Andreas Hänggi, Thomas Frank
Mit modernen Wasseraufbereitungsverfahren wie ein- und mehrstufige Gegenosmose, elektrisch regeneriertes Mischbett und lonenaustausch können die chemisch-physikalischen Qualitätsanforderungen an Reinstwasser in der Regel problemlos erreicht werden. Bei der Verteilung des Reinstwassers muss jedoch ebenfalls ein Keimwachstum wirksam verhindert werden. In der Tabelle sind unterschiedliche Sterilisations- und Desinfektionsmethoden und die entsprechende Problematik für die Aufbereitung von Reinstwasser dargestellt. Ozon besitzt im Vergleich zu anderen Desinfektionsmitteln den großen Vorteil, dass es zusätzlich zur Eliminierung der Mikroorganismen auch einen sicheren und kontinuierlichen Netzschutz für Lagertanks und Verteilsysteme bietet.
Als Standardverfahren zur Erzeugung von Ozon wird meist die Methode der stillen elektrischen Entladung verwendet. Sauerstoffhaltiges Betriebsgas wird zwischen Elektrodenpaar und Dielektrikum unter Einfluss eines angelegten Hochspannungsfelds in Ozongas umgesetzt. Für den Einsatz im Bereich der Reinstwasserdesinfektion hat sich dieses Verfahren aufgrund des hohen Verbrauchs an Sauerstoff, der Kontamination des Ozongases durch Feuchte, der pH-Absenkung des Reinstwassers durch salpetrige Säure als Folge des Reststickstoffs im Betriebsgas und der aufwändigen Technologie zur Einleitung von Ozon ins Wasser und Entfernung der überschüssigen Gase nicht durchsetzen können.
Besonders geeignet für die Reinstwasserdesinfektion ist das Verfahren der elektrolytischen Spaltung von Wasser. In einer Durchfluss-Elektrolysezelle wird als Elektrolyt eine polymere Kationenaustauschmembran verwendet. Dieser Feststoffelektrolyt ist zwischen der Anode und der Kathode kompaktiert, sodass beide Halbzellen elektrochemisch und gastechnisch voneinander getrennt sind. Der an die Zelle angelegte Gleichstrom bewirkt anodenseitig die Aufspaltung des durchfließenden Reinstwassers in Ozon, Sauerstoff und Protonen und kathodenseitig die Reduktion zu Wasserstoffgas. Die Ozonerzeugung findet in einem Bypass zur Wasser-Ringleitung statt. Das sich im durchfließenden Wasser lösende Ozon wird aus der Bypass-Leitung in die Ringleitung einschließlich der Lagertanks verteilt. So entsteht ein zuverlässiger und keimverhindernder Netzschutz der Anlage.
Beim Einsatz des von Christ entwickelten elektrolytischen Ozongenerators Steritron (Abb. 1) wird eine Kontamination durch Ionen verhindert, da Ozon direkt aus Reinstwasser erzeugt und darin gelöst wird. Des Weiteren wird die Keimbildung wirksam reduziert, und es kommt zu einem Abbau von TOC und Endotoxinen bei gleichzeitig niedrigen Ozonkonzentrationen im Reinstwasser. Der Dauerbetrieb der Anlage ist ohne zusätzliche periodische Desinfektion mit Chemikalien oder Dampf möglich. Installation und Inbetriebnahme sind einfach, der Wartungsaufwand gering und die Betriebskosten niedrig. Das Verfahren ermöglicht eine Erzeugung von Ozon in höchsten Konzentrationen (bis 18 Gew.% Ozon in Sauerstoff) aus entsalztem Wasser. Die Vorteile der Steritron-Anlage sind die lange Lebensdauer der Zelle durch verbesserte Oberflächenbeschichtung der Anode, eine optimierte Anoden-Kathoden-Membran-Anordnung, die niedrige Zellspannungen garantiert, ein inerter und korrosionsbeständiger PVDF-Zellkörper sowie die einfache Bauweise, die den raschen Membranwechsel ohne Spezialwerkzeuge ermöglicht. Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und das CE-Zeichen weisen nach, dass die Geräte den EG-Richtlinien entsprechen und Fremdgeräte nicht beeinflussen. Die Online-Ozonmessung macht eine externe Steuerung möglich. Außerdem verfügt die Anlage über eine umfangreiche Störmelde- und Anzeigevorrichtung für die Überwachung der Betriebszustände und Anschlussmöglichkeiten über Sterilverbindungen (Tri-Clamp, BBS). Die Anlage ist in Leistungsklassen für 1, 3, 6 und 9 g/h Ozon erhältlich.
