DE20116242U1

DE20116242U1 - Mittel zur Entfernung von Belägen aus Trinkwasserversorgungseinrichtungen

Info

Publication number: DE20116242U1
Application number: DE20116242U
Authority: DE
Original assignee: SPAENE KG R
Current assignee: Spaene De GmbH
Priority date: 2001-10-04
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2011-10-05
Also published as: DE50201340D1; EP1300368A2; ATE280137T1; EP1300368B1; EP1300368A3

Description

Dipl.-Chem. Dr. Steffen ANDRAE

Dipl.-Phys. Dieter FLACH

Dipl.-Ing. Dietmar HAUG

Dipl.-Chem. Dr. Richard KNEISSL

Dipl.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. Friedrich BAUER

Dipl.-Phys. Dr. Martin FRIESE

Balanstraße 55 D-81541 München

Akte:
Anmelder(in):

3656

R. Späne KG

Mittel zur Entfernung von Belägen aus Trinkwasserversorgungseinrichtungen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Natriumdithionit enthaltendes, in trockener Form vorliegendes Mittel zur Entfernung von Belägen (Inkrustationen) aus Trinkwasserversorgungseinrichtungen, insbesondere zur Entfernung von an den Wänden und an technischen Einrichtungen von Trinkwasserbehältern gebildeten oxidischen Belägen, sowie die daraus durch Wasserzugabe erhältlichen Behandlungslösungen.

Es ist bekannt, dass die reduzierend wirkende Verbindung Natriumdithionit (Na₂S₂O₄) in wässriger Lösung unter geeigneten Konzentrations- und pH-Bedingungen in der Lage ist, eisen- und/oder manganoxidhaltige Beläge aufzulösen, was z.B. zur Rostentfernung oder Dekontaminierung von radioaktiven Metalloberflächen genutzt wird. Es ist in diesem Zusammenhang auch schon bekannt, Komplexbildner von Di- und Polyphosphonsauretyp mitzuverwenden (vgl. z.B. EP 527 0 Al) .

Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, dithionithaltige wässige Lösungen zur Entfernung von u.a. eisen- und/oder

manganoxidhaltigen Belägen einzusetzen, die sich in Einrichtunge wie z.B. Brunnen bilden, die der Wasserversorgung, insbesondere der Trinkwasserversorgung dienen. Es kann in diesem Zusammenhang verwiesen werden auf DE 33 03 802 Al und DE 199 53 807 Al, die in erster Linie die Regenerierung von Brunnen betreffen, sowie die WO 01/42148 Al der Anmelderin.

Im Vergleich zur Entfernung von Rost von Metalloberflächen und Metallteilen gibt es im Bereich der in Trinkwasserversorgungseinrichtungen aus Frischwasser aufgebauten Belägen einige Besonderheiten, die es in der Regel nicht zulassen, zu deren Entfernung bekannte Rostentferner einzusetzen. So ist Trinkwasser ein Lebensmittel, in das keine als gesundheitsschädlich einzustufenden Substanzen eingebracht werden dürfen. Ferner ist die wichtigste Ursache für die Bildung der zu entfernenden Beläge die Lebenstätigkeit von bestimmten spezialisierten Mikroorganismen, die häufig als "Eisen- und Manganbakterien" bezeichnet werden. Das führt dazu, dass die zu entfernenden Beläge wechselnde Mengen von organischen Komponenten enthalten können, die die Wirkung von Substanzen, die an sich für eine Oxidauflösung geeignet sind, abschwächen können. Ferner dürfen die zur Beiagentfernugn verwendeten Mittel keine größeren Mengen an Substanzen enthalten, die dann, wenn sie in den behandelten Wasserversorgungseinrichtungen zurückbleiben, Nährstoffe für die belagbildenden Mikroorganismen darstellen, da dann die Neubildung der entfernten Beläge begünstigt würde, was den Reinigungserfolg schnell zunichte machen kann. Schließlich müssen die verwendeten Substanzen unschädlich sein, wenn sie mit dem bei der Reinigung gebildeten Abwasser in die Umwelt gelangen, d.h. sie müssen unschädlich oder unter Umweltbedingungen leicht abbaubar sein.

Bei der Reinigung von Trinkwasserbehältern ergibt sich das zusätzliche Problem, dass diese Behälter, die in der Regel große unterirdische Kammern ohne direkten Lichtzutritt und mit beschenktem Luftsaustausch sind, dadurch gereinigt

werden, dass die Wände nach Ablassen des Behälterinhalts vom Arbeitspersonal mit einer Behandlungslösung besprüht und dann gespült werden. Zur Vermeidung einer gesundheitlichen Gefährdung bzw. Belästigung des Arbeitspersonals dürfen bei der Reinigung - und, soweit sie direkt vor Ort erfolgt, auch bei der Zubereitung der wässrigen Behandlungslösung - keine störenden Mengen von schädlichen, reizenden oder unangenehmen gasförmigen Produkte gebildet werden. Auch hierdurch ergeben sich Einschränkungen, die in der Mehrzahl aller Fälle eine einfache Verwendung von auf anderen Anwendungsgebieten einsetzbaren Belaglösern bei der Entfernung von Belägen aus Trinkwasserversorgungseinrichtungen, insbesondere bei der Trinkwasserbehälterreinigung, ausschließen.

Obwohl der Vorschlag der Verwendung von Natriumdithionit zur Brunnenregenerierung gemäß DE 33 03 802 Al bereits vor mehr als 15 Jahren gemacht wurde, hat sich ein entsprechendes Verfahren in der Praxis nie etablieren können. Bei dem die Lehre der DE 33 03 802 Al aufgreifenden Verfahren gemäß DE 199 53 807 Al zur Brunnenregenerierung ergeben sich in der Praxis ebenfalls Probleme, indem die dort vorgesehene Verwendung von Komplexbildnern auf der Basis von Hydroxycarbonsäureverbindungen dazu führt, dass der Erfolg von Brunnenregenerierungen durch eine schnelle Neuverkeimung bzw. Neubildung der Beläge in den Brunnen zu rasch zunichte gemacht werden kann, d.h. die Regenerierung ist nicht nachhaltig genug. Eine einfache Übertragung von Verfahren der Brunnenregenerierung auf die Behälterreinigung ist wegen der bei letzterer auftretenden zusätzlichen Probleme nicht ohne weiteres möglich.

Einer Durchsetzung der Verwendung von Natriumdithionit als Mittel (oder als wesentlicher Bestandteil von Mitteln) zur Belagentfernung im Bereich der Trinkwasserversorgungsein-5 richtungen haben vermutlich auch einige Eigenschaften des Produkts Natriumdithionit selbst im Wege gestanden. Natriumdithionit ist ein weißes, die Atemwege und Augen reizendes

Pulver. Produkte, die hohe Mengen an Dithionit enthalten, sind daher nach der GefahrenstoffVerordnung kennzeichnungspflichtig (Symbol "Gesundheitsschädlich" bzw. "Reizend"). In wässriger Lösung und als Dihydrat zersetzt es sich leicht zu Natriumthiosulfat und Natriumsulfit. Bei einer Lagerung in Gegenwart von Feuchtigkeit neigt es zu einer Selbstentzündung. Um eine vorzeitige Zersetzung zu vermeiden, ist das wasserfreie Natriumdithionit daher trocken, d.h. in Metallfässern und feuchtigkeitsundurchlässigen Kunststoffbehältern, gut verschlossen und kühl aufzubewahren. Für eine dezentralen Verwendung am jeweiligen Einsatzort einer Belagentfernung ergeben sich aus den genannten Gründen erhebliche praktische Probleme was die Bereitstellung, den Transport, die Verwendung vor Ort und auch den Umgang mit angebrochenen Gebinden betrifft.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein unter Einsat zbedingungen problemlos verwendbares Mittel zur Bereitung einer Dithionit enthaltenden Behandlungslösung für die 0 Entfernung von Belägen aus Wasserversorgungseinrichtungen anzugeben, das eine Behandlungslösung ergibt, die im Hinblick auf die Belagentfernung hochwirksam ist, bei ihrer Verwendung auch auf dem Gebiet der Behälterreinigung zu keiner problematischen Belastung des Arbeitspersonals mit gesundheitsschädlichen und/oder unangenehmen Gasen führt und bei der Abgabe der verbrauchten Behandlungslösung nach der Reinigung in die Umwelt keine Umweltprobleme verursacht.

Diese Aufgabe wird durch ein Mittel gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte bzw. bevorzugte Ausgestaltungen des Mittels gemäß Anspruch 1 sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 angegeben. Die Erfindung betrifft außerdem eine Behandlungslösung, die durch Auflösen des Mittels gemäß den Ansprüchen 1 bis 7 in Wasser erhältlich ist.

Nachfolgend werden das Mittel, die Bedeutung seiner einzelnen Bestandteile, die Vorteile der daraus erhältlichen wäß-

rigen Behandlungslösungen sowie seine bevorzugte Verwendung noch ergänzend näher erläutert.

Als ersten wesentlichen Wirkbestandteil enthält das Mittel ein Alkalidithionit, insbesondere Natriumdithionit, in Mengen von weniger als 50 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 25 Gew.-%, wobei zur Erzielung der gewünschten Wirksamkeit die Mindestmengen bei etwa 10 Gew.-% liegen sollten. Natriumdithionit wirkt als Reduktionsmittel und überführt wasserunlösliche dreiwertige Eisen- sowie drei- und vierwertige Manganverbindungen (insbesondere Oxide, Oxidhydrate und Hydroxide) in entsprechende lösliche zweiwertige Ionenverbindungen. Natriumdithionit ist ein kennzeichenpflichtiger Gefahrstoff, wenn seine Mengen höher als 25 Gew.-% liegen.

In darunter liegenden Anteilen sind entsprechende Produkte kennzeichnungsfrei. Neben seiner reduktiv-lösenden Wirkung haben Natriumdithionit und das bei seiner Anwendung gebildete Oxidationsprodukt Natriumhydrogensulfit desinfizierende Wirkungen, was zur Vermeidung einer Neuverkeimung und Belagneubildung erwünscht ist.

Als weiteren wirkungsrelevanten Bestandteil enthält das Mittel in Mengen von 4-40 Gew.-%, vorzugsweise von 2-25 Gew.-%, einen Komplexbildner vom Phosphonsäuretyp, insbesondere eine Metallionen komplexierende Verbindung mit mehreren Phosphonsäure- und/oder Carbonsäuregruppen, besonders bevorzugt die Verbindung 2-Phosphonobutan-l,2,4-tricarbonsäure in Form ihres Tetranatriumsalzes (PBTC-Na₄; Handelsbezeichnung Bayhibit S). Diese Verbindung wirkt als Komplexierungsmittel 0 und hält die bei der Belagauflösung/Reduktion gebildeten zweiwertigen Eisen- und Manganionen in Lösung und schützt sie vor einer Reoxidation

PBTC-Na₄ (im folgenden nur noch PBTC) ist der mengenmäßig größte organische Bestandteil des Mittels. PBTC wird im Dunkeln, d.h. z.B. in unterirdischen Trinkwasserbehältern und den zugehörigen Rohrleitungssystemen, nur sehr langsam

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abgebaut und stellt keine Nahrungsgrundlage für Mikroorganismen dar. Es fördert also in den behandelten Wasserversorgungseinrichtungen nicht die Neuverkeimung, und die Wiederverkeimungsgefahr ist im Gegensatz zu Mitteln, die Komplexbildner vom Hydroxycarbonsäuretyp wie z.B. Citrate oder Ascorbate enthalten, sehr gering.

Unter Lichteinfluss wird PBTC in wässrigen Medien jedoch abgebaut, so dass es sich in der Umwelt nicht anreichert. In Kläranlagen wird PBTC zu 95% an Klärschlamm adsorbiert, im Boden biologisch abgebaut. Das Komplexierungsvermögen ist im Vergleich zu anderen Komplexbildnern eher geringer, so dass PBTC keine Schwermetalle aus Sedimenten mobilisiert. In dem erfindungsgemäßen Mittel erfüllt PBTC den gewünschten Zweck, ohne unter den Einsatzbedingungen die Wiederverkeimung zu fördern, und das bei gleichzeitig ausgewogenen sonstigen Eigenschaften, insbesondere was seine Umweltverträ.glichkeit bzw. Abbaubarkeit bei Zutritt von Tageslicht angeht.

Der Metaphosphatbestandteil, insbesondere in Form des sog. Grahamschen Salzes (ein wasserlösliches Natriummetaphosphat) , wird in Mengen von 1-20 Gew.-%, vorzugsweise 3-10 Gew.-%, verwendet und wirkt ebenfalls komplexieren.d und unterstützt die Wirkung des PBTC und gestattet eine gewisse Verminderung von dessen Anteil. Es ist ferner in der Lage, auch geringe Kalkmengen zu lösen und in Lösung zu halten. Es fördert dadurch die Lösung von kalkhaltigen Belägen.

Das Alkalihydrogencarbonat, vorzugsweise Natriumhydrogencarbonat, verwendet in Menge von 5-20 Gew.-%, vorzugsweise von 7-12 Gew.-%, stabilisiert den pH-Wert der Behandlungslösung. Es wirkt als Puffer einer Absenkung des pH-Werts aufgrund einer Luftoxidation des Natriumdithionits entgegen. Bei erniedrigten pH-Werten zersetzt sich Natriumdithicnit nämlich unter Freisetzung von giftigem und geruchsbelästigendem Schwefeldioxid. Das Alkalihydrogencarbonat hält den pH-Wert stabil und verhindert die Entstehung von SO₂, was bei der

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- 7 Behälterreinigung
von großer Bedeutung ist.

Die als weitere Bestandteile vorhandenen wasserlöslichen Salze von Mineralsäuren, insbesondere Alkalisalze der starken Mineralsäuren wie insbesondere Salzsäure und Schwefelsäure, bilden zusammen bis zu 80 Gew.-% der Zusammensetzung des Mittels. Vorzugsweise wird eine Mischung von zwei verschiedenen löslichen Salzen verwendet, und zwar insbesondere von wasserfreiem Natriumsulfat, das in Mengen von 10 bis Gew.-% verwendet wird, vorzugsweise von 10 bis 30 Gew.-%, einerseits, und von Kaliumchlorid, das im wesentlichen in Mengen der gleichen Größenordnung verwendet werden kann. Die Salze wirken in erster Linie als wasserlösliche Füllstoffe, wobei Natriumsulfat den zusätzlichen Vorteil aufweist, Feuchtigkeit zu binden und damit die Stabiliät des Mittels zu erhöhen. Es verhindert auch die Klumpenbildung und bewahrt die Rieselfähigkeit des festen rieselfähigen Mittels. Kaliumchorid unterstützt aufgrund seiner sehr guten Wasserlöslichkeit die schnelle Auflösung des festen erfindungsgemäßen Mittels in Wasser.

Um mit dem Mittel auch eventuell vorhandene organische Belagbestandteile leichter aufzulösen, z.B. die bakteriellen Schleimbeläge (Exopolysaccharide), enthält das Mittel in einer bevorzugten Ausführungsform zusätzlich geeignete, organische Substrate abbauende Enzyme, insbesondere solche von Hydrolasetyp, und zwar in Mengen von etwa 0,01 bis 1 Gew.-% je Enzym, bezogen auf die Gesamtmischung der anderen genannten Bestandteile des Mittels. Die zugesetzten Enzyme wirken als Aufschlussmittel für die Biomasseanteile der zu entfernenden Ablagerungen und können z.B. zu den Proteasen, Lipasen, Cellulasen und/oder Amylasen gehören.

Das erfindungsgemäße Mittel ist ein festes, rieselfähiges Produkt für die Trinkwasserbehälterreinigung, das sich gut in den erforderlichen Wassermengen lösen läßt. Dabei werden vorzugsweise 1 kg des trockenen Mittels in 5 1 Wasser ge-

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löst. Auf Wunsch können natürlich auch höhere Verdünnungen
gewählt werden. In Form der erhaltenen wässrigen Behandlungslösung
kann es in der üblichen Weise zur Lösung von
Belägen auf den Wänden und auf technischen Einrichtungen in
Trinkwasserbehältern versprüht werden. Durch Nachwaschen mit Wasser werden Reste und Abbauprodukte und gelöste Substanzen ohne Probleme entfernt.

Als Reinigungsmittelkonzentrat ist das Mittel einfach,
sicher und ohne übermäßige Transportkosten zum jeweiligen

Anwendungsort zu transportieren, wo man daraus die benötigte Behandlungslösung herstellen kann. Bei Natriumdithionitgehalten
von weniger als 25 Gew.-% ist das Mittel außerdem
kennzeichnungsfrei. Als neutrales Produkt ist es für alle
Trinkwasserbehälteroberflächen, auch säureempfindliche,
geeignet.

Bei seiner Verwendung kommt es überraschenderweise zu keiner nennenswerten Geruchsbelästigung, und aufgrund der Abbaubarkeit von PBTC unter Lichteinwirkung führt es zu keinen
unerwünschten Umweltbelastungen durch organische Wirkstoffe. Die Oxidationsprodukte des Natriumdithionits sind ebenfalls
unschädlich, und Reste von Dithionit können gewünschtenfalls auf einfache Weise unschädlich gemacht werden.

Claims

1. Mittel für die Entfernung von Belägen aus Trinkwasserversorgungseinrichtungen, insbesondere zur Entfernung von an den Wänden von Trinkwasserbehältern gebildeten oxidischen Belägen, gekennzeichnet durch die folgenden Bestandteile (in Gew.-%):

a) Alkalidithionit 10-50%

b) Komplexbildner vom Phosphonoalkancarbonsäuretyp 4-40%

c) Metaphosphat 1-20%

d) Alkalihydrogencarbonat 5-20%

e) wasserlösliche Alkalisalze von Mineralsäuren 20-80%.

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgende Zusammensetzung aufweist:

a) Natriumdithionit 10-50%

b) 2-Phosphonobutan-1,2,4- tricarbonsäure-tetranatriumsalz (PBTC-Na₄) 4-40%

c) Grahamsches Salz 1-20%

d) Natriumhydrogencarbonat 5-20%

e) e₁. Natriumsulfat 10-60%

f) e₂. Kaliumchlorid 10-60%.

3. Mittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgende Zusammensetzung aufweist:

a) Natriumdithionit 10-25%

b) PBTC-Na₄ 5-25%

c) Grahamsches Salz 3-10%

d) Natriumhydrogencarbonat 7-12%

e) e₁. Natriumsulfat 10-30%

f) e₂. Kaliumchlorid 10-30%.

4. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es in Form einer rieselfähigen Feststoffmischung vorliegt.

5. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich organische Substrate abbauende Enzyme, insbesondere Hydrolasen, enthält.

6. Mittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Enzyme ausgewählt sind aus Amylasen, Proteasen, Cellulasen und/oder Lipasen.

7. Mittel nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes vorhandene Enzym in einer zusätzlichen Menge, bezogen auf die Gesamtmenge der Bestandteile gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, von 0,01 bis 1% vorhanden ist.

8. Wässrige Behandlungslösung zur Entfernung von Belägen von den Wänden von Trinkwasserbehältern und von Gerätschaften und technischen Einrichtungen aus Trinkwasserbehältern durch Aufbringen einer Behandlungslösung, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungslösung durch Auflösen eines Mittels nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in Wasser erhältlich ist.

9. Wässrige Behandlungslösung nach Anspruch 8, erhältlich durch Auflösen von 1 kg des Mittels nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in mindestens etwa 5 kg Wasser.