Hilft eine Inhibitordosierung? Ein neuer Ansatz für die Erfassung der Wirkung von Inhibitoren

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Ursula Maier
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1 Hilft eine Inhibitordosierung? Ein neuer Ansatz für die Erfassung der Wirkung von Inhibitoren 27. Trinkwasserkolloquium Dresden, 08. Mai 2018 Dipl.-Ing. Matthias Lohmann

2 Einleitung Ein wesentliches Einsatzfeld für Korrosionsinhibitoren ist die Vermeidung und Beseitigung von Rostwasser bei der Wasserverteilung Hinweise für einen zentralen Einsatz von Korrosionsinhibitoren in den DVGW Arbeitsblättern W und W Ergebnisse der Empfehlungen zur Überprüfung der Wirkung nicht eindeutig interpretierbar Ziel des Forschungsprojekts DVGW-W Entwicklung eines Bewertungsverfahren für Inhibitoren Entwicklung eines praxistauglichen Ansatzes zur Überwachung von Maßnahmen der Beeinflussung der Korrosionsvorgänge Prüfung der Eignung der kontinuierlichen Trübungsmessung und systematischer Spülungen zur Beurteilung praxisrelevanter Effekte der Korrosion

3 Grundlagen

4 Herkunft der Ablagerungen Aufbereitung Korrosion Einfluss Temperatur auf Korrosion Identifizierung der Quelle der Ablagerungen über Fe/Mn-Verhältnis im Spülwasser

5 Prozesse der Ablagerungsbildung Eintrag aus dem Wasserwerk Eintrag durch Korrosion Eintrag durch Mobilisierung von Ablagerungen

6 Hydraulische Begrenzung der Ablagerungsmenge Ablagerungspotenzial max. Ablagerungsniveau, Ltg X zulässiges Ablagerungsniveau, Ltg X Dicke der laminaren Grenzschicht nimmt mit abnehmender Fließgeschwindigkeit zu Sicherheitsbereich für Mobilisierung, Ltg X Fließgeschwindigkeit

7 Kontinuierliche Trübungsmessungen im Netz Erfassung der Trübstoffbildung und -verlagerung (Prozessanalyse) modifizierte Messgeräte für Netzeinsatz Messdauer ca. 1 2 Wochen Bis 10 Messpunkte

8 Kontinuierliche Trübungsmessungen im Netz

Trübung in FNU 150 125 100 60 50 40 Durchfluss in m³/h 75 30 50 20 25

9 Netzuntersuchungen: Erfassung der Ablagerungssituation bei Spülung 250 Trübung Ende Spülstrecke Durchfluss Trübung in FNU Durchfluss in m³/h Spülstrecke in m

10 Visualisierung Ablagerungssituation

11 Untersuchungen an Versuchsanlagen

12 Kreislaufanlage für Korrosionsmessungen Messdauer: h ( min)

13 VA 1: Sauerstoffzehrung (Kreislaufmessung) 100 %: Phosphat-Inhibitor: 5 mg/l o-po4 100: Phosphat/Silikat-Inhibitor: 5 mg/l SiO2 + 1,7 mg/l PO4

14 VA 1: Bildung von Ablagerungen gemessen als Trübung (Spülung Versuchsrohr) Monate Laufzeit 02/ Monate Laufzeit 12/ Monate Laufzeit 02/ Monate Laufzeit 02/2016 Trübung in FNU pro 100l pro m² pro Monat Inhibitor: 100% Inhibitor: 50% Inhibitor: 0% Inhibitor: 100% Inhibitor: 50% Inhibitor: 0% Inhibitor: 100% Inhibitor: 50% Inhibitor: 0% Inhibitor: 100% Inhibitor: 50% Inhibitor: 0% 0 G1 ohne Inhibitor G2 mit Phosphat G3 mit Silikat PVC1 ohne Inhibitor PVC2 mit Phosphat 100 %: Phosphat-Inhibitor: 5 mg/l o-po4 100: Phosphat/Silikat-Inhibitor: 5 mg/l SiO2 + 1,7 mg/l PO4 PVC3 mit Silikat

15 VA 1: Bildung von Eisenablagerungen gemessen als Eisen (Spülung Versuchsrohr) 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 13 Monate Laufzeit 02/ Monate Laufzeit 12/ Monate Laufzeit 02/ Monate Laufzeit 02/2016 Eisen in mg/l pro 100l pro m² pro Monat Inhibitor: 100% Inhibitor: 50% Inhibitor: 0% Inhibitor: 100% Inhibitor: 50% Inhibitor: 0% Inhibitor: 100% Inhibitor: 50% Inhibitor: 0% Inhibitor: 100% Inhibitor: 50% Inhibitor: 0% 0,0 G1 ohne Inhibitor G2 mit Phosphat G3 mit Silikat PVC1 ohne Inhibitor PVC2 mit Phosphat 100 %: Phosphat-Inhibitor: 5 mg/l o-po4 100: Phosphat/Silikat-Inhibitor: 5 mg/l SiO2 + 1,7 mg/l PO4 PVC3 mit Silikat

16 Untersuchungen in Verteilungssystemen

17 Abschaltung Inhibitordosierung bei geringer Korrosionsgeschwindigkeit 1,0 Trübung in FNU 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 Mp1 / DN150 GG / mit Inhibitor Mp1 / DN150 GG / 1 Jahr ohne Inhibitor Mp2 / DN100 GG / mit Inhibitor Mp2 / DN100 GG / 1 Jahr ohne Inhibitor Mp3 / DN100 GG / mit Inhibitor Mp3 / DN100 GG / 1 Jahr ohne Inhibitor 0,3 0,2 0,1 0,0 Mi 00:00 Do 00:00 Fr 00:00 Sa 00:00 So 00:00 Mo 00:00 Di 00:00 Mi 00:00 Do 00:00

18 Abschaltung einer Inhibitordosierung bei hoher Korrosionsgeschwindigkeit 2,0 1,8 1,6 1,4 Mp1 / Behälterausgang / mit Phosphatierung Mp1 / Behälterausgang / 6 Monate ohne Phosphatierung Mp2 / DN350 GG / mit Phosphatierung Mp2 / DN350 GG / 6 Monate ohne Phosphatierung Mp3 / DN150 GG / mit Phosphatierung Mp3 / DN150 GG / 6 Monate ohne Phosphatierung Trübung in FNU 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Mo 12:00 Di 12:00 Mi 12:00 Do 12:00 Fr 12:00 Sa 12:00 So 12:00 Mo 12:00

19 Abschaltung einer Inhibitordosierung bei hoher Korrosionsgeschwindigkeit

20 Trübungsmessungen an einer GG-Leitung unter Einfluss systematischer Spülungen / DN 100 GG / 4 mg/l PO4 / ohne Spülung / DN 100 GG / 4 mg/l PO4 / mit Spülung 2017 / DN 100 GG / 2,5 mg/l PO4 / mit Spülung Trübung in FNU Di 00:00 Mi 00:00 Do 00:00 Fr 00:00 Sa 00:00 So 00:00 Mo 00:00 Di 00:00

21 Trübungsmessungen an PVC-Leitung unter Einfluss systematischer Spülungen / DN 100 PVC / 4 mg/l PO4 / ohne Spülung 0, / DN 100 PVC / 4 mg/l PO4 / mit Spülung 2017 / DN 100 PVC / 2,5 mg/l PO4 / mit Spülung Trübung in FNU 0,6 0,4 0,2 0 Di 00:00 Mi 00:00 Do 00:00 Fr 00:00 Sa 00:00 So 00:00 Mo 00:00 Di 00:00

22 Ablagerungssituation in einem Ortsnetz bei Reduzierung der Inhibitordosierung Spülung nach 18 Monaten mit 4 mg/l PO 4 Spülung nach 12 Monaten mit 2,5 mg/l PO 4

23 Zusammenfassung Untersuchungen an Versuchsanlagen geben allgemeine Aussagen zu Korrosionseffekten dynamische Netzprozesse werden nicht berücksichtigt An den Versuchsanlagen zeigte sich kein Effekt der Inhibitoren auf die Korrosionsgeschwindigkeit und Bildung von Ablagerungen Trübungsmessungen im Netz zeigen die Korrosionsentwicklung unter den netzspezifischen Bedingungen Spülungen im Netz zeigen lokale Anreicherung von Ablagerungen

24 Schlussfolgerungen Versuchsanlagen können die realen Bedingungen in Verteilungsnetzen nicht abbilden Kontinuierliche Trübungsmessungen im Verteilungssystem stellen einen einfachen Ansatz da, um die Entwicklung der Wasserbeschaffenheit bei der Verteilung zu beurteilen Systematische Spülungen mit Erfassung der Ablagerungssituation stellen einen (komplexeren) Ansatz dar, um die Geschwindigkeit der Bildung von Ablagerungen unter spezifischen Randbedingungen zu untersuchen Überwachung von Korrosionseffekten in Verteilungsnetzen ist mit den beschriebenen Werkzeugen einfach zu realisieren

25 Vielen Dank für Ihr Interesse TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser - Außenstelle Dresden Dipl.-Ing. Matthias Lohmann Wasserwerkstraße Dresden Germany Tel.: +49 (0) matthias.lohmann@tzw.de

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