Hygiene-Management für Kühlanlagen (Empfehlung)

Anwendungsbereich

Eckdaten für den Betrieb von Rückkühlwerken Sicherstellung des hygienegerechten Betriebs von Verdunstungskühlanlagen

"Diese Richtlinie gilt für Kühlanlagen und -apparate, bei denen Wasser verrieselt oder versprüht wird oder anderweitig in Kontakt mit der Atmosphäre kommen kann. Dabei ist es unerheblich, ob das Kreislaufwasser als Kühlmedium im Prozess direkt eingesetzt wird oder die Prozesswärme über Wärmeübertrager aus einem Primärkühlkreislauf auf einen Wasserkühlkreislauf übertragen wird. Die Richtlinie gilt nicht für Wärmeübertrager, in denen das Fluid (Wasser) in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird und die Prozesswärme direkt über Luftwärmeübertrager an die zur Kühlung herangeführte Luft übertragen wird (Trockenbetrieb). Die Hygieneanforderungen an Naturzugkühltürme ab 200 MW thermischer Leistung fallen nicht in den Anwendungsbereich dieser Richtlinie; diese sollen in einer weiteren Richtlinie behandelt werden".

Eckdaten

"Ziel dieser Richtlinie ist es, die Betriebssicherheit der Anlagen sicherzustellen. Unter dieser Voraussetzung ist die Wahl des Aufstellungsorts von untergeordneter Bedeutung. Bei unter Hygienegesichtspunkten einwandfreiem Betrieb sind die Risiken minimiert, können jedoch nicht vol ständig ausgeschlossen werden. Der Unternehmer und sonstige Inhaber einer Anlage ist verpflichtet, Dritte vor Gefahren zu schützen, die über das übliche Betriebsrisiko hinausgehen, nicht ohne weiteres erkennbar und von Dritten nicht vorhersehbar sind. Die Pflicht zur Instandhaltung risikobehafteter Anlagen setzt nicht erst dann ein, wenn mit Mängeln zu rechnen ist, sondern besteht grundsätzlich. Die mit der Verkehrssicherungspflicht verbundenen Instandhaltungsaufgaben des Betreibers beginnen mit dem Gefahrenübergang (Abnahme). Der Unternehmer und sonstige Inhaber ist verpflichtet, die erforderliche Instandhaltung der Anlage zu gewährleisten. Die Hygieneanforderungen für Planung, Errichtung und Betrieb von Verdunstungskühlanlagen setzen umfangreiche Kenntnisse und Erfahrungen des Personals voraus".

„Verdunstungskühlanlagen und -apparate, die betriebsbedingt Aerosole in die Umgebungsluft abgeben, unterliegen unter anderem den folgenden rechtlichen Anforderungen mit den jeweils zugehörigen Verordnungen, des ArbSchG, BImSchG, IfSG“

So ist z.B. im Arbeitsschutzgesetz geregelt, dass „Der Betreiber einer Verdunstungskühlanlage hat den Stand der Technik, Arbeitsmedizin und Hygiene gemäß § 4 des Arbeitsschutzgesetzes wahrzunehmen und zu erfüllen. Der Arbeitgeber ist nach § 5 Arbeitsschutzgesetz verpflichtet, eine Gefährdungsbeurteilung durchzuführen“.

Gesundheitsrisiken durch Mikroorganismen im Zusammenhang mit Verdunstungskühlanlagen sind bekannt und zu vermeiden. Mikroorganismen befinden sich hauptsächlich ca. 90% in Biofilmen oder Ablagerungen aus Kalk. Biofilme bestehen zu ungefähr 95 % aus Wasser. Der größte Teil der Trockensubstanz besteht aus extrazellulären polymeren Substanzen. Zusätzlich können Biofilme organische und anorganische Partikel enthalten. Durch die Biofilme erhalten die Mikroorganismen Vorteile, wie z. B. die Anreicherung von Nährstoffen, die Bildung von Lebensgemeinschaften (Biodiversität, Symbiose) sowie den Schutz gegenüber Bioziden und anderen Umweltfaktoren,

Daher gilt vorrangig die Vermeidung von

1.Scaling

Bildung von Belägen auf wasserberührten Wandungen von Anlagen. [in Anlehnung an VDI 2035 Blatt 1]

2. Fouling

Verschmutzung von wärmeübertragenden Anlagenteilen durch Inhaltsstoffe des Kreislaufwassers. „Unter Fouling (engl. Verschmutzung, Bewuchs) versteht man die Verschmutzung von wärmeübertragenden Anlagenteilen durch Inhaltsstoffe des benutzten Kühlwassers. In der Kühltechnik und auch anderen technischen Bereichen unterscheidet man zunächst grob nach Mikro- und Makrofouling. Makorfouling wird verursacht durch grobteilige Stoffe biologischen Ursprungs. Diese Stoffe können durch die Kühlwasserpumpen von den Kühlwasserquellen in den Kühlwasserkreislauf eingetragen werden. Auch bei geschlossenen Systemen in Kühltürmen ist der Eintrag durch offene Kanäle oder durch den Wind in die Kühlturmtassen möglich. Bei Kühltürmen lösen sich manchmal Teile der Einbauten und gelangen so in den Kühlkreislauf. Alle diese Stoffe verunreinigen die wärmeübertragenden Flächen der Kühler und Wärmeübertrager und verschlechtern ihren zugehörigen Wärmeübergangskoeffizienten und können zu mikrobiologischer Verunreinigung führen“.

3.Aufbereitung des Rohwassers im Betrieb und nach Stillstandzeiten

Aufbereitung des Rohwassers ist abhängig von der Art des eingesetzten Wassers und der Wasserqualität. z.B. Entfernung von Schwebstoffen und Partikeln, Entfernung von gelösten Stoffen mittels Entcarbonisierung, Enthärtung oder Entsalzungsverfahren. Hierbei sind die korrosionschemischen Auswirkungen der Wasseraufbereitung zu berücksichtigen. Im Sinne der Prävention wird empfohlen, das Zusatzwasser (Rohwasser) weitergehend mikrobiologisch zu untersuchen und die Aufbereitung darauf abzustimmen. Enthärtungs- und Membrananlagen sind bei Betriebsunterbrechungen nach drei Tagen zu regenerieren oder zu spülen oder bei längeren Betriebsunterbrechungen nach Herstellerangaben zu konservieren. Vor Aufnahme des Probe- oder bestimmungsgemäßen Betriebs wird das Kühlsystem mit Wasser befüllt. Die chemische und mikrobiologische Beschaffenheit des Wassers an der Übergabestelle muss vor Befüllung bekannt sein. Besonders wichtig sind die hygienerelevanten Parameter

  • Koloniezahl,
  • Pseudomonas aeruginosa
  • Legionella spp.

Die Befüllung darf nur stattfinden, wenn die Wasserbeschaffenheit keine negativen Auswirkungen auf den hygienegerechten Betrieb der Anlage erwarten lässt. Zwischen den Ergebnissen dieser Analysen und der Befüllung der Anlage sollen nicht mehr als sieben Tage liegen.

4.Behandlung des Kreislaufwassers

Zur Behandlung des Kreislaufwassers kommen entsprechend den Anforderungen verschiedene Verfahren, auch in Kombination zum Einsatz: Filtration, Dosierung von Härtestabilisatoren, Korrosionsinhibitoren, Bioziden oder physikalische Desinfektionsverfahren

5.Desinfektion

„Beim Einsatz nicht oxidierender Biozide ist der Wirkstoff in regelmäßigen Abständen (z. B. quartalsweise) zu wechseln, um Resistenzen von

  • Legionellen
  • Pseudomonaden
  • Mikroorganismen

zu vermeiden. Die Zugabe-Menge von Bioziden ergibt sich aus dem Gesamtvolumen des Kreislaufwassers der Verweilzeit und der Wasserbeschaffenheit“.

6.Regelmäßige Kontrolle der Hygiene, Wasserbeschaffenheit, Wasserbehandlung

„Die Hersteller haben für ihre Anlagenteile die Anforderungen an die Beschaffenheit des Kreislaufwassers (Maximal-/Minimalkonzentrationen) zu benennen Stand der Technik (VDI 6022 mit VDI 3803) Mindestens müssen die folgenden chemischen, physikalischen Parameter des Kreislaufwassers online, jedoch einmal in 14 Tagen bestimmt werden“:

  • Elektrische Leitfähigkeit
  • pH-Wert
  • Gesamthärte (Summe Erdalkalien)
  • Chlorid
  • Sulfat
  • Konzentration des Konditionierungsmittels
  • Kalzium
  • Säurekapazität (KS4,3 Hydrogencarbonat)
  • Säurekapazität (KS4,3 Hydrogencarbonat)
  • Säurekapazität (KS4,3 Hydrogencarbonat)
  • Säurekapazität (KS4,3 Hydrogencarbonat)

Anlagenspezifisch abhängige Parameter

  • Nitrat, Nitrit, Ammonium, Phosphat, Eisen, Chrom, Kupfer, Zink, Mangan, TOC, abfiltrierbare Stoffe oder Trübung, Silikat
  • Der Zeitraum zwischen aufeinanderfolgenden Messungen darf auf bis zu zwei Monate ausgedehnt werden, wenn Erfahrungen vorliegen, die belegen, dass die Werte im laufenden Betrieb stabil sind.

Regelmäßige Hygienekontrollen

  • Regelmäßige Laborkontrollen mindestens alle 3 Monate bzw. monatlich durch geschultes Personal gemäß VDI 6022 Typ A oder VDI 2047-2 Typ A Legionellen, Pseudomonas aeruginosa (nicht zwingend erforderlich, aber empfohlen)
  • Untersuchungen während des laufenden Betriebes Gesamtkeimzahl (zweimal monatlich mittels Eintauch- Nährmedien (Dip-Slides)

Zu prüfende Bauteile

Prüfung auf

Funktion, Mineralische Ablagerungen, Schmutz/Schlamm ablagerungen, Biofilm (Biologische Ablagerungen), Beschädigung / Korrosion

Bauteile/ Komponenten

Mess- und Regelorgane, Abflutung/Absalzung, Abschlämmung, Pumpen, Filter, Mess- und Regelorgane Wärmeübertrager, Filter, Füllkörper, Sprühdüsen, Tropfenabscheider, Rohrleitungen, Kühlturmtasse, Alle Komponenten

Maßnahmen

Instandsetzen

Mikrobiologische Untersuchungen /Entfernen

1 Monat, Intervall, 3 Monate, 12 Monate

„Für die mikrobiologischen Untersuchungen des rückgekühlten Wassers muss eine Wasserprobe durch entsprechend geschultem Personal gemäß DIN EN ISO 19458 entnommen und dem Labor übergeben werden. Die Probe wird vorzugsweise aus dem Kreislaufwasser zwischen laufender Pumpe und Versprühung/ Berieselung entnommen“.

Wichtiger Hinweis

„Die Probenahmestelle muss in Strömungsrichtung vor der Biozid-Dosierstelle liegen. An dieser Stelle ist eine Probenahme-Möglichkeit (desinfizierbar, vorzugsweise abflammbare Entnahmearmatur und Wasserablauf) vorzusehen. Vor der Probenahme ist das Wasser mindestens 30 s ablaufen zu lassen. Ist eine Probenahme an dieser Stelle nicht möglich, so kann die Probe entweder direkt unter der Versprüh-Einrichtung oder als Schöpfprobe aus der Kreislaufwasserwanne entnommen werden“.

7.Stillstandzeiten

„Als Stillstand wird eine ununterbrochene Außerbetriebnahme der Verdunstungskühlanlage von mehr als vier Wochen definiert. In solchen Fällen wird die vollständige Entleerung der Kreislaufwasser führenden Teile der Anlage empfohlen. Die Entleerungen bleiben geöffnet, damit Regen- oder Schmelzwasser gegebenenfalls abfließen kann. Die gesetzlichen Vorgaben hinsichtlich der Abwassereinleitung sind einzuhalten. Falls eine vollständige Entleerung nicht praktikabel ist, muss für eine ausreichende Durchströmung aller Kreislaufwasser führenden Teile und für geeignete Behandlung des Kreislaufwassers gesorgt werden“.

8. Inbetriebnahme/ Wiederinbetriebnahme nach Stillstandzeiten

„Die Inbetriebnahme umschreibt den Vorgang des Bereitstellens einer Anlage zur vorgesehenen Nutzung. Die Inbetriebsetzung ist ein Teilbereich der Inbetriebnahme und beschreibt das Einschalten von Anlagenteilen oder Komponenten als technischen Vorgang nach Herstellervorgaben, um deren grundsätzliche Funktionsfähigkeit zu prüfen. Der Gefahrenübergang ist zu dokumentieren“. Auch wenn die Standzeit nur wenige Tage beträgt, ist das Potenzial gegeben, dass sich Biofilme bilden und eine mikrobiologische Vermehrung, z.B. von Legionellen, stattfindet. Mit Befüllung der Anlage müssen die Wasseraufbereitung/ Wasserbehandlung und die Desinfektionseinrichtung kontrolliert in Betrieb gehen. Vor der Inbetriebnahme/ Wiederinbetriebnahme müssen der eventuell eingetragene Schmutz und mögliche Ablagerungen (Beläge) durch eine Vorreinigung mit Zusatzwasser entfernt werden. Werden Zusatzstoffe wie Dispergatoren, Korrosionsinhibitoren und Biozide verwendet, müssen diese nach der notwendigen Einwirkzeit wieder rückstandsfrei ausgetragen werden.

„Die Inbetriebnahme umschreibt den Vorgang des Bereitstellens einer Anlage zur vorgesehenen Nutzung. Die Inbetriebsetzung ist ein Teilbereich der Inbetriebnahme und beschreibt das Einschalten von Anlagenteilen oder Komponenten als technischen Vorgang nach Herstellervorgaben, um deren grundsätzliche Funktionsfähigkeit zu prüfen. Der Gefahrenübergang ist zu dokumentieren“. Auch wenn die Standzeit nur wenige Tage beträgt, ist das Potenzial gegeben, dass sich Biofilme bilden und eine mikrobiologische Vermehrung, z.B. von Legionellen, stattfindet. Mit Befüllung der Anlage müssen die Wasseraufbereitung/ Wasserbehandlung und die Desinfektionseinrichtung kontrolliert in Betrieb gehen. Vor der Inbetriebnahme/ Wiederinbetriebnahme müssen der eventuell eingetragene Schmutz und mögliche Ablagerungen (Beläge) durch eine Vorreinigung mit Zusatzwasser entfernt werden. Werden Zusatzstoffe wie Dispergatoren, Korrosionsinhibitoren und Biozide verwendet, müssen diese nach der notwendigen Einwirkzeit wieder rückstandsfrei ausgetragen werden.