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Das Neueste und Größte in der Biofilmkontrolle

Die Ablösung herkömmlicher mikrobiologischer Kontrollbehandlungen durch neuartige Chlorstabilisator-Chemie reduziert die Biofilm-Verschmutzung in Industriewassersystemen erheblich.

Von: Brad Sutherland | Dienstag, 3. August 2021 | Lesezeit: 5 Minuten

Herkömmliche oxidierende Biozide, wie Natriumhypochlorit (Bleiche) und gasförmiges Chlor, werden in der Regel für die Wasserdesinfektion in großen Mengen eingesetzt. Diese Chemikalien können jedoch erhebliche betriebliche Herausforderungen mit sich bringen. Sie können diese Probleme vermeiden und Ihre Betriebskosten deutlich senken, indem Sie auf eine neuartige Chlorstabilisator-Chemie umsteigen.

Herkömmliche oxidierende Biozide haben nur einen sehr geringen Einfluss auf den Biofilm. Biofilm bildet sich auf nassen Oberflächen, Rohrleitungen in Wasserverteilungssystemen, Kühlturmfüllungen und Wärmetauschern. Es bildet sich, wenn Mikroorganismen im Wasser an Oberflächen haften und sich vermehren. Während der Biofilm wächst, bindet er Nährstoffe und Schmutz im Wasser und bildet so eine immer dickere Schicht, die immer schwieriger zu kontrollieren ist. Zur Entfernung von Ablagerungen und Biofilm kann eine mechanische Reinigung oder eine penetrierende/dispergierende Chemie erforderlich sein.

Eine Wasserkontaktfläche, von der Schleim herabtropft oder die sich glitschig anfühlt, deutet eindeutig auf das Vorhandensein eines Biofilms hin und darauf, dass das mikrobiologische Programm außer Kontrolle geraten ist. Die Auswirkungen des Biofilms treten jedoch auf, lange bevor er bei der physischen Inspektion sicht- und fühlbar wird. Biofilm ist ein hervorragender Isolator, da er einen hohen Anteil an eingeschlossenem Wasser mit einer hohen Wärmekapazität enthält. In einem Wärmetauscher können bereits 20 Mikrometer Biofilm (1000 Mikrometer = 0,04 Zoll) die Wärmeübertragung um bis zu 7 % behindern.[1] Bei der Befüllung eines Kühlturms verringert Biofilm die Fähigkeit von Wasser, effektiv zu verdunsten. Dies ist der Mechanismus, der letztendlich die Wärme aus dem Prozess ableiten kann. Der Nettoeffekt ist die Unfähigkeit, Prozessanlagen wie Vakuumpumpen, Oberflächenkondensatoren, Turbinenkondensatoren oder andere Wärmetauscher effektiv und effizient zu kühlen.

Eine typische Entscheidung, die aus dem Fehlen eines ganzheitlichen Ansatzes resultiert, ist die Auswahl von Bleichmitteln als Biozid der Wahl. Bleichen ist preiswert, wirkt schnell und tötet Bakterien im Hauptkreislaufwasser ab. So können Anlagenbetreiber die Zielwerte für die Bakterienzählung in großen Wassermengen erreichen. Bei Bleichmitteln treten jedoch drei wesentliche Probleme auf, die ihre niedrigen Kosten bei Weitem überwiegen.

Das Hauptproblem mit Bleichmittel ist, dass es nur Bakterien abtötet, die frei im Kreislaufwasser verteilt sind; es trägt wenig zur Kontrolle des Biofilms bei, es sei denn, es wird im Übermaß zugeführt, was zu anderen Problemen in der Anlage führt. Sobald sich ein Biofilm bildet, kann Bleiche ihn nicht mehr durchdringen und auflösen.[2]

Zwei weitere Probleme mit Bleichmittel sind, dass es stark ätzend und nicht beständig ist. Bleichmittel sind aufgrund ihrer starken und wahllosen Oxidationskapazität sehr korrosiv. Dies führt zu einer beschleunigten Korrosion von Metallkomponenten im Kühlsystem der Anlage, einschließlich Wärmetauschern und Rohrleitungen. Erhebliche Kosten, einschließlich einer reduzierten erwarteten Lebensdauer der Ausrüstung und einem erhöhten Wartungsaufwand, können auf eine falsche Verwendung von Bleichmitteln zurückzuführen sein. Darüber hinaus oxidiert Natriumhypochlorit Metalle. Die Oxidation von Metallen kann von Vorteil sein, wenn durch Klärung oder Filtration die oxidierten Metalle entfernt werden. Wenn sie jedoch nicht entfernt werden, können sich die oxidierten Metalle auf Metalloberflächen ansammeln, was zu Evans-Belüftungselementen führt, die die Korrosion beschleunigen. Darüber hinaus können oxidierte Metalle als Nährstoff für Mikroorganismen zu mikrobiologisch beeinflusster Korrosion beitragen. Eisen und Mangan sind die primären Metalle, die an diesen Korrosionsmechanismen beteiligt sind.

Bleichen ist in großen zirkulierenden Systemen nicht nachhaltig. In einigen Teilen des Systems kann ein Überschuss erforderlich sein, um einen angemessenen Restwert in anderen Teilen des Systems aufrechtzuerhalten. Als starkes Oxidationsmittel reagiert Bleiche schnell mit organischen Stoffen und Metallen im System und konkurriert somit mit seiner Fähigkeit, Bakterien abzutöten. Dies führt zu variablen Rückständen in der gesamten Anlage.

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Abbildung 1 OnGuard™ 3B Analysator.

Einzigartige chemische Lösung

Solenis hat eine neuartige Chlorstabilisierungschemie entwickelt, die außergewöhnliche Verbesserungen bei der Kontrolle von Biofilmen bietet. Diese patentierte Chemie wird in Kombination mit Natriumhypochlorit verwendet, um eine in situ stabilisierte aktive Chlorlösung zu erzeugen. Die daraus resultierende Lösung kontrolliert effektiv sowohl planktonische Bakterien als auch Biofilme in Zulaufwasser-, Prozesswasser- und Kühlturmsystemen. Die in situ stabilisierte aktive Chlorlösung ist sicher und einfach zu verwenden und verursacht keine der unerwünschten Nebenwirkungen, die mit der Verwendung stark oxidierender Biozide verbunden sind. Und in vielen Fällen hat der Einsatz der Chemie es den Kunden ermöglicht, ihre Betriebskosten deutlich zu senken.

Einzigartige Ausrüstungslösung

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Abbildung 2 – Sensorziel des OnGuard™ 3B Analysators zeigt Biofilmverschmutzung.

2015 entwickelte Solenis ein neuartiges Biofilm-Überwachungsgerät, das das Wachstum von Biofilmen genau misst. Das Gerät, das als OnGuard™ 3B Analysator vermarktet wird (siehe Abbildung 1), ahmt kritische Wärmetauscherbedingungen in Echtzeit nach, indem es die Scherbelastung auf einer Oberfläche dupliziert und gleichzeitig die lokale Oberflächentemperatur simuliert. Der Verschmutzungsfaktor des Wärmetauschers kann kontinuierlich gemessen und bei integrierten Änderungen des Behandlungsprogramms als Trend angezeigt werden. Die Leistungsergebnisse können die Auslegungs- und Betriebsbedingungen jedes relevanten Wärmetauschers vergleichen. Bei der Simulation der Wärmeübertragung ist die Bestimmung der Foulantdicke mit einer Genauigkeit von +/- 5 Mikron (0,005 mm) mittels Ultraschall möglich. Das Gerät unterscheidet zwischen biologischen, organischen und Kalkablagerungen. Abbildung 2 zeigt das Ziel des Ultraschallsensors in einem stark verschmutzten System. Die effektive Nutzung dieses Überwachungstools ermöglicht die Optimierung chemischer Anwendungen und verbessert die Leistungskennzahlen (KPIs). Die Vermeidung von Biofilmen kann mit einem hohen Maß an Genauigkeit erreicht werden, indem Trends analysiert und dann die Mikrobizidzufuhr angepasst wird. Das Ergebnis ist eine optimale Zuführung, ohne dass Sie überbehandeln müssen, um die Ziel-KPIs einzuhalten.

Einzigartige Servicelösungen

Solenis-Vertreter haben einzigartige Service-Möglichkeiten beim Einsatz dieser neuartigen, verbesserten Chlorstabilisator-Chemie. Unsere digitale Plattform ermöglicht unserer Kundenbetreuung sowie Ihren Betriebsvertretern rund um die Uhr, per Fernzugriff oder direkt, den Zugriff auf die Leistungsdaten des Programms. Darüber hinaus ermöglicht die digitale Plattform das Senden von Benachrichtigungen nach Wunsch, um Abweichungen vom Standardbetrieb zu kommunizieren und so eine schnelle Reaktion zu ermöglichen.

ClearPoint℠-Programm

Die oben hervorgehobenen einzigartigen Lösungen sind die Grundlage des ClearPoint℠-Programms von Solenis zur Erkennung und Kontrolle von Biofilm. Dieses neuartige Programm kombiniert fortschrittliche Chemie, patentierte Geräte und fachkundigen Service, um einen umfassenden Schutz gegen mikrobiologische Aktivität und Biofilm in Industriewassersystemen zu bieten.

Abbildung 3 zeigt das Kühlturmverteilerdeck eines Kunden vor und sechs Wochen nach der Behandlung mit dem ClearPoint-Programm.

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Abbildung 3 Kühlturmverteiler vor und sechs Wochen nach der Behandlung mit dem ClearPoint℠Programm.

Um mehr über diese Lösungen zu erfahren, besuchen Sie bitte unsere ClearPoint-Programm-Webseite.

Literaturhinweise

  1. Knudsen, J.G. und Roy, B.V. (1982, 6.–10. September). Influence of fouling on heat transfer (Einfluss von Verschmutzungen auf die Wärmeübertragung) [Konferenzpräsentation]. International Heat Transfer Conference 7, München, Deutschland.

  2. LeChevallier, M.W., Cawthon, C.D. und Lee, R.G. (1988). Factors promoting survival of bacteria in chlorinated water supplies (Faktoren, die das Überleben von Bakterien in gechlortem Wasser fördern). Applied and Environmental Microbiology, 54(3), 649–654.

Brad Sutherland

Senior Business Development Manager – Industrial Water Technologies

Brad Sutherland ist seit 30 Jahren in der Wasseraufbereitungsbranche tätig und bedient Industrie- und Kommunalmärkte. Er hat einen Bachelor of Science in Biologie und einen Master in Betriebswirtschaft.