Desinfektion

Lösungen zur Messung und Regelungvon Chlor und Chlordioxid

Fertigungshalle im Produktionsstandort Waldheim

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Endress+Hauser ist ein weltweit tätiger Anbieter von Lösungen für die Prozessauto-matisierung. Für Produktion und Logistik entwickelt das Unternehmen Sensoren und Systeme, die Informationen aus den Pro-zessen gewinnen, übertragen und verarbei-ten. Die in Leistung und Preis exzellenten Produkte und zukunftsweisenden Dienst-leistungen unterstützen die Wettbewerbs-fähigkeit der Kunden durch ein Höchstmaß an Qualität, Sicherheit und Effizienz.

Seit über 30 Jahren ist Endress+HauserSpezialist in der Analysenmesstechnik für die Umwelt- und Prozessindustrie. Der außergewöhnlich hohe Anteil an For-schungs- und Entwicklungskapazitäten sichert die Leistungsfähigkeit und die hohe Qualität der Produkte. Dem Anwender kön-nen permanent neueste Technologien für sichere Prozesse zur Verfügung gestellt wer-den. Durch die Beherrschung aller technisch anspruchsvollen Fertigungsschritte, verbun-

Lösungen für die Flüssigkeitsanalyse

Kompetenz in der Chlor- und Chlordioxid-MessungDer Blick liegt auf Desinfektions-Lösungen in den Applikationen Trinkwasser, Brauch-wasseraufbereitung und Schwimmbad.Allen gemeinsam ist der Ansatz einer sicheren und wirtschaftlichen Wasserauf-bereitung und –desinfektion zum Schutz von Mensch und Anlage. Dazu wird dem Prozess – ob Wasserwerk, Schwimmbad, Kühlturm oder Flaschenreinigung – ein entsprechendes Desinfektionsmittel zuge-geben. Chlor und Chlordioxid haben sich

hier aufgrund ihrer stark desinfizierenden Wirkung bewährt und sind heute weltweit Stand der Technik. Die Sensorik arbeitet nach dem amperometrischen Prinzip, d.h. die Chlorkonzentrationen werden im Sen-sor in elektrische Ströme umgesetzt, die im Messumformer dann zu der gewünschten Anzeige weiterverarbeitet werden. Dazu wird das Messgut – in den meisten Fällen Wasser – über eine Durchflussarmatur zum Sensor gebracht. Das abfließende Messgut

wird entweder unter Druck zurückgespeist oder in den Ausguss geleitet. In diesem Fall spricht man von einer verlorenen Probe, eine im Trinkwasserbereich übliche Methode, um jegliche Verunreinigung zu vermeiden. Die Messstellen sind oftmals auf einer Tafel komplett montiert – nach dem Anschließen der Wasserzufuhr und der Betriebsspannung kann die Messung zügig beginnen.

den mit einem hohen Automatisierungsgrad in fast allen Produktionsbereichen, hat Endress+Hauser eine hohe Fertigungstiefe erreicht. Der Kunde erhält somit eine höchs-te und konstante Produktqualität sowie eine herausragende Liefertreue für alle Standard-produkte und auf spezielle Applikationen zugeschnittene Einzelprodukte. Messtechnik von Endress+Hauser steht für zuverlässige Messwerte, hohe Verfügbarkeit und lange Standzeiten.

Chlorsensorenauf dem Prüfstand

CCE1 mitGesamtchlor-Sensor

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Forschung und Entwicklung

Flexibles Messstellenkonzept

Mit einer offenen Messanordnung für den Schwimmbadbereich hatte begonnen, was heute eine Bandbreite unterschiedlichster Sensoren beinhaltet. Seit mehr als zwanzig Jahren werden bei Endress+Hauser Chlor-sensoren produziert. Parallel dazu wird die Weiterentwicklung der Sensoren und der Messstellen betrieben.

Neben dem Sensor für freies Chlor stehen der Chlordioxid-Sensor und – als neueste Entwicklung – ein Gesamtchlorsensor zur Verfügung. Die Produktentwicklung ist die eine Seite, die Entwicklung der zugehö-rigen Produktionstechniken ist genauso wichtig. Viele Produktionsschritte sind

Die Sensoren für freies Chlor und Chlor-dioxid werden überwiegend in Durchfluss-armaturen im Bypass eingebaut. Mit der Durchflussarmatur CCA250 kann nicht nur Chlor oder Chlordioxid gemessen werden. Es sind zwei zusätzliche Einbauplätze für pH- und Redox-Elektroden vorhanden, außerdem eine Durchflussregulierung und eine Durchflussüberwachung. Letztere kann um einen Durchflussmelder erweitert werden. Die komplette Messstelle – also Messum-former, Sensor und Durchflussarmatur – wird als CCE-Station auf einem Panel komplett montiert und geprüft geliefert.In dieser Form ist die Messstelle mit Rohr-leitungen, Filter, Rückschlagventil und einen Probenahmehahn zur Kalibrierung der gesamten Messstelle erweitert.

Der Gesamtchlorsensor geht neue Wege. Dieser Sensor kann sowohl in der Durch-flussarmatur CCA250 als auch in der Eintaucharmatur CYA611 eingesetzt werden und steht damit nicht nur den bekannten Applikationen, sondern auch der Gesamtchlormessung in den letzten Reinigungsstufen von Abwasseranlagen zur Verfügung. Den Messumformer Liquisys M gibt es als Schalttafel- (CCM223) oder Feldgehäuse (CCM253). Am Liquisys wird im Bedienmenü der aktuell benutzte Sensor ausgewählt. Alle Messstellen sind somit prinzipiell mit jedem Sensor bestückbar. Der Messumformer bietet neben den bekannten Mess- und Regelfunktionen einen Eingang für ein Durchflusssignal, der die Messstelle zu einer durchflussproportionalen Chlor-und pH-Regelstrecke aufwertet.

automatisiert, um eine gleichbleibend hohe Qualität zu gewährleisten. Die Prüfung erfolgt ebenfalls in einem vollautomatisier-ten Stand: Hier werden die Sensoren auf Nullpunkt, Steilheit und Konstanz geprüft und die Ergebnisse dokumentiert.

Funktionsprinzip amperometrischer Sensor

Liquisys M CCM253 auf CCE1-Tafel

Chlorsensoren CCSFlowfit WCCA250

pH/Redox-SensorCPS31/32

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Funktionsprinzip

Die Sensoren arbeiten nach dem amperometrischen Prinzip in einer membranbedeckten Zelle. Die Funktion läßt sich anhand der Chlordioxid-Messung beschreiben:

Der Sensor weist eine metallene Kathode auf, die über eine dünne Membran vom Medium getrennt ist. Chlordioxid diffundiert aus dem Medium kommend durch diese Membran und wird an der Goldkathode unter Elektronenaufnahme reduziert. Über die Silber-anode und den Elektrolyten wird der Stromkreis geschlossen. Die Elektronenaufnahme an der Kathode ist proportional zur Konzen-tration von Chlordioxid im Messmedium. Der Messaufnehmer setzt diesen Strom in die entsprechende Anzeige um.

Dieser Vorgang läuft mit Chlordioxid in einem breiten pH- und Temperaturbereich ab. Etwas anders mit freiem Chlor: Hier ist es die unterchlorige Säure, die durch die Membran diffundiert und die Reaktion erzeugt. Das Vorhandensein von unterchloriger Säure im Medium ist vom pH-Wert abhängig. Diese Abhängigkeit wird mittels der pH-Messung in der Durchflussarmatur und Verrechnung im Messumformer kompensiert.

Komplizierter wird es mit der Gesamtchlormessung. Hier steuern neben der unterchlorigen Säure auch die Chloramine in einem komplexen Reaktionskreislauf ihren Anteil bei.

Chlor im Schwimmbad

Die wohl bekannteste Notwendigkeit zur Desinfektion liegt vor, wenn Menschen sich in Wellen tümmeln wollen: Auch oder gerade dieses Wasser muss keimfrei sein.

Im Schwimmbad treten hohe Anforderun-gen auf: Nicht nur die Desinfektion muss stimmen, sondern auch der pH-Wert muss in den engen Grenzen der Badewasser-verordnungen gehalten werden – auch bei stark schwankenden Besucherzahlen und der damit einhergehenden Dynamik im Keimeintrag.

Die Durchflussarmatur CCA250 bietet Alles: Neben dem Chlorsensor und der pH-Elektrode findet eine Redox-Elektrode Platz und rundet die messbaren Parameter für die Schwimmbad-Applikation ab.

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Chlor/Chlordioxid in TrinkwasserDie Chlormessung im Trinkwasser dient der Sicherstellung einer effektiven und lang anhaltenden Desinfektion des Wassers. Chlor als Desinfektionsmittel zeigt den Vorteil, dass es neben der sofort eintretenden keimtötenden Wirkung über eine sogenannte De-pot-Wirkung verfügt: Das nicht umgesetzte Chlor bleibt aktiv im Medium und stellt so z.B. die Keimfreiheit des Wassers in einem Verteilungsnetzwerk bis zum Wasserhahn des Endkunden sicher.

Die Chlorzugabe erfolgt oftmals im Wasserwerk vor dem Speicher, nach einer Wasseraufbereitung und teilweise vor der Abgabe des Wassers in das Verteilungsnetzwerk. Die Chlormessung selbst wird zur Regelung der Zugabemenge wie auch zur Kontrolle auf ein noch vorhandenes Mindestmaß an aktivem Chlor innerhalb des Verteilungsnetzwerkes genutzt.

Chlordioxid wird in entsprechender Weise benutzt. Es wird aus verschiedenen Chemikalien in einem Reaktor vor Ort produziert. Damit stellt die Aufbereitung des Desinfektionsmittels Chlordioxid höhere Anforderungen als die Aufbereitung von Chlor.

Chlor/Chlordioxid in Prozess-wasser und KühlkreisläufenKühlkreisläufe: Die prinzipielle Funktion entspricht der Chlormess-ung im Trinkwasser, geändert hat sich nur die Zielrichtung. Hier geht es um den Abbau und die langfristige Vermeidung von Biofil-men innerhalb der Kühlanlagen und den zugehörigen Aggregaten. Prozesswasser: Noch größer wird die Bandbreite im Prozess-wasser, da es sich hier um die Desinfektion nahezu beliebiger, industriell genutzer Wässer handeln kann.Reinigungsanlagen in der Lebensmittelindustrie: Das Wasser z.B. aus Flaschenreinigungen in der Getränkeindustrie oder aus Produktionsabläufen in Molkereien wird nach der Aufarbeitung kostengünstig weiter genutzt.

Liquisys MCCM223/253

ChlorsensorenCCS

Flowfit WCCA250

pH/Redox-SensorCPS31/32

MessumformerLiquisys M CCM223/253• Chlor, Chlordioxid,

Redox- und pH-Anzeige,pH-Kompensation

• Zweizeiliges Display mit Messwert- und Temperatur-anzeige

• Optional mit 2 / 4 Kontakten(Grenzkontakte, P(ID)-Regler, Timer)

• Optional mit Profibus PA oder HART®

ChlorsensorenCCS• Sensoren CCS14x:

Chlorsensoren• Sensoren CCS24x:

Chlordioxid

• Sensoren CCSx40:Applikation Brauch-wasser

• Sensoren CCSx41:Applikation Spuren-messung

pH-Elektrode CPS31, Redox-Elektrode CPS32 • CPS31 - die Elektrode für die pH-kompensierte Chlor-

messstelle• CPS32 - die Redox-Elektrode für Wasseranwendungen

Liquisys MCCM223/253

Gesamtchlor-SensorCCS120

Flowfit WCCA250

Dipfit WCYA611

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Gesamtchlor in Wasserund Abwasser

Zunehmend in das Blickfeld gelangt die Bewertung des Gesamt-chlorgehaltes des Wassers.

Der Begriff Gesamtchlor stellt die Summe aus freiem Chlor (das sind gelöstes Chlorgas, unterchlorige Säure HOCl, Hypochlorit OCl-) und gebundenem Chlor (Verbindung aus freiem Chlor und Aminen, ClyNHx) dar.

MessumformerLiquisys M CCM223/253• Betriebsart: mg/l• zweizeiliges Display mit

Messwert- und Temperatur-anzeige

• optional mit 2 / 4 Kontakten(Grenzkontakte, P(ID)-Regler, Timer)

• optional mit Profibus PA oder HART®

Gesamtchlor-SensorCCS120• Messbereich 0,1 bis 10 mg/l• Weiter pH-Bereich 5,5 bis 9,5• Passt in CCA250

(Durchflussbetrieb)• NPT 3⁄4"-Gewinde am Sensor-

kopf ermöglicht Eintauch-betrieb mit CYA611

DurchflussarmaturFlowfit W CCA250• Multifunktionsarmatur• Platz für einen Chlor/

Chlordioxid-Sensor,Platz für zwei Sensoren L=120mm, Ø=12mm,Einschraubgewinde PG13,5 (z.B. Redox, pH)

• Durchflussanzeige und-einstellung

• Durchflussgrenzwertschalter

TauchrohrDipfit W CYA611• Eintaucharmatur in PVC-

Ausführung• Für offene Becken und Gerinne• Länge 1630 mm

Im Wasser:Chloramine zeichnen sich durch eine hohe Lebensdauer bei gegen-über Chlor reduzierter Desinfektionswirkung aus, geradezu ideal zur Sicherung von Vorratstanks, langen Distributionswegen und zum Schutz vor Wiederverkeimung. Chloramine werden vor allem im amerikanischen Raum in geringer Konzentration dem Wasser zugesetzt. Entsprechend der Applikation wird Gesamtchlor sowohl im Durchfluss wie auch im Eintauchbetrieb gemessen.

Im Abwasser:Je nach Weiterverwendung des gereinigten Abwassers – z.B. zur Beregnung und Bewässerung – muss die Keimfreiheit gewährleis-tet werden. Hierzu wird das Abwasser in einem Kontaktbecken gechlort. Es bilden sich u.a. Chloramine in Abhängigkeit des vor-handenen Ammoniums. Zur Bewertung der Desinfektionsleistung wird der Messwert für Gesamtchlor herangezogen, welches auch diese Chloramine beinhaltet.

CCE1 CCE3

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Lösungen mit CCE –weil´s so praktisch ist!

Die komplette Messstelle inklusive allermediumsführenden Bauteile und Verbin-dungen komplett und betriebsfertig auf einem Panel. Aufstellen und losmessen!Die CCE-Station gibt es als CCE1 mit einem Liquisys und als CCE3 mit bis zu drei montierten Messumformern. Damit sind Chlor / Chlordioxid / Gesamtchlor, Temperatur, pH und Redox mit einemPanel messbar.

Liquisys MCCM253

ChlorsensorenCCS

Flowfit WCCA250

pH-ElektrodeCPS31

Gesamtchlor-SensorCCS120

CCE-Station:

CCE1• Vormontiertes Panel• Platz für ein Messumformer Liquisys• Auch im endmontierten Zustand komplett

von vorne zugänglich• Plätze für drei Sensoren in der Armatur

CCA250• Komplett verrohrt mit Filter, Probe-

nahmehahn und Rückschlagventil• Anschluss an das Wassernetz über

Schlauchanschluss ID6/AD12 oderKunststoffschraubverbindung G3⁄4

CCE3• Wie CCE1, jedoch Platz für bis zu drei

Messumformer Liquisys

Deutschland

Endress+HauserMesstechnikGmbH+Co. KGColmarer Straße 679576 Weil am RheinFax 0 800 EHFAXENFax 0 800 343 29 36www.de.endress.com

Vertrieb

• Beratung• Information• Auftrag• Bestellung

Tel. 0 800 EHVERTRIEBTel. 0 800 348 37 87info@de.endress.com

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• Help-Desk• Feldservice• Ersatzteile/Reparatur• Kalibrierung

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Endress+HauserMetso AGSternenhofstraße 214153 ReinachTel. +41 61 715 75 75Fax +41 61 711 16 50info@ch.endress.comwww.ch.endress.com

12.05/MSC

Weiterführende Dokumentation

CCS120 CCS140 CCS141 CCS240 CCS241

Messkomponente Gesamtchlor freies Chlor freies Chlor Chlordioxid Chlordioxid

Applikation

Trinkwasser • • • Brauchwasser • • • Schwimmbad • • Abwasser •Messbereich [mg/l] 0,1 ... 10 0,05 ... 20 0,01 ... 5 0,05 ... 20 0,01 ... 5

pH-Wert-Bereich 5,5 ... 9,5 bis 9 (Messung)bis 8,2 (Kalibrierung)bis 9 (Messung)

bis 8,0 (Kalibrierung) – –

Auswahlhilfe Branche/Applikation - Sensor, technische Merkmale

FA 011C/07/de/12.0551517895DT/INDD 2.0

Technische Informationen

TI388C Gesamtchlor-Sensor CCS120TI058C Sensoren für freies Chlor CCS140/CCS141TI114C Sensoren für Chlordioxid CCS240/CCS241TI214C Messumformer Liquisys M CCM223/CCM253TI062C Durchflussarmatur Flowfit W CCA250TI166C Eintaucharmatur Dipfit W CYA611TI014C Kompakt-Messstation CCE1/CCE3TI279C Photometer für DPD-Messung CCM182