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Technik &Management

Technik &Management Wasser/Abwasser OSEC B-Pak Elektrolysezelle in Betrieb: Durch das Plexiglasgehäuse sind Wasserstoffblasen erkennbar. Der Wasserstoff wird verdünnt und gefahrlos ins Freie geleitet. Rohrzellenelektrolyse-Anlagen zur Wasserdesinfektion Bei der Desinfektion von Wasser hält Siemens die Rohrzellenelektrolyse nach wie vor für zukunftsträchtig. Das Unternehmen hat das seit drei Jahrzehnten bewährte Verfahren überarbeitet und in eine neue Produktserie überführt. Eva Stadelmann Chlor und Chlorverbindungen sind auch heute noch zur Desinfektion von Wasser durch nichts zu ersetzen. Diese Mittel wirken schnell und sicher gegen pathogene Keime. Der direkte Einsatz von Chlorgas ist dabei nicht mehr notwendig und oft auch nicht möglich, da dieses nicht überall zurVerfügung steht. Das Handling mit Chlorgasflaschen setzt zudem geschultes Bedienpersonal voraus. Einfacher anzuwenden ist hingegen die Rohrzellenelektrolyse. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in seinem ungefährlichen, wirtschaftlich günstigen und überall verfügbarenAusgangsstoff, demSalz.Die ausgereifteAnlagentechnik ist robust und einfach zu bedienen. Einmal installiert und in Betrieb genommen, produzieren Anlagen dieser Art Natriumhypochlorit-Lösung nach Bedarf. Diese Vor-Ort-Produktion istder entscheidende Vorteilgegenüber handelsüblicherChlorbleichlauge, also einer Lösung von Natriumhypochlorit, die im ContaineroderFass gekauftwird. Die Wirksamkeit der enthaltenen Desinfektionslösung nimmt mit derZeitab, wassichbei längerer Lagerung nachteilig auswirkt. Siemens Water Technologies ist mit seinen Rohrzellenelektrolyse-Anlagen Wallace &Tiernan OSEC-B einer dererfahrensten Anbieter auf diesem Gebiet. Eine der ersten Anlagen dieser Art wird bereits seit drei Jahrzehnten ineinem MünchenerSchwimmbadzur Desinfektion des Schwimm- und Badebeckenwassers eingesetzt. Viele Anlagen bewähren sichseitJahren in derTrinkwasserdesinfektion weltweit. Im vergangenen Jahr hat Siemens eine neue Anlage vorgestellt, die OSEC B-Pak. Dabei wurde die Elektrolysezelle neu konstruiert und der Aufbau kompakter gestaltet. Die Produktserie umfasst vier Anlagengrößen mit Leistungen von 30 bis 120 Kilogramm Chlor pro Tag. Die robuste Elektrolysezelle ist nun in einemPlexiglasgehäuse untergebracht. Alle Anlagenteile sind leicht zugänglich. Der Betrieb läuft vollautomatisch. Verfahren im Detail Die Rohrzellenelektrolyse-Anlage produziert direkt am Einsatzort aus gesättigter Sole, enthärtetem Wasser und Gleichstrom eine etwa 0,8-prozentige Natriumhypochlorit-Lösung (gut acht Gramm Chlor pro Liter). Dieser Vorgang läuftinder Elektrolysezelle ab,die, je nach Anlagengröße, zwei bis acht bipolare Elektrolysekammern enthält. Dasenthärtete Wasserwirdvon der Enthärtungsanlage erzeugt und im Salzlösebehältermit Salz (Natriumchlorid) zu gesättigter Sole. Eine Dosierpumpe fördert die gesättigte Sole zur Elektrolysezelle.Vor Eintrittindiese Zelle wirddie gesättigte Sole mit enthärtetemWasser, dem Verdünnungswasser, auf die richtige Konzentration verdünnt. Wenn die Elektrolysekammern vollkommenmit Natriumchloridlösung gefüllt sind, startet inder Elektrolysezelle ein elektrochemischer Prozess. In den bipolaren Elektrolysekammern wirddie verdünnte Natriumchloridlösung durch Gleichstrom in Natriumhypochlorit-Lösung umgesetzt. Bei der Elektrolyse der Natriumchloridlösung – dem Elektrolyt –entsteht an der positivenElektrode,der Anode, Chlor,ander 44 UmweltMagazin Januar 2013

Verfahrensschema der OSEC B-Pak-Anlage negativen Elektrode, der Kathode, Natrium. Natrium und Wasser reagieren sofort zu Natriumhydroxid (Natronlauge) und Wasserstoff. Das an der Anode entstandene Chlorgas reagiert mit demNatriumhydroxid sofortzuNatriumhypochlorit, Natriumchlorid und Wasser. Der elementare Wasserstoff ist gasförmig in der Natriumhypochlorit- Lösungvorhanden. Das Plexiglasgehäuse der Elektrolysezelle sorgt buchstäblichfür Transparenz derAnlage: DieimBild sichtbaren Wasserstoffblasen zeigen auf einen Blick, dass die Produktion von Natriumhypochlorit aktiv ist. Die Natriumhypochlorit-Lösung wird mit dem Wasserstoff inden Produktbehältergeführt.ImProduktbehälterwirdder Wasserstoff frei.Ein Ventilatorverdünnt denabgetrenntenWasserstoffmit Luftauf die ungefährliche Konzentration von ein Prozent und bläst ihn über die Wasserstoffableitung gefahrlos ins Freie. Ein Luftstromwächter istintegriert,der die Anlage bei StörungenamVentilator sofortabschaltet. Die Natriumhypochlorit-Lösung wird aus dem Produktbehälter heraus mittels Bild und Grafik: Siemens Water Technologies Dosierpumpen dem zu behandelnden Wasserzugeführt. DerFüllstand im Produktbehälter steuert die Natriumhypochlorit-Bereitung: Ein Niveauschalter stoppt die Natriumhypochlorit-Bereitung, sobald derProduktbehältervoll ist und sorgt auch für den Wiederanlauf derAnlage Anwendung zur Desinfektion von Trinkwasser In vielen Regionen außerhalb Europas ist der Einsatz von Chlorgas oder handelsüblicher Chlorbleichlauge sehr schwierig. Mangels lokaler Produktionsstätten müssen diese Chemikalien vielfach importiert oder über weite Strecken auf schlechtenTransportwegen zu den Einsatzorten befördert werden. Heute werden als Kriterien zur Wahl eines geeigneten Desinfektionsmittels neben den hohen Beschaffungskosten immer häufiger auchdie Sicherheitsrisikenbei Transportund Lagerung mit einbezogen. Bei handelsüblicher Chlorbleichlauge muss der Verlust der Wirksamkeit während der Lagerung berücksichtigt werden. Rohrzellenelektrolyse- Anlagen ersetzen daherzunehmend die bis dato eingesetzten Chlorgasanlagen und die handelsübliche Chlorbleichlauge. Die Anlagen vom Typ OSEC B-Pak werden bevorzugt in Trinkwasserapplikationeneingesetzt, in denenWertauf einen ungefährlichen Ausgangsstoff wie Salzgelegtwird. Währendbei Membran-Elektrolyseverfahren hohe Anforderungen an das verwendete Salz gestellt werden, kommt die Rohrzellenelektrolyse-Anlage mit einfacherer Salzqualität aus. Auslegung der Anlage Ausgangspunkt für die Projektierung einer Elektrolyseanlage zur Desinfektion von Trinkwasser ist immer die maximal zu behandelnde Wassermenge und die gewünschte Chlorzugaberate. Daraus ergibt sich der äquivalente, maximale stündliche Chlorgasverbrauch. Die Bereitungsleistung der Elektrolyseanlage muss mindestensdie Produktion der maximal verbrauchten Desinfektionsmittelmenge sicherstellen. Je nach Einsatzfall können0,5 bisüber 100Kilogramm Chlor pro Stunde erforderlich sein. Diesen Leistungsbereich decktSiemens Water Technologies mit den BaureihenOSEC-B und OSEC B-Pakab. Die Anlagen werden einzeln oder als Gesamtsystem mit mehreren parallelen Einheiteninstalliert. Anwendungsbeispiel Schwimmbad Im April 2012 wurde in einemFreibad am GenferSee, im französischen Evian, eine OSEC B-Pak-Anlage in Betrieb genommen, die fünf Kilogramm Chlor proStunde produziert.Die neue Anlage löste eine bis dahin eingesetzte OSEC- B-Anlage ab. Das Vorgängermodell lief zwar lange Jahre zur vollen Zufriedenheit derBetreiber,war aber durch denerhöhten Chlorbedarf imSchwimmbad an seine Grenzen gestoßen. Die nun im Saisonbetrieb produzierte Chlormenge decktden Bedarf, der drei Becken mit einem Gesamtvolumen von 2750 Kubikmeter Wasser; während des Betriebs werden stündlich 1200 Kubikmeter Wasseraufbereitet. Eva Stadelmann, Siemens Water Technologies, Günzburg, Eva.Stadelmann@siemens.com UmweltMagazin Januar 2013 45

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