Warning: fopen(111data/log202007031324.log): failed to open stream: No space left on device in /home/pde321/public_html/header.php on line 107

Warning: flock() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/pde321/public_html/header.php on line 108

Warning: fclose() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/pde321/public_html/header.php on line 113
Steuerung der Biozidzugabe von Prozeßflüssigkeiten - Dokument DE10237745A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10237745A1 11.03.2004
Titel Steuerung der Biozidzugabe von Prozeßflüssigkeiten
Anmelder Henkel KGaA, 40589 Düsseldorf, DE
Erfinder Rüße, Steffen, Dr., 40789 Monheim, DE
DE-Anmeldedatum 17.08.2002
DE-Aktenzeichen 10237745
Offenlegungstag 11.03.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.03.2004
IPC-Hauptklasse A61L 2/24
Zusammenfassung Verfahren zur Steuerung der Biozidzugabe zu einer wässrigen Prozessflüssigkeit in einer Anlage, in der sowohl eine Vermischung der Prozessflüssigkeit mit Luft in einer Arbeitszone als auch eine Beruhigung der Prozessflüssigkeit in einer Beruhigungszone eintritt, wobei in der Prozessflüssigkeit Mikroorganismen wachsen können, wobei man entweder den Sauerstoffgehalt oder das Redoxpotential der Prozessflüssigkeit misst und Biozid dann in die Prozessflüssigkeit dosiert, wenn entweder der Sauerstoffgehalt oder das Redoxpotential einen jeweils vorgegebenen Mindestwert unterschreitet. Bei der Prozessflüssigkeit kann es sich beispielsweise um das Umlaufwasser einer Lackieranlage oder um eine Kühlschmierstoffemulsion handeln.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft die Verhinderung von unerwünschtem Wachstum anaerober Keime in Prozeßflüssigkeiten, die derartigen Keimen gute Wachstumsbedingungen bieten. Dabei handelt es sich um Prozeßflüssigkeiten, die zwar in einer Arbeitszone in innigen Kontakt mit Luft kommen, aber danach in einer Ruhezone nur wenig Kontakt mit Luft aufweisen. Sofern diese Prozeßflüssigkeiten ein ausreichendes Nährstoffangebot für Mikroben aufweisen, kann in Ruhezonen der Prozeßflüssigkeit der Sauerstoffgehalt durch aerobe Keime rasch aufgezehrt werden, so daß die Bedingungen anaerob werden. Hierdurch wird das Wachstum anaerober Keime begünstigt, deren Stoffwechselprodukte häufig sehr übelriechend sind. Dadurch kann es in der Umgebung der Prozeßflüssigkeit zu starken Geruchsbelästigungen kommen.

Ein Beispiel einer derartigen Prozeßflüssigkeit, in der es zu den genannten Problemen kommen kann, ist das Umlaufwasser aus Lackierkabinen mit Naßauswaschung. Beispielsweise werden zur Lackierung von Automobilkarosserien Spritzkabinen mit Naßabscheidung des anfallenden Oversprays eingesetzt. Durch Versprühen von Wasser wird innerhalb der Spritzkabine ein feinverteilter Wassernebel erzeugt, der die Lackbestandteile des Oversprays aufnimmt und aus der Kabine austrägt. Ebenso wird die Abluft aus solchen Lackierkabinen mit Wasser ausgewaschen, in der Regel in einem Venturi-Wäscher, um zu verhindern, daß Lackpartikel in die Außenluft gelangen. Im Sinne der vorstehenden allgemeinen Beschreibung stellt die Zone, in der die Lackpartikel aus der Luft mit Wasser ausgewaschen werden, die Arbeitszone dar. Hier kommt das Umlaufwasser also in intensiven Kontakt mit Luft. Anschließend wird das Umlaufwasser einem Systemtank und gegebenenfalls weiteren Entsorgungsstufen zugeführt. Diese stellen Ruhezonen im Sinne der vorstehenden allgemeinen Beschreibung dar. Im Systemtank, der nur eine geringe Kontaktfläche mit der Luft hat, findet eine Trennung der abgeschiedenen und koagulierten Lackbestandteile vom Umlaufwasser statt, beispielsweise durch Flotation oder Sedimentation.

Sehr ähnliche Verhältnisse findet man in Anlagen zur Anwendung von Kühlschmierstoffen, die in der metallverarbeitenden Industrie für unterschiedliche Umformprozesse wie Walzen, Bohren, Drehen oder Fräsen eingesetzt werden. Häufig verwendet man hierbei wäßrige Kühlschmierstoffe, die als reine Wasserphase oder als Öl-in-Wasser-Emulsion vorliegen können. In der Arbeitszone werden diese Kühlschmierstoffe auf das zu bearbeitende Werkstück aufgebracht, in der Regel aufgespritzt. Sie kühlen das Werkstück während der Bearbeitung und führen Späne und Metallabrieb ab. Hierbei kommen die Kühlschmierstoffe in innigen Kontakt mit Luft. Danach werden die Kühlschmierstoffe in der Regel in einem Tank gesammelt, um – ggf. nach Abscheidung von Fremdstoffen – wieder zur Metallbearbeitung eingesetzt zu werden. Dieser Tank stellt im Sinne der vorliegenden Beschreibung die Ruhezone dar.

Bei den beiden vorstehend genannten Beispielen kommt es in der Regel zu einem Wachstum von Mikroorganismen in der Ruhezone, da diese Prozeßflüssigkeiten hinsichtlich Temperatur und Nährstoffangebot gute Wachstumsbedingungen bieten. Dies führt häufig zu den eingangs erwähnten Geruchsproblemen, insbesondere dann, wenn durch Sauerstoffzehrung in der Ruhezone die Wachstumsbedingungen für anaerobe Keime günstig werden.

Bisher hat man dieses Problem auf zweierlei Weise bekämpft: Die eine Möglichkeit besteht darin, die Prozeßflüssigkeit ständig mit Biozid zu versetzen und auf diese Weise zu versuchen, das Wachstum von Mikroorganismen zu unterdrücken. Diese nicht am tatsächlichen Bedarf orientierte Biozidzugabe ist zumindest unwirtschaftlich. Sie kann zu Umweltproblemen führen, wenn die biozidhaltigen Prozeßflüssigkeiten ganz oder teilweise entsorgt werden sollen. Beim Kontakt von Anlagenpersonal mit den versprühten biozidhaltigen Prozeßflüssigkeiten können gesundheitliche Probleme auftreten. Und schließlich kann die ständige Gegenwart von Bioziden dazu führen, daß sich biozidresistente Keime entwickeln, die dann nur durch höhere Biozidmengen oder durch andere Biozide bekämpft werden können.

Die zweite Möglichkeit, Geruchsprobleme im Ansatz zu verhindern, besteht darin, in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen die Keimzahlen zu kontrollieren und dann Biozid zuzugeben, wenn die Keimzahl einen Schwellenwert übersteigt. Dies ist zwar sinnvoller als das vorstehend genannte Vorgehen, berücksichtigt jedoch nicht die Art der Keime und das vorhandene Nährstoffangebot, d. h. erlaubt keine Aussage darüber, ob eine starke Vermehrung anaerober Keime droht. Also wird auch nach dieser Methode in der Regel mehr Biozid zugegeben, als eigentlich erforderlich wäre. Ein weiterer Nachteil der Steuerung der Biozidzugabe über eine Keimzahlbestimmung liegt dann, dass diese mehrere Tage in Anspruch nimmt. Eine erforderliche Biozidzugabe erfolgt daher sehr zeitverzögert.

Demnach besteht ein Bedarf nach einem verbesserten Verfahren zur Steuerung der Biozidzugabe zu derartigen wäßrigen Prozeßflüssigkeiten.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Biozidzugabe zu einer wässrigen Prozessflüssigkeit in einer Anlage, in der sowohl eine Vermischung der Prozessflüssigkeit mit Luft in einer Arbeitszone als auch eine Beruhigung der Prozessflüssigkeit in einer Beruhigungszone eintritt, wobei in der Prozessflüssigkeit Mikroorganismen wachsen können, dadurch gekennzeichnet, dass man entweder den Sauerstoffgehalt oder das Redoxpotential der Prozessflüssigkeit misst und Biozid dann in die Prozessflüssigkeit dosiert, wenn entweder der Sauerstoffgehalt oder das Redoxpotential einen jeweils vorgegebenen Mindestwert unterschreitet.

Die Begriffe der „Arbeitszone" und „Beruhigungszone" wurden einleitend bereits erläutert. Vorzugsweise mißt man den Sauerstoffgehalt oder das Redoxpotential der Prozeßflüssigkeit in der Beruhigungszone, da vor allem in dieser eine Vermehrung anaerober Keine droht.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich der Sauerstoffgehalt oder das hiermit zusammenhängende Redoxpotential der Prozeßflüssigkeit als Indikator dafür eignen, daß sich die Bedingungen in der Prozeßflüssigkeit in der Weise ändern, daß sie für die Vermehrung von anaeroben Keimen günstig werden. Ein hinreichend hoher Sauerstoffgehalt oder ein dementsprechend hohes Redoxpotential in der Ruhezone der Prozeßflüssigkeit zeigen an, daß entweder kein Wachstum sauerstoffverbrauchender aerober Keime stattfindet, beispielsweise weil das Nährstoffangebot unzureichend ist, oder daß der Sauerstoffeintrag in die Prozeßflüssigkeit in der Arbeitszone ausreichend groß ist, um die Sauerstoffzehrung in der Ruhezone auszugleichen. Im ersten Fall ist eine Biozidzugabe nicht erforderlich, da überhaupt die Wachstumsbedingungen für Mirkoben schlecht sind. Im zweiten Fall ist ebenfalls keine Biozidzugabe erforderlich, obwohl ggf. eine hohe Keimzahl vorliegen kann, da durch ausreichende Sauerstoffzufuhr gewährleistet ist, daß sich keine günstigen Wachstumsbedingungen für anaerobe Keime einstellen. Im Gegensatz zur bisherigen Praxis der Kupplung der Biozidzugabe an die Keimzahl gibt man also auch im letztgenannten Fall kein Biozid zu, obwohl eine hohe Keimzahl vorliegen kann.

Erst wenn der Abfall der Sauerstoffkonzentration und/oder des Redoxpotentials anzeigen, daß eine starke Sauerstoffzehrung durch aerobe Mikroben stattfindet, wird das Keimwachstum durch Biozidzugabe eingedämmt. Um für eine rasche Vermischung des Biozids mit der Prozeßflüssigkeit zu sorgen, gibt man dieses vorzugsweise an einer Stelle starker Turbulenz zu.

Sauerstoffgehalt oder insbesondere Redoxpotential kann man kontinuierlich oder diskontinuierlich messen. Eine kontinuierliche Messung oder eine diskontinuierliche Messung in kurzen Zeitabständen erlauben es, die Veränderung der Sauerstoffzehrung zu beobachten und das Biozid bei starker Sauerstoffzehrung zuzugeben. Jedoch genügt auch eine diskontinuierliche Messung von Sauerstoffgehalt oder Redoxpotential in längeren Zeitabständen, beispielsweise in Zeitintervallen im Bereich von einer Stunde bis einer Woche, beispielsweise einmal pro Tag. Bei dieser Vorgehensweise legt man fest, ab welcher Untergrenze des Sauerstoffgehalts oder des Redoxpotentials Biozid zugegeben werden soll. Hierbei kann man zunächst anlagenspezifische Erfahrung sammeln, indem man zunächst auf eine Biozidzugabe verzichtet und beobachtet, ab welcher Untergrenze von Sauerstoffgehalt oder Redoxpotential Geruchsprobleme auftreten.

Hat man Biozid zugegeben und hierdurch die Zahl lebender Keime verringert, wird es einige Zeit dauern, bis sich aufgrund der Vermischung der Prozeßflüssigkeit in Arbeits- und Ruhezone wieder ein Sauerstoffgehalt oder ein Redoxpotential eingestellt hat, das keine Vermehrung anaerober Keime mehr befürchten läßt. Daher ist es wenig sinnvoll, kurz nach Biozidzugabe bereits wieder Sauerstoffgehalt oder Redoxpotential zu messen und erneut Biozid zu dosieren, ohne abgewartet zu haben, bis sich Sauerstoffgehalt oder Redoxpotential wieder erholt haben. Daher ist es sinnvoll, nach einer Biozidzugabe mindestens eine Stunde lang zu warten, bevor man erneut Biozid zugibt. Alternativ hierzu kann man nach der Biozidzugabe mit der Messung von Sauerstoffgehalt oder Redoxpotential fortfahren, wobei man ein Anstieg von Sauerstoffgehalt oder Redoxpotential beobachten sollte, wenn Prozeßflüssigkeit zwischen Ruhezone und Arbeitszone zirkuliert. Man gibt frühestens dann erneut Biozid zu, wenn Sauerstoffgehalt oder Redoxpotential einen Maximalwert überschritten haben und wieder abfallen.

Beispielsweise kann man dann Biozid in die Prozeßflüssigkeit dosieren, wenn entweder der Sauerstoffgehalt einen Wert von 2 mg/l, insbesondere 1 mg/l oder das Redoxpotential, ausgedrückt relativ zu einer Silber/Silberchloridelektrode, einen Wert von –200 mV, insbesondere von –300 mV unterschreitet, d. h. stärker negativ wird als dieser Grenzwert. Für die Messung des Sauerstoffgehalts kann beispielsweise eine sauerstoffspezifische Elektrode verwendet werden. Das Redoxpotential mißt man am einfachsten mit Hilfe einer Redox-Elektrode, beispielsweise mit einer handelsüblichen Meßzelle, die eine Platin-Elektrode als Arbeitselektrode und eine Silber/Silberchlorid-Elektrode als Bezugselektrode enthält. Selbstverständlich kann man andere geeignete Bezugselektroden wie beispielsweise eine Kalomel-Elektrode verwenden. Die weiter oben angegebene Untergrenze für das Redoxpotential ist dann entsprechend umzurechnen. Die Verwendung geeigneter Elektroden hat den Vorteil, daß die Messung vollautomatisch und kontinuierlich erfolgen kann.

Wenn entweder der Sauerstoffgehalt oder das Redoxpotential einen jeweils vorgegebenen Mindestwert unterschreitet, gibt man vorzugsweise so viel Biozid zu, daß der Biozidgehalt der Prozeßflüssigkeit nach vollständigem Vermischen oberhalb von 10 mg/l, insbesondere oberhalb von 50 mg/l, jedoch vorzugsweise unterhalb von 200 mg/l, insbesondere unterhalb von 150 mg/l liegt. Selbstverständlich sind die genauen Werte abhängig vom verwendeten Biozid und können der Gebrauchsanleitung für das Biozid entnommen werden.

Vorzugsweise läßt man den Biozidgehalt der Prozeßflüssigkeit zwischen 2 Biozidzugaben auf einen Wert unterhalb vom 50 mg/l, insbesondere unterhalb von 10 mg/l und besonders bevorzugt auf einen Wert unterhalb der Nachweisgrenze absinken. In den genannten Prozeßflüssigkeiten tritt ein Verlust an Biozid insbesondere dadurch ein, daß sich dieses an Schlamm wie beispielsweise Metallabrieb oder Lackkoagulat adsorbiert und mit diesem aus der Prozeßflüssigkeit ausgetragen wird. Man verfährt also vorzugsweise genau entgegengesetzt zur bisherigen Verfahrensweise, bei der man bemüht war, einen Mindestgehalt an Biozid in der Prozeßflüssigkeit aufrecht zu erhalten. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann hierauf verzichtet werden. Dies führt nicht nur zu einer Einsparung von Biozid, sondern insbesondere auch dazu, daß sich in der Prozeßflüssigkeit kein Selektionsdruck für Biozid-resistente Keime einstellt. Daher besteht weniger die Gefahr, daß aufgrund der bevorzugten Entwicklung Biozid-restistenter Keime die Bioziddosierung erhöht bzw. auf wirksamere, aber auch kritischer einzustufende Biozide ausgewichen werden muß.

Besonders bevorzugt ist es, daß das beschriebene Verfahren vollautomatisch, d. h. ohne menschliches Eingreifen abläuft. Hierfür kann beispielsweise eine Biozidlösung in einem Vorratsbehälter zur Verfügung gestellt werden, aus dem sie durch Aktivieren einer Pumpe und/oder eines Ventils automatisch in die Prozeßflüssigkeit in vorgegebener Menge dosiert wird, wenn ein Unterschreiten der vorgewählten Untergrenzen von Sauerstoffgehalt oder Redoxpotential festgestellt wird.

Verwendet man für die Messung Meßelektroden, kann vorgesehen werden, daß diese Elektroden automatisch gereinigt und/oder einer Funktionsprüfung unterzogen werden. Weiterhin kann automatisch überprüft werden, beispielsweise mit Hilfe eines Durchflußmessers, ob tatsächlich Biozidlösung in die Prozeßlösung dosiert wird oder ob beispielsweise eine Funktionsstörung von Ventilen und/oder Pumpen vorliegt. Schließlich kann der Füllstand im Vorratsbehälter der Biozidlösung automatisch überwacht werden. Wird ein Mangel an Biozidlösung oder eine Fehlfunktion der Dosiereinrichtung festgestellt, kann das Bedienungspersonal der Anlage automatisch informiert werden, beispielsweise durch eine Alarmeinrichtung oder durch Ausgabe einer Meldung auf einem Ausgabegerät. Selbstverständlich sollte es auch jederzeit möglich sein, den Sauerstoffgehalt oder das Redoxpotential manuell zu messen und je nach Ergebnis der Messung Biozid zuzudosieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann unabhängig von der Art des verwendeten Biozids ausgeführt werden. Geeignet sind alle Biozide, die auch derzeit bei den genannten Prozeßflüssigkeiten eingesetzt werden. Beispielsweise kann das Biozid ausgewählt sein aus Isothiazolinen und Dibromnitrilopropionamiden.

Wie einleitend beschrieben ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere für Prozeßflüssigkeiten geeignet, bei denen es sich entweder um das Umlaufwasser einer Lackieranlage handelt, in der Lackpartikel mit Hilfe des Umlaufwassers aus der Luft ausgewaschen werden, oder um eine ölhaltige Kühlschmierstoffemulsion. Aufgrund des guten Nährstoffangebots treten insbesondere bei diesen ausgewählten Prozeßflüssigkeiten häufig Geruchsprobleme auf, die auf Stoffwechselprodukte anaerober Keime zurückzuführen sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat demnach gegenüber den üblichen Verfahren also die Vorteile, daß nur dann Biozid zudosiert wird, wenn dies auch wirklich erforderlich ist, daß dies vollautomatisch gesteuert werden kann, daß der Biozidverbrauch gesenkt wird und daß dadurch, daß der Biozidgehalt zwischen 2 Zugaben auf praktisch Null absinken kann, keine Biozid-resistenten Keime begünstigt werden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Steuerung der Biozidzugabe zu einer wässrigen Prozessflüssigkeit in einer Anlage, in der sowohl eine Vermischung der Prozessflüssigkeit mit Luft in einer Arbeitszone als auch eine Beruhigung der Prozessflüssigkeit in einer Beruhigungszone eintritt, wobei in der Prozessflüssigkeit Mikroorganismen wachsen können, dadurch gekennzeichnet, dass man entweder den Sauerstoffgehalt oder das Redoxpotential der Prozessflüssigkeit misst und Biozid dann in die Prozessflüssigkeit dosiert, wenn entweder der Sauerstoffgehalt oder das Redoxpotential einen jeweils vorgegebenen Mindestwert unterschreitet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den Sauerstoffgehalt oder das Redoxpotential in der Beruhigungszone der Prozessflüssigkeit misst.
  3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man dann Biozid in die Prozessflüssigkeit dosiert, wenn entweder der Sauerstoffgehalt einen Wert von 2 mg/l oder das Redoxpotential, ausgedrückt relativ zu einer Ag/AgCl Elektrode, einen Wert von –200 mV unterschreitet.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man dann, wenn entweder der Sauerstoffgehalt oder das Redoxpotential einen jeweils vorgegebenen Mindestwert unterschreitet, soviel Biozid zugibt, dass der Biozidgehalt der Prozessflüssigkeit oberhalb von 10 mg/l, insbesondere oberhalb von 50 mg/l, jedoch unterhalb von 200 mg/l, insbesondere unterhalb von 150 mg/l liegt.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Biozidgehalt der Prozessflüssigkeit zwischen zwei Biozidzugaben auf einen Wert unterhalb von 50 mg/l, insbesondere unterhalb von 10 mg/l absinkt.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es ohne menschliches Eingreifen automatisch abläuft.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Prozessflüssigkeit um das Umlaufwasser einer Lackieranlage handelt, in der Lackpartikel mit Hilfe des Umlaufwassers aus der Luft ausgewaschen werden.
  8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Prozessflüssigkeit um eine ölhaltige Kühlschmierstoffemulsion handelt.
Es folgt kein Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com