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Verfahren zur Vermeidung von Korrosionen in eisernen Trinkwasserleitungen.
Alle Trinkwässer greifen eiserne Rohrleitungen mehr oder weniger an. Man hat deshalb versucht, die eisernen Leitungen mit inneren Überzügen aus Asphalt, Zink od. dgl. zu versehen, um sie dadurch gegen den Einfluss der aggressiven Wässer widerstandsfähig zu machen. Es ist aber nicht gelungen, durch diese Mittel die Zersetzung der vom Wasser berührten Rohrinnenflächen und die mit dieser Zersetzung gleichlaufende Bildung von Inkrustationen aus den Zersetzungsprodukten zu verhindern. Auch andere Vorschläge zur Ausschaltung der Aggressivität der Wässer, die z. B. in der chemischen und physikalischen Behandlung zur Entfernung der Kohlensäure bestehen. waren von verhältnismässig geringem Erfolg, da die Korrosion der Rohrleitungen dadurch nicht verhindert wurde.
Der Mangel eines durchaus wirksamen und billigen Verfahrens zur betriebstechnisch einwandfreien Erhaltung der Trinkwasserleitungen hat viele Wasserwerke in grosse Schwierigkeiten gebracht. Die Wasserversorgung genügt häufig wegen des durch Eiseninkrustationen hervorgerufenen Rückganges der Leistungfähigkeit der Leitungen nicht mehr den Bedarfsansprüehen, und ein Ersatz der von Inkrustationen betroffenen Rohrnetze ist vielfach wirtschaftlich unmöglich.
In ausgedehnten praktischen Versuchen iiber die Ursachen und Möglichkeiten der Beseitigung der Korrosionserscheinungen in eisernen Trinkwasserleitungen hat sich nämlich herausgestellt, dass die Bildung der die Leitungen verstopfenden Eiseninkrustationen zur Hauptsache auf die in den Wasserleitungen auftretenden elektrolytischen Kräfte zurückzuführen ist. Ungefähr 80% der natürlichen Wässer sind sauer und besitzen Wasserstoffionenkonzentrationen, deren Exponentialwerte vielfach wesentlich unter pH = 7 liegen. Diese Wasserstoffionenkonzentrationen werden hervorgerufen durch die Dissoziation der im Wasser gelösten Salze und freien Säuren (Kohlensäure) und durch den ebenfalls meistens in beträchtlichen Mengen im Trinkwasser gelösten Sauerstoff.
Gelangen nun derartig dissoziiert Trinkwässer, die positiv geladene H-Ionen in beträchtlichen Mengen enthalten, in Berührung mit den eisernen Leitungen, die ihrerseits dann beträchtliche elektromotorische Kräfte entwickeln, so wird das metallische Eisen der Leitungen zersetzt. Gleichlaufend mit diesen katalytischen Zersetzungsprozessen bilden sich aus den Zersetzungsprodukten die schädlichen Eiseninkrustationen. Diese haben ebenso wie die Rohrinnenflächen in mit der Angriffsdauer des Wassers wachsendem Masse ampholytere Eigenschaften und von ihnen werden deshalb die im sauren Wasser enthaltenen positiv geladenen H-Ionen angezogen, gebunden und damit der Zersetzungsprozess im Gange gehalten, weil die H-Ionen bei den Zersetzungsvorgängen einen Hauptfaktor darstellen.
Bei neutralem Wasser mit einem pH-Wert von zirka 7'0, in dem positive H-Ionen und negative OH-Ionen im Gleichgewicht sind, lässt die Zerstörung des Eisens nach. Eine Zersetzung findet aber noch immer statt, weil sich einerseits die Beweglichkeit der positiven H-Ionen zu der der negativen OH-Ionen wie 5 : 3 verhält und anderseits durch die den Wasserleitungen eigenen elektrischen Strorre ein chemisch physikalisches Gleichgewicht im praktischen Wasserleitungsbetrieb nicht eintreten kann.
Erst bei einer Verringerung der Wasserstoffionenkonzentrationen auf einen pH-Wert von 8'0 und darüber sind die OH-Ionen in solchem Überschuss vorhanden, dass der Eisenzersetzungsprozess praktisch völlig aufhört, weil alle H-Ionen wegen des ampholyteren Charakters des Eisens und seiner Zersetzungprodukte von den eisensehützenden OH-Ionen verdrängt werden.
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Bei der bisher im praktischen Wasserwerksbetrieb erfolgten Anwendung von Kalkhydrat stellte man sich die Aufgabe, die dem Wasser eigene aggressive Kohlensäure in Form von Bikarbonaten zu binden. Man war dabei der Ansicht, dass die Korrosionen des Eisens lediglich durch die sogenannte aggressive Kohlensäure verursacht würde. Beispielsweise wurde ein Wasser mit einer Karbonathärte von 6'0 D. G. und einem Gehalt an freier Kohlensäure von 30 mgl mit Kalkhydrat zu behandeln versucht.
Dieses Verfahren bezweckt lediglich die Bindung der sogenannten Überschusskohlensäure mittels Kalkhydrat. Die Bildung einer Schutzschicht war damit nicht beabsichtigt und konnte auch nach dieser Methode gar nicht entstehen.
Dass die Korrosion auf diesem Wege nicht unterbunden werden kann, ist nach den jetzt allgemein bekannten korrosionstheoretischen Erkenntnissen zu verstehen, eben weil die elektrolytische Elementwirkung der für Wasserrohrleitungen in Betracht kommenden Eisensorten, in Wechselwirkung mit dem Wasser und den bei Bewegung desselben erzeugten Potentialdifferenzen u. a. stärkere Korrosionsfaktoren sind als die Kohlensäure.
Das vorliegende Verfahren hat zum Ziel, nicht nur die Wirkung der freien Kohlensäure, sondern auch die in Wasserleitungsröhren auftretenden elektrolytischen Kräfte unschädlich zu machen und an den korrodierenden Stellen mit Hilfe eines Schutzbelags die Desaktivierung der Elementwirkung herbeizuführen.
Diese Schutzwirkung wird dadurch herbeigeführt, dass gemäss dem vorliegenden Verfahren eine genau berechnete, der Individualität des jeweiligen Leitungswassers als auch der Rohrleitungen (Umfang der bereits vorhandenen Korrosionen, Alter) entsprechende Kalkhydratzusatzmenge so zugegeben wird, dass die beabsichtigte Kalzium-Monokarbonatm enge in dem Leitungswasser genau erzeugt wird, ohne dass-was besonders als wichtig zu beachten ist-unzulässige Kalkausseheidungen, die den Durchgangsquerschnitt der Rohrleitungen verengen, möglich sind.
Dieser Kalkhydratzusatz erfolgt unabhängig von den bisherigen Dosierungsprinzipien. Dies geht daraus hervor, dass die sogenannte freie zugehörige Kohlensäure dabei restlos oder auch nur teilweise gebunden wird. Bei dem bekannten Verfahren musste unter jeder Bedingung die zugehörige freie Kohlensäure bestehen bleiben, weil lediglich eine Bildung von Bikarbonaten unter Vermeidung von Monokarbonaten herbeigeführt werden sollte. Dieses Kalkhydratverfahren sollte in wirtschaftlicher Konkurrenz das Marmorzehrungsverfahren ersetzen. Es gelangte indessen nur in seltenen Fällen zur Anwendung, weil es praktisch nicht gelungen ist, den Kalkzusatz mit der erforderlichen Genauigkeit so zu dosieren, dass die gewollte Bikarbonatbildung erreicht wurde.
Erst nach dem vorliegenden Verfahren ist es gelungen, alle Trinkwässer ohne Ausnahme durch Zusatz von Kalkhydrat so zu behandeln, dass eine völlige Schutzwirkung im Rohrnetz erreicht wird, ohne dass die Güte des Trinkwassers herabgesetzt wird und Störungen im Wasserwerksbetrieb eintreten können.
Zur Erläuterung werden die nachstehenden drei Beispiele angeführt, bei denen die Behandlung des Wassers nach dem neuen Verfahren erfolgt. Vor der Behandlung traten bei den in Frage stehenden Fällen durch Korrosionen verursachte Störungen in einem fast nicht mehr erträglichen Umfange auf.
Die in diesen Fällen zur Anwendung gelangenden Wässer haben, wie sieh aus nachfolgenden Zahlenwerten ergibt, vollkommen verschiedenen Charakter.
EMI2.1
<tb>
<tb>
1. <SEP> Beispiel <SEP> : <SEP> Wasserbesehaffenheit
<tb> Grundwasser <SEP> vor <SEP> nach
<tb> der <SEP> Behandlung
<tb> 1. <SEP> Wassers-venge <SEP> 8000 <SEP> m3/Tag <SEP> 8000 <SEP> m3/Tag
<tb> 2. <SEP> Karbonathärte <SEP> ......................................... <SEP> 7#6 <SEP> D. <SEP> G. <SEP> 10-3 <SEP> D. <SEP> G.
<tb>
3. <SEP> Freie <SEP> CO2.............................................. <SEP> 45'1 <SEP> mgl <SEP> 3'1 <SEP> mgl
<tb> 4. <SEP> Sauerstoff............................................. <SEP> 7#0 <SEP> mgl <SEP> 7#0 <SEP> mgl
<tb> 5. <SEP> pH-Wert................................................ <SEP> 7'2 <SEP> 8'0
<tb> Der <SEP> für <SEP> diesen <SEP> Fall <SEP> benötigte <SEP> Zusatz <SEP> von <SEP> Kaliumhydroxyd <SEP> erg'bt <SEP> sich <SEP> zu <SEP> 35'6 <SEP> ülgl.
<tb>
2. <SEP> Beispiel <SEP> Wasserbeschaffenheit
<tb> Gebirgsquellwasser <SEP> vor <SEP> nach
<tb> der <SEP> Behandlung
<tb> 1. <SEP> Wassermenge <SEP> ........................................ <SEP> 15.500 <SEP> m3/Tag <SEP> 15.500 <SEP> m3/Tag
<tb> 2. <SEP> Karbonathärte <SEP> ...................................... <SEP> 1#5 <SEP> D. <SEP> G. <SEP> 3#93 <SEP> D. <SEP> G.
<tb>
3. <SEP> Freie <SEP> CO2 <SEP> .......................................... <SEP> 30#0 <SEP> mgl
<tb> 4. <SEP> Sauerstoff <SEP> 7'5 <SEP> mgl <SEP> 7'5 <SEP> mgl
<tb> 5. <SEP> pH-Wert, <SEP> 6-0 <SEP> 8-7
<tb>
Der für diesen Fall benötigte Zusatz von Kalziumhydroxyd ergibt sieh zu 32-5 = mgl.
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EMI3.1
<tb>
<tb>
3. <SEP> Beispiel <SEP> : <SEP> Wasser <SEP> beschaffenheit
<tb> Talsperrenwasser <SEP> vor <SEP> nach
<tb> der <SEP> Behandlung
<tb> 1. <SEP> Wassermenge <SEP> 10.000 <SEP> m3/Tag <SEP> 10.000 <SEP> /Tag
<tb> 2. <SEP> Karbonathärte <SEP> 0-7 <SEP> D. <SEP> G. <SEP> 3-7 <SEP> D. <SEP> G.
<tb>
3. <SEP> Freie <SEP> C02 <SEP> 3-5 <SEP> mgl-
<tb> 4. <SEP> Sauerstoff <SEP> 9-0 <SEP> mgl <SEP> 9'0 <SEP> mgl
<tb> 5. <SEP> pH-Wert......................................... <SEP> 6'4 <SEP> 9-3
<tb>
Der für diesen Fall benötigte Zusatz von Kalziumhydroxyd ergibt sich zu 39'6 mgl.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Vermeidung von Korrosionen in eisernen Trinkwasserleitungen, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser durch Zusatz von Kalkhydratlösung alkalisch gemacht wird, ohne dass die Gesehmacksgrenze erreicht wird.