UC informační
září 2006
občasník
společnosti
United
C h e m i s t r y,
a.s.
Základní principy a technologie ošetřování chladicích vodních okruhů Ú VOD
V
současné době se začínají uplatňovat přísnější ekologická hlediska na hospodaření s vodními zdroji, což se zcela přirozeně dotýká i ošetřování vodních okruhů zejména velkých technologických zařízení jaké jsou pro-
vozovány v odvětví energetiky, papírenského průmyslu apod. Tyto nové aspekty společně s existujícími požadavky na regulaci ukládání vodního kamene, koroze a biologického znečištění zvyšují obtížnost a náklady spojené s provozem programů ošetřování chladicích vodních okruhů. Přes všechny tyto případné technologické komplikace se téma ošetřování chladicí vody obecně opomíjí, což často zapříčiňuje závažné problémy v důsledku prostojů, poškození technologických zařízení, ztráty kontroly nad provozem, vysoké spotřeby vody, narušení životního prostředí, bezpečnostních rizik a zvýšené spotřeby energie. Zanedbávání péče o chladicí vodu vychází často z ne vždy dostatečného vědomí, že chladicí voda je zásadní součástí provozu zařízení nebo technologického postupu, nebo při diskuzích o údržbě chladicí vody je běžná špatná informovanost, neúčinné výrobky a různé reklamní resp. marketingové triky. Tento náš příspěvek má za cíl poskytnout provozovatelům chladicích vodních okruhů základní informace o možnostech a dostupných technikách ošetřování technologické vody tak, aby nedošlo k problémům v důsledku koroze, usazování vodního kamene, organických usazenin a mikrobiologického znečištění. Hlavním zřetelem jsou vedle omezení provozních nákladů prostřednictvím zvýšení efektivity při spotřebě energie a kontrole hospodaření s vodními zdroji, také zdravotní a bezpečnostní rizika, problémy týkající se životního prostředí a výběr optimálních chemických prostředků.
Odpařovací chladicí věže Mnohé výrobní procesy a klimatizační zařízení vyžadují efektivní odvod tepla a tak z odpařovací chladicí věže se stává jeden z nejúčinnějších prostředků přenosu
září 2006
strana /14
tepla. Odpařování vody v chladicí věži zodpovídá za většinu odváděného tepla, kde část tepla se odstraní přenosem do proudícího vzduchu, který prochází chladicí věží. Na druhé straně odpařování vody v chladicí věži koncentruje rozpuštěné soli nacházející se v téměř všech vodních zdrojích, což zvyšuje riziko usazování vodního kamene, koroze a biologického znečištění, protože je chladicí věž také velmi výkonnou „pračkou vzduchu“ a průchod velkého množství vzduchu zařízením má za následek zachycování nejen značného množství prachu a nánosu v chladicí vodě, ale zejména mikrobiálního substrátu. Odkalování vodních okruhů může způsobit potenciální ekologické problémy, zvýšenou spotřebu vody a náklady spojené s odtokem odpadních vod. V mnoha geografických oblastech zabraňuje u uzavřených vodních okruhů vyššímu počtu cyklů tvorba vodního kamene způsobená špatnou kvalitou přídavné vody, zatímco jiné oblasti mají vážné potíže v získání jejího dostatečného množství. Chemické ošetření chladicí vody je proto v mnoha oblastech nezbytné, aby při provozu odpařovací chladicí věže nedošlo k tvorbě vodního kamene. Vodní kámen spolu s biologickým substrátem může způsobovat fyzické zablokování rozvodu potrubí, dílčích zařízení i chladicí věže, a také zvyšuje spotřebu energie. Na tomto místě je třeba si uvědomit, že například tepelná vodivost mědi je o dva řády vyšší, než běžného vodního kamene a náklady na ztrátu energie mohou být značné i při jeho malém množství. Vedle toho způsobuje voda korozi všech konstrukčních materiálů různou měrou. Ocel, používaná jako nejlevnější konstrukční materiál pro chladicí systémy, je velmi rozšířená a snadno podléhá korozi v kontaktu s většinou chladicích vod. Další materiály, jako např. měď, mosaz a galvanizovaná ocel, také korodují, ale nižší rychlostí. K dosažení vhodné životnosti chladicího systému se obecně používají inhibitory koroze, které snižují rychlost koroze na přijatelnou úroveň. Prostředí chladicí vody je také výborné médium pro růst mikroorganismů, které mohou způsobit mnoho závažných problémů. Kromě zvýšeného rizika výskytu legionářské nemoci může biofilm způsobit ucpávky potrubí, urychlit korozi a snížit výkonnost tepelného výměníku. Vliv biofilmu na energetické náklady provozu chladicích okruhů se velmi často podceňuje. Tepelná vodivost biofilmu je podstatně nižší než vodního kamene z uhličitanu vápenatého. Přestože systém může být zcela bez vodního kamene, přítomnost biofilmu může způsobit nadměrnou spotřebu energie. Těmto problémům se lze vyhnout pomocí aplikace vhodných biocidních prostředků, které se přidávají do chladicích věží za účelem regulace růstu nežádoucích mikroorganismů v chladicí vodě. Diskuze o ošetřování chladicích vodních okruhů musí začínat objektivní úvahou nad tím, co lze očekávat od systému chladicí vody, která ve většině zařízení musí poskytnout spolehlivé chlazení technologických komponentů s maximální efektivitou přenosu tepla.
září 2006
strana /14
OPTIMALIZACE CHEMICKÉHO OŠETŘOVÁNÍ VODY Přesto, že správně nastavený provoz systémů chladicí vody je velmi důležitý, operační řízení programů na ošetřování chladicí vody se velmi často opomíjí, a bývá proto také nejčastější příčinou selhání programu. I ta nejlepší kombinace chemikálií na omezování koroze, tvorby kotelního kamene a usazenin s účinnými biocidy je zcela zbytečná, pokud se na vodní okruhy neaplikuje konzistentně a ve správné míře. Recyklace Optimalizace chemického ošetřování chladicí vody začíná správným určením počtu cyklů chladicí vody, tedy počtem opakování, při nichž se rozpuštěné soli v čisté přídavné vodě koncentrují vlivem odpařování z chladicího systému. Správné stanovení počtu cyklů je rozhodující u systémů, které používají nezměkčenou přídavnou vodu, protože programy chemického ošetření nedokáží v chladicí vodě jednoduše upravit nadměrné množství solí způsobujících tvrdost vody. Tento fakt má za následek vypadávání nerozpustných částic a tedy zvýšenou tvorbu kamene jako důsledek vyššího počtu cyklů než odpovídá optimální hodnotě. Počet cyklů lze také ovládat vypuštěním, neboli odkalováním, chladicí vody obsahující koncentrovaná množství tvrdost způsobujících solí ze systému a jejím nahrazením čistou vodou a tak snižovat koncentraci rozpuštěných látek v systému. Ekonomika recyklace Maximálně ekonomický počet cyklů je termín označující počet cyklů, při které jsou celkové provozní náklady na celý program chemického ošetření vodního okruhů nejnižší, a tuto hodnotu lze určit na základě nákladů za vodu, odkalování a chemické ošetření pro každé konkrétní použití. Pro každou kombinaci možných provozních režimů lze najít jedinečnou sestavu parametrů sestávajících z počtu cyklů, množství použitých chemických inhibitorů včetně biocidních prostředků, které zajistí nejnižší celkové provozní náklady. Prvním krokem při výběru maximálně ekonomického počtu cyklů a v mnoha případech i základního programu ošetření je výpočet indexu saturace uhličitanu vápenatého v přídavné vodě. Před stanovením počtu cyklů se používá tento parametr ke zjištění, tvoří-li přídavná voda vodní kámen nebo netvoří. Dále je vždy nutné stanovení správné hodnoty pH, nutné k výběru typu chemických inhibitorů a biocidních přípravků a způsobu jejich dávkování. Vyšší počty cyklů snižují všechny náklady, ale také zvyšují možnost výskytu vodního kamene, usazenin a problémů s biologickým znečištěním. Doporučovaným prostředkem automatického řízení počtu cyklů je přídavná proporcionální metoda, která zahrnuje měření množství chemicky upravené přídavné vody přidané do chladicího systému a vypuštění úměrného množství odkalovací vody ze systému. Ačkoliv je tato metoda použitelná jen když má přídavná voda přijatelnou kvalitu a v systému nedochází k velkým únikům, dosahuje stejné
září 2006
strana /14
úrovně řízení a její instalace a údržba je méně nákladná než systémy založené např. na měření vodivosti. Dávkování chemických přípravků S ohledem na kritické vyhodnocení různých metod dávkování chemických přípravků se jeví jako nejlepší metodou proporcionální dávkování vzhledem k průtoku přídavné nebo odkalovací vody, kdy všechny chemické prostředky včetně základních biocidů se dávkují podle množství odkalování z chladicího systému, které je přímo úměrné množství přidané přídavné vody. Rozmanité počítačové a webové kontrolní systémy, které jsou v současnosti na trhu, nenabízejí ve srovnání se zmíněnými základními kontrolními metodami žádné technické výhody. Vzhledem k rostoucí komplikovanosti systémů jsou často naopak méně spolehlivé než základní metody kontroly a jejich zakoupení a udržování je dražší. Dávkování biocidních přípravků Při stanovení způsobu a množství dávkování biocidů je třeba velmi dbát na to, aby vedle optimální volby účinné látky bylo vždy dosaženo minimální inhibiční koncentrace, neboť kterákoli nižší dávka biocidu nebude schopna dostatečně účinně regulovat růst biomasy a tvorbu biofilmu, který je rozhodující pro kontaminaci povrchů technologického zařízení a nárůst negativních vlivů. Kritická hranice dávkování a časový sled požadovaný na účinnou mikrobiologickou regulaci se může zásadně lišit podle kvality a kontaminace vstupní vody, typu použitého biocidu, použití ostatních chemických přípravků apod. a je jednou z nejdůležitějších součástí stanovení správné strategie chemického ošetření vodních okruhů. Kontrola chemického ošetřování vody Přestože automatické systémy na kontrolu dávkování chemických a biocidních přípravků zvyšují pravděpodobnost, že stanovený program ošetření chladicí vody bude úspěšný, od obsluhy zařízení je také nutno vyžadovat určitou míru pozornosti. Strategie přístupu k zákazníkům společnosti United Chemistry a.s. zahrnuje pravidelný servis, kdy technický zástupce společnosti instalovaná zařízení pravidelně navštěvuje a kontroluje, provádí vlastní testy ošetřované chladicí vody a také pomáhá nalézt řešení případných problémů. Na základě četných zkušeností jsme přesvědčení, že vyškolená obsluha a zkušený servisní personál jsou a vždy budou základem k dosažení správného provozu chladicího systému.
KOROZE Nekontrolovaná koroze je častou příčinou poruch příslušenství vodních okruhů a ucpávání rozvodů chladicí vody v důsledku usazování produktů koroze. Mezi další vlivy, které často nejsou spojovány s korozí, patří tlakové ztráty a snížená efektivita přenosu energie, kterou způsobuje ukládání produktů koroze na površích sloužících k přenosu tepla, kde usazeniny působí jako izolace snižující tepelnou vodivost.
září 2006
strana /14
Faktory V příslušném chladicím systému může předpokládanou míru neregulované koroze ovlivnit mnoho faktorů. Pro výběr a aplikaci antikorozních prostředků je třeba vzít v úvahu přítomnost rozpuštěných plynů, obsah rozpuštěných chloridů a sulfátů, hodnotu pH, sklon vodního systému k tvorbě vodního kamene a obsah ostatních iontů jako například fosfátů a křemičitanů, úroveň biologické kontaminace, ale také technické faktory jako teplota vody, použité materiály, přítomnost galvanických článků a průtočná rychlost vody. Jistý problémem může být i s novými galvanizovanými chladicími věžemi, kde se může vyskytovat tzv. bílá rez, což je produkt urychlené koroze pozinkování na galvanizované oceli. Tento problém se rozšířil, když byl v zinku používaném pro galvanizaci snížen obsah olova kvůli nařízením týkajících se ochrany životního prostředí, čímž se vytvořila zinková slitina, která více podléhá korozi. Bílá rez způsobuje mnohem závažnější potíže v chladicích systémech provozovaných s hodnotami pH nad 8,2. Množství bílé rzi je přímo úměrné jak celkové alkalitě tak pH chladicí vody, kdy vyšší hodnoty u každého z parametrů budou mít za následek zvýšenou míru koroze. Aplikované kontrolní metody zahrnující kontrolu pH chladicí vody, snížený počet provozních cyklů a použití speciálních chemikálií jako inhibitoru koroze zinku dokáží snížit množství bílé rzi jen na několik týdnů po ošetření. Ve většině případů nelze korozi zcela vymýtit, ale pouze omezit nebo ji udržovat v přijatelných mezích. Chemie inhibitorů koroze Při nákupu chemických prostředků se často uplatňuje názor, že všechny chemikálie na ošetření vody jsou stejné, takže se obvykle koupí ty nejlevnější. Toto tvrzení shrnuje některé mylné informace, které se v oblasti chemického ošetření vody často vyskytují. Přestože většina dodavatelů skutečně má výrobky s podobným složením a vzájemné kopírování produktů je celkem běžné, rozdíl mezi úspěchem a neúspěchem činí aplikace specifických produktů na specifickou přídavnou vodu a chladicí systém na charakteristickém technologickém zařízení. K regulaci koroze se v programech ošetření chladicí vody běžně používají specifické chemické inhibitory nebo jejich směsi. Následující seznam uvádí některé běžné, technologicky i z hlediska ochrany životního prostředí reálně použitelné inhibitory koroze s relevantními poznámkami. Používané chemikálie Zinek - Dobrý doplňkový inhibitor s hladinou od 0,5 až 2 mg/l, jeho použití je omezeno z ekologických důvodů, není-li vhodně aplikován, může způsobit tvorbu vodního kamene, Molybdenan - Netoxická náhražka chromanu, často se používá v hodnotách od 8 do 80 mg/l, reguluje bodovou korozi, primární inhibitor oceli od 8 do 12 mg/l, vyšší hodnoty 35 až 250 mg/l pro uzavřené okruhy a náročné prostředí, z ekonomického hlediska se jedná o drahý prostředek,
září 2006
strana /14
Polykřemičitan - Výborný inhibitor oceli a hliníku od 6 do 12 mg/l, vzhledem k ne vždy standardnímu složení není běžně používán, Azoly - Tři typické azolové sloučeniny, MBT (2-merkaptobenzothiazol), BZT (benzotriazol) a TTZ (tolyltriazol), které jsou výbornými sloučeninami inhibitorů žlutých kovů v množství od 2 do 8 mg/l, Polydioly - Inhibitor koroze oceli v množství od 2 do 4 mg/l, také částečně účinný jak disperzant, Dusičnany - Inhibitor koroze specifický pro hliník pro úpravy vody v uzavřených okruzích v hodnotách od 10 do 20 mg/l, Ortofosforečnany - Dobrý inhibitor oceli v hodnotách 4 až 12 mg/l, k úspěšnému použití je třeba přítomnost minimálně 50 mg/l vápníku a pH nad 7,5, Polyfosfáty - Dobrý inhibitor oceli a žlutých kovů v hodnotách 4 až 12 mg/l, k úspěšnému použití je třeba přítomnost minimálně 50 mg/l vápníku a pH nad 7,5, Fosfonáty - Zahrnují sloučeniny jako AMP (amino-tris-metylen fosfonát), které se běžně používají k regulaci vodního kamene. Tyto inhibitory koroze ušlechtilé oceli, jsou vhodné pro úpravu vody s hodnotou pH nad 7,5 a přítomností více než 50 mg/l vápníku, Většina námi navrhovaných úspěšných programů ošetřování chladicí vody využívá více chemických inhibitorů, které jsou smíšené v jednom produktu v kombinaci s biocidními prostředky. Tím se využije synergický efekt, při němž použití směsi účinných látek v kombinaci s biocidy vede k větší redukci koroze než z celkového efektu jednotlivých komponentů.
VODNÍ KÁMEN Ukládání vodního kamene je chemický proces vznikající v důsledku koncentrace rozpuštěných solí v chladicí vodě, které přesahují limity rozpustnosti a usazují se v kontaktu s vodou na površích technologických zařízení. Nejčastější původce tvorby vodního kamene jsou soli vápníku, které vykazují pokles rozpustnosti v závislosti na teplotě tzn., že jsou při zvýšení teploty vody méně rozpustné. Tato vlastnost způsobuje tvorbu vodního kamene v nejcitlivější oblasti, na površích výrobního příslušenství, kde probíhá přenos tepla. V krajních případech se usadí dostatečné množství materiálu, zpravidla tvořeného jak vodním kamenem tak biologickými úsadami, a tím dojde až k fyzickému zablokování průtoku chladicí vody zejména v potrubních systémech. Regulace tvorby vodního kamene Růst vodního kamene lze regulovat nebo podstatně omezit použitím jedné nebo více osvědčených technik, kdy se běžně používají realizací následujících opatření: • Regulování počtu cyklů • Úprava chemickými inhibitory vzniku vodního kamene • Úprava hodnoty pH zpravidla přidáním kyseliny
září 2006
strana /14
• Změkčení přídavné vody v chladicím systému Jak bylo zmíněno výše, počty cyklů se nejsnáze regulují, pokud je instalován dostatečně kvalitní systém automatického odkalování založený na sledování vodivosti nebo naměřeném množství přídavné vody. Chemické inhibitory vodního kamene fungují buď selektivní adsorpcí na rostoucích krystalech kamene, přeměnou struktury krystalu na typ netvořící kompaktní vodní kámen, nebo prostřednictvím chemických reakcí s ionty vodního kamene, které se přemění na sloučeniny s vyšší rozpustností netvořící vodní kámen. Následující seznam uvádí některé běžně používané inhibitory vodního kamene. Používané chemikálie Polyakryláty - Běžně používaný, cenově výhodný pro vápenatý kámen v hodnotách od 5 do 15 mg/l Polymetakryláty - Na vápenatý kámen méně běžné v hodnotách od 5 do 15 mg/l Polymaleiny - Velmi efektivní pro kámen z vápníku při hodnotách od 10 do 25 mg/l, vyšší cena Fosfonáty - Všechny tři běžné fosfonáty jsou výborné inhibitory kamene z vápníků při hodnotách od 2 do 20 mg/l Cheláty – např. EDTA (etylendiamin-tetra-octová kyselina resp. sodná sůl) se stejně jako kyselina citrónová aj. někdy používají pro regulaci růstu vodního kamene z přítomného vápníku při hodnotách od 5 do 100 mg/l Kopolymery - Tyto produkty běžně začleňují dvě aktivní skupiny, např. sulfonát a akrylát, a na skupinovou sloučeninu podávají výborné výsledky v množství 5 až 20 mg/l,vyšší cena Terpolymery - Stejně jako kopolymery zahrnují pouze tři aktivní skupiny, čímž se zlepší jejich výsledky v náročných podmínkách, v množství od 5 do 20 mg/l, drahé Polyfosfáty - Poměrně dobrá regulace tvorby kamene z vápníku v mírných podmínkách, efekt se může obrátit a přispívat k tvorbě kamene z fosforečnanu vápenatého Stejně jako je tomu u inhibitorů koroze, nejlepší výsledek podávají směsi chemikálií na regulaci růstu vodního kamene s účinnou biocidní úpravou vodního okruhu specificky navržených pro danou technologickou aplikaci. Úprava pH Při regulaci růstu vodního kamene je často aplikována úprava hodnoty pH přidáním kyseliny, aby se materiál tvořící vodní kámen chemicky přeměnil na více rozpustné formy. Tímto způsobem, např. při použití kyseliny sírové na úpravu pH se uhličitan vápenatý přemění na síran vápenatý, který je mnohokrát rozpustnější.
září 2006
strana /14
USAZOVÁNÍ Usazenina je obecný pojem pro všechny materiály, které mohou v chladicím systému způsobit problémy a které nejsou zapříčiněné vodním kamenem, korozí nebo biologickou aktivitou. Je známo, že usazeniny mohou pocházet z proniknutí materiálu pocházejícího ze vzduchu v okolí chladicí věže, z kontaminace chladicí vody například prosakujícími mazacími oleji a z materiálu zachyceného v přídavné vodě. Usazeniny ovlivňují provoz stejně jako vodní kámen, chovají se jako tepelná izolace, která snižuje efektivitu přenosu tepla v provozním příslušenství. Usazeniny mohou také způsobit fyzické zablokování průtoků chladicí vody a zvýšit rychlost koroze tím, že blokují přístup inhibitorů koroze ke kovovému podkladu, tj. ke korozi pod těmito usazeninami. Regulace procesu usazování Přijatá opatření k regulaci usazenin závisejí na příčině problému. Při potížích s kontaminací procesu je nejlepší odstranit prosakování v systému, zatímco většinu pevných částic usazenin lze regulovat přidáním disperzantů v kombinaci s biocidy do chladicí vody. Následující seznam zahrnuje některé používané disperzanty, se kterými se lze běžně setkat, včetně několika poznámek: Používané chemikálie Polyakryláty - Běžně používané, cenově výhodné pro usazeniny z hlíny a kalu při hodnotách od 5 do 15 mg/l Polymetakryláty - Na hlínu a kal méně častý, při hodnotách od 5 do 15 mg/l Polymaleiny - Velmi účinný pro usazeniny z hlíny, kalu a železa při hodnotách od 10 do 25 mg/l, drahé Polystyreny - Efektivní inhibitor usazenin, méně citlivý na železné plochy, běžně se používá v hodnotách od 10 do 20 mg/l Kopolymery - Tyto produkty běžně začleňují dvě aktivní skupiny a mají velmi dobrou dispergační účinnost v hodnotách od 5 do 20 mg/l Terpolymery - Stejně jako kopolymery zahrnují pouze tři aktivní skupiny ke zlepšení jejich efektu v náročných podmínkách v množství od 5 do 20 mg/l, drahé Polydioly - Jako detergent disperguje mnoho usazenin v hodnotách od 2 do 10 mg/l Detergenty - Specifické detergenty se používají k dispergaci mnoha různých typů usazenin Vysoké množství pevných usazenin by mělo být řešeno kombinací chemických disperzantů resp. detergentů resp. sekvestrantů a nastavením filtračního elementu ve vedlejším okruhu.
září 2006
strana /14
BIOLOGICKÉ ZNEČIŠTĚNÍ Není-li růst mikroorganismů v chladicím systému regulován, má vždy za následek tvorbu vrstev biologického znečištění tzv. biofilmu na všech površích, které jsou v kontaktu s chladicí vodou. Biofilm ovlivňuje provoz stejně jako výše zmiňovaný vodní kámen a usazeniny, chová se jako tepelná izolace, a tím snižuje schopnost přenosu tepla ve výrobním zařízení. Biofilm má obvykle za následek závažný vzrůst rychlosti koroze díky tvorbě anaerobních oblastí pod vrstvou znečištění. Tím dochází ke korozi galvanických článků a tvoří se vedlejší metabolické produkty jako např. sirovodík a kyselina sírová, které napadají kovové podklady. Závažné případy biologického znečištění mohou vyústit v celkové selhání chladicího systému, protože biomasa fyzicky zacpe rozvody chladicí vody ve výrobním příslušenství a v chladicí věži. Biologická kontaminace a zejména její metabolické produkty mohou zásadní měrou ovlivnit růst a strukturu vodního kamene, a možnosti jeho regulace. Chemické aspekty V současné době se k regulaci biologického znečištění používá pravidelné dávkování biocidních přípravků, které zneškodňují mikroorganismy přítomné v chladicím systému tak, aby úroveň mikrobiálního znečištění nepřekročila přijatelnou hranici. Účinnost biocidních přípravků spočívá v typu účinné substance a jeho dávkováni, protože biocidní přípravek nefunguje dostatečně, pokud se nedosáhne a po danou dobu neudrží kritická minimální inhibiční koncentrace. Kritická dávka a požadovaná doba pro účinnou kontrolu mikroorganismů se podstatně liší v závislosti na tom, který biocid se použije a z mikrobiologického hlediska podle celkového stavu chladicího systému. Nejčastěji používané biocidy lze rozdělit do dvou hlavních tříd, oxidační a neoxidační. Oxidační biocidy fungují na bázi chemické oxidace buněčné struktury organismu, kterou irreverzebilně porušují, a tím tento organismus zahubí. Vzhledem k účinnosti oxidačních biocidů si žádný organismus proti ním neumí vytvořit nebo získat dostatečnou odolnost. Oxidační biocidy jsou obvykle cenově výhodné, rychle zasahují cílový mikroorganismus a mají nízkou účinnou dávku. Oxidační biocidy mají však také negativní vedlejší účinky. • Většina z nich zvyšuje korosivní vlastnosti chladicí vody, • Některé biocidy, např. chlor, produkují vedlejší produkty, které jsou nežádoucí pro životní prostředí, • Přípravky regulující korozi a vodní kámen lze desaktivovat pomocí specifických oxidačních činidel, • Žádné oxidační biocidy nemají dispergační efekt na odstranění mrtvých mikrobiologických částic nebo na proniknutí přes vrstvy organického slizu. • Co se týče účinnosti, některá oxidační činidla jsou citlivá na pH vody přesahující do alkalické oblasti.
září 2006
strana 10/14
Následující seznam zahrnuje některé běžné oxidační biocidy:
Používané chemikálie Hydantoiny – Chlor, brom derivát je velmi účinný produkt při hodnotách 12 až 36 mg/l, vysoká cena a ca 50%-ní reziduální zbytek organické sloučeniny, Chlordioxid - Vysoce účinný produkt při hodnotách od 0,5 až 2 mg/l aktivní látky, musí se vyrábět přímo na místě z reaktivních příměsí, kontakt je v řádu minut, Chlornan - Starý způsob a často finančně nejvýhodnější produkt při hodnotách od 1,5 až 3,0 mg/l, není účinný při hodnotách pH nad 7,5, Bromnan - Dražší než chlornan, vysoce účinný i při vyšších hodnotách pH, Ozon - Velmi účinný biocid, hlavním problémem jsou náklady a údržba generátoru na místě a potřeba čistého vzduchu. Ozonové emise z chladicí věže mohou způsobit ekologický problém. Neoxidační biocidy různými způsoby zasahují do metabolismu organismu a zabraňují jeho běžným metabolickým procesům, čímž organismus zahubí. Aplikace neoxidačních biocidů mohou být poměrně nákladnější oproti oxidačním, vyznačují se však dlouhou dobou působení a většina z nich funguje i při průběžné kontaminaci procesu, při jejich použití není patrný žádný vliv na korosivnost a většinou nemají ani vliv na chemikálie regulující korozi a tvorbu vodního kamene. Neoxidační biocidy se často aplikují na přesně zacílený specifický druh problematických organismů a některé z nich mají i dispergační účinek na odstranění mrtvého biologického nánosu.
Následující seznam uvádí některé běžně používané neoxidační biocidy:
Používané chemikálie Trisnitro - Účinný pouze při dlouhodobém působení, dávkování 70 až 140 mg/l podle produktu, obecně méně účinný v chladicí vodě při nízkých teplotách Kvartérní sloučeniny - Účinné proti bakteriím a řasám v dávkách 25 až 500 mg/l, pěnivé, desaktivují se olejem, vysoká tvrdost. Zpravidla nízké náklady Isothiazolin - Středně účinný proti všemu kromě řas při hodnotách od 35 až 600 mg/l. Většinou v kombinaci s jiným neoxidačním biocidem Glutaraldehyd - Obvykle účinný biocid zejména na anaerobní bujení, jehož negativními vlastnostmi jsou relativně vysoké dávky od 100 do 500 mg/l potřebné po účinnou kontrolu DBNPA - Obecně účinný biocid, u napadení řasou jsou potřeba vyšší dávky, dávkování od 25 do 100 mg/l, hodnoty pH mezi 6,0 a 9,5, rychlé účinky Standardní praxe mnoha dodavatelů ošetřování chladicí vody je kombinace oxidačních a neoxidačních biocidů, avšak nasazení optimálních biocidních
září 2006
strana 11/14
přípravků vyžaduje pravidelné mikrobiologické sledování ošetřovaného systému s ohledem jak na kvalitu vstupní vody tak na ostatní chemikálie přidávané do systému. Regulace růstu mikroorganismů Pro dostatečné biocidní ošetření a zejména na kontrolu Legionelly lze doporučit oxidační biocid doplněný podle potřeby o neoxidační biocidy a dispergátor. Pravidelné dávkování bromových biocidů, např. Biocide BS resp. Biocide DB resp. Biocide DBI, se ukazuje jako výborná ochrana nejen proti Legionelle, ale i ostatní mikroflóře jakou jsou anaerobní a aerobní bakterie, kvasinky, plísně a částečně řasy i vyšší živočichové. Vyhodnocení účinnosti biocidního programu je nutné průběžně upřesnit pomocí mikrobiologického sledování populace mikroorganizmů obsažených v ošetřované vodě a to jak kultivací na vhodných půdách tak pomocí testovací soupravy ATP.
VÝBĚR CHEMICKÉHO PROGRAMU OŠETŘOVÁNÍ VODY V některých geografických oblastech se nachází voda s přirozeně nízkou alkalitou, nízkou tvrdostí, které jsou, stejně jako změkčená voda, obvykle velmi korosivní. Do této klasifikace patří také mnoho čištěných průmyslových odpadních vod, které by mohly být využity jako přídavná voda do chladicí věže. Tato voda byla dříve úspěšně upravována prostřednictvím programů založených na chemikáliích s vysokým obsahem chromanu a zinku, které jsou nyní z ekologických důvodů nepoužitelné. Dnes se nejlépe ošetřují pomocí prostředků obsahujících alespoň dva dobré anorganické inhibitory koroze, jako např. polykřemičitany, zinek nebo molybdenany, organických inhibitorů jakými jsou např. polydioly a azoly na ochranu žlutých kovů. Program završuje disperzant na regulaci usazování pevných částic popř. fosfonáty k regulaci ukládání produktů. Přídavné vody se střední hodnotou alkality a tvrdostí vápníku se běžně nacházejí na mnoha místech. Tento druh vody dovoluje mnohem širší výběr typů chemikálií na úpravu takové vody, kdy při správném výběru a kontrole je možno dosáhnout přijatelných výsledků. Následující chemické postupy jsou pro tento typ vody obecně používány: • Programy, které k regulaci tvorby vodního kamene používají pouze fosfonáty a polymery a kterým se běžně říká všeorganické, jsou v řadě případů používány s dobrými výsledky. Vodní kámen se odstraňuje výše uvedeným způsobem, zatímco koroze se reguluje vytvořením vrstvy fosfonátu vápníku resp. železa absorbovaném na kovových površích a vytvořenou tvrdostí a alkalitou. Lepší programy také zahrnují azoly na ochranu žlutých kovů a mohou obsahovat doplňkové disperzanty pro lepší regulaci usazenin. Často je přidáván molybdenan a v množství od 4 do 6 mg/l, který funguje jako doplňková regulace bodové koroze.
září 2006
strana 12/14
• Chemie inhibitorů fosfátů používající úpravu pH k udržení chladicí vody bez fosfátového vodního kamene (obvykle 7, 0 až 7,5) se používá jako nízkonákladový program, který v mnoha případech může mít dobré výsledky. Regulace vodního kamene u tohoto typu programu závisí na úpravě pH, zatímco k regulaci koroze oceli se používají vysoké hodnoty orthofosfátu, 6 až 12 mg/l. Dobrou cestou je použití azolu na ochranu žlutých kovů, a také zahrnutí disperzantů a polymeru, aby napomáhaly regulaci usazenin a kamene. • U programů s alkalickými fosfáty neboli stabilizovanými fosfáty závisí regulace tvorby kamene bez úpravy pH na fosfonátech a chemii složitých polymerů. Korozi lze kontrolovat orthofosfáty, vysokou alkalitou a usazením regulované vrstvy kalcium-fosfonátu resp. fosforečnanu vápenatého na ocelovém povrchu. Vyžaduje se použití azolu na ochranu žlutých kovů, ale je možné použít i další disperzanty podle toho, jaké polymery jsou použity. V některých programech se může vyskytovat molybdenan, v podstatě jako dodatečná ochrana proti bodové korozi. • Do všech výše zmíněných programů lze přidat zinek jakožto doplňkový inhibitor koroze, ale použití tohoto kovu je stále více omezováno z ekologických důvodů. Minimálně dva organické inhibitory koroze, polydiol a malein-fosfonát, také mohou při použití poskytnout dodatečnou ochranu proti korozi. Přídavná voda s tvrdostí vápníku a alkalitou nad 300 mg/l je méně běžná a pro ošetření tohoto typu přídavné vody existují některé osvědčené chemické prostředky jako úprava pH pomocí buď organických nebo fosfátových inhibitorů, změkčená přídavná voda ap. Použití změkčené přídavné vody se u takto tvrdé vody úspěšně osvědčilo. Změkčená přídavná voda se také u většiny typů vod vyžaduje k zajištění nulového odtoku. Není-li přídavná voda změkčená, pak nelze dosáhnout vysokého počtu cyklů, které se požadují k vyvážení odkalování a ztráty ventilací, aniž by se tvořil vodní kámen.
OPTIMALIZACE VÝBĚRU Pro správné ošetření chladicí vody a výběr optimálních chemických přípravků a programu jejich aplikace je důležité zajistit vhodné kontrolní systémy a chemické prostředky, které budou odpovídat parametrům chladicích systémů, jejich zařízení a specifické kvalitě přídavné vody. Ekologické aspekty Při výběru programu na úpravu vody je nutné stále více přihlížet také k oblasti nařízení týkajících se ochrany životního prostředí a ochrany vody a umět zvážit dopad ekologických nařízení na použité chemikálie popř. poskytnout regulačním orgánům všechny potřebné informace.
září 2006
strana 13/14
Zdravotní a bezpečnostní aspekty Mnoho chemikálií na ošetření chladicí vody patří mezi nebezpečný materiál a některé z nich mohou být i toxické. Biocidy jsou prakticky vždy různě nebezpečné látky vyžadující kvalifikovanou manipulaci a skladování. Z tohoto důvodu byly vyvinuty pro chladicí věže speciální produkty jako např. Biocide BS, jejichž skladování a použití netvoří žádná zdravotní a bezpečnostní rizika. Použití těchto bezpečných produktů je nejjednodušší způsob, jak předejít možným chemickým haváriím.
Místní servis Pro úspěch nebo neúspěch programu na ošetření vody je zásadně významným faktorem kvalita a rozsah poskytovaného servisu u zákazníka, a to kvůli jeho těsné spolupráci při specifikaci a kontrole programu chemického ošetřování vody a při případných potížích. Společnost United Chemistry a.s. proto klade důraz na vysokou četnost a kvalitu komunikace mezi zákazníkem a odborným personálen společnosti tak, aby byl dosažen optimální a bezproblémový provoz ošetřovaných technologických zažízení při zachování minimálních nákladů a zatížení životního prostředí.
