

Der Grundsaumltzliche Aufbau eines solchen Systems ist in der folgenden Abbildung gezeigt

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter

Beginnend bei der Chlorgasflasche und endend bei der Injektionsstelle besteht dieses System aus folgenden Komponenten

Flaschenhilfsventil (nur bei Sammelleitungen) Vakuumregler

Austattung mit optionalen Komponenten wie- Manometer- Fluumlssigfalle- Flaschenrestdrucksicherung- Kombinierter Vakuumregler mit Dosierregler (GECO-Ausfuumlhrung)

Automatischer VakuumumschalterAustattung mit optionalen Komponenten wie- Ausgang eines Umschaltsignals (max 230 V)

18

Aktivkohlefilter zur Absorption fuumlr den Leckagefall am Regler

DosierreglerAustattung mit optionalen Komponenten wie- Druckschwankungskompensation 2-Membransystem (im Gegensatz zum GECO-System)- Manuelle oder motorische Reglereinstellung

Injektorsystembestehend aus Membran- oder Kugelruumlckschlaginjektor Filter und AbsperrarmaturenAustattung mit optionalen Komponenten wie- Zusaumltzlicher Doppelkugelruumlckschlag am Gasanschluss des Injektors

Systeme wie oben abgebildet bezeichnet man als Vollvakuumsysteme da ab der Chlorvorlage uumlber einen bereits am Vakuumregler anstehenden Unterdruck (ca 07 ndash 08 bar) die Entnahme geregelt wird Dieser Aufbau steht den aumllteren Systemen mit Sammelleitungen gegenuumlber wo am Ende der uumlber die Sammelleitungen verbundenen Chlorvorlagen der Vakuumregler angebracht ist

311 Die Vakuumregler

Die Grundkomonenten des Vakuumreglers sind

Gaseinlassventil Gasfilter Sicherheitsuumlberdruckventil Membranregler

Die metallischen Einlassventile aus einer besonders chlorresistenten Bronzelegierung gibt es mit vielen verschiedenen Anschlussausfuumlhrungen Eine Besonderheit ist die optionale Restdrucksicherung die in den Ventilkoumlrper eingebaut werden kann Sie dient zur Sicherstellung eines minimalen Restdruckes in der Chlorvorlage

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt

Zum einen wird dadurch verhindert das die Chlorgasflasche auf das Betriebsvakuum entleert wird und bei Demontage des Vakuumreglers - wenn auch nur fuumlr kurze Zeit - feuchte Umgebungsluft zieht Die eintretende Feuchte fuumlhrt dann in der Flasche zu Korrosion Zum anderen kann es bei vollstaumlndiger Entleerung bis auf Betriebsvakuum zum Schmutzeintrag aus der Flasche in den Vakuumregler kommen Der Chlorverlust der dabei entsteht ist vernachlaumlssig bar Das in der Flasche verbleibende Chlor betraumlgt weniger als 1 der Gesamtfuumlllung (s Anhang A2)

19

Die Restdrucksicherung erfolgt uumlber ein Schlieszligmechanimus mit einer Feder wobei uumlber eine Anpressflaumlche das Ventil anschlossen wird wenn der Flaschendruck unter 2 bar absinkt

Abb 15 Restdrucksicherung

Zur Funktionskontrolle und Sicherheit koumlnnen wahlweise ein Manometer und eine Fluumlssigfalle (Liqufilt) am Einlassventil angebracht werden Das Risiko fluumlssiges Chlor ins Einlassventil zu bekommen ist immer dann gegeben wenn die Temperatur in der Vorlage oder im Gasraum sinkt oder die Abnahmemengen schwanken und dann die 1-Regel (so) verletzt wird Der Liqufilt ist als koaxiales Rohr aufgebaut Im Innenrohr stroumlmt Chlor mit einem evtl fluumlssigen Anteil uumlber einen Filter zu und wird dann uumlber das beheizte Auszligenrohr dem Vakuumregler zugefuumlhrt

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle

ZOOM

Chlor-

eingang

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

21

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

8

So wie der Anteil der unterchlorigen Saumlure abnimmt nimmt der Hypochloritionenanteil zu Das heiszligt bei zB 80 unterchlorige Saumlure liegen 20 Hypochlorit vor

Fuumlr die effektiv loumlsbare Chlormenge pro Wasservolumen ist vorallem die Temperatur maszliggeblich Die Loumlslichkeit in Abhaumlngigkeit von der Temperatur zeigt folgendes Diagramm

Loumlslichkeit von Chlorgas in Wasser in Abhaumlnigkeitvon der Temperatur

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 20 40 60 80Temp [degC]

Chl

oran

teil

[gl]

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas

Bei obigen Diagrammen und denen im Anhang ist der Anteil von elementarem Chlor als Cl2 nicht beruumlcksichtigt weil er im allgemeinen4 deutlich im permil-Bereich liegt

Eine komplette Darstellung der Verteilung der Chlordissoziate zeigt folgendes Diagrammin dem auch das Verhalten der Stoffe bei pH-Werten wie sie eher selten in der Wasseraufbereitunganzutreffen sind aufgezeigt ist

4 bei uumlblichen pH-Werten (6-9) Temp (10 ndash 30degC) und Konz bis maximal einige 10 ppm

9

Chlordissoziate in Abhaumlnigkeit vom pH-Wert

01

1

10

100

0 2 4 6 8 10

pH-Wert

Ant

eil [

]

Cl2

HOCl

OCl-

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate

Systembedingungen die eine hohe Konzentration an unterchloriger Saumlure ermoumlglichen haben sich als besonders gut im Sinne einer schnellen und moumlglichst vollstaumlndigen Desinfektion erwieszligen

Fuumlr Escheria Coli Bakterien hat sich herausgestellt das bei verschiedenen pH-Werten die unterchlorige Saumlure im Mittel 50mal5 effektiver ist als Hypochlorit

5 einige Untersuchungen beziehen sich auf eine 80mal staumlrkere und andere Untersuchungen auf eine 20mal staumlrkere Desinfektionswirkung [1]

10

Die pH-Wertabhaumlngigkeit der Wirksamkeit von Chlor auf die in bakteriologisch belasteten Waumlssern sehr haumlufig vorkommenden Keime von Escheria Coli zeigt folgendes Diagramm

Desinfektionswirkung an Escheria Coli Bakterien [1] bei ca 25degC(Keimreduktion um 9999)

1

10

100

001 01 1

Freies Chlor (FAC free available chlorine ) in [ppm]

Zeit

[min

]

E Coli bei pH 70E Coli bei pH 77 (intrapoliert)E Coli bei pH 85

Abb 6 Desinfektion an EColi

24 Die elektrochemische Chlorbestimmung

Grundsaumltzlich sollte man zwischen der gelegentlichen und der permanenten Chlormessung unterscheiden

Die gelegentliche Messung erfolgt teilweise mit sehr einfachen rel ungenauen Mitteln wie Papiermeszligstreifen oder im besten Falle mit kleinen Handphotometern

Die photometrische Messung beruht auf der Intensitaumltsschwaumlchung eines Lichtstrahles mit definierter Wellenlaumlnge der durch eine Fluumlssigkeitsschicht tritt Die Abschwaumlchung der Intensitaumlt ist bei bekannter Ausgangsintensitaumlt ein Maszlig fuumlr die Konzentration des zubestimmenden Stoffes

Die Grundlage hierfuumlr ist das Lambert-Beersche Gesetz in dem der Zusammenhang zwischen der durchstrahlten Schichtdicke der Lichtabsorptions-Eigenschaft und der Konzentration der entsprechenden Stoffe dargestellt wird

11

Lambert-Beersches Gesetz

A = K x c x d

Mit

A Lichtabsorption []K Stoffspezifischer Absroptionskoeffizient

im allgem angegeben in [ l (mol middot cm)]c Konzentration [mgl oder moll]d durchstrahlte Schichtdicke [cm]

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers

Beim Alldos Handphotometer AllconTest wird chemisch gebundenes und freies Chlor mit der DPD6-Methode gemessen Bei Anwesenheit von Chlor tritt eine Rotfaumlrbung auf das sog Wurster Rot

Bei der kontinuierlichen Messung kommen hauptsaumlchlich elektrochemische Verfahren zum Einsatz bei denen die Konzentration des Desinfektionsmittels uumlber eine elektrische Groumlszlige bestimmt wird Hier unterscheidet man zwischen zwei Meszligverfahren

1 Amperometrisch2 Potentiostatisch

6 DPD steht fuumlr fuumlr das Pruumlfreagenz N-Diaumlthyl-Paraphenylendiaminsulfat

Lichtquelle Messglas Detektor

12

Das amperometrische Meszligverfahren beruht auf dem Prinzip einer galvanischen Zelle Zwei Elektroden unterschiedlicher Metalle stehen uumlber die dazwischenliegende Meszligloumlsung elektrochemisch miteinander in Kontakt Aufgrund der unterschiedlichen Metalleigenschaften der Elektroden bzgl ihrer Neigung Lagungstraumlger ndash Elektronen ndash an die Loumlsung abzugeben baut sich eine Spannung auf Diese Spannung bewirkt einen Meszligstrom im Nanoampere- bzw Mikroamperebereich der anschlieszligend zur Signalverarbeitung verstaumlrkt wird

Eine weiterentwickelte Methode des amperometrischen Verfahrens ist Messung uumlber eine ionensensitive Membran Hier wird die Messloumlsung mit einer chlordurchlaumlssigen Membran in Kontakt gebracht Auf der anderen Seite der Membran steht eine Salzloumlsung an in die zwei Elektroden eingetaucht sind Auf dieser Seite also der gleiche prinzipielle Aufbau wie beim oben beschriebenen Verfahren Der Nachteil dieses Verfahrens ist die relativ kurze Standzeit der Membran bis zum ersten Wechsel (ca 1 bis 2 Jahre)

Eine deutlich bessere und zuverlaumlssigere Methode ist potentiostatische Messung

Diese Meszliganordnungen gibt es als Zwei- und Dreielektrodensysteme Beim Alldos-Dreielektrodensystem steht die Meszligelektrode mit der Gegenelektrode uumlber das Meszligwasser in Kontakt Uumlber eine Referenz- oder Bezugselektrode wird mit Hilfe eines Potentiostaten eine konstante Spannung an der Messelektrode erzeugt

Mit dieser Technik arbeitet das potentiostatische Meszligsystem deutlich stabiler

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau

Neben der Konzentration eines Stoffes ist auch das Redoxpotential verantwortlich fuumlr die groumlszlige des MeszligsignalsUnterschiedliche Stoffe haben verschiedene Redoxpotentiale dh ein unterschiedliches Bestreben unter gegebenen Bedingungen Elektronen aufzunehmen oder abzugeben

13

Folgendes Diagramm zeigt die Stoffabhaumlngigkeit vom Redoxpotential bei verschiedenen pH-Werten

Oxidationspotentiale- Verlauf von Chlordioxid wurde berechnet auf 280 mgl Chlorid -

(QuelleHandbook of Chlorination [1] und Encyclopedia of Chem Techn [3] )

06

07

08

09

1

11

12

13

6 62 64 66 68 7 72 74 76 78 8 82 84

pH

mV

HOCl (10 ppm FAC)

Chloramin (10 ppm FAC und 025 ppm NH3)

Chlordioxid (10 ppm bei Reduktion bis zu Chlorid)

Δ mV = 0095 mV

Δ mV = 015 mV

Δ mV = 017 mV

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale

Die Gleichung die den pH-wertabhaumlngigen Vorgang der Potentialmessung von Chlor beschreibt ist

OHCleHHOCl 22

Fuumlr die Abhaumlngigkeit vom pH-Wert steht der H+-Anteil und fuumlr das Potential das sich zwischen den Elektroden aufbaut steht die Elektronenaufnahme e- (Reduktion) der unterchlorigen Saumlure auf der linken Seite der Gleichung

Nach dieser relativ detailierten Betrachtung der chemischen Zusammenhaumlnge bei der Desinfektion und der dazugehoumlrigen Messung soll nun auf die in der Praxis durchgefuumlhrten Arten der Chlorung eingegangen werden

14

25 Arten der Chlorung

Die Vorchlorung wie der Name schon sagt erfolgt vor allen anderen Aufbereitungschritten Sie dient als erster Entkeimungsschritt fuumlr die moumlglichst keimarme Weiterbehandlung des Wassersbei der Trinkwasserbehandlung um zB die Filtereinheiten vor einer all zu groszligen Verkeimung zu bewahren oder bei der Abwasserbehandlung um die biologische Stufe nicht zu sehr mit Fremdbakterien zu beladen

Die Nachchlorungerfolgt als letzter Aufbereitungsschritt um einen Chloruumlberschuszlig im Leitungsnetz zum Schutz gegen Wiederverkeimung zu haben

Die Hoch- oder Schockchlorungwird eingesetzt um zB neue Rohrleitungssysteme bei der Inbetriebnahme schnell und sehr sicher zu desinfizieren oder im allgemeinen bei Systemen wo das Wasser einer staumlndigen Wiederverkeimung in offenen Kuumlhlkreislaumlufen Rohrleitungen mit Leckagen oder schwankender Wasserqualitaumlt ausgesetzt istDiese Art der Chlorung erfolgt nicht dauerhaft sondern in Intervallen Die Chlorzugabe ist fuumlr kurze Zeit und je nach Anwendung bis zu zehnmal so hoch wie die Permanentkonzentration Die Dauer der Intervalle und die Konzentrationen sind von Fall zu Fall zu bestimmen

Die Knickpunktchlorungist eine besondere Art der Chlorzugabe die einen Zusammenhang herstellt zwischen den chlorzehrenden Stickstoffverbindungen (Ammonium Amine) und der benoumltigten Chlorzugabemenge

Die Gruppe der Chlor-Stickstoffverbindungen hat die besondere Eigenschaft eine nicht-lineare Abhaumlngigkeit zu zeigen zwischen der Chlorzugabe und der Konzentration an freiem Chlor Der Grund dafuumlr liegt in der Bindung von freiem Chlor als ChloraminChloramine treten als Mono- Di- und Trichloramin auf Hinzu kommt bei stetig steigender Chlorzugabe die Umwandlung von zB Monochloramin zu Dichloramin Das bedeutet dass bei stetiger Chlorzugabe unterschiedlich viel Chlor durch die Bindung bzw Zehrung an Aminen und bereits entstandenen Monochloraminen verloren geht

Die folgenden beiden Abbildungen veranschaulichen das Verhalten dieses Systems

Abb 10 Bildung von Chloraminen

Wasservolumen

Aminanteil Chlor-anteil

Wasservolumen

Amin ChlorMono-chlor-amin

Wasservolumen

Amin

ChlorMono-chlor-amin

Di-chlor-amin

15

Knickpunktchlorung

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8Chlorzugabe [mgl]

frei

es C

hlor

FA

C [m

gl]

Chlorung ohne Aminzehrung

Chlorung mit Aminzehrung

Abb 11 Knickpunktchlorung7

3 Aufbau von Chlorgassystemen

Was den Gesamtaufbau der Chlorsysteme angeht ist prinzipiell zu unterscheiden zwischen Systemen mit gasfoumlrmiger und fluumlssiger Chlorentnahme aus Gasflaschen oder Faumlssern Der Hintergrund fuumlr den unterschiedlichen Aufbau liegt in der benoumltigten Abnahmemenge In der Praxis hat sich gezeigt dass uumlber einer 1igen Abnahme8 (in kgh) bezogen auf das Fuumlllgewicht der Flasche oder des Fasses Chlor dazu neigt nicht mehr gasfoumlrmig entnommen werden zu koumlnnen sondern entweder der Druck abfaumlllt oder im schlimmsten Falle fluumlssiges Chlor austritt

An einem Beispiel gerechnet bedeutet das

Chlorflasche mit ca 65 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 65 x 001 ~ 065 kgh

Chlorfass mit 1000 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 1000 x 001 ~ 10 kgh

Weiterhin gilt die Faustregel dass fuumlr kurze Zeiten zwischen 20 und 30 Minuten (bei Faumlssern auch laumlnger) das 2 ndash 3 fache der oben genannten Mengen entnommen werden kann

Der Grund hierfuumlr liegt am Phasenuumlbergang von gasfoumlrmig zu fluumlssig Bei einer zu schnellen Entnahme sinkt der Druck in der Chlorvorlage Das Bestreben von Chlor wieder ein Gleichgewicht herzustellen zwischen der Gas- und Fluumlssigphase fuumlhrt zur raschen Verdampfung des fluumlssigen Chlors wodurch sich die Vorlage abkuumlhlt (ucirc Verdunstungskaumllte bzw Verdampfungsenthalpie) Je nach Intensitaumlt dieses Vorganges kommt es zu einem weiteren Druckabfall der eine geregelte Dosierung beeintraumlchtigt bzw

7 Der Knickpunkt ist uumlberwunden bei einem Verhaumlltnis von FAC zu Gesamtzugabe von 158 Technisch praktischer Richtwert

16

unmoumlglich macht oder es fuumlhrt zur Entnahme von siedendem Fluumlssigechlor das dann die Kunststoffdosier- und Regeleinrichtungen erheblich beschaumldigt

Da die Dosierung und die Injektion immer mit gasfoumlrmigem Chlor geschieht muss bei Systemen mit Fluumlssigchlorentnahme dafuumlr gesorgt werden dass Chlor in die Gasphase uumlbergefuumlhrt wird (ucirc Chlorverdampfung) Nach diesem Prozeszligschritt sind beide Systeme fuumlr Groszligchlor- und Kleinchloranlagen nahezu identisch Die folgende Abbildung zeigt ein Funktionsschema des Chlorsystemaufbaus von der Entnahme bis zur Injektion

Positionen

1 Chlorgaseintritt

2 Manometer

3 Vakuumregler(Bez bei GrosschlorsystemenVorregler)

4 Meszligglass des Dosierreglers

5 Stellventil des Dosierreglersmit Stellmotor

6 Hauptregler (nur bei Grosschlor-systemen s Kap 4)

7 Vakuummeter

8 Injektor mit Membran-ruumlckschlag

9 Wassereingang Duumlse

10 ChlorloumlsungsausgangDiffusor

11 Druckschwankungs-kompensation

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems

17

31 Kleinchlorsysteme ndash gasfoumlrmige Entnahme

Der Grundsaumltzliche Aufbau eines solchen Systems ist in der folgenden Abbildung gezeigt

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter

Beginnend bei der Chlorgasflasche und endend bei der Injektionsstelle besteht dieses System aus folgenden Komponenten

Flaschenhilfsventil (nur bei Sammelleitungen) Vakuumregler

Austattung mit optionalen Komponenten wie- Manometer- Fluumlssigfalle- Flaschenrestdrucksicherung- Kombinierter Vakuumregler mit Dosierregler (GECO-Ausfuumlhrung)

Automatischer VakuumumschalterAustattung mit optionalen Komponenten wie- Ausgang eines Umschaltsignals (max 230 V)

18

Aktivkohlefilter zur Absorption fuumlr den Leckagefall am Regler

DosierreglerAustattung mit optionalen Komponenten wie- Druckschwankungskompensation 2-Membransystem (im Gegensatz zum GECO-System)- Manuelle oder motorische Reglereinstellung

Injektorsystembestehend aus Membran- oder Kugelruumlckschlaginjektor Filter und AbsperrarmaturenAustattung mit optionalen Komponenten wie- Zusaumltzlicher Doppelkugelruumlckschlag am Gasanschluss des Injektors

Systeme wie oben abgebildet bezeichnet man als Vollvakuumsysteme da ab der Chlorvorlage uumlber einen bereits am Vakuumregler anstehenden Unterdruck (ca 07 ndash 08 bar) die Entnahme geregelt wird Dieser Aufbau steht den aumllteren Systemen mit Sammelleitungen gegenuumlber wo am Ende der uumlber die Sammelleitungen verbundenen Chlorvorlagen der Vakuumregler angebracht ist

311 Die Vakuumregler

Die Grundkomonenten des Vakuumreglers sind

Gaseinlassventil Gasfilter Sicherheitsuumlberdruckventil Membranregler

Die metallischen Einlassventile aus einer besonders chlorresistenten Bronzelegierung gibt es mit vielen verschiedenen Anschlussausfuumlhrungen Eine Besonderheit ist die optionale Restdrucksicherung die in den Ventilkoumlrper eingebaut werden kann Sie dient zur Sicherstellung eines minimalen Restdruckes in der Chlorvorlage

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt

Zum einen wird dadurch verhindert das die Chlorgasflasche auf das Betriebsvakuum entleert wird und bei Demontage des Vakuumreglers - wenn auch nur fuumlr kurze Zeit - feuchte Umgebungsluft zieht Die eintretende Feuchte fuumlhrt dann in der Flasche zu Korrosion Zum anderen kann es bei vollstaumlndiger Entleerung bis auf Betriebsvakuum zum Schmutzeintrag aus der Flasche in den Vakuumregler kommen Der Chlorverlust der dabei entsteht ist vernachlaumlssig bar Das in der Flasche verbleibende Chlor betraumlgt weniger als 1 der Gesamtfuumlllung (s Anhang A2)

19

Die Restdrucksicherung erfolgt uumlber ein Schlieszligmechanimus mit einer Feder wobei uumlber eine Anpressflaumlche das Ventil anschlossen wird wenn der Flaschendruck unter 2 bar absinkt

Abb 15 Restdrucksicherung

Zur Funktionskontrolle und Sicherheit koumlnnen wahlweise ein Manometer und eine Fluumlssigfalle (Liqufilt) am Einlassventil angebracht werden Das Risiko fluumlssiges Chlor ins Einlassventil zu bekommen ist immer dann gegeben wenn die Temperatur in der Vorlage oder im Gasraum sinkt oder die Abnahmemengen schwanken und dann die 1-Regel (so) verletzt wird Der Liqufilt ist als koaxiales Rohr aufgebaut Im Innenrohr stroumlmt Chlor mit einem evtl fluumlssigen Anteil uumlber einen Filter zu und wird dann uumlber das beheizte Auszligenrohr dem Vakuumregler zugefuumlhrt

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle

ZOOM

Chlor-

eingang

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

21

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

9

Chlordissoziate in Abhaumlnigkeit vom pH-Wert

01

1

10

100

0 2 4 6 8 10

pH-Wert

Ant

eil [

]

Cl2

HOCl

OCl-

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate

Systembedingungen die eine hohe Konzentration an unterchloriger Saumlure ermoumlglichen haben sich als besonders gut im Sinne einer schnellen und moumlglichst vollstaumlndigen Desinfektion erwieszligen

Fuumlr Escheria Coli Bakterien hat sich herausgestellt das bei verschiedenen pH-Werten die unterchlorige Saumlure im Mittel 50mal5 effektiver ist als Hypochlorit

5 einige Untersuchungen beziehen sich auf eine 80mal staumlrkere und andere Untersuchungen auf eine 20mal staumlrkere Desinfektionswirkung [1]

10

Die pH-Wertabhaumlngigkeit der Wirksamkeit von Chlor auf die in bakteriologisch belasteten Waumlssern sehr haumlufig vorkommenden Keime von Escheria Coli zeigt folgendes Diagramm

Desinfektionswirkung an Escheria Coli Bakterien [1] bei ca 25degC(Keimreduktion um 9999)

1

10

100

001 01 1

Freies Chlor (FAC free available chlorine ) in [ppm]

Zeit

[min

]

E Coli bei pH 70E Coli bei pH 77 (intrapoliert)E Coli bei pH 85

Abb 6 Desinfektion an EColi

24 Die elektrochemische Chlorbestimmung

Grundsaumltzlich sollte man zwischen der gelegentlichen und der permanenten Chlormessung unterscheiden

Die gelegentliche Messung erfolgt teilweise mit sehr einfachen rel ungenauen Mitteln wie Papiermeszligstreifen oder im besten Falle mit kleinen Handphotometern

Die photometrische Messung beruht auf der Intensitaumltsschwaumlchung eines Lichtstrahles mit definierter Wellenlaumlnge der durch eine Fluumlssigkeitsschicht tritt Die Abschwaumlchung der Intensitaumlt ist bei bekannter Ausgangsintensitaumlt ein Maszlig fuumlr die Konzentration des zubestimmenden Stoffes

Die Grundlage hierfuumlr ist das Lambert-Beersche Gesetz in dem der Zusammenhang zwischen der durchstrahlten Schichtdicke der Lichtabsorptions-Eigenschaft und der Konzentration der entsprechenden Stoffe dargestellt wird

11

Lambert-Beersches Gesetz

A = K x c x d

Mit

A Lichtabsorption []K Stoffspezifischer Absroptionskoeffizient

im allgem angegeben in [ l (mol middot cm)]c Konzentration [mgl oder moll]d durchstrahlte Schichtdicke [cm]

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers

Beim Alldos Handphotometer AllconTest wird chemisch gebundenes und freies Chlor mit der DPD6-Methode gemessen Bei Anwesenheit von Chlor tritt eine Rotfaumlrbung auf das sog Wurster Rot

Bei der kontinuierlichen Messung kommen hauptsaumlchlich elektrochemische Verfahren zum Einsatz bei denen die Konzentration des Desinfektionsmittels uumlber eine elektrische Groumlszlige bestimmt wird Hier unterscheidet man zwischen zwei Meszligverfahren

1 Amperometrisch2 Potentiostatisch

6 DPD steht fuumlr fuumlr das Pruumlfreagenz N-Diaumlthyl-Paraphenylendiaminsulfat

Lichtquelle Messglas Detektor

12

Das amperometrische Meszligverfahren beruht auf dem Prinzip einer galvanischen Zelle Zwei Elektroden unterschiedlicher Metalle stehen uumlber die dazwischenliegende Meszligloumlsung elektrochemisch miteinander in Kontakt Aufgrund der unterschiedlichen Metalleigenschaften der Elektroden bzgl ihrer Neigung Lagungstraumlger ndash Elektronen ndash an die Loumlsung abzugeben baut sich eine Spannung auf Diese Spannung bewirkt einen Meszligstrom im Nanoampere- bzw Mikroamperebereich der anschlieszligend zur Signalverarbeitung verstaumlrkt wird

Eine weiterentwickelte Methode des amperometrischen Verfahrens ist Messung uumlber eine ionensensitive Membran Hier wird die Messloumlsung mit einer chlordurchlaumlssigen Membran in Kontakt gebracht Auf der anderen Seite der Membran steht eine Salzloumlsung an in die zwei Elektroden eingetaucht sind Auf dieser Seite also der gleiche prinzipielle Aufbau wie beim oben beschriebenen Verfahren Der Nachteil dieses Verfahrens ist die relativ kurze Standzeit der Membran bis zum ersten Wechsel (ca 1 bis 2 Jahre)

Eine deutlich bessere und zuverlaumlssigere Methode ist potentiostatische Messung

Diese Meszliganordnungen gibt es als Zwei- und Dreielektrodensysteme Beim Alldos-Dreielektrodensystem steht die Meszligelektrode mit der Gegenelektrode uumlber das Meszligwasser in Kontakt Uumlber eine Referenz- oder Bezugselektrode wird mit Hilfe eines Potentiostaten eine konstante Spannung an der Messelektrode erzeugt

Mit dieser Technik arbeitet das potentiostatische Meszligsystem deutlich stabiler

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau

Neben der Konzentration eines Stoffes ist auch das Redoxpotential verantwortlich fuumlr die groumlszlige des MeszligsignalsUnterschiedliche Stoffe haben verschiedene Redoxpotentiale dh ein unterschiedliches Bestreben unter gegebenen Bedingungen Elektronen aufzunehmen oder abzugeben

13

Folgendes Diagramm zeigt die Stoffabhaumlngigkeit vom Redoxpotential bei verschiedenen pH-Werten

Oxidationspotentiale- Verlauf von Chlordioxid wurde berechnet auf 280 mgl Chlorid -

(QuelleHandbook of Chlorination [1] und Encyclopedia of Chem Techn [3] )

06

07

08

09

1

11

12

13

6 62 64 66 68 7 72 74 76 78 8 82 84

pH

mV

HOCl (10 ppm FAC)

Chloramin (10 ppm FAC und 025 ppm NH3)

Chlordioxid (10 ppm bei Reduktion bis zu Chlorid)

Δ mV = 0095 mV

Δ mV = 015 mV

Δ mV = 017 mV

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale

Die Gleichung die den pH-wertabhaumlngigen Vorgang der Potentialmessung von Chlor beschreibt ist

OHCleHHOCl 22

Fuumlr die Abhaumlngigkeit vom pH-Wert steht der H+-Anteil und fuumlr das Potential das sich zwischen den Elektroden aufbaut steht die Elektronenaufnahme e- (Reduktion) der unterchlorigen Saumlure auf der linken Seite der Gleichung

Nach dieser relativ detailierten Betrachtung der chemischen Zusammenhaumlnge bei der Desinfektion und der dazugehoumlrigen Messung soll nun auf die in der Praxis durchgefuumlhrten Arten der Chlorung eingegangen werden

14

25 Arten der Chlorung

Die Vorchlorung wie der Name schon sagt erfolgt vor allen anderen Aufbereitungschritten Sie dient als erster Entkeimungsschritt fuumlr die moumlglichst keimarme Weiterbehandlung des Wassersbei der Trinkwasserbehandlung um zB die Filtereinheiten vor einer all zu groszligen Verkeimung zu bewahren oder bei der Abwasserbehandlung um die biologische Stufe nicht zu sehr mit Fremdbakterien zu beladen

Die Nachchlorungerfolgt als letzter Aufbereitungsschritt um einen Chloruumlberschuszlig im Leitungsnetz zum Schutz gegen Wiederverkeimung zu haben

Die Hoch- oder Schockchlorungwird eingesetzt um zB neue Rohrleitungssysteme bei der Inbetriebnahme schnell und sehr sicher zu desinfizieren oder im allgemeinen bei Systemen wo das Wasser einer staumlndigen Wiederverkeimung in offenen Kuumlhlkreislaumlufen Rohrleitungen mit Leckagen oder schwankender Wasserqualitaumlt ausgesetzt istDiese Art der Chlorung erfolgt nicht dauerhaft sondern in Intervallen Die Chlorzugabe ist fuumlr kurze Zeit und je nach Anwendung bis zu zehnmal so hoch wie die Permanentkonzentration Die Dauer der Intervalle und die Konzentrationen sind von Fall zu Fall zu bestimmen

Die Knickpunktchlorungist eine besondere Art der Chlorzugabe die einen Zusammenhang herstellt zwischen den chlorzehrenden Stickstoffverbindungen (Ammonium Amine) und der benoumltigten Chlorzugabemenge

Die Gruppe der Chlor-Stickstoffverbindungen hat die besondere Eigenschaft eine nicht-lineare Abhaumlngigkeit zu zeigen zwischen der Chlorzugabe und der Konzentration an freiem Chlor Der Grund dafuumlr liegt in der Bindung von freiem Chlor als ChloraminChloramine treten als Mono- Di- und Trichloramin auf Hinzu kommt bei stetig steigender Chlorzugabe die Umwandlung von zB Monochloramin zu Dichloramin Das bedeutet dass bei stetiger Chlorzugabe unterschiedlich viel Chlor durch die Bindung bzw Zehrung an Aminen und bereits entstandenen Monochloraminen verloren geht

Die folgenden beiden Abbildungen veranschaulichen das Verhalten dieses Systems

Abb 10 Bildung von Chloraminen

Wasservolumen

Aminanteil Chlor-anteil

Wasservolumen

Amin ChlorMono-chlor-amin

Wasservolumen

Amin

ChlorMono-chlor-amin

Di-chlor-amin

15

Knickpunktchlorung

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8Chlorzugabe [mgl]

frei

es C

hlor

FA

C [m

gl]

Chlorung ohne Aminzehrung

Chlorung mit Aminzehrung

Abb 11 Knickpunktchlorung7

3 Aufbau von Chlorgassystemen

Was den Gesamtaufbau der Chlorsysteme angeht ist prinzipiell zu unterscheiden zwischen Systemen mit gasfoumlrmiger und fluumlssiger Chlorentnahme aus Gasflaschen oder Faumlssern Der Hintergrund fuumlr den unterschiedlichen Aufbau liegt in der benoumltigten Abnahmemenge In der Praxis hat sich gezeigt dass uumlber einer 1igen Abnahme8 (in kgh) bezogen auf das Fuumlllgewicht der Flasche oder des Fasses Chlor dazu neigt nicht mehr gasfoumlrmig entnommen werden zu koumlnnen sondern entweder der Druck abfaumlllt oder im schlimmsten Falle fluumlssiges Chlor austritt

An einem Beispiel gerechnet bedeutet das

Chlorflasche mit ca 65 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 65 x 001 ~ 065 kgh

Chlorfass mit 1000 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 1000 x 001 ~ 10 kgh

Weiterhin gilt die Faustregel dass fuumlr kurze Zeiten zwischen 20 und 30 Minuten (bei Faumlssern auch laumlnger) das 2 ndash 3 fache der oben genannten Mengen entnommen werden kann

Der Grund hierfuumlr liegt am Phasenuumlbergang von gasfoumlrmig zu fluumlssig Bei einer zu schnellen Entnahme sinkt der Druck in der Chlorvorlage Das Bestreben von Chlor wieder ein Gleichgewicht herzustellen zwischen der Gas- und Fluumlssigphase fuumlhrt zur raschen Verdampfung des fluumlssigen Chlors wodurch sich die Vorlage abkuumlhlt (ucirc Verdunstungskaumllte bzw Verdampfungsenthalpie) Je nach Intensitaumlt dieses Vorganges kommt es zu einem weiteren Druckabfall der eine geregelte Dosierung beeintraumlchtigt bzw

7 Der Knickpunkt ist uumlberwunden bei einem Verhaumlltnis von FAC zu Gesamtzugabe von 158 Technisch praktischer Richtwert

16

unmoumlglich macht oder es fuumlhrt zur Entnahme von siedendem Fluumlssigechlor das dann die Kunststoffdosier- und Regeleinrichtungen erheblich beschaumldigt

Da die Dosierung und die Injektion immer mit gasfoumlrmigem Chlor geschieht muss bei Systemen mit Fluumlssigchlorentnahme dafuumlr gesorgt werden dass Chlor in die Gasphase uumlbergefuumlhrt wird (ucirc Chlorverdampfung) Nach diesem Prozeszligschritt sind beide Systeme fuumlr Groszligchlor- und Kleinchloranlagen nahezu identisch Die folgende Abbildung zeigt ein Funktionsschema des Chlorsystemaufbaus von der Entnahme bis zur Injektion

Positionen

1 Chlorgaseintritt

2 Manometer

3 Vakuumregler(Bez bei GrosschlorsystemenVorregler)

4 Meszligglass des Dosierreglers

5 Stellventil des Dosierreglersmit Stellmotor

6 Hauptregler (nur bei Grosschlor-systemen s Kap 4)

7 Vakuummeter

8 Injektor mit Membran-ruumlckschlag

9 Wassereingang Duumlse

10 ChlorloumlsungsausgangDiffusor

11 Druckschwankungs-kompensation

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems

17

31 Kleinchlorsysteme ndash gasfoumlrmige Entnahme

Der Grundsaumltzliche Aufbau eines solchen Systems ist in der folgenden Abbildung gezeigt

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter

Beginnend bei der Chlorgasflasche und endend bei der Injektionsstelle besteht dieses System aus folgenden Komponenten

Flaschenhilfsventil (nur bei Sammelleitungen) Vakuumregler

Austattung mit optionalen Komponenten wie- Manometer- Fluumlssigfalle- Flaschenrestdrucksicherung- Kombinierter Vakuumregler mit Dosierregler (GECO-Ausfuumlhrung)

Automatischer VakuumumschalterAustattung mit optionalen Komponenten wie- Ausgang eines Umschaltsignals (max 230 V)

18

Aktivkohlefilter zur Absorption fuumlr den Leckagefall am Regler

DosierreglerAustattung mit optionalen Komponenten wie- Druckschwankungskompensation 2-Membransystem (im Gegensatz zum GECO-System)- Manuelle oder motorische Reglereinstellung

Injektorsystembestehend aus Membran- oder Kugelruumlckschlaginjektor Filter und AbsperrarmaturenAustattung mit optionalen Komponenten wie- Zusaumltzlicher Doppelkugelruumlckschlag am Gasanschluss des Injektors

Systeme wie oben abgebildet bezeichnet man als Vollvakuumsysteme da ab der Chlorvorlage uumlber einen bereits am Vakuumregler anstehenden Unterdruck (ca 07 ndash 08 bar) die Entnahme geregelt wird Dieser Aufbau steht den aumllteren Systemen mit Sammelleitungen gegenuumlber wo am Ende der uumlber die Sammelleitungen verbundenen Chlorvorlagen der Vakuumregler angebracht ist

311 Die Vakuumregler

Die Grundkomonenten des Vakuumreglers sind

Gaseinlassventil Gasfilter Sicherheitsuumlberdruckventil Membranregler

Die metallischen Einlassventile aus einer besonders chlorresistenten Bronzelegierung gibt es mit vielen verschiedenen Anschlussausfuumlhrungen Eine Besonderheit ist die optionale Restdrucksicherung die in den Ventilkoumlrper eingebaut werden kann Sie dient zur Sicherstellung eines minimalen Restdruckes in der Chlorvorlage

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt

Zum einen wird dadurch verhindert das die Chlorgasflasche auf das Betriebsvakuum entleert wird und bei Demontage des Vakuumreglers - wenn auch nur fuumlr kurze Zeit - feuchte Umgebungsluft zieht Die eintretende Feuchte fuumlhrt dann in der Flasche zu Korrosion Zum anderen kann es bei vollstaumlndiger Entleerung bis auf Betriebsvakuum zum Schmutzeintrag aus der Flasche in den Vakuumregler kommen Der Chlorverlust der dabei entsteht ist vernachlaumlssig bar Das in der Flasche verbleibende Chlor betraumlgt weniger als 1 der Gesamtfuumlllung (s Anhang A2)

19

Die Restdrucksicherung erfolgt uumlber ein Schlieszligmechanimus mit einer Feder wobei uumlber eine Anpressflaumlche das Ventil anschlossen wird wenn der Flaschendruck unter 2 bar absinkt

Abb 15 Restdrucksicherung

Zur Funktionskontrolle und Sicherheit koumlnnen wahlweise ein Manometer und eine Fluumlssigfalle (Liqufilt) am Einlassventil angebracht werden Das Risiko fluumlssiges Chlor ins Einlassventil zu bekommen ist immer dann gegeben wenn die Temperatur in der Vorlage oder im Gasraum sinkt oder die Abnahmemengen schwanken und dann die 1-Regel (so) verletzt wird Der Liqufilt ist als koaxiales Rohr aufgebaut Im Innenrohr stroumlmt Chlor mit einem evtl fluumlssigen Anteil uumlber einen Filter zu und wird dann uumlber das beheizte Auszligenrohr dem Vakuumregler zugefuumlhrt

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle

ZOOM

Chlor-

eingang

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

21

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

10

Die pH-Wertabhaumlngigkeit der Wirksamkeit von Chlor auf die in bakteriologisch belasteten Waumlssern sehr haumlufig vorkommenden Keime von Escheria Coli zeigt folgendes Diagramm

Desinfektionswirkung an Escheria Coli Bakterien [1] bei ca 25degC(Keimreduktion um 9999)

1

10

100

001 01 1

Freies Chlor (FAC free available chlorine ) in [ppm]

Zeit

[min

]

E Coli bei pH 70E Coli bei pH 77 (intrapoliert)E Coli bei pH 85

Abb 6 Desinfektion an EColi

24 Die elektrochemische Chlorbestimmung

Grundsaumltzlich sollte man zwischen der gelegentlichen und der permanenten Chlormessung unterscheiden

Die gelegentliche Messung erfolgt teilweise mit sehr einfachen rel ungenauen Mitteln wie Papiermeszligstreifen oder im besten Falle mit kleinen Handphotometern

Die photometrische Messung beruht auf der Intensitaumltsschwaumlchung eines Lichtstrahles mit definierter Wellenlaumlnge der durch eine Fluumlssigkeitsschicht tritt Die Abschwaumlchung der Intensitaumlt ist bei bekannter Ausgangsintensitaumlt ein Maszlig fuumlr die Konzentration des zubestimmenden Stoffes

Die Grundlage hierfuumlr ist das Lambert-Beersche Gesetz in dem der Zusammenhang zwischen der durchstrahlten Schichtdicke der Lichtabsorptions-Eigenschaft und der Konzentration der entsprechenden Stoffe dargestellt wird

11

Lambert-Beersches Gesetz

A = K x c x d

Mit

A Lichtabsorption []K Stoffspezifischer Absroptionskoeffizient

im allgem angegeben in [ l (mol middot cm)]c Konzentration [mgl oder moll]d durchstrahlte Schichtdicke [cm]

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers

Beim Alldos Handphotometer AllconTest wird chemisch gebundenes und freies Chlor mit der DPD6-Methode gemessen Bei Anwesenheit von Chlor tritt eine Rotfaumlrbung auf das sog Wurster Rot

Bei der kontinuierlichen Messung kommen hauptsaumlchlich elektrochemische Verfahren zum Einsatz bei denen die Konzentration des Desinfektionsmittels uumlber eine elektrische Groumlszlige bestimmt wird Hier unterscheidet man zwischen zwei Meszligverfahren

1 Amperometrisch2 Potentiostatisch

6 DPD steht fuumlr fuumlr das Pruumlfreagenz N-Diaumlthyl-Paraphenylendiaminsulfat

Lichtquelle Messglas Detektor

12

Das amperometrische Meszligverfahren beruht auf dem Prinzip einer galvanischen Zelle Zwei Elektroden unterschiedlicher Metalle stehen uumlber die dazwischenliegende Meszligloumlsung elektrochemisch miteinander in Kontakt Aufgrund der unterschiedlichen Metalleigenschaften der Elektroden bzgl ihrer Neigung Lagungstraumlger ndash Elektronen ndash an die Loumlsung abzugeben baut sich eine Spannung auf Diese Spannung bewirkt einen Meszligstrom im Nanoampere- bzw Mikroamperebereich der anschlieszligend zur Signalverarbeitung verstaumlrkt wird

Eine weiterentwickelte Methode des amperometrischen Verfahrens ist Messung uumlber eine ionensensitive Membran Hier wird die Messloumlsung mit einer chlordurchlaumlssigen Membran in Kontakt gebracht Auf der anderen Seite der Membran steht eine Salzloumlsung an in die zwei Elektroden eingetaucht sind Auf dieser Seite also der gleiche prinzipielle Aufbau wie beim oben beschriebenen Verfahren Der Nachteil dieses Verfahrens ist die relativ kurze Standzeit der Membran bis zum ersten Wechsel (ca 1 bis 2 Jahre)

Eine deutlich bessere und zuverlaumlssigere Methode ist potentiostatische Messung

Diese Meszliganordnungen gibt es als Zwei- und Dreielektrodensysteme Beim Alldos-Dreielektrodensystem steht die Meszligelektrode mit der Gegenelektrode uumlber das Meszligwasser in Kontakt Uumlber eine Referenz- oder Bezugselektrode wird mit Hilfe eines Potentiostaten eine konstante Spannung an der Messelektrode erzeugt

Mit dieser Technik arbeitet das potentiostatische Meszligsystem deutlich stabiler

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau

Neben der Konzentration eines Stoffes ist auch das Redoxpotential verantwortlich fuumlr die groumlszlige des MeszligsignalsUnterschiedliche Stoffe haben verschiedene Redoxpotentiale dh ein unterschiedliches Bestreben unter gegebenen Bedingungen Elektronen aufzunehmen oder abzugeben

13

Folgendes Diagramm zeigt die Stoffabhaumlngigkeit vom Redoxpotential bei verschiedenen pH-Werten

Oxidationspotentiale- Verlauf von Chlordioxid wurde berechnet auf 280 mgl Chlorid -

(QuelleHandbook of Chlorination [1] und Encyclopedia of Chem Techn [3] )

06

07

08

09

1

11

12

13

6 62 64 66 68 7 72 74 76 78 8 82 84

pH

mV

HOCl (10 ppm FAC)

Chloramin (10 ppm FAC und 025 ppm NH3)

Chlordioxid (10 ppm bei Reduktion bis zu Chlorid)

Δ mV = 0095 mV

Δ mV = 015 mV

Δ mV = 017 mV

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale

Die Gleichung die den pH-wertabhaumlngigen Vorgang der Potentialmessung von Chlor beschreibt ist

OHCleHHOCl 22

Fuumlr die Abhaumlngigkeit vom pH-Wert steht der H+-Anteil und fuumlr das Potential das sich zwischen den Elektroden aufbaut steht die Elektronenaufnahme e- (Reduktion) der unterchlorigen Saumlure auf der linken Seite der Gleichung

Nach dieser relativ detailierten Betrachtung der chemischen Zusammenhaumlnge bei der Desinfektion und der dazugehoumlrigen Messung soll nun auf die in der Praxis durchgefuumlhrten Arten der Chlorung eingegangen werden

14

25 Arten der Chlorung

Die Vorchlorung wie der Name schon sagt erfolgt vor allen anderen Aufbereitungschritten Sie dient als erster Entkeimungsschritt fuumlr die moumlglichst keimarme Weiterbehandlung des Wassersbei der Trinkwasserbehandlung um zB die Filtereinheiten vor einer all zu groszligen Verkeimung zu bewahren oder bei der Abwasserbehandlung um die biologische Stufe nicht zu sehr mit Fremdbakterien zu beladen

Die Nachchlorungerfolgt als letzter Aufbereitungsschritt um einen Chloruumlberschuszlig im Leitungsnetz zum Schutz gegen Wiederverkeimung zu haben

Die Hoch- oder Schockchlorungwird eingesetzt um zB neue Rohrleitungssysteme bei der Inbetriebnahme schnell und sehr sicher zu desinfizieren oder im allgemeinen bei Systemen wo das Wasser einer staumlndigen Wiederverkeimung in offenen Kuumlhlkreislaumlufen Rohrleitungen mit Leckagen oder schwankender Wasserqualitaumlt ausgesetzt istDiese Art der Chlorung erfolgt nicht dauerhaft sondern in Intervallen Die Chlorzugabe ist fuumlr kurze Zeit und je nach Anwendung bis zu zehnmal so hoch wie die Permanentkonzentration Die Dauer der Intervalle und die Konzentrationen sind von Fall zu Fall zu bestimmen

Die Knickpunktchlorungist eine besondere Art der Chlorzugabe die einen Zusammenhang herstellt zwischen den chlorzehrenden Stickstoffverbindungen (Ammonium Amine) und der benoumltigten Chlorzugabemenge

Die Gruppe der Chlor-Stickstoffverbindungen hat die besondere Eigenschaft eine nicht-lineare Abhaumlngigkeit zu zeigen zwischen der Chlorzugabe und der Konzentration an freiem Chlor Der Grund dafuumlr liegt in der Bindung von freiem Chlor als ChloraminChloramine treten als Mono- Di- und Trichloramin auf Hinzu kommt bei stetig steigender Chlorzugabe die Umwandlung von zB Monochloramin zu Dichloramin Das bedeutet dass bei stetiger Chlorzugabe unterschiedlich viel Chlor durch die Bindung bzw Zehrung an Aminen und bereits entstandenen Monochloraminen verloren geht

Die folgenden beiden Abbildungen veranschaulichen das Verhalten dieses Systems

Abb 10 Bildung von Chloraminen

Wasservolumen

Aminanteil Chlor-anteil

Wasservolumen

Amin ChlorMono-chlor-amin

Wasservolumen

Amin

ChlorMono-chlor-amin

Di-chlor-amin

15

Knickpunktchlorung

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8Chlorzugabe [mgl]

frei

es C

hlor

FA

C [m

gl]

Chlorung ohne Aminzehrung

Chlorung mit Aminzehrung

Abb 11 Knickpunktchlorung7

3 Aufbau von Chlorgassystemen

Was den Gesamtaufbau der Chlorsysteme angeht ist prinzipiell zu unterscheiden zwischen Systemen mit gasfoumlrmiger und fluumlssiger Chlorentnahme aus Gasflaschen oder Faumlssern Der Hintergrund fuumlr den unterschiedlichen Aufbau liegt in der benoumltigten Abnahmemenge In der Praxis hat sich gezeigt dass uumlber einer 1igen Abnahme8 (in kgh) bezogen auf das Fuumlllgewicht der Flasche oder des Fasses Chlor dazu neigt nicht mehr gasfoumlrmig entnommen werden zu koumlnnen sondern entweder der Druck abfaumlllt oder im schlimmsten Falle fluumlssiges Chlor austritt

An einem Beispiel gerechnet bedeutet das

Chlorflasche mit ca 65 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 65 x 001 ~ 065 kgh

Chlorfass mit 1000 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 1000 x 001 ~ 10 kgh

Weiterhin gilt die Faustregel dass fuumlr kurze Zeiten zwischen 20 und 30 Minuten (bei Faumlssern auch laumlnger) das 2 ndash 3 fache der oben genannten Mengen entnommen werden kann

Der Grund hierfuumlr liegt am Phasenuumlbergang von gasfoumlrmig zu fluumlssig Bei einer zu schnellen Entnahme sinkt der Druck in der Chlorvorlage Das Bestreben von Chlor wieder ein Gleichgewicht herzustellen zwischen der Gas- und Fluumlssigphase fuumlhrt zur raschen Verdampfung des fluumlssigen Chlors wodurch sich die Vorlage abkuumlhlt (ucirc Verdunstungskaumllte bzw Verdampfungsenthalpie) Je nach Intensitaumlt dieses Vorganges kommt es zu einem weiteren Druckabfall der eine geregelte Dosierung beeintraumlchtigt bzw

7 Der Knickpunkt ist uumlberwunden bei einem Verhaumlltnis von FAC zu Gesamtzugabe von 158 Technisch praktischer Richtwert

16

unmoumlglich macht oder es fuumlhrt zur Entnahme von siedendem Fluumlssigechlor das dann die Kunststoffdosier- und Regeleinrichtungen erheblich beschaumldigt

Da die Dosierung und die Injektion immer mit gasfoumlrmigem Chlor geschieht muss bei Systemen mit Fluumlssigchlorentnahme dafuumlr gesorgt werden dass Chlor in die Gasphase uumlbergefuumlhrt wird (ucirc Chlorverdampfung) Nach diesem Prozeszligschritt sind beide Systeme fuumlr Groszligchlor- und Kleinchloranlagen nahezu identisch Die folgende Abbildung zeigt ein Funktionsschema des Chlorsystemaufbaus von der Entnahme bis zur Injektion

Positionen

1 Chlorgaseintritt

2 Manometer

3 Vakuumregler(Bez bei GrosschlorsystemenVorregler)

4 Meszligglass des Dosierreglers

5 Stellventil des Dosierreglersmit Stellmotor

6 Hauptregler (nur bei Grosschlor-systemen s Kap 4)

7 Vakuummeter

8 Injektor mit Membran-ruumlckschlag

9 Wassereingang Duumlse

10 ChlorloumlsungsausgangDiffusor

11 Druckschwankungs-kompensation

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems

17

31 Kleinchlorsysteme ndash gasfoumlrmige Entnahme

Der Grundsaumltzliche Aufbau eines solchen Systems ist in der folgenden Abbildung gezeigt

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter

Beginnend bei der Chlorgasflasche und endend bei der Injektionsstelle besteht dieses System aus folgenden Komponenten

Flaschenhilfsventil (nur bei Sammelleitungen) Vakuumregler

Austattung mit optionalen Komponenten wie- Manometer- Fluumlssigfalle- Flaschenrestdrucksicherung- Kombinierter Vakuumregler mit Dosierregler (GECO-Ausfuumlhrung)

Automatischer VakuumumschalterAustattung mit optionalen Komponenten wie- Ausgang eines Umschaltsignals (max 230 V)

18

Aktivkohlefilter zur Absorption fuumlr den Leckagefall am Regler

DosierreglerAustattung mit optionalen Komponenten wie- Druckschwankungskompensation 2-Membransystem (im Gegensatz zum GECO-System)- Manuelle oder motorische Reglereinstellung

Injektorsystembestehend aus Membran- oder Kugelruumlckschlaginjektor Filter und AbsperrarmaturenAustattung mit optionalen Komponenten wie- Zusaumltzlicher Doppelkugelruumlckschlag am Gasanschluss des Injektors

Systeme wie oben abgebildet bezeichnet man als Vollvakuumsysteme da ab der Chlorvorlage uumlber einen bereits am Vakuumregler anstehenden Unterdruck (ca 07 ndash 08 bar) die Entnahme geregelt wird Dieser Aufbau steht den aumllteren Systemen mit Sammelleitungen gegenuumlber wo am Ende der uumlber die Sammelleitungen verbundenen Chlorvorlagen der Vakuumregler angebracht ist

311 Die Vakuumregler

Die Grundkomonenten des Vakuumreglers sind

Gaseinlassventil Gasfilter Sicherheitsuumlberdruckventil Membranregler

Die metallischen Einlassventile aus einer besonders chlorresistenten Bronzelegierung gibt es mit vielen verschiedenen Anschlussausfuumlhrungen Eine Besonderheit ist die optionale Restdrucksicherung die in den Ventilkoumlrper eingebaut werden kann Sie dient zur Sicherstellung eines minimalen Restdruckes in der Chlorvorlage

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt

Zum einen wird dadurch verhindert das die Chlorgasflasche auf das Betriebsvakuum entleert wird und bei Demontage des Vakuumreglers - wenn auch nur fuumlr kurze Zeit - feuchte Umgebungsluft zieht Die eintretende Feuchte fuumlhrt dann in der Flasche zu Korrosion Zum anderen kann es bei vollstaumlndiger Entleerung bis auf Betriebsvakuum zum Schmutzeintrag aus der Flasche in den Vakuumregler kommen Der Chlorverlust der dabei entsteht ist vernachlaumlssig bar Das in der Flasche verbleibende Chlor betraumlgt weniger als 1 der Gesamtfuumlllung (s Anhang A2)

19

Die Restdrucksicherung erfolgt uumlber ein Schlieszligmechanimus mit einer Feder wobei uumlber eine Anpressflaumlche das Ventil anschlossen wird wenn der Flaschendruck unter 2 bar absinkt

Abb 15 Restdrucksicherung

Zur Funktionskontrolle und Sicherheit koumlnnen wahlweise ein Manometer und eine Fluumlssigfalle (Liqufilt) am Einlassventil angebracht werden Das Risiko fluumlssiges Chlor ins Einlassventil zu bekommen ist immer dann gegeben wenn die Temperatur in der Vorlage oder im Gasraum sinkt oder die Abnahmemengen schwanken und dann die 1-Regel (so) verletzt wird Der Liqufilt ist als koaxiales Rohr aufgebaut Im Innenrohr stroumlmt Chlor mit einem evtl fluumlssigen Anteil uumlber einen Filter zu und wird dann uumlber das beheizte Auszligenrohr dem Vakuumregler zugefuumlhrt

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle

ZOOM

Chlor-

eingang

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

21

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

11

Lambert-Beersches Gesetz

A = K x c x d

Mit

A Lichtabsorption []K Stoffspezifischer Absroptionskoeffizient

im allgem angegeben in [ l (mol middot cm)]c Konzentration [mgl oder moll]d durchstrahlte Schichtdicke [cm]

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers

Beim Alldos Handphotometer AllconTest wird chemisch gebundenes und freies Chlor mit der DPD6-Methode gemessen Bei Anwesenheit von Chlor tritt eine Rotfaumlrbung auf das sog Wurster Rot

Bei der kontinuierlichen Messung kommen hauptsaumlchlich elektrochemische Verfahren zum Einsatz bei denen die Konzentration des Desinfektionsmittels uumlber eine elektrische Groumlszlige bestimmt wird Hier unterscheidet man zwischen zwei Meszligverfahren

1 Amperometrisch2 Potentiostatisch

6 DPD steht fuumlr fuumlr das Pruumlfreagenz N-Diaumlthyl-Paraphenylendiaminsulfat

Lichtquelle Messglas Detektor

12

Das amperometrische Meszligverfahren beruht auf dem Prinzip einer galvanischen Zelle Zwei Elektroden unterschiedlicher Metalle stehen uumlber die dazwischenliegende Meszligloumlsung elektrochemisch miteinander in Kontakt Aufgrund der unterschiedlichen Metalleigenschaften der Elektroden bzgl ihrer Neigung Lagungstraumlger ndash Elektronen ndash an die Loumlsung abzugeben baut sich eine Spannung auf Diese Spannung bewirkt einen Meszligstrom im Nanoampere- bzw Mikroamperebereich der anschlieszligend zur Signalverarbeitung verstaumlrkt wird

Eine weiterentwickelte Methode des amperometrischen Verfahrens ist Messung uumlber eine ionensensitive Membran Hier wird die Messloumlsung mit einer chlordurchlaumlssigen Membran in Kontakt gebracht Auf der anderen Seite der Membran steht eine Salzloumlsung an in die zwei Elektroden eingetaucht sind Auf dieser Seite also der gleiche prinzipielle Aufbau wie beim oben beschriebenen Verfahren Der Nachteil dieses Verfahrens ist die relativ kurze Standzeit der Membran bis zum ersten Wechsel (ca 1 bis 2 Jahre)

Eine deutlich bessere und zuverlaumlssigere Methode ist potentiostatische Messung

Diese Meszliganordnungen gibt es als Zwei- und Dreielektrodensysteme Beim Alldos-Dreielektrodensystem steht die Meszligelektrode mit der Gegenelektrode uumlber das Meszligwasser in Kontakt Uumlber eine Referenz- oder Bezugselektrode wird mit Hilfe eines Potentiostaten eine konstante Spannung an der Messelektrode erzeugt

Mit dieser Technik arbeitet das potentiostatische Meszligsystem deutlich stabiler

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau

Neben der Konzentration eines Stoffes ist auch das Redoxpotential verantwortlich fuumlr die groumlszlige des MeszligsignalsUnterschiedliche Stoffe haben verschiedene Redoxpotentiale dh ein unterschiedliches Bestreben unter gegebenen Bedingungen Elektronen aufzunehmen oder abzugeben

13

Folgendes Diagramm zeigt die Stoffabhaumlngigkeit vom Redoxpotential bei verschiedenen pH-Werten

Oxidationspotentiale- Verlauf von Chlordioxid wurde berechnet auf 280 mgl Chlorid -

(QuelleHandbook of Chlorination [1] und Encyclopedia of Chem Techn [3] )

06

07

08

09

1

11

12

13

6 62 64 66 68 7 72 74 76 78 8 82 84

pH

mV

HOCl (10 ppm FAC)

Chloramin (10 ppm FAC und 025 ppm NH3)

Chlordioxid (10 ppm bei Reduktion bis zu Chlorid)

Δ mV = 0095 mV

Δ mV = 015 mV

Δ mV = 017 mV

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale

Die Gleichung die den pH-wertabhaumlngigen Vorgang der Potentialmessung von Chlor beschreibt ist

OHCleHHOCl 22

Fuumlr die Abhaumlngigkeit vom pH-Wert steht der H+-Anteil und fuumlr das Potential das sich zwischen den Elektroden aufbaut steht die Elektronenaufnahme e- (Reduktion) der unterchlorigen Saumlure auf der linken Seite der Gleichung

Nach dieser relativ detailierten Betrachtung der chemischen Zusammenhaumlnge bei der Desinfektion und der dazugehoumlrigen Messung soll nun auf die in der Praxis durchgefuumlhrten Arten der Chlorung eingegangen werden

14

25 Arten der Chlorung

Die Vorchlorung wie der Name schon sagt erfolgt vor allen anderen Aufbereitungschritten Sie dient als erster Entkeimungsschritt fuumlr die moumlglichst keimarme Weiterbehandlung des Wassersbei der Trinkwasserbehandlung um zB die Filtereinheiten vor einer all zu groszligen Verkeimung zu bewahren oder bei der Abwasserbehandlung um die biologische Stufe nicht zu sehr mit Fremdbakterien zu beladen

Die Nachchlorungerfolgt als letzter Aufbereitungsschritt um einen Chloruumlberschuszlig im Leitungsnetz zum Schutz gegen Wiederverkeimung zu haben

Die Hoch- oder Schockchlorungwird eingesetzt um zB neue Rohrleitungssysteme bei der Inbetriebnahme schnell und sehr sicher zu desinfizieren oder im allgemeinen bei Systemen wo das Wasser einer staumlndigen Wiederverkeimung in offenen Kuumlhlkreislaumlufen Rohrleitungen mit Leckagen oder schwankender Wasserqualitaumlt ausgesetzt istDiese Art der Chlorung erfolgt nicht dauerhaft sondern in Intervallen Die Chlorzugabe ist fuumlr kurze Zeit und je nach Anwendung bis zu zehnmal so hoch wie die Permanentkonzentration Die Dauer der Intervalle und die Konzentrationen sind von Fall zu Fall zu bestimmen

Die Knickpunktchlorungist eine besondere Art der Chlorzugabe die einen Zusammenhang herstellt zwischen den chlorzehrenden Stickstoffverbindungen (Ammonium Amine) und der benoumltigten Chlorzugabemenge

Die Gruppe der Chlor-Stickstoffverbindungen hat die besondere Eigenschaft eine nicht-lineare Abhaumlngigkeit zu zeigen zwischen der Chlorzugabe und der Konzentration an freiem Chlor Der Grund dafuumlr liegt in der Bindung von freiem Chlor als ChloraminChloramine treten als Mono- Di- und Trichloramin auf Hinzu kommt bei stetig steigender Chlorzugabe die Umwandlung von zB Monochloramin zu Dichloramin Das bedeutet dass bei stetiger Chlorzugabe unterschiedlich viel Chlor durch die Bindung bzw Zehrung an Aminen und bereits entstandenen Monochloraminen verloren geht

Die folgenden beiden Abbildungen veranschaulichen das Verhalten dieses Systems

Abb 10 Bildung von Chloraminen

Wasservolumen

Aminanteil Chlor-anteil

Wasservolumen

Amin ChlorMono-chlor-amin

Wasservolumen

Amin

ChlorMono-chlor-amin

Di-chlor-amin

15

Knickpunktchlorung

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8Chlorzugabe [mgl]

frei

es C

hlor

FA

C [m

gl]

Chlorung ohne Aminzehrung

Chlorung mit Aminzehrung

Abb 11 Knickpunktchlorung7

3 Aufbau von Chlorgassystemen

Was den Gesamtaufbau der Chlorsysteme angeht ist prinzipiell zu unterscheiden zwischen Systemen mit gasfoumlrmiger und fluumlssiger Chlorentnahme aus Gasflaschen oder Faumlssern Der Hintergrund fuumlr den unterschiedlichen Aufbau liegt in der benoumltigten Abnahmemenge In der Praxis hat sich gezeigt dass uumlber einer 1igen Abnahme8 (in kgh) bezogen auf das Fuumlllgewicht der Flasche oder des Fasses Chlor dazu neigt nicht mehr gasfoumlrmig entnommen werden zu koumlnnen sondern entweder der Druck abfaumlllt oder im schlimmsten Falle fluumlssiges Chlor austritt

An einem Beispiel gerechnet bedeutet das

Chlorflasche mit ca 65 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 65 x 001 ~ 065 kgh

Chlorfass mit 1000 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 1000 x 001 ~ 10 kgh

Weiterhin gilt die Faustregel dass fuumlr kurze Zeiten zwischen 20 und 30 Minuten (bei Faumlssern auch laumlnger) das 2 ndash 3 fache der oben genannten Mengen entnommen werden kann

Der Grund hierfuumlr liegt am Phasenuumlbergang von gasfoumlrmig zu fluumlssig Bei einer zu schnellen Entnahme sinkt der Druck in der Chlorvorlage Das Bestreben von Chlor wieder ein Gleichgewicht herzustellen zwischen der Gas- und Fluumlssigphase fuumlhrt zur raschen Verdampfung des fluumlssigen Chlors wodurch sich die Vorlage abkuumlhlt (ucirc Verdunstungskaumllte bzw Verdampfungsenthalpie) Je nach Intensitaumlt dieses Vorganges kommt es zu einem weiteren Druckabfall der eine geregelte Dosierung beeintraumlchtigt bzw

7 Der Knickpunkt ist uumlberwunden bei einem Verhaumlltnis von FAC zu Gesamtzugabe von 158 Technisch praktischer Richtwert

16

unmoumlglich macht oder es fuumlhrt zur Entnahme von siedendem Fluumlssigechlor das dann die Kunststoffdosier- und Regeleinrichtungen erheblich beschaumldigt

Da die Dosierung und die Injektion immer mit gasfoumlrmigem Chlor geschieht muss bei Systemen mit Fluumlssigchlorentnahme dafuumlr gesorgt werden dass Chlor in die Gasphase uumlbergefuumlhrt wird (ucirc Chlorverdampfung) Nach diesem Prozeszligschritt sind beide Systeme fuumlr Groszligchlor- und Kleinchloranlagen nahezu identisch Die folgende Abbildung zeigt ein Funktionsschema des Chlorsystemaufbaus von der Entnahme bis zur Injektion

Positionen

1 Chlorgaseintritt

2 Manometer

3 Vakuumregler(Bez bei GrosschlorsystemenVorregler)

4 Meszligglass des Dosierreglers

5 Stellventil des Dosierreglersmit Stellmotor

6 Hauptregler (nur bei Grosschlor-systemen s Kap 4)

7 Vakuummeter

8 Injektor mit Membran-ruumlckschlag

9 Wassereingang Duumlse

10 ChlorloumlsungsausgangDiffusor

11 Druckschwankungs-kompensation

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems

17

31 Kleinchlorsysteme ndash gasfoumlrmige Entnahme

Der Grundsaumltzliche Aufbau eines solchen Systems ist in der folgenden Abbildung gezeigt

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter

Beginnend bei der Chlorgasflasche und endend bei der Injektionsstelle besteht dieses System aus folgenden Komponenten

Flaschenhilfsventil (nur bei Sammelleitungen) Vakuumregler

Austattung mit optionalen Komponenten wie- Manometer- Fluumlssigfalle- Flaschenrestdrucksicherung- Kombinierter Vakuumregler mit Dosierregler (GECO-Ausfuumlhrung)

Automatischer VakuumumschalterAustattung mit optionalen Komponenten wie- Ausgang eines Umschaltsignals (max 230 V)

18

Aktivkohlefilter zur Absorption fuumlr den Leckagefall am Regler

DosierreglerAustattung mit optionalen Komponenten wie- Druckschwankungskompensation 2-Membransystem (im Gegensatz zum GECO-System)- Manuelle oder motorische Reglereinstellung

Injektorsystembestehend aus Membran- oder Kugelruumlckschlaginjektor Filter und AbsperrarmaturenAustattung mit optionalen Komponenten wie- Zusaumltzlicher Doppelkugelruumlckschlag am Gasanschluss des Injektors

Systeme wie oben abgebildet bezeichnet man als Vollvakuumsysteme da ab der Chlorvorlage uumlber einen bereits am Vakuumregler anstehenden Unterdruck (ca 07 ndash 08 bar) die Entnahme geregelt wird Dieser Aufbau steht den aumllteren Systemen mit Sammelleitungen gegenuumlber wo am Ende der uumlber die Sammelleitungen verbundenen Chlorvorlagen der Vakuumregler angebracht ist

311 Die Vakuumregler

Die Grundkomonenten des Vakuumreglers sind

Gaseinlassventil Gasfilter Sicherheitsuumlberdruckventil Membranregler

Die metallischen Einlassventile aus einer besonders chlorresistenten Bronzelegierung gibt es mit vielen verschiedenen Anschlussausfuumlhrungen Eine Besonderheit ist die optionale Restdrucksicherung die in den Ventilkoumlrper eingebaut werden kann Sie dient zur Sicherstellung eines minimalen Restdruckes in der Chlorvorlage

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt

Zum einen wird dadurch verhindert das die Chlorgasflasche auf das Betriebsvakuum entleert wird und bei Demontage des Vakuumreglers - wenn auch nur fuumlr kurze Zeit - feuchte Umgebungsluft zieht Die eintretende Feuchte fuumlhrt dann in der Flasche zu Korrosion Zum anderen kann es bei vollstaumlndiger Entleerung bis auf Betriebsvakuum zum Schmutzeintrag aus der Flasche in den Vakuumregler kommen Der Chlorverlust der dabei entsteht ist vernachlaumlssig bar Das in der Flasche verbleibende Chlor betraumlgt weniger als 1 der Gesamtfuumlllung (s Anhang A2)

19

Die Restdrucksicherung erfolgt uumlber ein Schlieszligmechanimus mit einer Feder wobei uumlber eine Anpressflaumlche das Ventil anschlossen wird wenn der Flaschendruck unter 2 bar absinkt

Abb 15 Restdrucksicherung

Zur Funktionskontrolle und Sicherheit koumlnnen wahlweise ein Manometer und eine Fluumlssigfalle (Liqufilt) am Einlassventil angebracht werden Das Risiko fluumlssiges Chlor ins Einlassventil zu bekommen ist immer dann gegeben wenn die Temperatur in der Vorlage oder im Gasraum sinkt oder die Abnahmemengen schwanken und dann die 1-Regel (so) verletzt wird Der Liqufilt ist als koaxiales Rohr aufgebaut Im Innenrohr stroumlmt Chlor mit einem evtl fluumlssigen Anteil uumlber einen Filter zu und wird dann uumlber das beheizte Auszligenrohr dem Vakuumregler zugefuumlhrt

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle

ZOOM

Chlor-

eingang

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

21

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

12

Das amperometrische Meszligverfahren beruht auf dem Prinzip einer galvanischen Zelle Zwei Elektroden unterschiedlicher Metalle stehen uumlber die dazwischenliegende Meszligloumlsung elektrochemisch miteinander in Kontakt Aufgrund der unterschiedlichen Metalleigenschaften der Elektroden bzgl ihrer Neigung Lagungstraumlger ndash Elektronen ndash an die Loumlsung abzugeben baut sich eine Spannung auf Diese Spannung bewirkt einen Meszligstrom im Nanoampere- bzw Mikroamperebereich der anschlieszligend zur Signalverarbeitung verstaumlrkt wird

Eine weiterentwickelte Methode des amperometrischen Verfahrens ist Messung uumlber eine ionensensitive Membran Hier wird die Messloumlsung mit einer chlordurchlaumlssigen Membran in Kontakt gebracht Auf der anderen Seite der Membran steht eine Salzloumlsung an in die zwei Elektroden eingetaucht sind Auf dieser Seite also der gleiche prinzipielle Aufbau wie beim oben beschriebenen Verfahren Der Nachteil dieses Verfahrens ist die relativ kurze Standzeit der Membran bis zum ersten Wechsel (ca 1 bis 2 Jahre)

Eine deutlich bessere und zuverlaumlssigere Methode ist potentiostatische Messung

Diese Meszliganordnungen gibt es als Zwei- und Dreielektrodensysteme Beim Alldos-Dreielektrodensystem steht die Meszligelektrode mit der Gegenelektrode uumlber das Meszligwasser in Kontakt Uumlber eine Referenz- oder Bezugselektrode wird mit Hilfe eines Potentiostaten eine konstante Spannung an der Messelektrode erzeugt

Mit dieser Technik arbeitet das potentiostatische Meszligsystem deutlich stabiler

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau

Neben der Konzentration eines Stoffes ist auch das Redoxpotential verantwortlich fuumlr die groumlszlige des MeszligsignalsUnterschiedliche Stoffe haben verschiedene Redoxpotentiale dh ein unterschiedliches Bestreben unter gegebenen Bedingungen Elektronen aufzunehmen oder abzugeben

13

Folgendes Diagramm zeigt die Stoffabhaumlngigkeit vom Redoxpotential bei verschiedenen pH-Werten

Oxidationspotentiale- Verlauf von Chlordioxid wurde berechnet auf 280 mgl Chlorid -

(QuelleHandbook of Chlorination [1] und Encyclopedia of Chem Techn [3] )

06

07

08

09

1

11

12

13

6 62 64 66 68 7 72 74 76 78 8 82 84

pH

mV

HOCl (10 ppm FAC)

Chloramin (10 ppm FAC und 025 ppm NH3)

Chlordioxid (10 ppm bei Reduktion bis zu Chlorid)

Δ mV = 0095 mV

Δ mV = 015 mV

Δ mV = 017 mV

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale

Die Gleichung die den pH-wertabhaumlngigen Vorgang der Potentialmessung von Chlor beschreibt ist

OHCleHHOCl 22

Fuumlr die Abhaumlngigkeit vom pH-Wert steht der H+-Anteil und fuumlr das Potential das sich zwischen den Elektroden aufbaut steht die Elektronenaufnahme e- (Reduktion) der unterchlorigen Saumlure auf der linken Seite der Gleichung

Nach dieser relativ detailierten Betrachtung der chemischen Zusammenhaumlnge bei der Desinfektion und der dazugehoumlrigen Messung soll nun auf die in der Praxis durchgefuumlhrten Arten der Chlorung eingegangen werden

14

25 Arten der Chlorung

Die Vorchlorung wie der Name schon sagt erfolgt vor allen anderen Aufbereitungschritten Sie dient als erster Entkeimungsschritt fuumlr die moumlglichst keimarme Weiterbehandlung des Wassersbei der Trinkwasserbehandlung um zB die Filtereinheiten vor einer all zu groszligen Verkeimung zu bewahren oder bei der Abwasserbehandlung um die biologische Stufe nicht zu sehr mit Fremdbakterien zu beladen

Die Nachchlorungerfolgt als letzter Aufbereitungsschritt um einen Chloruumlberschuszlig im Leitungsnetz zum Schutz gegen Wiederverkeimung zu haben

Die Hoch- oder Schockchlorungwird eingesetzt um zB neue Rohrleitungssysteme bei der Inbetriebnahme schnell und sehr sicher zu desinfizieren oder im allgemeinen bei Systemen wo das Wasser einer staumlndigen Wiederverkeimung in offenen Kuumlhlkreislaumlufen Rohrleitungen mit Leckagen oder schwankender Wasserqualitaumlt ausgesetzt istDiese Art der Chlorung erfolgt nicht dauerhaft sondern in Intervallen Die Chlorzugabe ist fuumlr kurze Zeit und je nach Anwendung bis zu zehnmal so hoch wie die Permanentkonzentration Die Dauer der Intervalle und die Konzentrationen sind von Fall zu Fall zu bestimmen

Die Knickpunktchlorungist eine besondere Art der Chlorzugabe die einen Zusammenhang herstellt zwischen den chlorzehrenden Stickstoffverbindungen (Ammonium Amine) und der benoumltigten Chlorzugabemenge

Die Gruppe der Chlor-Stickstoffverbindungen hat die besondere Eigenschaft eine nicht-lineare Abhaumlngigkeit zu zeigen zwischen der Chlorzugabe und der Konzentration an freiem Chlor Der Grund dafuumlr liegt in der Bindung von freiem Chlor als ChloraminChloramine treten als Mono- Di- und Trichloramin auf Hinzu kommt bei stetig steigender Chlorzugabe die Umwandlung von zB Monochloramin zu Dichloramin Das bedeutet dass bei stetiger Chlorzugabe unterschiedlich viel Chlor durch die Bindung bzw Zehrung an Aminen und bereits entstandenen Monochloraminen verloren geht

Die folgenden beiden Abbildungen veranschaulichen das Verhalten dieses Systems

Abb 10 Bildung von Chloraminen

Wasservolumen

Aminanteil Chlor-anteil

Wasservolumen

Amin ChlorMono-chlor-amin

Wasservolumen

Amin

ChlorMono-chlor-amin

Di-chlor-amin

15

Knickpunktchlorung

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8Chlorzugabe [mgl]

frei

es C

hlor

FA

C [m

gl]

Chlorung ohne Aminzehrung

Chlorung mit Aminzehrung

Abb 11 Knickpunktchlorung7

3 Aufbau von Chlorgassystemen

Was den Gesamtaufbau der Chlorsysteme angeht ist prinzipiell zu unterscheiden zwischen Systemen mit gasfoumlrmiger und fluumlssiger Chlorentnahme aus Gasflaschen oder Faumlssern Der Hintergrund fuumlr den unterschiedlichen Aufbau liegt in der benoumltigten Abnahmemenge In der Praxis hat sich gezeigt dass uumlber einer 1igen Abnahme8 (in kgh) bezogen auf das Fuumlllgewicht der Flasche oder des Fasses Chlor dazu neigt nicht mehr gasfoumlrmig entnommen werden zu koumlnnen sondern entweder der Druck abfaumlllt oder im schlimmsten Falle fluumlssiges Chlor austritt

An einem Beispiel gerechnet bedeutet das

Chlorflasche mit ca 65 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 65 x 001 ~ 065 kgh

Chlorfass mit 1000 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 1000 x 001 ~ 10 kgh

Weiterhin gilt die Faustregel dass fuumlr kurze Zeiten zwischen 20 und 30 Minuten (bei Faumlssern auch laumlnger) das 2 ndash 3 fache der oben genannten Mengen entnommen werden kann

Der Grund hierfuumlr liegt am Phasenuumlbergang von gasfoumlrmig zu fluumlssig Bei einer zu schnellen Entnahme sinkt der Druck in der Chlorvorlage Das Bestreben von Chlor wieder ein Gleichgewicht herzustellen zwischen der Gas- und Fluumlssigphase fuumlhrt zur raschen Verdampfung des fluumlssigen Chlors wodurch sich die Vorlage abkuumlhlt (ucirc Verdunstungskaumllte bzw Verdampfungsenthalpie) Je nach Intensitaumlt dieses Vorganges kommt es zu einem weiteren Druckabfall der eine geregelte Dosierung beeintraumlchtigt bzw

7 Der Knickpunkt ist uumlberwunden bei einem Verhaumlltnis von FAC zu Gesamtzugabe von 158 Technisch praktischer Richtwert

16

unmoumlglich macht oder es fuumlhrt zur Entnahme von siedendem Fluumlssigechlor das dann die Kunststoffdosier- und Regeleinrichtungen erheblich beschaumldigt

Da die Dosierung und die Injektion immer mit gasfoumlrmigem Chlor geschieht muss bei Systemen mit Fluumlssigchlorentnahme dafuumlr gesorgt werden dass Chlor in die Gasphase uumlbergefuumlhrt wird (ucirc Chlorverdampfung) Nach diesem Prozeszligschritt sind beide Systeme fuumlr Groszligchlor- und Kleinchloranlagen nahezu identisch Die folgende Abbildung zeigt ein Funktionsschema des Chlorsystemaufbaus von der Entnahme bis zur Injektion

Positionen

1 Chlorgaseintritt

2 Manometer

3 Vakuumregler(Bez bei GrosschlorsystemenVorregler)

4 Meszligglass des Dosierreglers

5 Stellventil des Dosierreglersmit Stellmotor

6 Hauptregler (nur bei Grosschlor-systemen s Kap 4)

7 Vakuummeter

8 Injektor mit Membran-ruumlckschlag

9 Wassereingang Duumlse

10 ChlorloumlsungsausgangDiffusor

11 Druckschwankungs-kompensation

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems

17

31 Kleinchlorsysteme ndash gasfoumlrmige Entnahme

Der Grundsaumltzliche Aufbau eines solchen Systems ist in der folgenden Abbildung gezeigt

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter

Beginnend bei der Chlorgasflasche und endend bei der Injektionsstelle besteht dieses System aus folgenden Komponenten

Flaschenhilfsventil (nur bei Sammelleitungen) Vakuumregler

Austattung mit optionalen Komponenten wie- Manometer- Fluumlssigfalle- Flaschenrestdrucksicherung- Kombinierter Vakuumregler mit Dosierregler (GECO-Ausfuumlhrung)

Automatischer VakuumumschalterAustattung mit optionalen Komponenten wie- Ausgang eines Umschaltsignals (max 230 V)

18

Aktivkohlefilter zur Absorption fuumlr den Leckagefall am Regler

DosierreglerAustattung mit optionalen Komponenten wie- Druckschwankungskompensation 2-Membransystem (im Gegensatz zum GECO-System)- Manuelle oder motorische Reglereinstellung

Injektorsystembestehend aus Membran- oder Kugelruumlckschlaginjektor Filter und AbsperrarmaturenAustattung mit optionalen Komponenten wie- Zusaumltzlicher Doppelkugelruumlckschlag am Gasanschluss des Injektors

Systeme wie oben abgebildet bezeichnet man als Vollvakuumsysteme da ab der Chlorvorlage uumlber einen bereits am Vakuumregler anstehenden Unterdruck (ca 07 ndash 08 bar) die Entnahme geregelt wird Dieser Aufbau steht den aumllteren Systemen mit Sammelleitungen gegenuumlber wo am Ende der uumlber die Sammelleitungen verbundenen Chlorvorlagen der Vakuumregler angebracht ist

311 Die Vakuumregler

Die Grundkomonenten des Vakuumreglers sind

Gaseinlassventil Gasfilter Sicherheitsuumlberdruckventil Membranregler

Die metallischen Einlassventile aus einer besonders chlorresistenten Bronzelegierung gibt es mit vielen verschiedenen Anschlussausfuumlhrungen Eine Besonderheit ist die optionale Restdrucksicherung die in den Ventilkoumlrper eingebaut werden kann Sie dient zur Sicherstellung eines minimalen Restdruckes in der Chlorvorlage

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt

Zum einen wird dadurch verhindert das die Chlorgasflasche auf das Betriebsvakuum entleert wird und bei Demontage des Vakuumreglers - wenn auch nur fuumlr kurze Zeit - feuchte Umgebungsluft zieht Die eintretende Feuchte fuumlhrt dann in der Flasche zu Korrosion Zum anderen kann es bei vollstaumlndiger Entleerung bis auf Betriebsvakuum zum Schmutzeintrag aus der Flasche in den Vakuumregler kommen Der Chlorverlust der dabei entsteht ist vernachlaumlssig bar Das in der Flasche verbleibende Chlor betraumlgt weniger als 1 der Gesamtfuumlllung (s Anhang A2)

19

Die Restdrucksicherung erfolgt uumlber ein Schlieszligmechanimus mit einer Feder wobei uumlber eine Anpressflaumlche das Ventil anschlossen wird wenn der Flaschendruck unter 2 bar absinkt

Abb 15 Restdrucksicherung

Zur Funktionskontrolle und Sicherheit koumlnnen wahlweise ein Manometer und eine Fluumlssigfalle (Liqufilt) am Einlassventil angebracht werden Das Risiko fluumlssiges Chlor ins Einlassventil zu bekommen ist immer dann gegeben wenn die Temperatur in der Vorlage oder im Gasraum sinkt oder die Abnahmemengen schwanken und dann die 1-Regel (so) verletzt wird Der Liqufilt ist als koaxiales Rohr aufgebaut Im Innenrohr stroumlmt Chlor mit einem evtl fluumlssigen Anteil uumlber einen Filter zu und wird dann uumlber das beheizte Auszligenrohr dem Vakuumregler zugefuumlhrt

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle

ZOOM

Chlor-

eingang

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

21

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

13

Folgendes Diagramm zeigt die Stoffabhaumlngigkeit vom Redoxpotential bei verschiedenen pH-Werten

Oxidationspotentiale- Verlauf von Chlordioxid wurde berechnet auf 280 mgl Chlorid -

(QuelleHandbook of Chlorination [1] und Encyclopedia of Chem Techn [3] )

06

07

08

09

1

11

12

13

6 62 64 66 68 7 72 74 76 78 8 82 84

pH

mV

HOCl (10 ppm FAC)

Chloramin (10 ppm FAC und 025 ppm NH3)

Chlordioxid (10 ppm bei Reduktion bis zu Chlorid)

Δ mV = 0095 mV

Δ mV = 015 mV

Δ mV = 017 mV

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale

Die Gleichung die den pH-wertabhaumlngigen Vorgang der Potentialmessung von Chlor beschreibt ist

OHCleHHOCl 22

Fuumlr die Abhaumlngigkeit vom pH-Wert steht der H+-Anteil und fuumlr das Potential das sich zwischen den Elektroden aufbaut steht die Elektronenaufnahme e- (Reduktion) der unterchlorigen Saumlure auf der linken Seite der Gleichung

Nach dieser relativ detailierten Betrachtung der chemischen Zusammenhaumlnge bei der Desinfektion und der dazugehoumlrigen Messung soll nun auf die in der Praxis durchgefuumlhrten Arten der Chlorung eingegangen werden

14

25 Arten der Chlorung

Die Vorchlorung wie der Name schon sagt erfolgt vor allen anderen Aufbereitungschritten Sie dient als erster Entkeimungsschritt fuumlr die moumlglichst keimarme Weiterbehandlung des Wassersbei der Trinkwasserbehandlung um zB die Filtereinheiten vor einer all zu groszligen Verkeimung zu bewahren oder bei der Abwasserbehandlung um die biologische Stufe nicht zu sehr mit Fremdbakterien zu beladen

Die Nachchlorungerfolgt als letzter Aufbereitungsschritt um einen Chloruumlberschuszlig im Leitungsnetz zum Schutz gegen Wiederverkeimung zu haben

Die Hoch- oder Schockchlorungwird eingesetzt um zB neue Rohrleitungssysteme bei der Inbetriebnahme schnell und sehr sicher zu desinfizieren oder im allgemeinen bei Systemen wo das Wasser einer staumlndigen Wiederverkeimung in offenen Kuumlhlkreislaumlufen Rohrleitungen mit Leckagen oder schwankender Wasserqualitaumlt ausgesetzt istDiese Art der Chlorung erfolgt nicht dauerhaft sondern in Intervallen Die Chlorzugabe ist fuumlr kurze Zeit und je nach Anwendung bis zu zehnmal so hoch wie die Permanentkonzentration Die Dauer der Intervalle und die Konzentrationen sind von Fall zu Fall zu bestimmen

Die Knickpunktchlorungist eine besondere Art der Chlorzugabe die einen Zusammenhang herstellt zwischen den chlorzehrenden Stickstoffverbindungen (Ammonium Amine) und der benoumltigten Chlorzugabemenge

Die Gruppe der Chlor-Stickstoffverbindungen hat die besondere Eigenschaft eine nicht-lineare Abhaumlngigkeit zu zeigen zwischen der Chlorzugabe und der Konzentration an freiem Chlor Der Grund dafuumlr liegt in der Bindung von freiem Chlor als ChloraminChloramine treten als Mono- Di- und Trichloramin auf Hinzu kommt bei stetig steigender Chlorzugabe die Umwandlung von zB Monochloramin zu Dichloramin Das bedeutet dass bei stetiger Chlorzugabe unterschiedlich viel Chlor durch die Bindung bzw Zehrung an Aminen und bereits entstandenen Monochloraminen verloren geht

Die folgenden beiden Abbildungen veranschaulichen das Verhalten dieses Systems

Abb 10 Bildung von Chloraminen

Wasservolumen

Aminanteil Chlor-anteil

Wasservolumen

Amin ChlorMono-chlor-amin

Wasservolumen

Amin

ChlorMono-chlor-amin

Di-chlor-amin

15

Knickpunktchlorung

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8Chlorzugabe [mgl]

frei

es C

hlor

FA

C [m

gl]

Chlorung ohne Aminzehrung

Chlorung mit Aminzehrung

Abb 11 Knickpunktchlorung7

3 Aufbau von Chlorgassystemen

Was den Gesamtaufbau der Chlorsysteme angeht ist prinzipiell zu unterscheiden zwischen Systemen mit gasfoumlrmiger und fluumlssiger Chlorentnahme aus Gasflaschen oder Faumlssern Der Hintergrund fuumlr den unterschiedlichen Aufbau liegt in der benoumltigten Abnahmemenge In der Praxis hat sich gezeigt dass uumlber einer 1igen Abnahme8 (in kgh) bezogen auf das Fuumlllgewicht der Flasche oder des Fasses Chlor dazu neigt nicht mehr gasfoumlrmig entnommen werden zu koumlnnen sondern entweder der Druck abfaumlllt oder im schlimmsten Falle fluumlssiges Chlor austritt

An einem Beispiel gerechnet bedeutet das

Chlorflasche mit ca 65 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 65 x 001 ~ 065 kgh

Chlorfass mit 1000 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 1000 x 001 ~ 10 kgh

Weiterhin gilt die Faustregel dass fuumlr kurze Zeiten zwischen 20 und 30 Minuten (bei Faumlssern auch laumlnger) das 2 ndash 3 fache der oben genannten Mengen entnommen werden kann

Der Grund hierfuumlr liegt am Phasenuumlbergang von gasfoumlrmig zu fluumlssig Bei einer zu schnellen Entnahme sinkt der Druck in der Chlorvorlage Das Bestreben von Chlor wieder ein Gleichgewicht herzustellen zwischen der Gas- und Fluumlssigphase fuumlhrt zur raschen Verdampfung des fluumlssigen Chlors wodurch sich die Vorlage abkuumlhlt (ucirc Verdunstungskaumllte bzw Verdampfungsenthalpie) Je nach Intensitaumlt dieses Vorganges kommt es zu einem weiteren Druckabfall der eine geregelte Dosierung beeintraumlchtigt bzw

7 Der Knickpunkt ist uumlberwunden bei einem Verhaumlltnis von FAC zu Gesamtzugabe von 158 Technisch praktischer Richtwert

16

unmoumlglich macht oder es fuumlhrt zur Entnahme von siedendem Fluumlssigechlor das dann die Kunststoffdosier- und Regeleinrichtungen erheblich beschaumldigt

Da die Dosierung und die Injektion immer mit gasfoumlrmigem Chlor geschieht muss bei Systemen mit Fluumlssigchlorentnahme dafuumlr gesorgt werden dass Chlor in die Gasphase uumlbergefuumlhrt wird (ucirc Chlorverdampfung) Nach diesem Prozeszligschritt sind beide Systeme fuumlr Groszligchlor- und Kleinchloranlagen nahezu identisch Die folgende Abbildung zeigt ein Funktionsschema des Chlorsystemaufbaus von der Entnahme bis zur Injektion

Positionen

1 Chlorgaseintritt

2 Manometer

3 Vakuumregler(Bez bei GrosschlorsystemenVorregler)

4 Meszligglass des Dosierreglers

5 Stellventil des Dosierreglersmit Stellmotor

6 Hauptregler (nur bei Grosschlor-systemen s Kap 4)

7 Vakuummeter

8 Injektor mit Membran-ruumlckschlag

9 Wassereingang Duumlse

10 ChlorloumlsungsausgangDiffusor

11 Druckschwankungs-kompensation

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems

17

31 Kleinchlorsysteme ndash gasfoumlrmige Entnahme

Der Grundsaumltzliche Aufbau eines solchen Systems ist in der folgenden Abbildung gezeigt

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter

Beginnend bei der Chlorgasflasche und endend bei der Injektionsstelle besteht dieses System aus folgenden Komponenten

Flaschenhilfsventil (nur bei Sammelleitungen) Vakuumregler

Austattung mit optionalen Komponenten wie- Manometer- Fluumlssigfalle- Flaschenrestdrucksicherung- Kombinierter Vakuumregler mit Dosierregler (GECO-Ausfuumlhrung)

Automatischer VakuumumschalterAustattung mit optionalen Komponenten wie- Ausgang eines Umschaltsignals (max 230 V)

18

Aktivkohlefilter zur Absorption fuumlr den Leckagefall am Regler

DosierreglerAustattung mit optionalen Komponenten wie- Druckschwankungskompensation 2-Membransystem (im Gegensatz zum GECO-System)- Manuelle oder motorische Reglereinstellung

Injektorsystembestehend aus Membran- oder Kugelruumlckschlaginjektor Filter und AbsperrarmaturenAustattung mit optionalen Komponenten wie- Zusaumltzlicher Doppelkugelruumlckschlag am Gasanschluss des Injektors

Systeme wie oben abgebildet bezeichnet man als Vollvakuumsysteme da ab der Chlorvorlage uumlber einen bereits am Vakuumregler anstehenden Unterdruck (ca 07 ndash 08 bar) die Entnahme geregelt wird Dieser Aufbau steht den aumllteren Systemen mit Sammelleitungen gegenuumlber wo am Ende der uumlber die Sammelleitungen verbundenen Chlorvorlagen der Vakuumregler angebracht ist

311 Die Vakuumregler

Die Grundkomonenten des Vakuumreglers sind

Gaseinlassventil Gasfilter Sicherheitsuumlberdruckventil Membranregler

Die metallischen Einlassventile aus einer besonders chlorresistenten Bronzelegierung gibt es mit vielen verschiedenen Anschlussausfuumlhrungen Eine Besonderheit ist die optionale Restdrucksicherung die in den Ventilkoumlrper eingebaut werden kann Sie dient zur Sicherstellung eines minimalen Restdruckes in der Chlorvorlage

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt

Zum einen wird dadurch verhindert das die Chlorgasflasche auf das Betriebsvakuum entleert wird und bei Demontage des Vakuumreglers - wenn auch nur fuumlr kurze Zeit - feuchte Umgebungsluft zieht Die eintretende Feuchte fuumlhrt dann in der Flasche zu Korrosion Zum anderen kann es bei vollstaumlndiger Entleerung bis auf Betriebsvakuum zum Schmutzeintrag aus der Flasche in den Vakuumregler kommen Der Chlorverlust der dabei entsteht ist vernachlaumlssig bar Das in der Flasche verbleibende Chlor betraumlgt weniger als 1 der Gesamtfuumlllung (s Anhang A2)

19

Die Restdrucksicherung erfolgt uumlber ein Schlieszligmechanimus mit einer Feder wobei uumlber eine Anpressflaumlche das Ventil anschlossen wird wenn der Flaschendruck unter 2 bar absinkt

Abb 15 Restdrucksicherung

Zur Funktionskontrolle und Sicherheit koumlnnen wahlweise ein Manometer und eine Fluumlssigfalle (Liqufilt) am Einlassventil angebracht werden Das Risiko fluumlssiges Chlor ins Einlassventil zu bekommen ist immer dann gegeben wenn die Temperatur in der Vorlage oder im Gasraum sinkt oder die Abnahmemengen schwanken und dann die 1-Regel (so) verletzt wird Der Liqufilt ist als koaxiales Rohr aufgebaut Im Innenrohr stroumlmt Chlor mit einem evtl fluumlssigen Anteil uumlber einen Filter zu und wird dann uumlber das beheizte Auszligenrohr dem Vakuumregler zugefuumlhrt

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle

ZOOM

Chlor-

eingang

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

21

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

14

25 Arten der Chlorung

Die Vorchlorung wie der Name schon sagt erfolgt vor allen anderen Aufbereitungschritten Sie dient als erster Entkeimungsschritt fuumlr die moumlglichst keimarme Weiterbehandlung des Wassersbei der Trinkwasserbehandlung um zB die Filtereinheiten vor einer all zu groszligen Verkeimung zu bewahren oder bei der Abwasserbehandlung um die biologische Stufe nicht zu sehr mit Fremdbakterien zu beladen

Die Nachchlorungerfolgt als letzter Aufbereitungsschritt um einen Chloruumlberschuszlig im Leitungsnetz zum Schutz gegen Wiederverkeimung zu haben

Die Hoch- oder Schockchlorungwird eingesetzt um zB neue Rohrleitungssysteme bei der Inbetriebnahme schnell und sehr sicher zu desinfizieren oder im allgemeinen bei Systemen wo das Wasser einer staumlndigen Wiederverkeimung in offenen Kuumlhlkreislaumlufen Rohrleitungen mit Leckagen oder schwankender Wasserqualitaumlt ausgesetzt istDiese Art der Chlorung erfolgt nicht dauerhaft sondern in Intervallen Die Chlorzugabe ist fuumlr kurze Zeit und je nach Anwendung bis zu zehnmal so hoch wie die Permanentkonzentration Die Dauer der Intervalle und die Konzentrationen sind von Fall zu Fall zu bestimmen

Die Knickpunktchlorungist eine besondere Art der Chlorzugabe die einen Zusammenhang herstellt zwischen den chlorzehrenden Stickstoffverbindungen (Ammonium Amine) und der benoumltigten Chlorzugabemenge

Die Gruppe der Chlor-Stickstoffverbindungen hat die besondere Eigenschaft eine nicht-lineare Abhaumlngigkeit zu zeigen zwischen der Chlorzugabe und der Konzentration an freiem Chlor Der Grund dafuumlr liegt in der Bindung von freiem Chlor als ChloraminChloramine treten als Mono- Di- und Trichloramin auf Hinzu kommt bei stetig steigender Chlorzugabe die Umwandlung von zB Monochloramin zu Dichloramin Das bedeutet dass bei stetiger Chlorzugabe unterschiedlich viel Chlor durch die Bindung bzw Zehrung an Aminen und bereits entstandenen Monochloraminen verloren geht

Die folgenden beiden Abbildungen veranschaulichen das Verhalten dieses Systems

Abb 10 Bildung von Chloraminen

Wasservolumen

Aminanteil Chlor-anteil

Wasservolumen

Amin ChlorMono-chlor-amin

Wasservolumen

Amin

ChlorMono-chlor-amin

Di-chlor-amin

15

Knickpunktchlorung

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8Chlorzugabe [mgl]

frei

es C

hlor

FA

C [m

gl]

Chlorung ohne Aminzehrung

Chlorung mit Aminzehrung

Abb 11 Knickpunktchlorung7

3 Aufbau von Chlorgassystemen

Was den Gesamtaufbau der Chlorsysteme angeht ist prinzipiell zu unterscheiden zwischen Systemen mit gasfoumlrmiger und fluumlssiger Chlorentnahme aus Gasflaschen oder Faumlssern Der Hintergrund fuumlr den unterschiedlichen Aufbau liegt in der benoumltigten Abnahmemenge In der Praxis hat sich gezeigt dass uumlber einer 1igen Abnahme8 (in kgh) bezogen auf das Fuumlllgewicht der Flasche oder des Fasses Chlor dazu neigt nicht mehr gasfoumlrmig entnommen werden zu koumlnnen sondern entweder der Druck abfaumlllt oder im schlimmsten Falle fluumlssiges Chlor austritt

An einem Beispiel gerechnet bedeutet das

Chlorflasche mit ca 65 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 65 x 001 ~ 065 kgh

Chlorfass mit 1000 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 1000 x 001 ~ 10 kgh

Weiterhin gilt die Faustregel dass fuumlr kurze Zeiten zwischen 20 und 30 Minuten (bei Faumlssern auch laumlnger) das 2 ndash 3 fache der oben genannten Mengen entnommen werden kann

Der Grund hierfuumlr liegt am Phasenuumlbergang von gasfoumlrmig zu fluumlssig Bei einer zu schnellen Entnahme sinkt der Druck in der Chlorvorlage Das Bestreben von Chlor wieder ein Gleichgewicht herzustellen zwischen der Gas- und Fluumlssigphase fuumlhrt zur raschen Verdampfung des fluumlssigen Chlors wodurch sich die Vorlage abkuumlhlt (ucirc Verdunstungskaumllte bzw Verdampfungsenthalpie) Je nach Intensitaumlt dieses Vorganges kommt es zu einem weiteren Druckabfall der eine geregelte Dosierung beeintraumlchtigt bzw

7 Der Knickpunkt ist uumlberwunden bei einem Verhaumlltnis von FAC zu Gesamtzugabe von 158 Technisch praktischer Richtwert

16

unmoumlglich macht oder es fuumlhrt zur Entnahme von siedendem Fluumlssigechlor das dann die Kunststoffdosier- und Regeleinrichtungen erheblich beschaumldigt

Da die Dosierung und die Injektion immer mit gasfoumlrmigem Chlor geschieht muss bei Systemen mit Fluumlssigchlorentnahme dafuumlr gesorgt werden dass Chlor in die Gasphase uumlbergefuumlhrt wird (ucirc Chlorverdampfung) Nach diesem Prozeszligschritt sind beide Systeme fuumlr Groszligchlor- und Kleinchloranlagen nahezu identisch Die folgende Abbildung zeigt ein Funktionsschema des Chlorsystemaufbaus von der Entnahme bis zur Injektion

Positionen

1 Chlorgaseintritt

2 Manometer

3 Vakuumregler(Bez bei GrosschlorsystemenVorregler)

4 Meszligglass des Dosierreglers

5 Stellventil des Dosierreglersmit Stellmotor

6 Hauptregler (nur bei Grosschlor-systemen s Kap 4)

7 Vakuummeter

8 Injektor mit Membran-ruumlckschlag

9 Wassereingang Duumlse

10 ChlorloumlsungsausgangDiffusor

11 Druckschwankungs-kompensation

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems

17

31 Kleinchlorsysteme ndash gasfoumlrmige Entnahme

Der Grundsaumltzliche Aufbau eines solchen Systems ist in der folgenden Abbildung gezeigt

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter

Beginnend bei der Chlorgasflasche und endend bei der Injektionsstelle besteht dieses System aus folgenden Komponenten

Flaschenhilfsventil (nur bei Sammelleitungen) Vakuumregler

Austattung mit optionalen Komponenten wie- Manometer- Fluumlssigfalle- Flaschenrestdrucksicherung- Kombinierter Vakuumregler mit Dosierregler (GECO-Ausfuumlhrung)

Automatischer VakuumumschalterAustattung mit optionalen Komponenten wie- Ausgang eines Umschaltsignals (max 230 V)

18

Aktivkohlefilter zur Absorption fuumlr den Leckagefall am Regler

DosierreglerAustattung mit optionalen Komponenten wie- Druckschwankungskompensation 2-Membransystem (im Gegensatz zum GECO-System)- Manuelle oder motorische Reglereinstellung

Injektorsystembestehend aus Membran- oder Kugelruumlckschlaginjektor Filter und AbsperrarmaturenAustattung mit optionalen Komponenten wie- Zusaumltzlicher Doppelkugelruumlckschlag am Gasanschluss des Injektors

Systeme wie oben abgebildet bezeichnet man als Vollvakuumsysteme da ab der Chlorvorlage uumlber einen bereits am Vakuumregler anstehenden Unterdruck (ca 07 ndash 08 bar) die Entnahme geregelt wird Dieser Aufbau steht den aumllteren Systemen mit Sammelleitungen gegenuumlber wo am Ende der uumlber die Sammelleitungen verbundenen Chlorvorlagen der Vakuumregler angebracht ist

311 Die Vakuumregler

Die Grundkomonenten des Vakuumreglers sind

Gaseinlassventil Gasfilter Sicherheitsuumlberdruckventil Membranregler

Die metallischen Einlassventile aus einer besonders chlorresistenten Bronzelegierung gibt es mit vielen verschiedenen Anschlussausfuumlhrungen Eine Besonderheit ist die optionale Restdrucksicherung die in den Ventilkoumlrper eingebaut werden kann Sie dient zur Sicherstellung eines minimalen Restdruckes in der Chlorvorlage

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt

Zum einen wird dadurch verhindert das die Chlorgasflasche auf das Betriebsvakuum entleert wird und bei Demontage des Vakuumreglers - wenn auch nur fuumlr kurze Zeit - feuchte Umgebungsluft zieht Die eintretende Feuchte fuumlhrt dann in der Flasche zu Korrosion Zum anderen kann es bei vollstaumlndiger Entleerung bis auf Betriebsvakuum zum Schmutzeintrag aus der Flasche in den Vakuumregler kommen Der Chlorverlust der dabei entsteht ist vernachlaumlssig bar Das in der Flasche verbleibende Chlor betraumlgt weniger als 1 der Gesamtfuumlllung (s Anhang A2)

19

Die Restdrucksicherung erfolgt uumlber ein Schlieszligmechanimus mit einer Feder wobei uumlber eine Anpressflaumlche das Ventil anschlossen wird wenn der Flaschendruck unter 2 bar absinkt

Abb 15 Restdrucksicherung

Zur Funktionskontrolle und Sicherheit koumlnnen wahlweise ein Manometer und eine Fluumlssigfalle (Liqufilt) am Einlassventil angebracht werden Das Risiko fluumlssiges Chlor ins Einlassventil zu bekommen ist immer dann gegeben wenn die Temperatur in der Vorlage oder im Gasraum sinkt oder die Abnahmemengen schwanken und dann die 1-Regel (so) verletzt wird Der Liqufilt ist als koaxiales Rohr aufgebaut Im Innenrohr stroumlmt Chlor mit einem evtl fluumlssigen Anteil uumlber einen Filter zu und wird dann uumlber das beheizte Auszligenrohr dem Vakuumregler zugefuumlhrt

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle

ZOOM

Chlor-

eingang

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

21

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

15

Knickpunktchlorung

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8Chlorzugabe [mgl]

frei

es C

hlor

FA

C [m

gl]

Chlorung ohne Aminzehrung

Chlorung mit Aminzehrung

Abb 11 Knickpunktchlorung7

3 Aufbau von Chlorgassystemen

Was den Gesamtaufbau der Chlorsysteme angeht ist prinzipiell zu unterscheiden zwischen Systemen mit gasfoumlrmiger und fluumlssiger Chlorentnahme aus Gasflaschen oder Faumlssern Der Hintergrund fuumlr den unterschiedlichen Aufbau liegt in der benoumltigten Abnahmemenge In der Praxis hat sich gezeigt dass uumlber einer 1igen Abnahme8 (in kgh) bezogen auf das Fuumlllgewicht der Flasche oder des Fasses Chlor dazu neigt nicht mehr gasfoumlrmig entnommen werden zu koumlnnen sondern entweder der Druck abfaumlllt oder im schlimmsten Falle fluumlssiges Chlor austritt

An einem Beispiel gerechnet bedeutet das

Chlorflasche mit ca 65 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 65 x 001 ~ 065 kgh

Chlorfass mit 1000 kg Fuumlllgewicht

Maximale Abnahmemenge 1000 x 001 ~ 10 kgh

Weiterhin gilt die Faustregel dass fuumlr kurze Zeiten zwischen 20 und 30 Minuten (bei Faumlssern auch laumlnger) das 2 ndash 3 fache der oben genannten Mengen entnommen werden kann

Der Grund hierfuumlr liegt am Phasenuumlbergang von gasfoumlrmig zu fluumlssig Bei einer zu schnellen Entnahme sinkt der Druck in der Chlorvorlage Das Bestreben von Chlor wieder ein Gleichgewicht herzustellen zwischen der Gas- und Fluumlssigphase fuumlhrt zur raschen Verdampfung des fluumlssigen Chlors wodurch sich die Vorlage abkuumlhlt (ucirc Verdunstungskaumllte bzw Verdampfungsenthalpie) Je nach Intensitaumlt dieses Vorganges kommt es zu einem weiteren Druckabfall der eine geregelte Dosierung beeintraumlchtigt bzw

7 Der Knickpunkt ist uumlberwunden bei einem Verhaumlltnis von FAC zu Gesamtzugabe von 158 Technisch praktischer Richtwert

16

unmoumlglich macht oder es fuumlhrt zur Entnahme von siedendem Fluumlssigechlor das dann die Kunststoffdosier- und Regeleinrichtungen erheblich beschaumldigt

Da die Dosierung und die Injektion immer mit gasfoumlrmigem Chlor geschieht muss bei Systemen mit Fluumlssigchlorentnahme dafuumlr gesorgt werden dass Chlor in die Gasphase uumlbergefuumlhrt wird (ucirc Chlorverdampfung) Nach diesem Prozeszligschritt sind beide Systeme fuumlr Groszligchlor- und Kleinchloranlagen nahezu identisch Die folgende Abbildung zeigt ein Funktionsschema des Chlorsystemaufbaus von der Entnahme bis zur Injektion

Positionen

1 Chlorgaseintritt

2 Manometer

3 Vakuumregler(Bez bei GrosschlorsystemenVorregler)

4 Meszligglass des Dosierreglers

5 Stellventil des Dosierreglersmit Stellmotor

6 Hauptregler (nur bei Grosschlor-systemen s Kap 4)

7 Vakuummeter

8 Injektor mit Membran-ruumlckschlag

9 Wassereingang Duumlse

10 ChlorloumlsungsausgangDiffusor

11 Druckschwankungs-kompensation

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems

17

31 Kleinchlorsysteme ndash gasfoumlrmige Entnahme

Der Grundsaumltzliche Aufbau eines solchen Systems ist in der folgenden Abbildung gezeigt

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter

Beginnend bei der Chlorgasflasche und endend bei der Injektionsstelle besteht dieses System aus folgenden Komponenten

Flaschenhilfsventil (nur bei Sammelleitungen) Vakuumregler

Austattung mit optionalen Komponenten wie- Manometer- Fluumlssigfalle- Flaschenrestdrucksicherung- Kombinierter Vakuumregler mit Dosierregler (GECO-Ausfuumlhrung)

Automatischer VakuumumschalterAustattung mit optionalen Komponenten wie- Ausgang eines Umschaltsignals (max 230 V)

18

Aktivkohlefilter zur Absorption fuumlr den Leckagefall am Regler

DosierreglerAustattung mit optionalen Komponenten wie- Druckschwankungskompensation 2-Membransystem (im Gegensatz zum GECO-System)- Manuelle oder motorische Reglereinstellung

Injektorsystembestehend aus Membran- oder Kugelruumlckschlaginjektor Filter und AbsperrarmaturenAustattung mit optionalen Komponenten wie- Zusaumltzlicher Doppelkugelruumlckschlag am Gasanschluss des Injektors

Systeme wie oben abgebildet bezeichnet man als Vollvakuumsysteme da ab der Chlorvorlage uumlber einen bereits am Vakuumregler anstehenden Unterdruck (ca 07 ndash 08 bar) die Entnahme geregelt wird Dieser Aufbau steht den aumllteren Systemen mit Sammelleitungen gegenuumlber wo am Ende der uumlber die Sammelleitungen verbundenen Chlorvorlagen der Vakuumregler angebracht ist

311 Die Vakuumregler

Die Grundkomonenten des Vakuumreglers sind

Gaseinlassventil Gasfilter Sicherheitsuumlberdruckventil Membranregler

Die metallischen Einlassventile aus einer besonders chlorresistenten Bronzelegierung gibt es mit vielen verschiedenen Anschlussausfuumlhrungen Eine Besonderheit ist die optionale Restdrucksicherung die in den Ventilkoumlrper eingebaut werden kann Sie dient zur Sicherstellung eines minimalen Restdruckes in der Chlorvorlage

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt

Zum einen wird dadurch verhindert das die Chlorgasflasche auf das Betriebsvakuum entleert wird und bei Demontage des Vakuumreglers - wenn auch nur fuumlr kurze Zeit - feuchte Umgebungsluft zieht Die eintretende Feuchte fuumlhrt dann in der Flasche zu Korrosion Zum anderen kann es bei vollstaumlndiger Entleerung bis auf Betriebsvakuum zum Schmutzeintrag aus der Flasche in den Vakuumregler kommen Der Chlorverlust der dabei entsteht ist vernachlaumlssig bar Das in der Flasche verbleibende Chlor betraumlgt weniger als 1 der Gesamtfuumlllung (s Anhang A2)

19

Die Restdrucksicherung erfolgt uumlber ein Schlieszligmechanimus mit einer Feder wobei uumlber eine Anpressflaumlche das Ventil anschlossen wird wenn der Flaschendruck unter 2 bar absinkt

Abb 15 Restdrucksicherung

Zur Funktionskontrolle und Sicherheit koumlnnen wahlweise ein Manometer und eine Fluumlssigfalle (Liqufilt) am Einlassventil angebracht werden Das Risiko fluumlssiges Chlor ins Einlassventil zu bekommen ist immer dann gegeben wenn die Temperatur in der Vorlage oder im Gasraum sinkt oder die Abnahmemengen schwanken und dann die 1-Regel (so) verletzt wird Der Liqufilt ist als koaxiales Rohr aufgebaut Im Innenrohr stroumlmt Chlor mit einem evtl fluumlssigen Anteil uumlber einen Filter zu und wird dann uumlber das beheizte Auszligenrohr dem Vakuumregler zugefuumlhrt

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle

ZOOM

Chlor-

eingang

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

21

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

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412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

16

unmoumlglich macht oder es fuumlhrt zur Entnahme von siedendem Fluumlssigechlor das dann die Kunststoffdosier- und Regeleinrichtungen erheblich beschaumldigt

Da die Dosierung und die Injektion immer mit gasfoumlrmigem Chlor geschieht muss bei Systemen mit Fluumlssigchlorentnahme dafuumlr gesorgt werden dass Chlor in die Gasphase uumlbergefuumlhrt wird (ucirc Chlorverdampfung) Nach diesem Prozeszligschritt sind beide Systeme fuumlr Groszligchlor- und Kleinchloranlagen nahezu identisch Die folgende Abbildung zeigt ein Funktionsschema des Chlorsystemaufbaus von der Entnahme bis zur Injektion

Positionen

1 Chlorgaseintritt

2 Manometer

3 Vakuumregler(Bez bei GrosschlorsystemenVorregler)

4 Meszligglass des Dosierreglers

5 Stellventil des Dosierreglersmit Stellmotor

6 Hauptregler (nur bei Grosschlor-systemen s Kap 4)

7 Vakuummeter

8 Injektor mit Membran-ruumlckschlag

9 Wassereingang Duumlse

10 ChlorloumlsungsausgangDiffusor

11 Druckschwankungs-kompensation

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems

17

31 Kleinchlorsysteme ndash gasfoumlrmige Entnahme

Der Grundsaumltzliche Aufbau eines solchen Systems ist in der folgenden Abbildung gezeigt

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter

Beginnend bei der Chlorgasflasche und endend bei der Injektionsstelle besteht dieses System aus folgenden Komponenten

Flaschenhilfsventil (nur bei Sammelleitungen) Vakuumregler

Austattung mit optionalen Komponenten wie- Manometer- Fluumlssigfalle- Flaschenrestdrucksicherung- Kombinierter Vakuumregler mit Dosierregler (GECO-Ausfuumlhrung)

Automatischer VakuumumschalterAustattung mit optionalen Komponenten wie- Ausgang eines Umschaltsignals (max 230 V)

18

Aktivkohlefilter zur Absorption fuumlr den Leckagefall am Regler

DosierreglerAustattung mit optionalen Komponenten wie- Druckschwankungskompensation 2-Membransystem (im Gegensatz zum GECO-System)- Manuelle oder motorische Reglereinstellung

Injektorsystembestehend aus Membran- oder Kugelruumlckschlaginjektor Filter und AbsperrarmaturenAustattung mit optionalen Komponenten wie- Zusaumltzlicher Doppelkugelruumlckschlag am Gasanschluss des Injektors

Systeme wie oben abgebildet bezeichnet man als Vollvakuumsysteme da ab der Chlorvorlage uumlber einen bereits am Vakuumregler anstehenden Unterdruck (ca 07 ndash 08 bar) die Entnahme geregelt wird Dieser Aufbau steht den aumllteren Systemen mit Sammelleitungen gegenuumlber wo am Ende der uumlber die Sammelleitungen verbundenen Chlorvorlagen der Vakuumregler angebracht ist

311 Die Vakuumregler

Die Grundkomonenten des Vakuumreglers sind

Gaseinlassventil Gasfilter Sicherheitsuumlberdruckventil Membranregler

Die metallischen Einlassventile aus einer besonders chlorresistenten Bronzelegierung gibt es mit vielen verschiedenen Anschlussausfuumlhrungen Eine Besonderheit ist die optionale Restdrucksicherung die in den Ventilkoumlrper eingebaut werden kann Sie dient zur Sicherstellung eines minimalen Restdruckes in der Chlorvorlage

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt

Zum einen wird dadurch verhindert das die Chlorgasflasche auf das Betriebsvakuum entleert wird und bei Demontage des Vakuumreglers - wenn auch nur fuumlr kurze Zeit - feuchte Umgebungsluft zieht Die eintretende Feuchte fuumlhrt dann in der Flasche zu Korrosion Zum anderen kann es bei vollstaumlndiger Entleerung bis auf Betriebsvakuum zum Schmutzeintrag aus der Flasche in den Vakuumregler kommen Der Chlorverlust der dabei entsteht ist vernachlaumlssig bar Das in der Flasche verbleibende Chlor betraumlgt weniger als 1 der Gesamtfuumlllung (s Anhang A2)

19

Die Restdrucksicherung erfolgt uumlber ein Schlieszligmechanimus mit einer Feder wobei uumlber eine Anpressflaumlche das Ventil anschlossen wird wenn der Flaschendruck unter 2 bar absinkt

Abb 15 Restdrucksicherung

Zur Funktionskontrolle und Sicherheit koumlnnen wahlweise ein Manometer und eine Fluumlssigfalle (Liqufilt) am Einlassventil angebracht werden Das Risiko fluumlssiges Chlor ins Einlassventil zu bekommen ist immer dann gegeben wenn die Temperatur in der Vorlage oder im Gasraum sinkt oder die Abnahmemengen schwanken und dann die 1-Regel (so) verletzt wird Der Liqufilt ist als koaxiales Rohr aufgebaut Im Innenrohr stroumlmt Chlor mit einem evtl fluumlssigen Anteil uumlber einen Filter zu und wird dann uumlber das beheizte Auszligenrohr dem Vakuumregler zugefuumlhrt

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle

ZOOM

Chlor-

eingang

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

21

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

17

31 Kleinchlorsysteme ndash gasfoumlrmige Entnahme

Der Grundsaumltzliche Aufbau eines solchen Systems ist in der folgenden Abbildung gezeigt

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter

Beginnend bei der Chlorgasflasche und endend bei der Injektionsstelle besteht dieses System aus folgenden Komponenten

Flaschenhilfsventil (nur bei Sammelleitungen) Vakuumregler

Austattung mit optionalen Komponenten wie- Manometer- Fluumlssigfalle- Flaschenrestdrucksicherung- Kombinierter Vakuumregler mit Dosierregler (GECO-Ausfuumlhrung)

Automatischer VakuumumschalterAustattung mit optionalen Komponenten wie- Ausgang eines Umschaltsignals (max 230 V)

18

Aktivkohlefilter zur Absorption fuumlr den Leckagefall am Regler

DosierreglerAustattung mit optionalen Komponenten wie- Druckschwankungskompensation 2-Membransystem (im Gegensatz zum GECO-System)- Manuelle oder motorische Reglereinstellung

Injektorsystembestehend aus Membran- oder Kugelruumlckschlaginjektor Filter und AbsperrarmaturenAustattung mit optionalen Komponenten wie- Zusaumltzlicher Doppelkugelruumlckschlag am Gasanschluss des Injektors

Systeme wie oben abgebildet bezeichnet man als Vollvakuumsysteme da ab der Chlorvorlage uumlber einen bereits am Vakuumregler anstehenden Unterdruck (ca 07 ndash 08 bar) die Entnahme geregelt wird Dieser Aufbau steht den aumllteren Systemen mit Sammelleitungen gegenuumlber wo am Ende der uumlber die Sammelleitungen verbundenen Chlorvorlagen der Vakuumregler angebracht ist

311 Die Vakuumregler

Die Grundkomonenten des Vakuumreglers sind

Gaseinlassventil Gasfilter Sicherheitsuumlberdruckventil Membranregler

Die metallischen Einlassventile aus einer besonders chlorresistenten Bronzelegierung gibt es mit vielen verschiedenen Anschlussausfuumlhrungen Eine Besonderheit ist die optionale Restdrucksicherung die in den Ventilkoumlrper eingebaut werden kann Sie dient zur Sicherstellung eines minimalen Restdruckes in der Chlorvorlage

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt

Zum einen wird dadurch verhindert das die Chlorgasflasche auf das Betriebsvakuum entleert wird und bei Demontage des Vakuumreglers - wenn auch nur fuumlr kurze Zeit - feuchte Umgebungsluft zieht Die eintretende Feuchte fuumlhrt dann in der Flasche zu Korrosion Zum anderen kann es bei vollstaumlndiger Entleerung bis auf Betriebsvakuum zum Schmutzeintrag aus der Flasche in den Vakuumregler kommen Der Chlorverlust der dabei entsteht ist vernachlaumlssig bar Das in der Flasche verbleibende Chlor betraumlgt weniger als 1 der Gesamtfuumlllung (s Anhang A2)

19

Die Restdrucksicherung erfolgt uumlber ein Schlieszligmechanimus mit einer Feder wobei uumlber eine Anpressflaumlche das Ventil anschlossen wird wenn der Flaschendruck unter 2 bar absinkt

Abb 15 Restdrucksicherung

Zur Funktionskontrolle und Sicherheit koumlnnen wahlweise ein Manometer und eine Fluumlssigfalle (Liqufilt) am Einlassventil angebracht werden Das Risiko fluumlssiges Chlor ins Einlassventil zu bekommen ist immer dann gegeben wenn die Temperatur in der Vorlage oder im Gasraum sinkt oder die Abnahmemengen schwanken und dann die 1-Regel (so) verletzt wird Der Liqufilt ist als koaxiales Rohr aufgebaut Im Innenrohr stroumlmt Chlor mit einem evtl fluumlssigen Anteil uumlber einen Filter zu und wird dann uumlber das beheizte Auszligenrohr dem Vakuumregler zugefuumlhrt

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle

ZOOM

Chlor-

eingang

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

21

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

18

Aktivkohlefilter zur Absorption fuumlr den Leckagefall am Regler

DosierreglerAustattung mit optionalen Komponenten wie- Druckschwankungskompensation 2-Membransystem (im Gegensatz zum GECO-System)- Manuelle oder motorische Reglereinstellung

Injektorsystembestehend aus Membran- oder Kugelruumlckschlaginjektor Filter und AbsperrarmaturenAustattung mit optionalen Komponenten wie- Zusaumltzlicher Doppelkugelruumlckschlag am Gasanschluss des Injektors

Systeme wie oben abgebildet bezeichnet man als Vollvakuumsysteme da ab der Chlorvorlage uumlber einen bereits am Vakuumregler anstehenden Unterdruck (ca 07 ndash 08 bar) die Entnahme geregelt wird Dieser Aufbau steht den aumllteren Systemen mit Sammelleitungen gegenuumlber wo am Ende der uumlber die Sammelleitungen verbundenen Chlorvorlagen der Vakuumregler angebracht ist

311 Die Vakuumregler

Die Grundkomonenten des Vakuumreglers sind

Gaseinlassventil Gasfilter Sicherheitsuumlberdruckventil Membranregler

Die metallischen Einlassventile aus einer besonders chlorresistenten Bronzelegierung gibt es mit vielen verschiedenen Anschlussausfuumlhrungen Eine Besonderheit ist die optionale Restdrucksicherung die in den Ventilkoumlrper eingebaut werden kann Sie dient zur Sicherstellung eines minimalen Restdruckes in der Chlorvorlage

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt

Zum einen wird dadurch verhindert das die Chlorgasflasche auf das Betriebsvakuum entleert wird und bei Demontage des Vakuumreglers - wenn auch nur fuumlr kurze Zeit - feuchte Umgebungsluft zieht Die eintretende Feuchte fuumlhrt dann in der Flasche zu Korrosion Zum anderen kann es bei vollstaumlndiger Entleerung bis auf Betriebsvakuum zum Schmutzeintrag aus der Flasche in den Vakuumregler kommen Der Chlorverlust der dabei entsteht ist vernachlaumlssig bar Das in der Flasche verbleibende Chlor betraumlgt weniger als 1 der Gesamtfuumlllung (s Anhang A2)

19

Die Restdrucksicherung erfolgt uumlber ein Schlieszligmechanimus mit einer Feder wobei uumlber eine Anpressflaumlche das Ventil anschlossen wird wenn der Flaschendruck unter 2 bar absinkt

Abb 15 Restdrucksicherung

Zur Funktionskontrolle und Sicherheit koumlnnen wahlweise ein Manometer und eine Fluumlssigfalle (Liqufilt) am Einlassventil angebracht werden Das Risiko fluumlssiges Chlor ins Einlassventil zu bekommen ist immer dann gegeben wenn die Temperatur in der Vorlage oder im Gasraum sinkt oder die Abnahmemengen schwanken und dann die 1-Regel (so) verletzt wird Der Liqufilt ist als koaxiales Rohr aufgebaut Im Innenrohr stroumlmt Chlor mit einem evtl fluumlssigen Anteil uumlber einen Filter zu und wird dann uumlber das beheizte Auszligenrohr dem Vakuumregler zugefuumlhrt

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle

ZOOM

Chlor-

eingang

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

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Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

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312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

19

Die Restdrucksicherung erfolgt uumlber ein Schlieszligmechanimus mit einer Feder wobei uumlber eine Anpressflaumlche das Ventil anschlossen wird wenn der Flaschendruck unter 2 bar absinkt

Abb 15 Restdrucksicherung

Zur Funktionskontrolle und Sicherheit koumlnnen wahlweise ein Manometer und eine Fluumlssigfalle (Liqufilt) am Einlassventil angebracht werden Das Risiko fluumlssiges Chlor ins Einlassventil zu bekommen ist immer dann gegeben wenn die Temperatur in der Vorlage oder im Gasraum sinkt oder die Abnahmemengen schwanken und dann die 1-Regel (so) verletzt wird Der Liqufilt ist als koaxiales Rohr aufgebaut Im Innenrohr stroumlmt Chlor mit einem evtl fluumlssigen Anteil uumlber einen Filter zu und wird dann uumlber das beheizte Auszligenrohr dem Vakuumregler zugefuumlhrt

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle

ZOOM

Chlor-

eingang

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

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Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

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313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

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Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

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32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

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33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

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332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

20

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

400 - 4000 gh

Diese Bauart der Vakumregler gibt es bis zu einer Kapazitaumlt von 4000 gh in folgenden Abstufungen

GECO Serie C103(Kombiregler Vakkum- und Dosierregler)

Die Regler der GECO-Serie bezeichnet man als 1-Membransysteme ohne Druckschwankungskompensation Das bedeutet zum einen das die kombinierten Vakuum-Dosierregler in einem Geraumlt nur uumlber eine Regelmembran durch einen anstehenden Unterdruck den Chlordurchfluss ermoumlglichen Geregelt wird uumlber eine manuelle Einstellung an der seitlichen DosiereinheitZum anderen gibt es die Moumlglichkeit bei diesem 1-Membransystem den Vakuumregler getrennt vom Dosierregler (C 113-110) auszuwaumlhlen wenn zB die Regelung der Dosierung nicht an der Chlorvorlage direkt geschehen soll Eventuelle Schwankungen im Chlordurchfluss werden jedoch auch bei einem getrennten Aufbau nicht kompensiert

C111(Aufbau mit Druckschwankungskompensation als 2-Membransystem mit Dosierregler C 113 )

Die Vakuumregler C 103 GECO und C 111 unterscheiden sich zum einen durch die Kapazitaumltsstufen und zum anderen durch die verfuumlgbaren Anschluumlsse Bei beiden ist der Anschluss von Manometern und Fluumlssigfallen moumlglich Der Hauptunterschied ist eine zusaumltzliche Regelmembran im Dosierregler Diese Membran ermoumlglicht eine konstante Dosierleistung9 auch bei Druckschwankungen die von einer leicht variirenden Treibwassermenge am Injektor ausgehen koumlnnen oder von der am Dosierregler eingestellten Gasmenge

9 Zusammenhang ohne DruckschwankungskompensationVordruck am Injektor nimmt kurzzeitig zu ucirc Druck in der Dosierleitung nimmt schlagartig ab (Vakuum wird groumlszliger) ucirc Dosiermenge steigt kurzfristig ucirc Gesamtsystem neigt zu staumlndigen Schankungen bzgl der Chlorkonzentration Dieses Verhalten ist abhaumlngig vom Druck in der Dosierleitung vom Dosierregler zum Injektor

5 - 100 gh

10 - 250 gh

25 - 500 gh

50 - 1000 gh

100 - 2000 gh

150 - 3000 gh

21

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

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4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

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4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

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412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

21

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation

Fuumlr houmlhere Kapazitaumlten bis zu 10 kgh steht das GECO-System mit dem Dosierregler C 117 und dem Vakuumregler GS 146 zur Verfuumlgung

Auch hier handelt es sich um ein 1-Membransystem mit der Membran im Vakuumregler Die Dosiereinheiten koumlnnen manuell wie auch mit Stellmotor ausgestattet werden

Abb 18 GECO-System C117 GS 146

Chloreingang

Dosierspalt zum Injektor passt sich den Druckschwan-kungen an

22

312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

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312 Die Umschalter

Zur Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Chlorversorgung fuumlr den Fall das die Chlorvorlage der aktiven Dosierleitung entleert wurde werden automatische Vakuum-Umschalter (189-xxx) eingesetzt Die Funktionsweise beruht auf dem Druckabfall in der entleerten Leitung und dem Umschalten zu einer bisher nicht aktiven jedoch angeschlossenen Dosierleitung Der Mechanismus besteht aus einem genau auf die Betriebsdruumlcke abgestimmten Feder-Membranventil-System Optional ist die Ausstattung mit einem elektrischen Schaltsignal beim Umschalten von einer Chlorgaslinie zur Anderen

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-010

Die Umschaltung erfolgt wenn ein Unterdruck von ca 03 bar in der Dosierleitung erreicht wurdeUm Missverstaumlndnisse zu vermeiden ist hier zu bemerken dass die Restdrucksicherung bei einem Flaschendruck von 2 bar nicht im Widerspruch zum Umschaltdruck steht Da die Druckverhaumlltnisse in der Flasche nicht direkt mit denen in der Dosierleitung vergleichbar sind

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313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

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Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

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32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

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33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

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332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

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4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

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4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

23

313 Die Injektoren

Die ALLDOS Injektoren arbeiten nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe Der Grundaufbau besteht aus einem Injektorkoumlrper mit vorgesteckter Duumlse und nachfolgendem Diffusor Zwischen Duumlse und Diffusor ist ein schmaler Ringspalt durch den Chlorgas aus der Dosierleitung durch den Injektorkopf gesaugt wird

Abb 21a Injektor 545- xxx

Fuumlr die unterschiedlichsten Volumenstrom- und Druckverhaumlltnisse stellt ALLDOS eine Serie von Injektoren zur Verfuumlgung Grundsaumltzlich ist zu bemerken dass alle Injektoren nicht nur fuumlr Chlorgas sondern auch fuumlr Kohlendioxid (CO2) Schwefeldioxid (SO2) und Ammoniak (NH3) verwendet werden koumlnnen10

Abb 21b Injektor-Querschnitt

Eine Besonderheit der ALLDOS Injektorsysteme ist die mechanischhydraulisch bewirkte Schlieszligung der Gasdosierleitung von der Wasserseite Dies geschieht entweder durch Membran- oder Kugelruumlckschlagventile im Injektorkopf

Weitere Grundmerkmale zur Unterscheidung der Injektortypen sind

Druckbereich (Normaldruck max 16 bar und Hochdruck max 40 bar) Material PVC Stahl (gummiert)

10 unter Beruumlcksichtigung anderer Dichtungsmaterialien

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

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Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

24

Tabellen im Anhang A4 vermitteln einen Uumlberblick uumlber die groszlige Auswahl der ALLDOS-Injektoren und deren Einsatzbereiche

Desweiteren besteht eine ozonresistente Injektorreihe zur Injektion von Ozonluftgemischen Wobei die Betriebspunkte den eingesetzten Ozongeneratoren individuell angepasst werden muumlssen

Eine Besonderheit stellen die GECO-Injektoren dar Die Installation dieser Injektoren erfolgt stets mit den entsprecheden GECO-Vakuumreglern bzw Dosierreglern ohne Druckschwankungskompensation Die Treibwassermengen sind hier verglichen mit anderen Injetoren gleicher Gaskapazitaumlt und gleichen Druckverhaumlltnissen houmlher Die Datentabellen zu dieser groszligen Geraumltereihe soll hier nicht aufgefuumlhrt werden da sich die Einstzbereiche und Betriebspunkte ndash mit Ausnahme der groumlszligeren Treibwassermengen ndash mit den obigen teilweise decken Generell decken diese Injektoren einen Gasleistungsbereich von 05 bis 10 kgh bei Treibwassermengen von 12 bis 8 msup3h ab

Die Wirkungsweise aller Injektoren ist folgende

Durch die Treibwasser bzw By-Passwasserstroumlmung vorbei am Ringspalt zwischen Duumlse und Diffusor wird ein Unterdruck erzeugt11 Mit diesem Unterdruck wird das Ventil im Injektorkopf geoumlffnet und die Vakuumleitung auf einen Druck von in der Regel 02 -08 bar (abs) - in Abhaumlngigkeit von der Gasmenge -evakuiertWenn kein Treibwasser mehr flieszligt und das Vakuum zusammenbricht schlieszligt das Ventil wieder

Die Injektoren werden im allgemeinen in Baugruppen mit manuellen Absperrarmaturen Magnetventil Wasserfilter und Druckerhoumlhungpumpe installiert Zumindest ein Manometer vor dem Injektor- zur Kontrolle des Vordrucks von der Druckerhoumlhungs-pumpe ndash ist empfehlenswert

Abb 22 Injektorsystem

Mit der Beschreibung der Injektoren bzw der Injektorsysteme als letztes Glied im Systemaufbau von der Entnahme bis zur Injektion soll die Beschreibung der Kleinchloranlagen hiermit schlieszligen

11 Grundlage hierfuumlr ist der Energieerhaltungsatz und die Bernoulli-Gleichung siehe Anhang A3

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32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

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33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

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332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

25

32 Vorgehensweise bei der Installation und Inbetriebnahme eines Kleinchlorsystems

Die verwendeten Materialien bei Kleinchlorsystemen (wie auch bei Grosschlorsystemen auf der Gasseite) sind Polyethylenschlaumluche PVC-Rohre dem Standarddichtwerkstoff Viton und Silikonfett Auf der Metallseite wird chemisch vernickeltes Kupferrohr und ebenfalls Baustahl (ST37) bei Systemen mit Sammelleitungen eingesetzt

Die Dimensionen und der grundlegende Aufbau ist den beiden folgenden Bildern zu entnehmen

Abb 23a Vollvakuumsystem Abb 23b System mit Sammelleitung

Die Arbeitsschritte zur Sicherstellung einer korrekt installierten Anlage sind im Folgenden aufgefuumlhrt

Grundsaumltzlich ist die Chlorzufuhr bei den ersten Pruumlfschritten geschlossen Spaumltestens vor dem Test mit Chlorgas muss sichergestellt sein dass die Anlage trocken ist

Das Injektorsystem mit Druckerhoumlhungspumpewird zunaumlchst gespuumllt und von Materialresten von der Installation gereinigt Hier kann bei installierten Manometern gepruumlft werden ob sich die erwarteten Druckverhaumlltnisse einstellen oder ob ndash nach einer Reperatur eines betreits bestehenden Systems ndash die Pumpe noch die noumltige Leistung erbringt Dannach sollte der Injektor nochmal ausgebaut werden um sichzustellen dass sich keine Partikel in der Duumlse angesammelt habenDannach wird die Injektorfunktion getestet in dem das Saugverhalten am offenen Gasanschluss durch kuzzeitigen Verschluss mit dem Finger gepruumlft wird

Der Vakuumtest des Gesamtsystemsgeschieht mit geschlossenen Chlorflaschen und laufender Druckerhoumlhungspumpe Uumlber den Injektor wird die Vakuumleitung evakuiert Der Dosierregler wird auf 50 Oumlffnung gestellt und so lange Luft aus der Leitung gesaugt bis der Schwebekoumlrper im Messglas auf Nullniveau gefallen ist

Der Test mit Chlorerfolgt mit etwa 20ig geoumlffnetem Dosierregler und laufender Pumpe Nach vorsichtigem Aufdrehen des Flaschenventils wird beim Vakuumregler die Verbindungsstelle mit Ammoniakdampf aus einer Ammoniakflasche gepruumlft Wenn sich ein weiszliger Nebel aus Ammoniumchlorid bildet wird die Gaszufuhr sofort wieder abgestellt und die Verbindungsstelle nachgearbeitet und erneut abgedichtet

Der Funktionstestwird als letzter Schritt bei 100 Chlorkapazitaumlt gemacht Hierbei wird die Funktion und die korrekte Auslegung des Dosiersystems und der Druckerhoumlhungspumpe getestet

26

33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

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33 Die Chlormessung und Uumlberschuszligregelung

331 Die Regelung mit einer Stellgroumlszlige

Um eine permante und ausreichende Desinfektionswirkung zu gewaumlhrleisten wird mit den ALLDOS-Meszligsystemen der Chlorgehalt im Hauptwasserstrom elektrochemisch ermittelt (s Kap 24) Das Meszligsignal der Chlormesszelle wird uumlber einen Meszligverstaumlrker an einen Regler geleitet Alle ALLDOS-Produkte aus dem MSR12-Bereich vom einfachsten Conex Ultra bis zum Aquaserver beinhalten diese beiden Komponenten eines Regelkreises Nach dem Vergleich des voreingestellten Sollwertes mit dem Istwert (Meszligwert) der Chlorkonzentration im Wasser gibt der Regler ein Ausgangssignal an ein Stellglied (zB Stellmotor des Dosierreglers s Abb17) Neben der Chlorkonzentration kann auch der Wasserdurchfluss als Fuumlhrungsgroumlszlige dienen Davon ausgehend dass die Wasserqualitaumlt gleichbleibend ist und die Chlormenge nur in Abhaumlngigkeit vom Wasservolumenstrom gefahren werden kann funktioniert die sog volumenproportionale Steuerung genau so zuverlaumlssig wie die Regelung nach der Chlorkonzentration

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung)

Eine kleine Besonderheit stellt die sog Ruumlckfuumlhrung der Stellung des Regelventils dar Die Ventilposition wird hier dem Regler uumlber ein Strom- oder Widerstandssignal gemeldet Damit ist eine sanftere Regelung moumlglich so wird zB bei einem Chlormangel der Regler nicht sofort das Ventil komplett auffahrn sondern in Abhaumlngigkeit von der Soll-Istwertdifferenz eine angepasste Regelung realisieren

12 MSR messen steuern regeln

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332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

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4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

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4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

27

332 Die Regelung mit zwei Stellgroumlszligen ndash Regelung mit Stoumlrwertaufschaltung ndash

Hier unterscheidet man zwischen einer Stellgroumlszlige als Fuumlhrungswert und einer zweiten als StoumlrwertBei diesem Meszligverfahren muumlssen der Durchfluss und die Chlorkonzentration zur Verarbeitung als Stromsignal an den Regler weitergegeben werdenDh der Durchfluss muss mit einem IDM (indukmag Durchflussmesser) erfasst werden

Die Fuumlhrungsgroumlszlige ist hier der Durchfluss und die Chlorkonzentration ist die Stoumlrgroumlszlige Diese Regelmethode hat den Vorteil dass kein Chlor zugegeben wird wenn kein Wasser fliesst Eine Chlorzehrung in Abhaumlngigkeit von der Zeit und der Wasserqualitaumlt bewirkt hier keine weitere Chlorinjektion Dies kann je nach Gesamtsystem und Betriebsweise ein Vorteil oder ein Nachteil sein

Nach einer ersten Desinfektion bei stehendem Wasser kann bei hoher Chlorzehrung durch organische Inhaltsstoffe Ammoniak oder Amine (s Kap 25) der gesamte Chlorgehalt verloren gehen Eine weitere Chlorinjektion wuumlrde das Desinfektionsergebnis nicht bessern sondern nur den Gehalt an zB Chloraminen erhoumlhen

Auf der anderen Seite bei nicht vollstaumlndigerausreichender Desinfektion bei stehendem Wasser wuumlrde ein Stopp der Chlordosierung u U eine weitere Verkeimung bedeuten

Abb 25 Regelkreis mit Stoumlrgroumlszligenaufschaltung

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

28

4 Grosschlorsysteme ndash fluumlssige Chlorentnahme

Das Prinzip der Regelung und Dosierung ist das gleiche wie bei den Kleinchloranlagen Der groszlige Unterschied bzw die zusaumltzliche Komponente ist die Chlorverdampfung

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)

Die groszligen Abnahmemengen von mehr als 10 kgh machen die Nutzung von Flaschen unsinnig daher dienen Faumlsser als Vorlage die uumlber einen automatischen Umschalter mit dem Verdampfer (bei Entnahme von Fluumlssigchlor) verbunden sind Die Bevorratung der Faumlsser geschieht in feuerfesten und klimatisierten Raumlumen bei einer Maximaltemperatur von 50degC

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

29

4 1 Systemaufbau - Grosschlor

Bei einer dauerhaften Chlorentnahme von mehr als 30 kgh ist der Einsatz eines Chlorverdampfer sehr zu empfehlen Groumlszligere Entnahmemengen als die die unter Kapitel 3 aufgefuumlhrt sind fuumlhren zu einer raschen Abkuumlhlung der Chlorvorlage und somit zu einer Druckabsenkung die die Dosierung unmoumlglich macht Ein nachgeschaltetes Druckreduzierventil regelt den Chlordruck nach dem Verdampfer auf 2-3 bar Damit ist auch bei Temperaturschankungen uumlber die Betreibszeit hinweg und entlang der Leitung13 bis zum Vakuumregler sichgestellt dass es zu keiner Ruumlckverfluumlssigung kommt Als zusaumltzliche Sicherheit gegen Ruumlckverfluumlssigung wird nach dem Verdampfer noch eine Fluumlssigfalle mit Gasfilter eingebaut

411 Komponenten auf der Fluumlssigchlorseite

Zusammenfassend hier nochmals die wichtigsten zusaumltzlichen Komponenten zur Fluumlssigchlorverdampfung in systematischer Reihenfolge

Fasslager (Faumlsser auf Waagen)

Automatischer Umschalter mit Manometer(betaumltigt durch Grenzkontaktsignal vom Manometer)

13 Leitungsabschnitte in kuumlhleren Raumlumen oder im Freien

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

30

Verdampfer RV 171 (Oumllbad) oder RV171W (Wasserkreislauf)(Indirekter Waumlrmetauscher mit Waumlrmetraumlger Betriebsuumlberwachung uumlber Temperatur- und Druckmessaufnehmer Sicherheitsabschaltung)

Sicherheitsfluumlssigfalle Liqufilt 524elektr beheizt (gruumln rechts im Bild)

Druckreduzierventil 544 (gruumln links im Bild)(hier mit separatem Schliessventil gelb mit Ruumlckkopplung zum Verdampfer Oumlffnet wenn der Verdampfer seinen Betriebszustand erreicht hat und schlieszligt bei evtl Stromausfall um zu vermeiden das fluumlssiges Chlor in die Dosierleitung gelangt)

Die Vermeidung der Ruumlckverfluumlssigung ist ein besonders wichtiger Aspekt weil fluumlssiges Chlor in der Dosierleitung nach dem Druckreduzierventil PVC-Leitungen und Armaturen zerstoumlrt

Bem Im Gegensatz zu den Leitungen bei Chlorgas werden auf der Fluumlssigchlorseite chemisch ST37Baustahlleitungen14 verlegt

14 Hochlegierte Edelstaumlhle koumlnnen aufgrund von Lochfrass-Korrosion nicht verwendet werden

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

31

412 Systemkomponenten auf der ChlorgasseiteWie bereits erwaumlhnt sind sich die Grundkomponenten bei Klein- und Grosschloranlagen auf der Dosierseite sehr aumlhnlich Die groszlige Chlorkapazitaumlt macht hier und da einen etwas anderen Aufbau noumltig

Angefangen beim Vakuumregler (auch Vorregler genannt) mit Kapazitaumlten von 10 ndash 200 kgh besteht Moumlglichkeit zur Dosierung und Regelung mit Einzelgeraumlten oder Kompaktanlagen (GS140)

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148fuumlr 10 ndash 200 kgh

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler (l)mit Dosierregler C117 (mr) 05 ndash 10 kgh

Die Kompaktanlagen bilden eine Ausnahme in der Chlorproduktpalette da in diesen Geraumlten eine Einheit aus Dosierregler (Differenzdruckregler) Stellventil mit Messglas Vakuummeter Anschluss an den Injektor und optionaler Messtechnik realisiert ist

Die GS Komplettsysteme beinhalten

Dosierregler (mit Druck-schwankungskompensation)

Einstellventil (manuellmotorisch) und Meszligglas

Ausgangsseitiger Hauptregler mit Vakuummeter

Anschluss zum Injektor

Abb 28a GS140 Abb 28b GS140 ohne Haube

Der Stellmotor am Durchflussmesser kann entweder nur proportional vom IDM gesteuert oder auch mit sog Stoumlrwertaufschaltung von der Chlormessung angesteuert werden

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

32

Da die Groszligsysteme auch haumlufig Anwendung auszligerhalb der Trinkwasserdesinfektion bei deutlich houmlheren Konzentrationen finden bis zu 20 gmsup3 bei Kuumlhlwasser-Stossdesinfektionen oder Abwasserbehandlungen soll folgendes Disgramm zur schnellen Findung der Anlagenkapazitaumlt dienen

Chlorbedarf in Abhaumlngigkeit von der Wassermenge

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Wassermenge [msup3h]

Chl

orbe

darf

[kg

h]

2 gmsup3

4 gmsup3

6 gmsup3

8 gmsup3

10 gmsup3

20 gmsup3

Abb29 Ermittlung der Chlormengen

5 Sicherheitsaspekte

Zur Schadensminimierung bei einem Unfall sind die Orte der Chlorlagerung und der Dosierung raumlumlich getrennt Die Raumlume muumlssen ebenerdig trocken und klimatisiert sein Da Chlor schwerer als Luft ist muumlssen geeignete Absaugeinrichtungen mit nachgeschalteten Absorptionsanlagen15 vorgesehen werdenChlorraumlume zur Dosierung und zur Lagerung muumlssen von auszligen durch Schilder kenntlich gemacht werden Fuumlr den Notfal ist auszligerhalb der Chlorraumlume eine Schutzausruumlstung bestehend aus einem Atemmaske mit Chlorgasfilter und bei Grosschloranlagen zusaumltzlich ein Beatmungsgeraumlt mit Vollschutzanzug vorzusehen

Ganz im allgemeinen ist die Unfallverhuumltungsvorschrift (UVV) 815 bzw GUV-V D516 Chlorung von Wasser nicht nur in Deutschland vorgeschrieben sondern auch fuumlr alle anderen Laumlnder eine gute Richtlinie

15 Anlage zur chem Absorption nach dem Waserstrahlpumpen-Prinzip mit verduumlnnter Natronlauge16 Analog zur GUV-R 2110

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

33

AbbildungsverzeichnisAbb 1 DDK von Chlor 4

Abb 2 Fluumlssig-Chlordichte 5

Abb 3 Anteil von unterchloriger Saumlure 7

Abb 4 Loumlslichkeit von Chlorgas 8

Abb 5 Anteil der Chlordissoziate 9

Abb 6 Desinfektion an EColi 10

Abb 7 Grundaufbau eines Photometers11

Abb 8 Potentiostat Meszligaufbau 12

Abb 9 Verschiedene Oxidationspotentiale 13

Abb 10 Bildung von Chloraminen 14

Abb 11 Knickpunktchlorung15

Abb 12 Funktionsschema eines Chlorsystems16

Abb 13 Typische Kleinchloraufbau mit zwei Linien und autom Umschalter17

Abb 14 Kombi-Regler C 103 GECO Vakuum- und Dosierregler in einem Geraumlt 18

Abb 16 Vakuumregler mit Manometer und Fluumlssigfalle 19

Abb 17 Dosierregler C 113 mit Membranventil zur Druckschwankungskompensation21

Abb 18 GECO-System C117 GS 146 21

Abb 19 Autom Vakuumumschalter U 198-010 22

Abb 20 Aufbauzeichnung U 189-01022

Abb 21a Injektor 545- xxx23

Abb 21b Injektor-Querschnitt 23

Abb 22 Injektorsystem 24

Abb 23a Vollvakuumsystem25

Abb 23b System mit Sammelleitung25

Abb 24 Einfacher Regelkreis uumlber Chlorkonz bzw Druchflussmessung als Regelgroumlszlige (hier mit Regelruumlckfuumlhrung) 26

Abb 26 Reduzierter Grosschloraufbau (eine Ausfuumlhrliche Anlagenskizze bfindet sich im Anhang A5)28

Abb 27a Einzelgeraumlte Vakuumregler GS146 ndash 148 31

Abb 27b Einzelgeraumlte Vakuumregler mit Dosierregler C11731

Abb 28a GS14031

Abb 28b GS140 ohne Haube31

Abb29 Ermittlung der Chlormengen 32

34

Literaturverzeichnis

[1] Handbook of Chlorination and alternative disinfectants 1999 fourth edition Geoffrey Clifford White ISBN 0-471-29207-9 John WileyampSons

[2] Science and Technology McGraw-Hill Encyclopedia Volume 3 Page 627entnommen von Diamond Shamrock Corp Chlorine Handbook 1976

[3] Encyclopedia of Chemical Technology Vol 5 vierte Auflage Seite 970Kapitel Chlorine Oxygen Acids and Salts

[4] Fachheft ALLDOS Grosschloranlagen 1985

35

ANHANG

36

A1

Diagr A1 Die Berechnung der Ka-Werte ergibt sich aus folgender Gleichung [1]

pKa = 3000T [K] ndash 100686 + 00253 T[K]

Saumluredissoziationskonstante von HOCl als pKa- und Ka-Wert

73

74

75

76

77

78

79

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30Temp [degC]

pKa

100E-08

150E-08

200E-08

250E-08

300E-08

350E-08

Ka

[mo

l]

pKaKa

A2

Bei Normalbedingungen (25degC = 77degF) besteht ein Druck von 78 bar Bei 2 bar ist kein fluumlssigen Chlor mehr in der Vorlage

p [bar]abs

T [degC]

78

20

25

fluumlssig

gasf

DDK Dampfdruckkurve von Chlor

Dichte von gasf Chlor bei 25degC 2 bar ist ca 0015 kglBei einer Flasche mit 46 Liter ergibt sich eine verlorene Masse von (0015 middot 46) kg = 069 kg

Verglichen mit der Neufuumlllung von 65kg pro Flasche sind das 06965 = 106

37

A3

Erzeugung eines Unterdruckes im Ringspalt des Injektor

Bernoulli-Gleichung

2221

21 2

121 pvpv mit ρ spez Dichte [kgmsup3] und

v Fliessgeschwindigkeit [ms]

Da das Wasser in diesen Druckbereichen (bis max 16 bar) nahezu umkompressibel ist also eine konstante Dichte hat und er Zusammenhang zwischen der Fliessgeschwindigkeit und Querschnittsflaumlche uumlber

smomVolumenstrVmit

AVv

3

besteht

muss um die Bernoulli-Gleichung zu erfuumlllen der Druck bei kleinerer Querschnittsflaumlche abnehmen

Wassereingang Injektor Chlorwasser-ausgang

Druck p1Querschnittsflaumlche

A1

Druck p2Querschnittsflaumlche

A2

Druck p1Querschnittsflaumlche

A1

38

A4

Injektortyp -Serie Max Gaskapazitaumlt [kgh]

Gegendruck [bar] Vordruck [bar] Treibwasser

[msup3h]

PVC-Injektoren Serie GECO mit Membranruumlckschlag (kleine Auswahl)0 2 0351 4 0452 6 055

545-11 500

4 10 06251 4 0752 6 08753 8 085545-12 1000

4 10 09505 35 1151 45 1225 65 145545-13 2000

45 10 1805 3 221 4 243 8 32

545-14 4000

5 12 40PVC-Injektoren Serie 10 mit Membranruumlckschlag

05 3 351 4 415 5 452 6 4825 7 51

545-0518 545-1519

3 8 5535 9 354 10 3745 11 395 12 455 13 426 14 4365 15 44

545-3518 545-4519

10

7 16 45

39

Injektortyp -Serie Max Gaskapazitaumlt [kgh]

Gegendruck [bar] Vordruck [bar] Treibwasser

[msup3h]

PVC-Injektoren Serie 20 mit Membranruumlckschlag 05 3 712 4 818 5 923 6 9628 7 102

545-0615

33 8 1135 9 7742 10 8347 11 8853 12 9358 13 9763 14 10168 15 107

545-3615

20

73 16 113PVC-Injektoren Serie 40 mit Membranruumlckschlag

05 3 13212 4 15218 5 16823 6 18328 7 197

545-0715

33 8 2135 9 1542 10 15747 11 16553 12 17258 13 1863 14 18568 15 192

545-3715

40

73 16 20PVC-Injektoren Serie 70 mit Membranruumlckschlag

05 3 2312 4 26518 5 29523 6 3228 7 345

545-2816

33 8 3735 9 2642 10 27547 11 2953 12 3058 13 31563 14 32568 15 335

545-5816

70

73 16 35

40

Injektortyp -Serie Max Gaskapazitaumlt [kgh]

Gegendruck [bar] Vordruck [bar] Treibwasser

[msup3h]

PVC-Injektoren Serie 120 mit Membranruumlckschlag05 3 4012 4 4518 5 5023 6 5528 7 59

545-2916

33 8 6335 9 4542 10 4747 11 4953 12 5258 13 5463 14 5668 15 58

545-5916

120

73 16 60PVC-Injektoren Serie 200 mit Membranruumlckschlag

05 3 8012 4 9118 5 10023 6 11028 7 118

545-2016

33 8 12535 9 8942 10 9447 11 10053 12 10558 13 11063 14 11568 15 120

545-5016

200

73 16 125Hochdruck Stahl-Injektoren (Duumlse aus PVC) mit Kugelruumlckschlag545-1380 05

545-1381 10

545-1382 20

gt 16 bar

545-13801 05

545-13811 10

545-13821 20

lt 16 bar

10 ndash 40 28 ndash 55

Unterteilung in 2 bar Stufen

Unterteilung in ca 02 msup3h Stufen

41

A5

1 Elektrokettenzug 10Anschlussventil fuumlr N2 21 Berieselungsanlage 34 MessverstaumlrkerRegler2 Kranwaage 11 C-Stahlrohr frac12 22 Messzelle des Gaswarngeraumltes 35 Autom Ventil3 Krantraverse 111 C-Stahlrohr 1 23 Alarmhupe 36 Schmutzfaumlnger4 Chlorfass17 12 Kolbenventil frac12 24 Warnblinkleuchte 37 Absperrventil5 Fasslager 13 Kolbenventil 1 25 Injektor 38 Druckerhoumlhungspumpe6 Chlorfasswaage 14 Cl2-Verdampfer 26 Manometer 39 Schaltschrank7 Chlorfass-Sammelleitung 15 Chlorfilter mit Fluumlssigfalle 27 Ruumlckschlagventil 40 Ventilator71 Fassanschlussventil 16 Reduzier-Absperrventil 28 Absperrventil 41 Wasserdurchflussmesser72 Flexibel Kupferleitung 162 Elektroantrieb 29 Vakuum-Dosierleitung73 Eckventil (Hastelloy18) 17 Chlorsammelleitung C-Stahl 30 Leitung fuumlr Chlorloumlsung (PVC)74 Kolbenventil (Hastelloy) 18 Kompl-Dosieranlage(GS-Reihe) 31 Impfstelle8 Chlorumschalteinrichtung 19 Abblaseleitung (PVC) 32 Messwasserentnahme-Armatur9 Stickstoffspuumlleinrichtung 20 Absorptionsvorrichtung 33 Chlormesszelle

Zusaumltzlich Auszligerhalb in einem Schrank angebrachte Sicherheits-einrichtungen wie Vollsichtmaske mit Schraubfilter B2P3 Pressluftatem-geraumlt Lungenautomat Trage und Pressluftflasche

17 jedes Chlorfass hat zwei Anschlussventile eines fuumlr gasseitige Entnahme (oben) und eines fuumlr Fluumlssigchlorentnahme (unten) 18 oder chlorresistent Sonderbronze fuumlr chlorberuumlhrte Teile

42

35

ANHANG

36

A1

Diagr A1 Die Berechnung der Ka-Werte ergibt sich aus folgender Gleichung [1]

pKa = 3000T [K] ndash 100686 + 00253 T[K]

Saumluredissoziationskonstante von HOCl als pKa- und Ka-Wert

73

74

75

76

77

78

79

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30Temp [degC]

pKa

100E-08

150E-08

200E-08

250E-08

300E-08

350E-08

Ka

[mo

l]

pKaKa

A2

Bei Normalbedingungen (25degC = 77degF) besteht ein Druck von 78 bar Bei 2 bar ist kein fluumlssigen Chlor mehr in der Vorlage

p [bar]abs

T [degC]

78

20

25

fluumlssig

gasf

DDK Dampfdruckkurve von Chlor

Dichte von gasf Chlor bei 25degC 2 bar ist ca 0015 kglBei einer Flasche mit 46 Liter ergibt sich eine verlorene Masse von (0015 middot 46) kg = 069 kg

Verglichen mit der Neufuumlllung von 65kg pro Flasche sind das 06965 = 106

37

A3

Erzeugung eines Unterdruckes im Ringspalt des Injektor

Bernoulli-Gleichung

2221

21 2

121 pvpv mit ρ spez Dichte [kgmsup3] und

v Fliessgeschwindigkeit [ms]

Da das Wasser in diesen Druckbereichen (bis max 16 bar) nahezu umkompressibel ist also eine konstante Dichte hat und er Zusammenhang zwischen der Fliessgeschwindigkeit und Querschnittsflaumlche uumlber

smomVolumenstrVmit

AVv

3

besteht

muss um die Bernoulli-Gleichung zu erfuumlllen der Druck bei kleinerer Querschnittsflaumlche abnehmen

Wassereingang Injektor Chlorwasser-ausgang

Druck p1Querschnittsflaumlche

A1

Druck p2Querschnittsflaumlche

A2

Druck p1Querschnittsflaumlche

A1

38

A4

Injektortyp -Serie Max Gaskapazitaumlt [kgh]

Gegendruck [bar] Vordruck [bar] Treibwasser

[msup3h]

PVC-Injektoren Serie GECO mit Membranruumlckschlag (kleine Auswahl)0 2 0351 4 0452 6 055

545-11 500

4 10 06251 4 0752 6 08753 8 085545-12 1000

4 10 09505 35 1151 45 1225 65 145545-13 2000

45 10 1805 3 221 4 243 8 32

545-14 4000

5 12 40PVC-Injektoren Serie 10 mit Membranruumlckschlag

05 3 351 4 415 5 452 6 4825 7 51

545-0518 545-1519

3 8 5535 9 354 10 3745 11 395 12 455 13 426 14 4365 15 44

545-3518 545-4519

10

7 16 45

39

Injektortyp -Serie Max Gaskapazitaumlt [kgh]

Gegendruck [bar] Vordruck [bar] Treibwasser

[msup3h]

PVC-Injektoren Serie 20 mit Membranruumlckschlag 05 3 712 4 818 5 923 6 9628 7 102

545-0615

33 8 1135 9 7742 10 8347 11 8853 12 9358 13 9763 14 10168 15 107

545-3615

20

73 16 113PVC-Injektoren Serie 40 mit Membranruumlckschlag

05 3 13212 4 15218 5 16823 6 18328 7 197

545-0715

33 8 2135 9 1542 10 15747 11 16553 12 17258 13 1863 14 18568 15 192

545-3715

40

73 16 20PVC-Injektoren Serie 70 mit Membranruumlckschlag

05 3 2312 4 26518 5 29523 6 3228 7 345

545-2816

33 8 3735 9 2642 10 27547 11 2953 12 3058 13 31563 14 32568 15 335

545-5816

70

73 16 35

40

Injektortyp -Serie Max Gaskapazitaumlt [kgh]

Gegendruck [bar] Vordruck [bar] Treibwasser

[msup3h]

PVC-Injektoren Serie 120 mit Membranruumlckschlag05 3 4012 4 4518 5 5023 6 5528 7 59

545-2916

33 8 6335 9 4542 10 4747 11 4953 12 5258 13 5463 14 5668 15 58

545-5916

120

73 16 60PVC-Injektoren Serie 200 mit Membranruumlckschlag

05 3 8012 4 9118 5 10023 6 11028 7 118

545-2016

33 8 12535 9 8942 10 9447 11 10053 12 10558 13 11063 14 11568 15 120

545-5016

200

73 16 125Hochdruck Stahl-Injektoren (Duumlse aus PVC) mit Kugelruumlckschlag545-1380 05

545-1381 10

545-1382 20

gt 16 bar

545-13801 05

545-13811 10

545-13821 20

lt 16 bar

10 ndash 40 28 ndash 55

Unterteilung in 2 bar Stufen

Unterteilung in ca 02 msup3h Stufen

41

A5

1 Elektrokettenzug 10Anschlussventil fuumlr N2 21 Berieselungsanlage 34 MessverstaumlrkerRegler2 Kranwaage 11 C-Stahlrohr frac12 22 Messzelle des Gaswarngeraumltes 35 Autom Ventil3 Krantraverse 111 C-Stahlrohr 1 23 Alarmhupe 36 Schmutzfaumlnger4 Chlorfass17 12 Kolbenventil frac12 24 Warnblinkleuchte 37 Absperrventil5 Fasslager 13 Kolbenventil 1 25 Injektor 38 Druckerhoumlhungspumpe6 Chlorfasswaage 14 Cl2-Verdampfer 26 Manometer 39 Schaltschrank7 Chlorfass-Sammelleitung 15 Chlorfilter mit Fluumlssigfalle 27 Ruumlckschlagventil 40 Ventilator71 Fassanschlussventil 16 Reduzier-Absperrventil 28 Absperrventil 41 Wasserdurchflussmesser72 Flexibel Kupferleitung 162 Elektroantrieb 29 Vakuum-Dosierleitung73 Eckventil (Hastelloy18) 17 Chlorsammelleitung C-Stahl 30 Leitung fuumlr Chlorloumlsung (PVC)74 Kolbenventil (Hastelloy) 18 Kompl-Dosieranlage(GS-Reihe) 31 Impfstelle8 Chlorumschalteinrichtung 19 Abblaseleitung (PVC) 32 Messwasserentnahme-Armatur9 Stickstoffspuumlleinrichtung 20 Absorptionsvorrichtung 33 Chlormesszelle

Zusaumltzlich Auszligerhalb in einem Schrank angebrachte Sicherheits-einrichtungen wie Vollsichtmaske mit Schraubfilter B2P3 Pressluftatem-geraumlt Lungenautomat Trage und Pressluftflasche

17 jedes Chlorfass hat zwei Anschlussventile eines fuumlr gasseitige Entnahme (oben) und eines fuumlr Fluumlssigchlorentnahme (unten) 18 oder chlorresistent Sonderbronze fuumlr chlorberuumlhrte Teile

42

36

A1

Diagr A1 Die Berechnung der Ka-Werte ergibt sich aus folgender Gleichung [1]

pKa = 3000T [K] ndash 100686 + 00253 T[K]

Saumluredissoziationskonstante von HOCl als pKa- und Ka-Wert

73

74

75

76

77

78

79

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30Temp [degC]

pKa

100E-08

150E-08

200E-08

250E-08

300E-08

350E-08

Ka

[mo

l]

pKaKa

A2

Bei Normalbedingungen (25degC = 77degF) besteht ein Druck von 78 bar Bei 2 bar ist kein fluumlssigen Chlor mehr in der Vorlage

p [bar]abs

T [degC]

78

20

25

fluumlssig

gasf

DDK Dampfdruckkurve von Chlor

Dichte von gasf Chlor bei 25degC 2 bar ist ca 0015 kglBei einer Flasche mit 46 Liter ergibt sich eine verlorene Masse von (0015 middot 46) kg = 069 kg

Verglichen mit der Neufuumlllung von 65kg pro Flasche sind das 06965 = 106

37

A3

Erzeugung eines Unterdruckes im Ringspalt des Injektor

Bernoulli-Gleichung

2221

21 2

121 pvpv mit ρ spez Dichte [kgmsup3] und

v Fliessgeschwindigkeit [ms]

Da das Wasser in diesen Druckbereichen (bis max 16 bar) nahezu umkompressibel ist also eine konstante Dichte hat und er Zusammenhang zwischen der Fliessgeschwindigkeit und Querschnittsflaumlche uumlber

smomVolumenstrVmit

AVv

3

besteht

muss um die Bernoulli-Gleichung zu erfuumlllen der Druck bei kleinerer Querschnittsflaumlche abnehmen

Wassereingang Injektor Chlorwasser-ausgang

Druck p1Querschnittsflaumlche

A1

Druck p2Querschnittsflaumlche

A2

Druck p1Querschnittsflaumlche

A1

38

A4

Injektortyp -Serie Max Gaskapazitaumlt [kgh]

Gegendruck [bar] Vordruck [bar] Treibwasser

[msup3h]

PVC-Injektoren Serie GECO mit Membranruumlckschlag (kleine Auswahl)0 2 0351 4 0452 6 055

545-11 500

4 10 06251 4 0752 6 08753 8 085545-12 1000

4 10 09505 35 1151 45 1225 65 145545-13 2000

45 10 1805 3 221 4 243 8 32

545-14 4000

5 12 40PVC-Injektoren Serie 10 mit Membranruumlckschlag

05 3 351 4 415 5 452 6 4825 7 51

545-0518 545-1519

3 8 5535 9 354 10 3745 11 395 12 455 13 426 14 4365 15 44

545-3518 545-4519

10

7 16 45

39

Injektortyp -Serie Max Gaskapazitaumlt [kgh]

Gegendruck [bar] Vordruck [bar] Treibwasser

[msup3h]

PVC-Injektoren Serie 20 mit Membranruumlckschlag 05 3 712 4 818 5 923 6 9628 7 102

545-0615

33 8 1135 9 7742 10 8347 11 8853 12 9358 13 9763 14 10168 15 107

545-3615

20

73 16 113PVC-Injektoren Serie 40 mit Membranruumlckschlag

05 3 13212 4 15218 5 16823 6 18328 7 197

545-0715

33 8 2135 9 1542 10 15747 11 16553 12 17258 13 1863 14 18568 15 192

545-3715

40

73 16 20PVC-Injektoren Serie 70 mit Membranruumlckschlag

05 3 2312 4 26518 5 29523 6 3228 7 345

545-2816

33 8 3735 9 2642 10 27547 11 2953 12 3058 13 31563 14 32568 15 335

545-5816

70

73 16 35

40

Injektortyp -Serie Max Gaskapazitaumlt [kgh]

Gegendruck [bar] Vordruck [bar] Treibwasser

[msup3h]

PVC-Injektoren Serie 120 mit Membranruumlckschlag05 3 4012 4 4518 5 5023 6 5528 7 59

545-2916

33 8 6335 9 4542 10 4747 11 4953 12 5258 13 5463 14 5668 15 58

545-5916

120

73 16 60PVC-Injektoren Serie 200 mit Membranruumlckschlag

05 3 8012 4 9118 5 10023 6 11028 7 118

545-2016

33 8 12535 9 8942 10 9447 11 10053 12 10558 13 11063 14 11568 15 120

545-5016

200

73 16 125Hochdruck Stahl-Injektoren (Duumlse aus PVC) mit Kugelruumlckschlag545-1380 05

545-1381 10

545-1382 20

gt 16 bar

545-13801 05

545-13811 10

545-13821 20

lt 16 bar

10 ndash 40 28 ndash 55

Unterteilung in 2 bar Stufen

Unterteilung in ca 02 msup3h Stufen

41

A5

1 Elektrokettenzug 10Anschlussventil fuumlr N2 21 Berieselungsanlage 34 MessverstaumlrkerRegler2 Kranwaage 11 C-Stahlrohr frac12 22 Messzelle des Gaswarngeraumltes 35 Autom Ventil3 Krantraverse 111 C-Stahlrohr 1 23 Alarmhupe 36 Schmutzfaumlnger4 Chlorfass17 12 Kolbenventil frac12 24 Warnblinkleuchte 37 Absperrventil5 Fasslager 13 Kolbenventil 1 25 Injektor 38 Druckerhoumlhungspumpe6 Chlorfasswaage 14 Cl2-Verdampfer 26 Manometer 39 Schaltschrank7 Chlorfass-Sammelleitung 15 Chlorfilter mit Fluumlssigfalle 27 Ruumlckschlagventil 40 Ventilator71 Fassanschlussventil 16 Reduzier-Absperrventil 28 Absperrventil 41 Wasserdurchflussmesser72 Flexibel Kupferleitung 162 Elektroantrieb 29 Vakuum-Dosierleitung73 Eckventil (Hastelloy18) 17 Chlorsammelleitung C-Stahl 30 Leitung fuumlr Chlorloumlsung (PVC)74 Kolbenventil (Hastelloy) 18 Kompl-Dosieranlage(GS-Reihe) 31 Impfstelle8 Chlorumschalteinrichtung 19 Abblaseleitung (PVC) 32 Messwasserentnahme-Armatur9 Stickstoffspuumlleinrichtung 20 Absorptionsvorrichtung 33 Chlormesszelle

Zusaumltzlich Auszligerhalb in einem Schrank angebrachte Sicherheits-einrichtungen wie Vollsichtmaske mit Schraubfilter B2P3 Pressluftatem-geraumlt Lungenautomat Trage und Pressluftflasche

17 jedes Chlorfass hat zwei Anschlussventile eines fuumlr gasseitige Entnahme (oben) und eines fuumlr Fluumlssigchlorentnahme (unten) 18 oder chlorresistent Sonderbronze fuumlr chlorberuumlhrte Teile

42

37

A3

Erzeugung eines Unterdruckes im Ringspalt des Injektor

Bernoulli-Gleichung

2221

21 2

121 pvpv mit ρ spez Dichte [kgmsup3] und

v Fliessgeschwindigkeit [ms]

Da das Wasser in diesen Druckbereichen (bis max 16 bar) nahezu umkompressibel ist also eine konstante Dichte hat und er Zusammenhang zwischen der Fliessgeschwindigkeit und Querschnittsflaumlche uumlber

smomVolumenstrVmit

AVv

3

besteht

muss um die Bernoulli-Gleichung zu erfuumlllen der Druck bei kleinerer Querschnittsflaumlche abnehmen

Wassereingang Injektor Chlorwasser-ausgang

Druck p1Querschnittsflaumlche

A1

Druck p2Querschnittsflaumlche

A2

Druck p1Querschnittsflaumlche

A1

38

A4

Injektortyp -Serie Max Gaskapazitaumlt [kgh]

Gegendruck [bar] Vordruck [bar] Treibwasser

[msup3h]

PVC-Injektoren Serie GECO mit Membranruumlckschlag (kleine Auswahl)0 2 0351 4 0452 6 055

545-11 500

4 10 06251 4 0752 6 08753 8 085545-12 1000

4 10 09505 35 1151 45 1225 65 145545-13 2000

45 10 1805 3 221 4 243 8 32

545-14 4000

5 12 40PVC-Injektoren Serie 10 mit Membranruumlckschlag

05 3 351 4 415 5 452 6 4825 7 51

545-0518 545-1519

3 8 5535 9 354 10 3745 11 395 12 455 13 426 14 4365 15 44

545-3518 545-4519

10

7 16 45

39

Injektortyp -Serie Max Gaskapazitaumlt [kgh]

Gegendruck [bar] Vordruck [bar] Treibwasser

[msup3h]

PVC-Injektoren Serie 20 mit Membranruumlckschlag 05 3 712 4 818 5 923 6 9628 7 102

545-0615

33 8 1135 9 7742 10 8347 11 8853 12 9358 13 9763 14 10168 15 107

545-3615

20

73 16 113PVC-Injektoren Serie 40 mit Membranruumlckschlag

05 3 13212 4 15218 5 16823 6 18328 7 197

545-0715

33 8 2135 9 1542 10 15747 11 16553 12 17258 13 1863 14 18568 15 192

545-3715

40

73 16 20PVC-Injektoren Serie 70 mit Membranruumlckschlag

05 3 2312 4 26518 5 29523 6 3228 7 345

545-2816

33 8 3735 9 2642 10 27547 11 2953 12 3058 13 31563 14 32568 15 335

545-5816

70

73 16 35

40

Injektortyp -Serie Max Gaskapazitaumlt [kgh]

Gegendruck [bar] Vordruck [bar] Treibwasser

[msup3h]

PVC-Injektoren Serie 120 mit Membranruumlckschlag05 3 4012 4 4518 5 5023 6 5528 7 59

545-2916

33 8 6335 9 4542 10 4747 11 4953 12 5258 13 5463 14 5668 15 58

545-5916

120

73 16 60PVC-Injektoren Serie 200 mit Membranruumlckschlag

05 3 8012 4 9118 5 10023 6 11028 7 118

545-2016

33 8 12535 9 8942 10 9447 11 10053 12 10558 13 11063 14 11568 15 120

545-5016

200

73 16 125Hochdruck Stahl-Injektoren (Duumlse aus PVC) mit Kugelruumlckschlag545-1380 05

545-1381 10

545-1382 20

gt 16 bar

545-13801 05

545-13811 10

545-13821 20

lt 16 bar

10 ndash 40 28 ndash 55

Unterteilung in 2 bar Stufen

Unterteilung in ca 02 msup3h Stufen

41

A5

1 Elektrokettenzug 10Anschlussventil fuumlr N2 21 Berieselungsanlage 34 MessverstaumlrkerRegler2 Kranwaage 11 C-Stahlrohr frac12 22 Messzelle des Gaswarngeraumltes 35 Autom Ventil3 Krantraverse 111 C-Stahlrohr 1 23 Alarmhupe 36 Schmutzfaumlnger4 Chlorfass17 12 Kolbenventil frac12 24 Warnblinkleuchte 37 Absperrventil5 Fasslager 13 Kolbenventil 1 25 Injektor 38 Druckerhoumlhungspumpe6 Chlorfasswaage 14 Cl2-Verdampfer 26 Manometer 39 Schaltschrank7 Chlorfass-Sammelleitung 15 Chlorfilter mit Fluumlssigfalle 27 Ruumlckschlagventil 40 Ventilator71 Fassanschlussventil 16 Reduzier-Absperrventil 28 Absperrventil 41 Wasserdurchflussmesser72 Flexibel Kupferleitung 162 Elektroantrieb 29 Vakuum-Dosierleitung73 Eckventil (Hastelloy18) 17 Chlorsammelleitung C-Stahl 30 Leitung fuumlr Chlorloumlsung (PVC)74 Kolbenventil (Hastelloy) 18 Kompl-Dosieranlage(GS-Reihe) 31 Impfstelle8 Chlorumschalteinrichtung 19 Abblaseleitung (PVC) 32 Messwasserentnahme-Armatur9 Stickstoffspuumlleinrichtung 20 Absorptionsvorrichtung 33 Chlormesszelle

Zusaumltzlich Auszligerhalb in einem Schrank angebrachte Sicherheits-einrichtungen wie Vollsichtmaske mit Schraubfilter B2P3 Pressluftatem-geraumlt Lungenautomat Trage und Pressluftflasche

17 jedes Chlorfass hat zwei Anschlussventile eines fuumlr gasseitige Entnahme (oben) und eines fuumlr Fluumlssigchlorentnahme (unten) 18 oder chlorresistent Sonderbronze fuumlr chlorberuumlhrte Teile

42

38

A4

Injektortyp -Serie Max Gaskapazitaumlt [kgh]

Gegendruck [bar] Vordruck [bar] Treibwasser

[msup3h]

PVC-Injektoren Serie GECO mit Membranruumlckschlag (kleine Auswahl)0 2 0351 4 0452 6 055

545-11 500

4 10 06251 4 0752 6 08753 8 085545-12 1000

4 10 09505 35 1151 45 1225 65 145545-13 2000

45 10 1805 3 221 4 243 8 32

545-14 4000

5 12 40PVC-Injektoren Serie 10 mit Membranruumlckschlag

05 3 351 4 415 5 452 6 4825 7 51

545-0518 545-1519

3 8 5535 9 354 10 3745 11 395 12 455 13 426 14 4365 15 44

545-3518 545-4519

10

7 16 45

39

Injektortyp -Serie Max Gaskapazitaumlt [kgh]

Gegendruck [bar] Vordruck [bar] Treibwasser

[msup3h]

PVC-Injektoren Serie 20 mit Membranruumlckschlag 05 3 712 4 818 5 923 6 9628 7 102

545-0615

33 8 1135 9 7742 10 8347 11 8853 12 9358 13 9763 14 10168 15 107

545-3615

20

73 16 113PVC-Injektoren Serie 40 mit Membranruumlckschlag

05 3 13212 4 15218 5 16823 6 18328 7 197

545-0715

33 8 2135 9 1542 10 15747 11 16553 12 17258 13 1863 14 18568 15 192

545-3715

40

73 16 20PVC-Injektoren Serie 70 mit Membranruumlckschlag

05 3 2312 4 26518 5 29523 6 3228 7 345

545-2816

33 8 3735 9 2642 10 27547 11 2953 12 3058 13 31563 14 32568 15 335

545-5816

70

73 16 35

40

Injektortyp -Serie Max Gaskapazitaumlt [kgh]

Gegendruck [bar] Vordruck [bar] Treibwasser

[msup3h]

PVC-Injektoren Serie 120 mit Membranruumlckschlag05 3 4012 4 4518 5 5023 6 5528 7 59

545-2916

33 8 6335 9 4542 10 4747 11 4953 12 5258 13 5463 14 5668 15 58

545-5916

120

73 16 60PVC-Injektoren Serie 200 mit Membranruumlckschlag

05 3 8012 4 9118 5 10023 6 11028 7 118

545-2016

33 8 12535 9 8942 10 9447 11 10053 12 10558 13 11063 14 11568 15 120

545-5016

200

73 16 125Hochdruck Stahl-Injektoren (Duumlse aus PVC) mit Kugelruumlckschlag545-1380 05

545-1381 10

545-1382 20

gt 16 bar

545-13801 05

545-13811 10

545-13821 20

lt 16 bar

10 ndash 40 28 ndash 55

Unterteilung in 2 bar Stufen

Unterteilung in ca 02 msup3h Stufen

41

A5

1 Elektrokettenzug 10Anschlussventil fuumlr N2 21 Berieselungsanlage 34 MessverstaumlrkerRegler2 Kranwaage 11 C-Stahlrohr frac12 22 Messzelle des Gaswarngeraumltes 35 Autom Ventil3 Krantraverse 111 C-Stahlrohr 1 23 Alarmhupe 36 Schmutzfaumlnger4 Chlorfass17 12 Kolbenventil frac12 24 Warnblinkleuchte 37 Absperrventil5 Fasslager 13 Kolbenventil 1 25 Injektor 38 Druckerhoumlhungspumpe6 Chlorfasswaage 14 Cl2-Verdampfer 26 Manometer 39 Schaltschrank7 Chlorfass-Sammelleitung 15 Chlorfilter mit Fluumlssigfalle 27 Ruumlckschlagventil 40 Ventilator71 Fassanschlussventil 16 Reduzier-Absperrventil 28 Absperrventil 41 Wasserdurchflussmesser72 Flexibel Kupferleitung 162 Elektroantrieb 29 Vakuum-Dosierleitung73 Eckventil (Hastelloy18) 17 Chlorsammelleitung C-Stahl 30 Leitung fuumlr Chlorloumlsung (PVC)74 Kolbenventil (Hastelloy) 18 Kompl-Dosieranlage(GS-Reihe) 31 Impfstelle8 Chlorumschalteinrichtung 19 Abblaseleitung (PVC) 32 Messwasserentnahme-Armatur9 Stickstoffspuumlleinrichtung 20 Absorptionsvorrichtung 33 Chlormesszelle

Zusaumltzlich Auszligerhalb in einem Schrank angebrachte Sicherheits-einrichtungen wie Vollsichtmaske mit Schraubfilter B2P3 Pressluftatem-geraumlt Lungenautomat Trage und Pressluftflasche

17 jedes Chlorfass hat zwei Anschlussventile eines fuumlr gasseitige Entnahme (oben) und eines fuumlr Fluumlssigchlorentnahme (unten) 18 oder chlorresistent Sonderbronze fuumlr chlorberuumlhrte Teile

42

39

Injektortyp -Serie Max Gaskapazitaumlt [kgh]

Gegendruck [bar] Vordruck [bar] Treibwasser

[msup3h]

PVC-Injektoren Serie 20 mit Membranruumlckschlag 05 3 712 4 818 5 923 6 9628 7 102

545-0615

33 8 1135 9 7742 10 8347 11 8853 12 9358 13 9763 14 10168 15 107

545-3615

20

73 16 113PVC-Injektoren Serie 40 mit Membranruumlckschlag

05 3 13212 4 15218 5 16823 6 18328 7 197

545-0715

33 8 2135 9 1542 10 15747 11 16553 12 17258 13 1863 14 18568 15 192

545-3715

40

73 16 20PVC-Injektoren Serie 70 mit Membranruumlckschlag

05 3 2312 4 26518 5 29523 6 3228 7 345

545-2816

33 8 3735 9 2642 10 27547 11 2953 12 3058 13 31563 14 32568 15 335

545-5816

70

73 16 35

40

Injektortyp -Serie Max Gaskapazitaumlt [kgh]

Gegendruck [bar] Vordruck [bar] Treibwasser

[msup3h]

PVC-Injektoren Serie 120 mit Membranruumlckschlag05 3 4012 4 4518 5 5023 6 5528 7 59

545-2916

33 8 6335 9 4542 10 4747 11 4953 12 5258 13 5463 14 5668 15 58

545-5916

120

73 16 60PVC-Injektoren Serie 200 mit Membranruumlckschlag

05 3 8012 4 9118 5 10023 6 11028 7 118

545-2016

33 8 12535 9 8942 10 9447 11 10053 12 10558 13 11063 14 11568 15 120

545-5016

200

73 16 125Hochdruck Stahl-Injektoren (Duumlse aus PVC) mit Kugelruumlckschlag545-1380 05

545-1381 10

545-1382 20

gt 16 bar

545-13801 05

545-13811 10

545-13821 20

lt 16 bar

10 ndash 40 28 ndash 55

Unterteilung in 2 bar Stufen

Unterteilung in ca 02 msup3h Stufen

41

A5

1 Elektrokettenzug 10Anschlussventil fuumlr N2 21 Berieselungsanlage 34 MessverstaumlrkerRegler2 Kranwaage 11 C-Stahlrohr frac12 22 Messzelle des Gaswarngeraumltes 35 Autom Ventil3 Krantraverse 111 C-Stahlrohr 1 23 Alarmhupe 36 Schmutzfaumlnger4 Chlorfass17 12 Kolbenventil frac12 24 Warnblinkleuchte 37 Absperrventil5 Fasslager 13 Kolbenventil 1 25 Injektor 38 Druckerhoumlhungspumpe6 Chlorfasswaage 14 Cl2-Verdampfer 26 Manometer 39 Schaltschrank7 Chlorfass-Sammelleitung 15 Chlorfilter mit Fluumlssigfalle 27 Ruumlckschlagventil 40 Ventilator71 Fassanschlussventil 16 Reduzier-Absperrventil 28 Absperrventil 41 Wasserdurchflussmesser72 Flexibel Kupferleitung 162 Elektroantrieb 29 Vakuum-Dosierleitung73 Eckventil (Hastelloy18) 17 Chlorsammelleitung C-Stahl 30 Leitung fuumlr Chlorloumlsung (PVC)74 Kolbenventil (Hastelloy) 18 Kompl-Dosieranlage(GS-Reihe) 31 Impfstelle8 Chlorumschalteinrichtung 19 Abblaseleitung (PVC) 32 Messwasserentnahme-Armatur9 Stickstoffspuumlleinrichtung 20 Absorptionsvorrichtung 33 Chlormesszelle

Zusaumltzlich Auszligerhalb in einem Schrank angebrachte Sicherheits-einrichtungen wie Vollsichtmaske mit Schraubfilter B2P3 Pressluftatem-geraumlt Lungenautomat Trage und Pressluftflasche

17 jedes Chlorfass hat zwei Anschlussventile eines fuumlr gasseitige Entnahme (oben) und eines fuumlr Fluumlssigchlorentnahme (unten) 18 oder chlorresistent Sonderbronze fuumlr chlorberuumlhrte Teile

42

40

Injektortyp -Serie Max Gaskapazitaumlt [kgh]

Gegendruck [bar] Vordruck [bar] Treibwasser

[msup3h]

PVC-Injektoren Serie 120 mit Membranruumlckschlag05 3 4012 4 4518 5 5023 6 5528 7 59

545-2916

33 8 6335 9 4542 10 4747 11 4953 12 5258 13 5463 14 5668 15 58

545-5916

120

73 16 60PVC-Injektoren Serie 200 mit Membranruumlckschlag

05 3 8012 4 9118 5 10023 6 11028 7 118

545-2016

33 8 12535 9 8942 10 9447 11 10053 12 10558 13 11063 14 11568 15 120

545-5016

200

73 16 125Hochdruck Stahl-Injektoren (Duumlse aus PVC) mit Kugelruumlckschlag545-1380 05

545-1381 10

545-1382 20

gt 16 bar

545-13801 05

545-13811 10

545-13821 20

lt 16 bar

10 ndash 40 28 ndash 55

Unterteilung in 2 bar Stufen

Unterteilung in ca 02 msup3h Stufen

41

A5

1 Elektrokettenzug 10Anschlussventil fuumlr N2 21 Berieselungsanlage 34 MessverstaumlrkerRegler2 Kranwaage 11 C-Stahlrohr frac12 22 Messzelle des Gaswarngeraumltes 35 Autom Ventil3 Krantraverse 111 C-Stahlrohr 1 23 Alarmhupe 36 Schmutzfaumlnger4 Chlorfass17 12 Kolbenventil frac12 24 Warnblinkleuchte 37 Absperrventil5 Fasslager 13 Kolbenventil 1 25 Injektor 38 Druckerhoumlhungspumpe6 Chlorfasswaage 14 Cl2-Verdampfer 26 Manometer 39 Schaltschrank7 Chlorfass-Sammelleitung 15 Chlorfilter mit Fluumlssigfalle 27 Ruumlckschlagventil 40 Ventilator71 Fassanschlussventil 16 Reduzier-Absperrventil 28 Absperrventil 41 Wasserdurchflussmesser72 Flexibel Kupferleitung 162 Elektroantrieb 29 Vakuum-Dosierleitung73 Eckventil (Hastelloy18) 17 Chlorsammelleitung C-Stahl 30 Leitung fuumlr Chlorloumlsung (PVC)74 Kolbenventil (Hastelloy) 18 Kompl-Dosieranlage(GS-Reihe) 31 Impfstelle8 Chlorumschalteinrichtung 19 Abblaseleitung (PVC) 32 Messwasserentnahme-Armatur9 Stickstoffspuumlleinrichtung 20 Absorptionsvorrichtung 33 Chlormesszelle

Zusaumltzlich Auszligerhalb in einem Schrank angebrachte Sicherheits-einrichtungen wie Vollsichtmaske mit Schraubfilter B2P3 Pressluftatem-geraumlt Lungenautomat Trage und Pressluftflasche

17 jedes Chlorfass hat zwei Anschlussventile eines fuumlr gasseitige Entnahme (oben) und eines fuumlr Fluumlssigchlorentnahme (unten) 18 oder chlorresistent Sonderbronze fuumlr chlorberuumlhrte Teile

42

41

A5

1 Elektrokettenzug 10Anschlussventil fuumlr N2 21 Berieselungsanlage 34 MessverstaumlrkerRegler2 Kranwaage 11 C-Stahlrohr frac12 22 Messzelle des Gaswarngeraumltes 35 Autom Ventil3 Krantraverse 111 C-Stahlrohr 1 23 Alarmhupe 36 Schmutzfaumlnger4 Chlorfass17 12 Kolbenventil frac12 24 Warnblinkleuchte 37 Absperrventil5 Fasslager 13 Kolbenventil 1 25 Injektor 38 Druckerhoumlhungspumpe6 Chlorfasswaage 14 Cl2-Verdampfer 26 Manometer 39 Schaltschrank7 Chlorfass-Sammelleitung 15 Chlorfilter mit Fluumlssigfalle 27 Ruumlckschlagventil 40 Ventilator71 Fassanschlussventil 16 Reduzier-Absperrventil 28 Absperrventil 41 Wasserdurchflussmesser72 Flexibel Kupferleitung 162 Elektroantrieb 29 Vakuum-Dosierleitung73 Eckventil (Hastelloy18) 17 Chlorsammelleitung C-Stahl 30 Leitung fuumlr Chlorloumlsung (PVC)74 Kolbenventil (Hastelloy) 18 Kompl-Dosieranlage(GS-Reihe) 31 Impfstelle8 Chlorumschalteinrichtung 19 Abblaseleitung (PVC) 32 Messwasserentnahme-Armatur9 Stickstoffspuumlleinrichtung 20 Absorptionsvorrichtung 33 Chlormesszelle

Zusaumltzlich Auszligerhalb in einem Schrank angebrachte Sicherheits-einrichtungen wie Vollsichtmaske mit Schraubfilter B2P3 Pressluftatem-geraumlt Lungenautomat Trage und Pressluftflasche

17 jedes Chlorfass hat zwei Anschlussventile eines fuumlr gasseitige Entnahme (oben) und eines fuumlr Fluumlssigchlorentnahme (unten) 18 oder chlorresistent Sonderbronze fuumlr chlorberuumlhrte Teile

42

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