ÖNORM M Ausgabe: Auch Normengruppen C und U2 ICS

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1 ÖNRM M Ausgabe: Auch Normengruppen C und U2 ICS Anforderungen an Chlorungsanlagen zur Wasserbehandlung Teil 4: Elektrochemische Verfahren zur Erzeugung von desinfizierend wirkenden Chlorverbindungen vor rt Specifications for chlorination plants for water treatment Part 4: Electrochemical method for generation of disinfectant-acting chlorine compounds on site Spécifications pour installations de désinfection de l'eau au chlore Partie 4: Méthode électrochimique pour la génération de composés du chlore à effet désinfectant sur place Medieninhaber und Hersteller: Österreichisches Normungsinstitut, 1020 Wien Copyright N Alle Rechte vorbehalten; Nachdruck oder Vervielfältigung, Aufnahme auf oder in sonstige Medien oder Datenträger nur mit Zustimmung des N gestattet! Verkauf von in- und ausländischen Normen und technischen Regelwerken durch: Österreichisches Normungsinstitut (N), Heinestraße 38, 1020 Wien Tel.: (+43 1) , Fax: (+43 1) , sales@on-norm.at, Internet: Fortsetzung ÖNRM M Seiten 2 bis 20 Fachnormenausschuss 245 Bäderwesen Preisgruppe 18

2 Seite 2 ÖNRM M Inhaltsverzeichnis 1 Anwendungsbereich Normative Verweisungen Begriffe Werkstoffe Verfahrensvarianten Chlorelektrolyse-Anlage mit Membrangeteilter Elektrolysezelle Betriebsmittel: künstliche Sole und Betriebssole Betriebsmittel: Salzsäure Chlorelektrolyse-Anlage mit ungeteilter Elektrolysezelle Chlorelektrolyse-Anlage im Inline-Betrieb Beispiele für Verfahrensausführungen nach Zellentyp Verfahrensschemata, unterschieden nach erzeugtem Desinfektionsmittel Auslegung Auslegung der Chlorungsanlage Auslegung der Chlorelektrolyse-Anlage Anlage mit Vorratsbehälter Anlage ohne Vorratsbehälter Auslegung des Vorratsbehälters Anforderungen an die erzeugte Natriumhypochlorit-Lösung Ausstattung der Chlorelektrolyse-Anlage Sicherheitsanforderungen Allgemeine Anforderungen Wasserstoff Chlor Natronlauge Auffangwanne Rückflusssicherungen Ausstattung des Raumes zur Aufstellung der Chlorelektrolyse-Anlage Betrieb und Wartung...13 Anhang A (informativ): Beispiele von Chlorelektrolyse-Anlagen...14 A.1 A.1.1 Chlorelektrolyse-Anlagen mit Membrangeteilter Elektrolysezelle...14 Variante mit offenem Solekreislauf und mit Vorratsbehälter...14 A.1.2 Variante mit offenem Solekreislauf ohne Vorratsbehälter...15 A.1.3 Variante mit offenem Solekreislauf ohne Reaktor und ohne Vorratsbehälter...15 A.1.4 Variante ohne Solekreislauf, ohne Reaktor und ohne Vorratsbehälter...15 A.1.5 Variante ohne Säurekreislauf, ohne Reaktor und ohne Vorratsbehälter...15 A.1.6 Variante mit geschlossenem Solekreislauf und mit Vorratsbehälter...16 A.1.7 Variante mit geschlossenem Solekreislauf und ohne Vorratsbehälter...17 A.1.8 Variante mit verdünnter Salzsäuredosierung und mit Vorratsbehälter...17 A.2 Chlorelektrolyse-Anlagen mit ungeteilter Elektrolysezelle...18 A.2.1 Variante mit Vorratsbehälter...18 A.2.2 Variante ohne Vorratsbehälter...19 A.3 Chlorelektrolyse-Anlage im Inline-Betrieb...19 Anhang B (informativ): Literaturhinweise...20

3 Seite 3 ÖNRM M Anwendungsbereich Diese ÖNRM enthält Mindestanforderungen an Anlagen und Geräte, die zur Desinfektion und xidation von Inhaltsstoffen in Trinkwasser, Badewasser, Betriebswasser und Abwasser dienen. Die dafür erforderlichen Chlorverbindungen werden mittels elektrochemischer Verfahren vor rt erzeugt und in Lösung gebracht. Für einfache Anlagen, wie sie im Falle einer Notwasserversorgung verwendet werden müssen, ist diese ÖNRM nur bedingt anwendbar. Bei Trinkwasser sind die Desinfektions- und xidationsmittel gemäß Trinkwasserverordnung, Lebensmittelbuch Kapitel B1 und EG-Richtlinie zu verwenden, bei Badewasser gemäß Bäderhygieneverordnung. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind für die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschließlich aller Änderungen). Rechtsvorschriften sind immer in der jeweils geltenden Fassung anzuwenden. ÖNRM EN 901 ÖNRM M 6215 BGBl. II Nr. 420/1998 BGBl. II Nr. 304/ /83/EG ÖLMB Produkte zur Aufbereitung von Wasser für den menschlichen Gebrauch Natriumhypochlorit Anforderungen an die Beschaffenheit des Wassers von Hallenbädern und künstlichen Freibädern Bäderhygieneverordnung BHygV Trinkwasserverordnung TWV Richtlinie des Rates vom 3. November 1998 über die Qualität von Wasser für den menschlichen Gebrauch Österreichisches Lebensmittelbuch, III. Auflage, Kapitel B1 Trinkwasser 3 Begriffe Für die Anwendung dieser ÖNRM gelten die folgenden Begriffe: 3.1 abgemagerte Salzlösung aus dem nraum austretende Salzlösung mit reduziertem Salzgehalt 3.2 alkalische Magersole abgemagerte Salzlösung, welche nach Alkalisierung mit Natronlauge neuerlich der Löseeinrichtung zugeführt wird 3.3 Anolyt aus dem nraum ablaufendes Medium 3.4 Betriebsmittel chloridhaltige Lösung 3.5 Betriebssole Lösung aus künstlicher Sole und zurückgeführter alkalischer Magersole 3.6 Betriebswasser Trinkwasser gemäß Trinkwasserverordnung zur Anspeisung der Enthärtungsanlage 3.7 Chlorelektrolyse-Anlage Einrichtung zur Erzeugung von Natriumhypochlorit-Lösung oder Chlorgas durch Elektrolyse Chlorelektrolyse-Anlage mit membrangeteilter Elektrolysezelle Einrichtung, die vom aufzubereitenden Medium verfahrenstechnisch getrennt ist und bei der n- und nraum räumlich durch eine ionenselektive Membran getrennt sind Chlorelektrolyse-Anlage mit ungeteilter Elektrolysezelle (Rohrzellen-Elektrolyse) Einrichtung, die vom aufzubereitenden Medium verfahrenstechnisch getrennt ist und bei der n- und nraum räumlich nicht getrennt sind

4 Seite 4 ÖNRM M Chlorelektrolyse-Anlage im Inline-Betrieb (anodische xidation) Einrichtung, die vom aufzubereitenden Medium verfahrenstechnisch nicht getrennt ist und bei der n- und nraum räumlich nicht getrennt sind 3.8 Chlorungsanlage Einrichtung, die dazu bestimmt ist, dem Trinkwasser, Badewasser, Betriebswasser oder Abwasser Desinfektions- oder xidationsmittel auf der Basis von Chlorverbindungen zuzusetzen 3.9 Durchlauf Verfahren, bei dem das Betriebsmittel nur einmal durch die Elektrolysezelle geführt wird 3.10 Elektrolysezelle flüssigkeitsdichte Einrichtung, in der sich ein oder mehrere Paare von positiv geladenen Elektroden (n) und negativ geladenen Elektroden (n) gegenüberstehen membrangeteilte Elektrolysezelle Elektrolysezelle, bei der der Raum zwischen den Elektrodenpaaren durch eine geeignete Membran geteilt wird, so dass zwei Räume entstehen (siehe Bild 1) Membran nraum nraum Bild ungeteilte Elektrolysezelle Elektrolysezelle, bei der im Raum zwischen den Elektrodenpaaren ungehinderter Flüssigkeits- und Gastransport möglich ist (siehe Bild 2) Bild Enthärtungsanlage Anlage zur Reduzierung der Gesamthärte im Betriebswasser 3.12 Gasabscheider Einrichtung zur physikalischen Abtrennung von Gasen (Wasserstoff/Chlor) aus Flüssigkeiten

5 Seite 5 ÖNRM M geschlossener Solekreislauf Einrichtung, bei der die entstehende abgemagerte Salzlösung nicht in die Löseeinrichtung sondern direkt in die Elektrolysezelle zurückgeführt wird 3.14 Katholyt aus dem nraum ablaufendes Medium 3.15 künstliche Sole Lösung von Natriumchlorid in Speisewasser 3.16 Löseeinrichtung Einrichtung zum Bevorraten und Lösen von festem Natriumchlorid Bei Chlorelektrolyse-Anlagen mit offenem Magersolerücklauf dient sie auch zur Aufnahme der rückgeführten alkalischen Magersole Natursole natürlich vorkommende Sole oder Lösung von naturbelassenen Salzen 3.18 offener Solekreislauf Verfahren, bei dem die entstehende abgemagerte Salzlösung alkalisiert in die Löseeinrichtung zurückgeführt wird 3.19 Reaktor Einrichtung zur Umsetzung von Chlorgas und Natronlauge zu Natriumhypochlorit-Lösung 3.20 Speisewasser Wasser nach den chemischen Anforderungen entsprechend Herstellervorschriften zur Herstellung der Sole und/oder zum Betrieb der Chlorelektrolyse-Anlage 3.21 Vorratsbehälter Einrichtung zur Lagerung der hergestellten Chlorlösung 4 Werkstoffe Für alle Teile der Anlagen und Geräte, die mit den eingesetzten Chemikalien und deren Lösungen in Berührung kommen, sind geeignete, beständige Werkstoffe zu verwenden. 5 Verfahrensvarianten 5.1 Chlorelektrolyse-Anlage mit membrangeteilter Elektrolysezelle Betriebsmittel: künstliche Sole und Betriebssole Dem nraum wird künstliche Sole oder Betriebssole als Betriebsmittel zugeführt, wobei an der Chlor entsteht. Die eingesetzte, in Wasser gelöste Natriumchlorid-Menge wird in der Elektrolysezelle nicht vollständig umgesetzt. Ein Teil des eingesetzten Natriumchlorids verlässt die Elektrolysezelle mit dem Chlorgas (Magersole). Nach der Abtrennung des Chlorgases von der Magersole kann durch Rückführung eine vollständige Ausnutzung des eingesetzten Natriumchlorids erreicht werden. In den nraum strömt Speisewasser. Die in den Betriebsmitteln enthaltenen positiv geladenen Natriumionen durchdringen die ionenselektive Membran. Im nraum entstehen aufgrund des Elektrolyseprozesses Wasserstoff sowie Hydroxylionen und in Folge Natronlauge. In einem Gasabscheider wird der Wasserstoff von der Natronlauge abgetrennt. Das anfallende Wasserstoffgas muss unter Beachtung seiner Explosivität gefahrlos entsorgt werden. Bei der Chlorelektrolyse-Anlage mit membrangeteilter Elektrolysezelle wird kein Natriumchlorid aus der Betriebssole oder künstlichen Sole in die Hypochlorit-Lösung verschleppt. Im Allgemeinen wird eine Hypochlorit-Lösung mit einer Konzentration von 2 % bis 5 % Aktivchlor erzeugt bzw. kann erzeugtes Chlorgas direkt zur Desinfektion des aufzubereitenden Wassers genutzt werden.

6 Seite 6 ÖNRM M Chlorelektrolyse-Anlagen mit membrangeteilter Elektrolysezelle sind in verschiedenen Varianten, wie mit offenem oder geschlossenem Solekreislauf oder ohne Solekreislauf im Durchlauf, möglich (siehe Bild 3). NaH 2 nraum Membran Bild Betriebsmittel: Salzsäure Dem nraum wird Salzsäure als Betriebsmittel zugeführt. Dabei entsteht an der Chlor. Durch die Elektrolysereaktion entstehen an der Wasserstoff sowie Hydroxylionen. Die Hydroxylionen reagieren mit den die Membran durchdringenden Wasserstoff- und Chloridionen zum sauren Katholyt. In einem Gasabscheider wird der Wasserstoff abgetrennt und muss unter Beachtung seiner Explosivität gefahrlos entsorgt werden. Als Desinfektionsmittel kann direkt das Chlor entnommen werden. Alternativ wird das Chlor in einen Wasserstrom geleitet und die dabei entstehende Lösung von unterchloriger Säure zur Desinfektion verwendet (siehe Bild 4). HCl HCl HCl H + nraum + 2 H - 2 nraum Wasserhülle Na + Cl + 2 H nraum Wasserhülle Cl - + HCl Membran ANMERKUNG: Die Stoffdiffusion von Chloridionen (Migration in den nraum) erfolgt unabhängig von den elektrochemischen Vorgängen. Bild Chlorelektrolyse-Anlage mit ungeteilter Elektrolysezelle Bei Chlorelektrolyse-Anlagen mit ungeteilter Elektrolysezelle wird die Zelle mit einer wässrigen Natriumchlorid-Lösung beschickt. Durch den Elektrolyseprozess entsteht an der Chlor, an der entstehen Hydroxylionen und in Folge Natronlauge. Aufgrund des ungehinderten Flüssigkeits- und Gastransportes reagieren das Chlor und die Natronlauge noch in der Zelle zu Natriumhypochlorit. Ein Teil des eingesetzten Natriumchlorids wird in der Zelle nicht umgesetzt und verbleibt

7 Seite 7 ÖNRM M untrennbar in der erzeugten Natriumhypochlorit-Lösung. In einem Gasabscheider wird der Wasserstoff abgetrennt und muss unter Beachtung seiner Explosivität gefahrlos entsorgt werden. Die entstehende Natriumhypochlorit-Lösung wird in einen Vorratsbehälter geleitet (siehe Bild 5). Im Allgemeinen wird eine Hypochlorit-Lösung mit einer Konzentration von 0,4 % bis 0,7 % Aktivchlor erzeugt Na + + 2H H - 2 Bild Chlorelektrolyse-Anlage im Inline-Betrieb Die Chlorelektrolyse-Anlage im Inline-Betrieb besteht aus einer ungeteilten Elektrolysezelle, die vom zu chlorenden Wasser durchflossen wird. Das Wasser muss chloridhaltig sein. Durch den Elektrolyseprozess entsteht an der Chlor und an der entstehen Hydroxylionen und Wasserstoff. Der anfallende Wasserstoff muss unter Beachtung seiner Explosivität gefahrlos entsorgt werden (siehe Bild 6). Das erzeugte Chlor reagiert mit Wasser in Abhängigkeit vom ph-wert zu unterchloriger Säure und zu Hypochloritionen. Cl - Cl - Cl - + Cl H - Cl + 2 H Cl - Bild Beispiele für Verfahrensausführungen nach Zellentyp In Bild 7 ist das Verfahrensschema abhängig vom Zellentyp dargestellt. Zusätzlich werden im Anhang A verschiedene Ausführungsarten aufgeführt.