Diplomsko delo - COnnecting REpositories · 2020. 1. 30. · Naslov diplomskega dela III Izjava...

Diplomsko delo

Tehnološke rešitve problematike zatiranja nitastih alg

v hladilnih stolpih

September, 2017 Jaka Miklavc

Jaka Miklavc


v hladilnih stolpih

Diplomsko delo

Maribor, 2017


v hladilnih stolpih

Diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa I. stopnje

Študent: Jaka Miklavc

Študijski program: univerzitetni študijski program I. stopnje Kemijska

tehnologija

Predvideni strokovni naslov: diplomirani inženir kemijske tehnologije (UN)

Mentor: red. prof. dr. Andreja Goršek

Komentor: doc. dr. Darja Pečar

Delovni mentor: Vesna Rebić, univ. dipl inž. kemijske tehnologije

Maribor, 2017

Naslov diplomskega dela

I

Kazalo

Kazalo ........................................................................................................................................ I

Izjava....................................................................................................................................... III

Zahvala ................................................................................................................................... IV

Povzetek ................................................................................................................................... V

Abstract ................................................................................................................................... VI

Seznam slik ........................................................................................................................... VII

Uporabljeni simboli in kratice ............................................................................................. VIII

1 Uvod in opredelitev problema ........................................................................................... 1

1.1 Uvod ........................................................................................................................... 1

1.2 Opredelitev problema ................................................................................................. 1

1.3 Cilji diplomskega dela ............................................................................................... 3

2 Metode dela ....................................................................................................................... 4

2.1 Bakterije ..................................................................................................................... 4

2.1.1 Štetje aerobnih bakterij ....................................................................................... 4

2.1.2 Štetje gliv in plesni ............................................................................................. 5

2.2 Titracijske metode ...................................................................................................... 5

2.2.1 Določanje alkalnosti vode ( AT vrednost) .......................................................... 5

2.2.2 Določanje karbonatne trdote vode (KT ali m vrednost) ..................................... 6

2.2.3 Določanje kalcijeve trdote (CaT vrednost) ......................................................... 6

2.2.4 Določanje celokupne in magnezijeve trdote vode (CT in MgT vrednost) ......... 6

2.3 Instrumentalne analize ............................................................................................... 7

2.3.1 Ionska kromatografija ......................................................................................... 7

2.3.2 Atomska spektroskopija...................................................................................... 8

2.3.3 pH ....................................................................................................................... 8

2.3.4 Prevodnost .......................................................................................................... 9

2.3.5 Motnost ............................................................................................................... 9

2.4 Zakonodaja ............................................................................................................... 10

3 Eksperimentalni del ......................................................................................................... 11

3.1 Postavitev eksperimenta ........................................................................................... 11

3.2 Potek eksperimenta .................................................................................................. 13


II

4 Rezultati in diskusija........................................................................................................ 14

4.1 Učinkovitost hidrofobnih premazov ......................................................................... 20

4.2 Učinkovitost zasenčenja sistema .............................................................................. 23

4.3 Učinkovitost algicida ................................................................................................ 24

5 Zaključek ......................................................................................................................... 26

6 Literatura.......................................................................................................................... 27


III

Izjava

Izjavljam, da sem diplomsko delo izdelal sam, prispevki drugih so posebej označeni. Pregledal

sem literaturo s področja diplomskega dela po naslednjih geslih:

Vir: Web of Knowledge (apps.webofknowledge.com)

Gesla: Število referenc

Cooling towers IN algae 413

Algae IN water hardness 565

Vir: COBISS/OPAC (http://www.cobiss.si/scripts/cobiss?ukaz=getid, COBIB.SI)

Gesla: Število referenc

Hladilni stolpi 115

Alge 1183

Skupno število pregledanih člankov: 21

Skupno število pregledanih knjig: 0

September, 2017 Jaka Miklavc


IV

Zahvala

Najprej bi se rad zahvalil Termoelektrarni šoštanj, ter njihovemu celotnemu laboratoriju, da

so mi omogočili opravljanje diplomskega dela pri njih. Rad bi se še zahvalil svoji delovni

somentorici gospe Vesni Rebić za njeno mentorstvo in vodenje skozi celoten potek dela.

Zahvala gredo seveda tudi mentorici profesorici dr. Andreji Goršek, ter komentorici doc. dr.

Darji Pečar, ki sta mi prav tako pomagali, ter me usmerjali skozi moje delo. Posebna zahvala

pa gre še mojemo očetu, ki mi kot član laboratorija pomagal z celotno postavitvijo

eksperimentalnega dela, ter mi nudil ogromno pozitivnih nasvetov, kako izbolljšati samo delo.


V

Tehnološke rešitve problematike zatiranja nitastih alg v hladilnih stolpih

Povzetek

Diplomsko delo vsebuje študijo vpliva svetlobe in hidrofobnih premazov na razvoj in

nabiranje alg v hladilnih stolpih. Namen diplomskega dela je bil preizkusiti nove metode za

preprečevanje oziroma zmanjševanje nastajanja alg v hladilnih stolpih. Eden glavnih ciljev je

bil poiskati možne tehnološke rešitve, ki bi hkrati pomenile izboljšanje ekonomskega in

okoljevarstvenega položaja Termoelektrarne Šoštanj. Na sistemu betonskih korit smo

preizkušali učinkovitost hidrofobnih premazov pri preprečevanju nabiranja alg. Druga metoda

je bila preprečevanje rasti alg z uporabo protisvetlobnih zastorov. Rezultati kažejo, da sta bili

obe tehniki pri preprečevanju nabiranja alg uspešni, prav tako pa obe kažeta možnost uporabe

v praksi.

Ključne besede: alge, hladilni sistem, hladilni stolp, hidrofobni premazi, zasenčenje

UDK: 621.565.9(043.2)


VI

Technological solutions for the problem of supressing string algea in cooling

towers

Abstract

The thesis studies the effects of light and hydrophobic coatings on the development and

collection of algae in cooling towers. The purpose of the thesis was to test possible new

methods for preventing or reducing the formation of algae in cooling towers. One of the main

goals was to find possible technological solutions, which would at the same time improve the

economic and environmental situation of Termoelektrarna Šoštanj. We tested the efficiency

of hydrophobic coatings in preventing the collection of algae on a series of concrete troughs.

The second method was preventing the growth of algae using anti-light barriers. The results

show that both techniques were successful in preventing the accumulation of algae, also both

show the possibility of using in practice.

Key words: algae, cooling system, cooling tower, hydrophobic coating, shading

UDK: 621.565.9(043.2)


VII

Seznam slik

Slika 2-1: Ionska kromatografija .............................................................................................. 8

Slika 2-2: Mettler Toledo SevenMultiTM .................................................................................. 9

Slika 2-3: Turbidimeter........................................................................................................... 10

Slika 3-1: Pripravljena korita .................................................................................................. 12

Slika 3-2: Končna postavitev korit ......................................................................................... 12

Slika 4-1: Meritve kalcijeve trdote ......................................................................................... 14

Slika 4-2: Meritve karbonatne trdote ...................................................................................... 15

Slika 4-3: Meritve celokupne trdote ....................................................................................... 16

Slika 4-4: Meritve magnezijeve trdote ................................................................................... 16

Slika 4-5: Meritve pH ............................................................................................................. 17

Slika 4-6: Meritve alkalnosti .................................................................................................. 18

Slika 4-7: Meritve motnosti .................................................................................................... 18

Slika 4-8: Meritve prevodnosti ............................................................................................... 19

Slika 4-9: Alge na dnu korita .................................................................................................. 20

Slika 4-10: Stene neobdelanega korita ................................................................................... 21

Slika 4-11: Stene premazanega korita .................................................................................... 21

Slika 4-12: Protectosil SC ....................................................................................................... 22

Slika 4-13: Protectosil BHN ................................................................................................... 22

Slika 4-14: Stena svetlobno izoliranega korita ....................................................................... 23

Slika 4-15: Odmrle alge na dnu svetlobno izoliranega korita ................................................ 24


VIII

Uporabljeni simboli in kratice

Simboli

c množinska koncentracija (mol/L)

I električni tok (A)

R električna upornost (Ω)

U električna napetost (V)

V prostornina (L)

Grški simboli

𝜅 specifična prevodnost (S/m)

Kratice

AC Aerobic Count

AT Alkalnost vode

CaT Kalcijeva trdota

CT Celokupna trdota

EDTA Etilendiamintetraocetna kislina

KT Karbonatna trdota

MgT Magnezijeva trdota

NTU Nephelometric Turbidity Unit

PZŠ preštevilno za štetje

TEŠ Termoelektrarna Šoštanj

YM Yeast and Mold

https://sl.wikipedia.org/wiki/Omegahttps://sl.wikipedia.org/wiki/Omega


1

1 Uvod in opredelitev problema

1.1 Uvod

Hladilni sistemi so ena od pomembnejših komponent v večjih industrijskih procesih. Njihov

glavni namen je, da iz procesa odvajajo toploto, kot medij se najpogosteje uporablja voda.[1]

Hladilne sisteme lahko v grobem razdelimo na tri kategorije: pretočni, odprti recirkulacijski

ter zaprti recirkulacijksi.[2] V Termoelektrarni Šoštanj (v nadaljevanju TEŠ) se uporablja

odprt recirkulacijski sistem. Hladilni sistem se uporablja za hlajenje hladilne vode, ki

prevzema toploto iz hladilnikov zaprtega hladilnega sistema, vakuumskih črpalk, hladilnikov,

step-up transformatorjev in kondenzatorja. Segreta voda se ohlaja v hladilnem stolpu, kjer jo

razpršimo v majhne kapljice, pri tem povečamo izmenjavo toplote med kapljicami in hladnim

zrakom, ki v nasprotni smeri potuje skozi hladilni stolp. Med samim procesom hlajenja zaradi

izparevanja, prihaja do izgub hladilne vode, kar je treba nadomestiti z dodajanjem sveže vode

v sistem. Voda, ki se zaradi izgub dodaja v sistem, se črpa iz reke Pake ali Družmirskega

jezera.[3]

1.2 Opredelitev problema

Eden primarnih problemov, ki se pojavlja v hladilnih sistemih termoelektrarn, je rast alg v

hladilnih vodah. Razlog za njihov nastanek so ugodne razmere, ki jih hladilni stolpi nudijo,

saj imajo primeren pH in temperaturo, zadostno količino svetlobe ter kisik, ki se absorbira pri

razpršenju vode. [4] Prav tako voda vsebuje velike količine organskih in anorganskih snovi,

ki so odlična hranila za razvoj alg.[1] Glavni problemi, ki se pojavljajo z nastankom alg so:

• zagotavljanje hranilnih snovi za razvoj bakterij in ostalih mikroorganizmov,

• nabiranje na površinah, kar pripomore k pospeševanju korozije,[5]

• slabši prenos toplote zaradi nastanka biofilmov,[6]

• zamašitev cevi, ki nastane kot posledica skupkov alg,

• ugodni pogoji pospešujejo razvoj človeku nevarne bakterije Legionella pneumophila in s

tem večajo možnost za okužbo z legionelozo.

https://sl.wikipedia.org/w/index.php?title=Legionella_pneumophila&action=edit&redlink=1


2

Glavni vir za vnos mikroorganizmov v sistem je navadno dodatna voda, ki jo je treba dovajati

v sistem zaradi izgub pri kondenzaciji, ta se črpa iz rek ali jezer. Drugi vir je zrak, iz katerega

padajoča voda v hladilnem stolpu spira mikroorganizme.[1] Dokazano je bilo, da na rast alg

močno vplivajo še vreme, podnebje in kemijska sestava uporabljene vode.[1] Razvoj alg v

hladilnem stolpu je najbolj opazen pri vrhu, kjer so svetlobni pogoji še posebno primerni, ter

v zbiralnikih na dnu hladilnih stolpih, kjer se nahaja stoječa voda.[7]

Za zatiranje alg v hladilnih sistemih poznamo več možnosti, med katerimi je najpogostejša

uporaba različnih biocidov. Pomembno je, da preverimo učinkovitost biocidov, ki jih

uporabljamo, saj lahko velike količine organskih in anorganskih usedlin zaščitijo

mikroorganizme pred dezinfekcijo.[8]

Biocide delimo v dve skupini, in sicer oksidativne in ne-oksidativne biocide.[1] Med

oksidativne biocide spadajo kemikalije, ki so močni oksidanti in uničijo skoraj vse

mikroorganizme. Najbolj znani in najpogosteje uporabljeni oksidativni biocidi so klor, klorov

dioksid, natrijev hipoklorit, vodikov peroksid in ozon. Najučinkovitejša metoda uporabe

oksidativnih biocidov je konstantno doziranje v sistem, tako da imamo v sistemu konstantno

koncentracijo biocida. Druga možnost doziranja je šok doziranje, ki lahko v določenih

primerih izboljša učinkovitost biocida. Problem oksidativnih biocidov je v tem, da so lahko

korozivni, zato je v sistem treba dodajati protikorozivna sredstva.[4]

Druga skupina biocidov so ne-oksidativni biocidi. To so organske spojine, ki zatirajo rast

različnih mikroorganizmov, s ciljanjem točno določenih celic mikroorganizma ali njihovih

presnovnih in reprodukcijskih procesov. Pozitivna stran ne-oksidativnih biocidov je v tem, da

so visoko učinkoviti, hkrati imajo pogosto to prednost, da po opravljeni nalogi uničenja

mikroorganizmov, razpadejo na okolju nenevarne kemikalije. Po drugi strani je njihova slaba

stran, da so v primerjavi z oksidativnimi biocidi dosti dražji, zato so pogosto uporabljeni le v

manjših sistemih. V večjih sistemih se pojavljajo le, kadar se pojavi specifična težava, ki jo s

pomočjo oksidativnih biocidov ni moč rešiti.[4]

Poleg biocidov se v hladilnih sistemih lahko uporabljajo tudi druge metode, med katerimi sta

najbolj znani obsevanje z UV svetlobo in obsevanje z ultrazvočnimi valovi. Ponekod so za

preprečevanje nastanka alg v hladilnih stolpih uporabljali magnetno polje, vendar je bila

njihova učinkovitost precej nizka.[9] Poznani so tudi primeri uporabe različnih barv ali

premazov za obdelavo sten hladilnih stolpov. Premazi lahko delujejo biocidno (toksični

premazi) ali zgolj preprečujejo prijemanje alg na površino.[10]


3

Ker gre pri reševanju problematike alg za kompleksen problem, se navadno za reševanje

uporabljajo kombinacije različnih metod.

1.3 Cilji diplomskega dela

Glavni cilj diplomskega dela je bil raziskati uporabnost že obstoječih tehnik pri zatiranju alg

ter preveriti še nekaj novih, ki bi jih bilo možno uporabiti v TEŠ. S pomočjo novih ali

nadgrajenih tehnik bi lahko v TEŠ izboljšali tako ekonomske kot okoljevarstvene razmere. Pri

samem delu smo si postavili dve glavni hipotezi:

• z nanosom hidrofobnih premazov na stene sistema je mogoče zmanjšati količino alg, ki se

naberejo na površini;

• ob popolni odstranitvi svetlobe iz sistema, pogoji niso več primerni za rast alg, posledica

česar je odmiranje že nastalih alg ter hkratno preprečevanje razvoja novih.

Obe hipotezi smo eksperimentalno preverili ter ocenili njihovo praktično uporabo za naš

hladilni sistem.


4

2 Metode dela

Pri izvedbi eksperimentalnega dela smo uporabljali več različnih analitičnih metod, ki smo

jih za lažjo orientacijo razdelili v tri skupine. V skupini »bakterije« opisujemo metode, ki smo

jih uporabljali za določitev količine bakterij in mikroorganizmov v vzorcih. V skupini

»titracijske metode« obravnavamo metode, s katerimi smo merili trdoto vode v naših vzorcih.

V skupino »instrumentalne analize« smo vključili tiste metode, za izvedbo katerih so bili

potrebni različni instrumenti.

2.1 Bakterije

2.1.1 Štetje aerobnih bakterij

Aerobni mikroorganizmi so tisti organizmi, ki za svojo rast in razvoj potrebujejo kisik. Za

določanje skupnega števila aerobnih mikroorganizmov v vzorcih smo uporabljali 3MTM

PetrifilmTM Aerobic Count (AC) ploščo.

Za določitev aerobnih bakterij v vzorcu je bilo treba vzorec najprej razredčiti. Uporabljeno

razredčitveno razmerje je bilo 1:20. Vzorec smo razredčili tako, da smo najprej z avtomatskim

pipetorjem odmerili 0,95 mL sterilnega razredčila in nato še 0,05 mL vzorca. Tako razredčen

vzorec smo pazljivo nanesli na sredino gojišča ter pokrili s krovno folijo. Vzorec smo z

razporejevalcem razporedili po gojišču in pustili ploščo stati 1 min, da se je gel zgostil. Tako

pripravljene vzorce smo zložili v inkubator ter jih pri temperaturi 30 °C inkubirali 48 ur. Po

48 urah smo Petrifilm plošče vzeli iz inkubatorja in prešteli število kolonij.

Petrifilm ploščam za določanje aerobnih bakterij je dodano tetrazolno barvilo, zaradi katerega

se nastale kolonije obarvajo rdeče in jih je tako lažje prešteti. Površina krožnega področja rasti

je 20 cm2. Kadar je bilo na ploščah več kot 250 bakterij, smo štetje opravili tako, da smo

prešteli reprezentativno število (kvadratek s povprečnim številom kolonij) in ga množili z 20.

Kadar se je področje razvoja zaradi prevelikega števila kolonij obarvalo rdeče ali roza barve,

smo to označili kot preštevilno za štetje (PZŠ).


5

2.1.2 Štetje gliv in plesni

Za določitev skupnega števila gliv in plesni v vzorcu smo uporabljali 3MTM PetrifilmTM Yeast

and Mold count (YM) ploščo.

Glive in plesni smo določali tako, da smo na sredino gojišča pazljivo nanesli 1 mL vzorca in

ga pokrili s krovno ploščo. Z razporejevalcem smo vzorec razporedili po gojišču in ga pustili

1 min, da se je gel zgostil. Tako pripravljene vzorce smo nato pustili inkubirati v petrijevki pri

sobni temperaturi tri dni. Po treh dneh smo vzorce vzeli iz petrijevke ter prešteli končno število

gliv in plesni.

Petrifilm plošče za štetje gliv in plesni vsebujejo indikator fosfataza, ki pripomore k lažji

identifikaciji plesni in gliv. Glive prepoznamo po majhnih kolonijah, ki so navadno modro-

zelene barve in so enobarvne. Njihovi robovi so dobro definirani, njihov izgled je lahko videti

odebeljen (tridimenzionalen). Kolonije plesni so velike in se med seboj precej razlikujejo po

barvi. Njihovi robovi niso dobro definirani, imajo temen center, videti so ploščate.

2.2 Titracijske metode

2.2.1 Določanje alkalnosti vode ( AT vrednost)

Alkalnost vzorca, imenovana tudi p vrednost, nam pove količino hidroksidnih ionov

(Mg(OH)2, Ca(OH)2 …) ter določen del karbonatnih ionov, katerih pH je večji od 8,3 in so

raztopljeni v vodi. Alkalnost povzročajo snovi, ki v vodi reagirajo bazično, merimo jo s

porabo kisline znane koncentracije.

Za določitev alkalnosti vzorca najprej v 300 mL erlenmajerico z merilnim valjem odmerimo

100 mL vzorca in dodamo par kapljic fenolftaleina. Raztopino nato titriramo z HCL (c = 0,1

mol/L) do preskoka barve iz vijolične v brezbarvno.

AT vrednost izražamo kot porabo HCl (c = 0,1 mol/L), kjer 1 mL HCl predstavlja AT = 1

mval/L. Za preračun v nemške stopinje (°dH) moramo to vrednost množiti z 2,8.

AT = 𝑉𝐻𝐶𝑙(𝑐 = 0,1 mol/L) (2.1)


6

2.2.2 Določanje karbonatne trdote vode (KT ali m vrednost)

Karbonatna trdota predstavlja množino kalcijevega in magnezijevega hidrogen karbonata,

raztopljenega v vodi. Magnezijevo trdoto tvorijo magnezijeve, kalcijevo trdoto pa kalcijeve

soli.

Karbonatno trdoto določimo tako, da v 300 mL erlenmajerico z merilnim valjem odmerimo

100 mL vzorca in dodamo nekaj kapljic indikatorja metil oranž. Raztopino nato titriramo s

HCl (c = 0,1 mol/L) do preskoka barve iz oranžne v čebulno barvo.

Enako kot pri AT vrednosti, izražamo KT vrednost kot porabo HCl (c = 0,1 mol/L). 1 mL

porabljene HCl predstavlja 1 mval/L oziroma 2,8 nemške trdotne stopinje (°dH).

KT = 𝑚 = 𝑉HCl (𝑐 = 0,1 mol/L) (2.2)

2.2.3 Določanje kalcijeve trdote (CaT vrednost)

Kalcijeva trdota vode, imenovana tudi CaT vrednost, se nanaša na vsebnost Ca2+ ionov,

raztopljenih v vodi.

Za določitev kalcijeve trdote najprej odmerimo 100 mL vzorca v 300 mL erlenmajerico,

dodamo 5 mL NaOH (c = 0,1 mol/L) ter noževo konico indikatorja mureksid. Pripravljeno

raztopino titriramo z raztopino EDTA (c = 0,05 mol/L) do preskoka barve iz rdečkaste v

vijolično.

CaT vrednost izražamo kot količino porabljene EDTA (c = 0,05 mol/L), kjer je 1 mL

porabljene EDTA enako 1 mval/L oziroma 2,8 °dH, kar pomeni 28,04 mg CaO na 1000 mL

vode.

𝑐𝑉𝑧𝑜𝑟𝑐𝑎 = cEDTA ·VEDTA

𝑉𝑣𝑧𝑜𝑟𝑐𝑎 𝑣 𝐿 · 2 =

𝑚𝑚𝑜𝑙

𝐿𝐶𝑎2+ (2.3)

2.2.4 Določanje celokupne in magnezijeve trdote vode (CT in MgT vrednost)

Celokupna trdota vode ali CT vrednost predstavlja množino vseh kalcijevih in magnezijevih

ionov raztopljenih v vodi. Magnezijeva trdota vode ali MgT vrednost predstavlja množino

Mg2+ ionov raztopljenih v vodi.

Celokupno trdoto določamo tako, da 100 mL vzorca odmerimo v 300 mL erlenmajerico,

dodamo 2 mL pufrne raztopine (NH4Cl/NH3) ter noževo konico indikatorja eriokromčrno-T.


7

Tako pripravljeno raztopino titriramo z EDTA (c = 0,05 mol/L) do preskoka barve iz vijolične

v modro, pri čemer moramo biti pazljivi, saj poteka reakcija relativno počasi in obstaja velika

možnost pretitriranja.

CT vrednost izrazimo kot količino porabljene EDTA (c = 0,05 mol/L), pri čemer je 1 mL

porabljene EDTA enak 1 mval/L oziroma 2,8 °dH.

CT = 𝑐(𝐶𝑎2++𝑀𝑔2+) = cEDTA ·VEDTA

𝑉𝑣𝑧𝑜𝑟𝑐𝑎 𝑣 𝐿 · 2 =

𝑚𝑚𝑜𝑙

𝐿(𝐶𝑎2+ + 𝑀𝑔2+) (2.4)

MgT vrednost izračunamo kot razliko med celokupno in kalcijevo trdoto vode.

MgT = CT − CaT (2.5)

2.3 Instrumentalne analize

2.3.1 Ionska kromatografija

Ionska kromatografija se v TEŠ uporablja za določevanje sulfatnih, nitratnih, kloridnih in

ostalih anionov. Za določevanje anionov se uporablja kromatograf Dionex DX550.

Kromatografija spada med analitske tehnike, ki se uporabljajo za ločevanje zmesi (slika 2-1).

Zmes je raztopljena v mobilni fazi (tekočina ali plin), ki jo spustimo skozi stacionarno fazo.

Separacija posameznih komponent je posledica razlike v hitrosti potovanja, do katere pride

zaradi selektivnega zadrževanja komponent na stacionarni fazi. Za izvedbo kromatografije

uporabljamo priprave, ki jih imenujemo kromatografi. Kromatografijo lahko uporabljamo v

analitske namene, za določevanje identitete in koncentracije molekul v zmesi. Lahko pa jo

uporabljamo tudi preparativne namene, in sicer za pripravo večjih količin določene čiste snovi.

Sulfate, nitrate in kloride smo z ionsko kromatografijo določili po naslednjem postopku.

Vzorec za analizo smo odvzeli na odvzemnem mestu ter ga nato približno 2 mL vbrizgali v

pripravljen aparat ter pričeli z merjenjem. Kot eluent (mobilno fazo) smo uporabili topilo, ki

smo ga pripravili iz 14 mL 52,98 g/L Na2CO3 in 4 mL 42,0 g/L NaHCO3 v 2000 mL bučki.

Topilo smo skozi kolono vodili ter izboljšali separacijo z uporabo stisnjenega argona. Za

pravilno delovanje je treba enkrat mesečno s standardi znanih koncentracij preveriti ustreznost

umeritvene krivulje aparature. Rezultat kromatografije so kromatogrami v obliki diagramov,

kjer je na x-osi naveden retenzijski čas, na y-osi pa pridobljen signal. Poleg diagrama aparat

izračuna še koncentracije posameznih analitov in jih poda v tabeli z rezultati.


8

Slika 2-1: Ionska kromatografija

2.3.2 Atomska spektroskopija

V TEŠ za določanje železovih (Fe) in bakrovih (Cu) ionov uporabljajo atomsko

spektroskopijo.

Atomska absorpcijska spektroskopija je analizna tehnika, ki se uporablja za določanje

kvantitete kemijskih elementov. Celotna tehnika deluje na principu absorpcije svetlobe

atomov posameznih elementov, pri čemer se izkorišča lastnost, da vsak element absorbira

točno določeno valovno dolžino svetlobe. Kot izvor svetlobe se uporabljajo žarnice z votlo

katodo, atome pa lahko generiramo s pomočjo plamena ali grafitne kivete. Spektroskop, ki se

uporablja v TEŠ za vzbujanje atomov, uporablja grafitno kiveto.

2.3.3 pH

pH vrednost je merilo, ki se uporablja za določanje kislosti in bazičnosti vodnih raztopin. V

večini je pH vrednost med 0 in 14, pri čemer je pH 7 nevtralno. pH nižji od 7 predstavlja kislo

območje, pH višji od 7 pa bazično območje. pH je definiran kot negativni desetiški logaritem

aktivnosti vodikovih ionov v raztopini:

𝑝𝐻 = −𝑙𝑜𝑔10(𝑎𝐻+) (2.6)

pH smo določili tako, da smo pH meter najprej umerili z dvema pufernima raztopinama točno

določenih pH vrednosti (7 in 9), nato smo umerjeno elektrodo potopili v naš vzorec in počakali

na izpis rezultata. Aparatura, ki smo jo uporabljali za določanje pH, je bila Mettler Toledo

SevenMultiTM (slika 2-2).


9

Slika 2-2: Mettler Toledo SevenMultiTM

2.3.4 Prevodnost

Prevodnost pove, kako dobro raztopina elektrolita prevaja električni tok. V splošnem se

prevodnost uporablja za določanje vsebnosti ionov v raztopini, odvisna je od disociacije in

količine elektrolita v vodi. Enota, ki se uporablja za prevodnost, je Siemens na meter (S/m).

Naprava za merjenje prevodnosti je konduktometer. Konduktometer sestavlja merilna celica z

dvema elektrodama, ki je priključena na izmenično napetost (U). Pri merjenju se meri

električni tok med elektrodama (I), upor (R) se izračuna po Ohmovem zakonu. Konduktometer

poda rezultate v obliki specifične prevodnosti, ki jo izračuna iz izračunanega upora ter

konstante celice (K).

Ohmov zakon: 𝑅 =𝑈

𝐼 (2.7)

Specifična prevodnost: 𝜅 =1

𝑅·K (2.8)

Pri merjenju prevodnosti smo celico konduktometra najprej umerili z deionizirano vodo, nato

smo umerjeno celico potopili v vzorec ter počakali na izpis rezultata.

2.3.5 Motnost

Motnost se uporablja kot kriterij za svetlobno prepustnost vode. Odvisna je od količine

organskih in anorganskih snovi, ki so suspendirane v vodi. Višja, kot je vsebnost suspendiranih

delcev, bolj se na delcih sipa svetloba, posledično je motnost večja.


10

Motnost merimo s primerjavo intenzitete razpršitve svetlobe med vzorcem in določeno

referenčno suspenzijo. Primarno se kot standardna referenčna suspenzija uporablja raztopina

formazina.

Naprava za določanje motnosti se imenuje turbidimeter in je prikazan na sliki 2-3. Motnost

določamo v tako imenovanih NTU enotah (nephelometric turbidity unit).

Motnost smo določali tako, da smo vzorec nalili v kiveto in jo postavili v aparat ter počakali

na izpis vrednosti.

Slika 2-3: Turbidimeter

2.4 Zakonodaja

TEŠ je kot ustanova zavezana k upoštevanju predpisanih okoljevarstvenih določil, kar je bilo

pomembno pri samem raziskovalnem delu, saj je bilo ta določila treba upoštevati pri uporabi

kemikalij. Najpomembnejše je bilo upoštevanje stavkov o nevarnosti oziroma tako

imenovanih H-stavkov, na podlagi katerih imamo določene letne količine nevarnih snovi, ki

jih sme TEŠ uporabiti pri svojem obratovanju.

Pri eksperimentalnem delu smo imeli opravka z biocidom NALCO 2894, ki ga v TEŠ že

uporabljajo za ta namen. Pripravek vsebuje nevarno substanco, označeno z oznako H410, kar

pomeni, da je zelo strupen za vodne organizme, njegovi učinki so dolgotrajni. Največja

dovoljena količina te nevarne substance je 100 kg/letno. Dovoljeno letno količino smo

upoštevali pri izračunu količine algicida pri različnih doziranjih.


11

3 Eksperimentalni del

Glavni namen eksperimentalnega dela je bil preveriti, ali obstajajo še neraziskane metode, ki

bi pomagale pri preprečevanju nastajanja biofilmov. Pri pregledu literature smo naleteli na več

že dobro znanih metod, ki jih v večini primerov zaradi dobavnih ali ekonomskih razlogov žal

nismo uspeli pridobiti in posledično testirati. Ena izmed metod, ki smo jih med drugim želeli

testirati, je bila uporaba ClO2, ki je trenutno med bolj efektivnimi in priporočenimi sredstvi za

uporabo pri zatiranju alg, saj nudi visoko učinkovitost, istočasno proizvaja izredno nizko

količino okolju nevarnih stranskih produktov. Pri tem se je pojavil problem, saj je ClO2

mogoče dobiti le v velikih količinah, proizvajalci ne ponujajo možnosti vzorčnih količin.

Poleg ClO2 bi lahko preizkusili tudi metodi ozoniranja in obsevanja tehnološke vode z UV

svetlobo, vendar obe metodi potrebujeta aparature, ki jih ni mogoče dobiti zgolj v

eksperimentalne namene. V eksperimentalnem delu smo tako preverili dve možni rešitvi, in

sicer svetlobne prepreke in hidrofobne premaze, pri tem smo za zatiranje alg uporabili

obstoječi algicid Nalco 2894.

Pri sami izvedbi eksperimenta sta se pojavila predvsem dva pomembna vidika, na katera smo

morali dati večji poudarek, da bi se lahko čim bolj približali realnemu stanju. To sta bila

velikost sistema ter material, ki se v sistemu uporablja. Največji problem je bila velikost

samega sistema, saj so hladilni sistemi v TEŠ sistemi velikih kapacitet in imajo kapaciteto

približno 10000 m3, kar je pomenilo, da je bilo treba celotno shemo eksperimenta prilagoditi

na velikost, ki je bila izvedljiva. Prav tako je bila pomembna izbira materiala posode, ki smo

jo za ta namen uporabili. Problematika alg se pojavlja na betonskih površinah (hladilni stolp),

zato izvedba eksperimenta s steklenimi površinami ni bila primerna, saj dobljeni rezultati

najverjetneje ne bi bili ustrezni in primerljivi z dejanskim stanjem.

3.1 Postavitev eksperimenta

Ker je bilo za korektno izvedbo eksperimenta treba zagotoviti ustrezen material posod, smo

za delo uporabili cvetlična betonska korita slika 3-1. Najprej je bilo treba vseh šest korit

ustrezno pripraviti, kar je pomenilo zapolniti luknje na dnu korit ter na njihove stene narediti

luknje, kamor so se pozneje pritrdile cevi. Notranjost korit smo dobro očistili z vodo in jih

pustili posušiti. Ko so bila korita popolnoma suha, smo z zračnim kompresorjem odstranili še

preostale prašne delce, ki so ostali po prvem čiščenju. Po končanem čiščenju smo notranjost


12

dveh korit premazali z dvema različnima hidrofobnima premazoma, in sicer Protectosilom SC

in Protectosilom BHN, ostala štiri korita smo pustili neobdelana.

Slika 3-1: Pripravljena korita

Tako pripravljena korita smo nato postavili v vrsto in jih oštevilčili s številkami od 1 do 6.

Korita 1, 2, 3 in 5 smo s cevmi in vodno črpalko povezali v krogotok, koriti 4 in 6 smo pustili

samostoječi. Korita smo pripravili različno po sledečem vrstnem redu: korito 1 je bilo

premazano s hidrofobnim premazom Protectosil SC; korito 2 je bilo neobdelano ter

nezaščiteno in je služilo kot referenčno; korito 3 je bilo premazano s premazom Protectosil

BHN; korito 5 je bilo neobdelano, vendar zaščiteno s protisvetlobno zaščito. Koriti 4 in 6 sta

bili neobdelani in nezaščiteni. Ko so bila vsa korita pripravljena, smo jih napolnili z vodo, ki

smo jo pridobili iz hladilnega stolpa bloka 6 in tako pričeli z eksperimentom.

Slika 3-2: Končna postavitev korit


13

3.2 Potek eksperimenta

Ob pričetku eksperimenta smo opravili zgolj eno analizo vode, saj so bila vsa korita napolnjena

z isto vodo iz hladilnega sistema bloka 6. Vodo smo v koritih pustili stati dva tedna, da so se

začele pojavljati alge. Sprva smo dva tedna meritve opravljali približno vsakih pet dni, pozneje

smo to dinamiko sproti prilagajali glede na opažene spremembe v koritih in potrebe za

spremljanje vpliva algicida na samo rast alg. Izvajali smo naslednje laboratorijske meritve:

merjenje pH vrednosti, merjenje prevodnosti, določanje trdote vode (karbonatna,

magnezijeva, celokupna in kalcijeva), določanje kloridnih, natrijevih in sulfatnih ionov,

določanje železovih in bakrovih ionov ter motnost raztopine. Vse navedene analize smo

opravljali na sedmih vzorcih vode, in sicer za vsako korito posebej ter kot 7 vzorec še mešano

vodo iz krogotoka korit. Spremembe v koritih smo sproti beležili v tabelo, prav tako smo korita

vsakič fotografirali, tako da smo spremembe beležili tudi vizualno.

Po približno enem mesecu od pričetka eksperimenta smo v korita dozirali algicid Nalco 2894

v treh različnih koncentracijah. V korito 4 smo dozirali minimalno količino, ki jo proizvajalec

priporoča za uporabo, v korito 6 smo dozirali maksimalno možno količino, ki jo je mogoče

dozirati, ne da bi TEŠ prekršil dovoljeno količino letnih izpustov nevarnih snovi v okolje. V

krogotok korit (1, 2, 3 in 5) smo dozirali količino, ki je enaka količini enega nabavnega paketa

algicida. Vse količine algicida so bile preračunane premo sorazmerno glede na velikost našega

sistema.

Po doziranju algicida v sistem smo meritve izvajali na dva dni in tako analizirali učinek

algicida. Po enem tednu smo meritve razporedili na sedem dni, saj alg ni bilo več v sistemu,

treba je bilo še ugotoviti, po kolikšnem času se alge znova obrastejo. Tako razporejene meritve

smo nato ponavljali nekaj več kot en mesec, dokler se v sistemu niso znova pojavile alge.


14

4 Rezultati in diskusija

V eksperimentalnem delu diplomskega dela smo preverjali predvsem dve hipotezi. Zanimalo

nas je, ali je možno preprečiti nabiranje alg na betonskih površinah s pomočjo hidrofobnih

premazov in ali je mogoče popolnoma zatreti rast alg s popolno izolacijo tehnološke vode pred

svetlobo. Hipoteze smo preverjali v štirih koritih, ki smo jih med seboj povezali v krogotok.

Dve koriti sta bili premazani z dvema različnima hidrofobnima premazoma, eno korito je bilo

popolnoma neobdelano in je služilo kot referenčno in eno je bilo zastrto s protisvetlobno

pregrado. Vzporedno smo preverjali še, kolikšno količino algicida je treba dodati za

učinkovito odstranitev že nastalih alg v sistemu.

Tekom celotnega eksperimenta smo opravljali analizo vode, pri čemer smo merili njeno trdoto,

pH, prevodnost in motnost. Rezultati meritev so prikazani na slikah, ki sledijo. Oznake K1 do

K6 označujejo posamezna korita, K7 označuje vodo iz cevi v krogotoku med koriti K5 in K1.

Rdeča črtkana črta prikazuje, kdaj je bil v naš sistem dodan algicid.

Pri pregledu literature nismo našli neposredne povezave med algami v sistemu in njegovo

trdoto vode, kar se je pokazalo tudi v praksi, rezultate lahko vidimo na slikah 4-1, 4-2, 4-3 in

4-4.

Slika 4-1: Meritve kalcijeve trdote

Iz krivulj na sliki 4-1 vidimo, da je trend gibanja kalcijeve trdote v koritih od K1, K2, K3 in

K5 podoben, nekoliko namreč narašča.

9

10

11

12

13

14

15

16

17

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

×2,8

°d

H

meritev

CaT

K1

K2

K3

K4

K5

K6

K7


15

Pri koritih K4 in K6 zaznamo trend padanja trdote. Upoštevati je potrebno dejstvo, da so bila

korita K1, K2, K3 in K5 povezana med seboj v krogotok, koriti K4 in K6 sta bili samostojni.

Razlog za razlike v trdoti tako leži v tem, da je voda tekom eksperimenta izhlapevala, s čimer

se je koncentracija kalcijevih in magnezijevih ionov v njej višala, kot posledico vidimo

naraščanje njene trdote. Prav tako je imelo veliko vlogo gibanje vode v krogotoku, ki je bilo

razlog, da se je voda konstanto mešala, kalcijevi in magnezijevi ioni so ostali pomešani z vodo.

Pri koritih K4 in K6 je prišlo do padanja trdote, saj so se magnezijevi in kalcijevi ioni posedli

na dno korita, ali se oprijeli na njegove stene, kar je dalo kot rezultat mehkejšo vodo v sredini

korit, od koder smo vzorce jemali.

Slika 4-2: Meritve karbonatne trdote

Na sliki 4-2 lahko razločno vidimo vpliv gibanja vode v krogotoku na karbonatno trdoto ter

razliko v trdoti vode.

2,4

2,9

3,4

3,9

4,4

4,9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

×2,8

°d

H

Meritev

KT

K1

K2

K3

K4

K5

K6

K7


16

Slika 4-3: Meritve celokupne trdote

Na vseh slikah, ki prikazujejo meritve trdote, lahko opazimo tudi, da po dodatku algicida trdota

naraste tudi v koritih K4 in K6, ki sta imeli mirujočo vodo. Razlog za to spremembo je dodatna

vodna črpalka, ki smo jo uporabili za temeljito pomešanje algicida v vodo. Črpalko smo

izmenično prestavljali med koritoma 4 in 6.

Slika 4-4: Meritve magnezijeve trdote

Pri tretji meritvi magnezijeve trdote vzorca K7 je prišlo najverjetneje do napake pri analizi,

saj precej odstopa od trenda vseh ostalih krivulj v krogotoku. Meritev številka 9 za vzorca K4

in K6 ni bila napaka, saj krivulji sovpadata s padcem vseh ostalih trdot in sta posledica

dolgotrajnega mirovanja vode.

11

13

15

17

19

21

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

×2,8

°d

H

meritev

CT

K1

K2

K3

K4

K5

K6

K7

1,2

1,7

2,2

2,7

3,2

3,7

4,2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

×2,8

°d

H

Meritve

MgT

K1

K2

K3

K4

K5

K6

K7


17

Vse spremembe, ki so se pojavile v trdoti vode, so bile torej posledica zunanjih vplivov (dežja,

izparevanja vode), gibanja vode v krogotoku ali dolgotrajnega mirovanja vode. Večje

spremembe smo opazili pri meritvah pH vrednosti, saj je rast alg vplivala na pH vode v

sistemu, kar je razvidno iz slike 4-5.

Slika 4-5: Meritve pH

Na sliki 4-5 vidimo, da po dodatku algicida v sistem njegov pH začne padati. Razlog za

padajoč trend vseh krivulj je dejstvo, da alge pri fotosintezi porabljajo ogljikov dioksid, s

čimer višajo bazičnost vode. Pri meritvah dva in tri pa opazimo, da je prišlo do povišanja pH

vrednosti v sistemu. To je najverjetneje posledica jemanja vzorcev ob različnih časih. Alge

namreč tekom dneva s pomočjo sončne svetlobe porabljalo CO2 in tako višajo pH vode, ponoči

pa CO2 porabljajo za dihanje, kar ima za posledico rahel upad pH. Razlika med meritvami ena

in štiri ter dva in tri tako leži v tem, da smo vzorce za meritve ena in štiri vzeli v zgodnjih

jutranjih urah, še pred sončno svetlobo, vzorce za meritvi dva in tri pa dosti pozneje tekom

dneva, predvidoma nekje med 11. in 14. uro. Vse nadaljnje meritve so bile prav tako

opravljene v zgodnjih jutranjih urah.

Poleg zgoraj omenjenega pa je treba vedeti še, da je bila voda, ki smo jo na začetku dodali v

sistem, že nekoliko onesnažena z algami, kar je razlog za nekoliko višji pH na začetku meritev.

Zaradi vpliva na pH vode je prišlo tudi do spremembe v njeni alkalnosti, saj je ta naraščala in

padala bolj ali manj sorazmerno s pH. Sprememba alkalnosti je prikazana na sliki 4-6.

8,4

8,6

8,8

9

9,2

9,4

9,6

9,8

10

10,2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

pH

Meritev

pH

K1

K2

K3

K4

K5

K6

K7


18

Slika 4-6: Meritve alkalnosti

Na spremembo motnosti in prevodnosti vode v našem sistemu so zunanji dejavniki imeli večji

vpliv kot same alge. V sistem je iz okolja prineslo večjo količino snovi (cvetni prah, odpadlo

listje, insekti), ki so lahko imele vpliv tako na prevodnost kot tudi na motnost same vode.

Pomembno je, da v času eksperimenta sistema nismo kalužili (menjava večjih količin vode),

kot je to običajno v praksi, ampak smo z dodatno vodo zgolj nadomestili izgube zaradi

izhlapevanja, kar je vplivalo predvsem na prevodnost in motnost vode. Spremembe motnosti

in prevodnosti tekom eksperimenta so prikazane na slikah 4-7 in 4-8.

Slika 4-7: Meritve motnosti

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

×2,8

°d

H

Meritev

AT

K1

K2

K3

K4

K5

K6

K7

0,9

1,9

2,9

3,9

4,9

5,9

6,9

7,9

8,9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

NTU

Meritev

Motnost

K1

K2

K3

K4

K5

K6

K7


19

Slika 4-8: Meritve prevodnosti

Padec prevodnosti po meritvi številka 7 lahko pripišemo dejstvu, da so se takrat delci odmrlih

alg že pričeli posedati, kar je zmanjšalo število plavajočih delcev v vodi ter posledično njeno

prevodnost. Prav tako smo morali pri meritvah 7 in 8 dodati še nekaj sveže vode v sistem, saj

je zaradi povišanih temperatur v tem času bila izguba vode zaradi izhlapevanja višja.

1500

1600

1700

1800

1900

2000

2100

2200

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

µS

Meritev

Prevodnost

K1

K2

K3

K4

K5

K6

K7


20

4.1 Učinkovitost hidrofobnih premazov

Ideja za uporabo hidrofobnih premazov je izhajala iz teorije, da alge vsebujejo velik odstotek

vode, kar bi pomenilo, da bi s pomočjo premazov lahko preprečili ali vsaj zmanjšali

oprijemanje alg na stene hladilnih stolpov. Ker na to temo ni bilo moč najti podatkov o že

izvedenih raziskavah, nismo mogli sklepati o rezultatih eksperimenta. Izkazalo se je, da

hidrofobni premazi pripomorejo k preprečevanju nabiranja alg na stene. V koritih, ki so bila

premazana s hidrofobnimi premazi, so se alge razvile enako kot v neobdelanem koritu. Edina

razlika je bila v tem, da je bila večina alg v premazanih koritih zbrana na dnu korita, stene

korit so ostale dosti bolj čiste. Nabiranje alg na dnu korita lahko dobro vidimo na sliki 4-9.

Slika 4-9: Alge na dnu korita

Alge, ki so se v premaznih koritih kljub vsemu prijele na stene, so za odstranitev potrebovale

precej manjšo silo kot tiste v neobdelanem koritu. V večini primerov je zadostoval že tok vode,

ki je nastal pri kroženju vode v koritih. Na slikah v nadaljevanju lahko vidimo razliko v rasti

alg na stenah korit. Slika 4-10 prikazuje alge, ki so nastale na stenah neobdelanega korita

(korito 2), slika 4-11 prikazuje stene korita 1, ki je bilo premazano s premazom Protectosil

SC.


21

Slika 4-10: Stene neobdelanega korita

Slika 4-11: Stene premazanega korita

Med eksperimentom smo testirali dva različna hidrofobna premaza, in sicer Protectosil SC ter

Protectosil BHN. Na stenah premazanih korit je bila opazna razlika med učinkovitostjo obeh

premazov za namen tega preskusa. Premaz v koritu 1 (Protectosil SC) je preprečil skoraj vso

rast alg na stenah, medtem ko je na stenah korita 3 (premaz Protectosil BHN) bilo opaziti večje

količine alg. Kljub nekoliko slabšim rezultatom je bilo na stenah korita 3 še vedno precej manj

alg kot na stenah neobdelanega korita 2. Primerjavo med obema premazoma lahko vidimo na

slikah 4-12 in 4-13.


22

Slika 4-12: Protectosil SC

Slika 4-13: Protectosil BHN


23

4.2 Učinkovitost zasenčenja sistema

Med eksperimentom smo testirali, kako popolno zasenčenje sistema vpliva na rast alg. Sama

ideja oziroma razlog za testiranje je bil v tem, da so se v hladilnem stolpu bloka 6 že pojavile

sledi inhibicije rasti alg zaradi pomanjkanja svetlobe. Hladilni stolp bloka 6 ima namreč na

severozahodni strani vgrajene protizvočne pregrade, ki istočasno preprečujejo dostop svetlobe

na določen del bazena na dnu hladilnega stolpa.

Posledica tega je, da lahko na delu bazena, kamor je svetlobi onemogočen dostop, opazimo

znatno nižjo koncentracijo alg. Razlog je v tem, da alge za svojo rast in obstoj potrebujejo

svetlobo, s pomočjo katere proizvajajo hranilne snovi.

Naše testno korito (korito št. 5) smo pustili celotni čas eksperimenta popolnoma zasenčeno.

Rezultati so pokazali, da v takšnih pogojih alge ne morejo uspevati. V samem koritu se je sicer

nabralo nekaj alg, katere so bile najbrž posledica pritokov iz ostalih korit, ki so bila vezana v

ta krogotok. Glavne razlike med algami v ostalih koritih ter algami v zasenčenem koritu so

bile v barvi alg. Alge v nezasenčenem koritu so bile precej svetlejše kot alge v zasenčenem

koritu, prav tako ni bilo alg na stenah zasenčenega korita. Vse alge v zasenčenem koritu so

bile v obliki kep na dnu samega korita. Sklepamo lahko torej, da so te alge prišle v zasenčeno

korito iz sosednjih korit skozi cevi, vendar zaradi pomanjkanja svetlobe tam niso preživele.

Rezultati učinkovitosti zasenčenja so prikazani na slikah 4-14 in 4-15.

Slika 4-14: Stena svetlobno izoliranega korita


24

Slika 4-15: Odmrle alge na dnu svetlobno izoliranega korita

Zelo dobro primerjavo med živimi in odmrlimi algami prikazujeta sliki 4-9 in 4-15. Prav tako

lahko na slikah 4-10 in 4-14 zelo dobro vidimo primerjavo v količini alg na stenah

nezaščitenega ter svetlobno zaščitenega korita.

4.3 Učinkovitost algicida

V tem delu smo preverjali vpliv količine algicida na uničenje alg. Ker vsa korita niso bila

enako poraščena z algami, smo lahko testirali tri različne koncentracije. V korito 4, ki je imelo

najmanjšo količino alg, smo dozirali najnižjo količino, priporočeno s strani proizvajalca.

Dozirana količina je bila 6 ppm oziroma 6 mg/L. Izkazalo se je, da je bila količina zadostna

za čiščenje manj zaraščenega sistema. Korito 6, v katerem je bila količina alg najvišja, smo

testirali z najvišjo količino algicida, ki je priporočena za zelo onesnažene sisteme, vendar

hkrati ne presega dovoljene letne količine izpustov nevarnih snovi. Dozirali smo 44 ppm

oziroma 44 mg/L. Tudi v tem primeru so bili rezultati jasno razvidni. V krogotok korit (1, 2,

3, 5) smo dozirali količino algicida, ki jo vsebuje en dobavni paket algicida in znaša 110 kg.

Po preračunih je bila količina, ki smo jo dodali 11 ppm oziroma 11 mg/L. Presenetljivo je bilo

to, da algicid v krogotoku ni učinkoval kot pričakovano, saj so bili rezultati dosti slabši. Razlog

za to lahko je v ne dovolj močnem kroženju vode, kar bi posledično pomenilo neenakomerno

porazdelitev algicida v krogotoku in posledično slabšo učinkovitost. Zanimivo je bilo dejstvo,

da je število bakterij prvih nekaj dni po doziranju močno naraslo, šele nato je padlo pod

začetno vrednost.


25

Do tega je najverjetneje prišlo zaradi vdolbin na stenah korit, v katerih so se zadrževale večje

količine bakterij. Teh bakterij med samo analizo nismo zaznali, saj je bila voda, ki smo jo

testirali, iz sredine korita. Po doziranju algicida so se tudi te bakterije pomešale v vodo zaradi

intenzivnejšega mešanja.


26

5 Zaključek

Raziskovalci v kemijski industriji se običajno primarno osredotočajo na bakterije in ostale

mikroorganizme, medtem ko tema alg še vedno ostaja v ozadju. V bistvu so alge tiste, ki

bakterijam in mikroorganizmom nudijo pogoje za uspevanje. Kot je znano, so alge prisotne

povsod, kjer imajo ugodne pogoje za rast, torej povsod, kjer dobijo dovolj svetlobe, hranilnih

snovi ter imajo ustrezen pH vode. Vsi ti pogoji so prisotni v hladilnih stolpih termoelektrarn,

kjer povzročajo precejšnje težave.

V diplomski nalogi smo se zato specifično osredotočili na TEŠ ter na njihove hladilne stolpe,

s poudarkom na hladilnem sistemu bloka 6. Problem pri sami izvedbi se je pojavil zaradi

velikosti hladilnega sistema. Hladilni sistemi TEŠ namreč spadajo med sisteme velikih

kapacitet. Kapaciteta hladilnega sistema bloka 6 znaša 10000 m3, medtem ko sta hladilni

sistem bloka 4 in bloka 5 nekoliko manjša. Zaradi praktičnih razlogov smo za izvedbo

eksperimenta sistem pomanjšali. Raziskavo smo izvajali na sistemu betonskih korit in tako

uporabili material, primerljiv materialu hladilnega sistema.

Pri raziskavah smo se osredotočili na dve tehniki, in sicer za uporabo hidrofobnih premazov

ter uporabo svetlobnih zastorov. Prvo hipotezo smo lahko potrdili na podlagi učinkovite

uporabe hidrofobnega premaza in dejstva, da se v koritih, obdelanih z omenjenim premazom,

alge niso nabirale na stene korita. Druga hipoteza je bila potrjena z ugotovitvijo, da v koritu,

zastrtem s svetlobno zaveso, ni bilo živih alg.

Eden glavnih problemov, s katerimi smo se srečevali tekom raziskave, je bilo pomanjkanje

ustreznih pisnih virov oziroma literature, ki bi se nanašali točno na našo temo. Tako nismo

mogli pridobiti več predhodnega teoretičnega znanja. To nakazuje na to, da bi bilo možno to

tematiko še bolj raziskati. Želeli smo preizkusiti večje število različnih hidrofobnih premazov

in biocidov, vendar zaradi omejitev v dostopnosti le-teh, to žal ni bilo mogoče.

Na osnovi pridobljenih rezultatov naše študije ugotavljamo, da bi v prihodnosti bilo smiselno

opraviti še nadaljnje raziskave na področju učinkovitosti različnih premazov. Teoretično bi

preverili možnost združitev hidrofobnih premazov z biocidom, pri čemer bi bilo treba proučiti

tudi morebitni neželeni vpliv premazov na kakovost vode. S tem ne bi zgolj preprečili

oprijemanja alg na stene hladilnih stolpov, temveč bi jih hkrati uničili.


27

6 Literatura

[1] Ludensky M., Microbiological control in cooling water systems. V Paulus, W. (Ur.):

Directory of microbicides fort the portection of materials (str. 121–139). Dordrecht:

Kluwer Academic Publishers, 2004.

[2] Liou T. H., An On-Site Cooling Tower Treated by Stand-Alone Low-Concentration

Dissolved Ozone. Ozone: Science & Engineering, 31 (1), 53–39, 2009.

[3] RUDIS, Hladilni sistem novega 600MW bloka 6 v Termoelektrarni Šoštanj.

http://www.rudis.si/reference/hladilni-sistem-novega-600-mw-bloka-6-v-

termoelektrarni-sostanj/ (dostop 19. 7. 2017).

[4] Bhatia A. Cooling Water Problems and Solutions, 2013.

https://www.slideshare.net/munawarbashir/cooling-water-problems-and-solutions

(dostop 18. 7. 2017).

[5] Reddy G. K. K., Nancharaiah Y. V., Venugopalan V. P., Long Alkyl-Chain Imidazolium

Ionic Liquids: Antibiofilm Activity Against Phototrophic Biofilms. Colloids and

Surfaces. B, Biointerfaces 155, 487–496, 2017.

[6] Kun Sheng Q., Yu D., Dong J., Zhang H., Efficient algae-inhibiting method for water

circulation system of cooling tower . CN Patent App. 201210286135, 2014.

https://encrypted.google.com/patents/CN103588265A?cl=en&hl=sl (dostop 26. 8.

2017).

[7] Hauer T., Phototrophic biofilms on the interior walls of concrete Itersion-type cooling

towers. Journal of Applied Phycology, 22 (6), 733–736, 2010.

[8] Carducci A., Verani M., Battistini R., Legionella in industrial cooling towers:

monitoring and controling strategies. Letters in Applied Microbiology, 50 (1), 24–29,

2010.

[9] Braught L. Apparatus for Creating a Vortex System that Intenifies the Multiple

Vibrational Magnetic High Frequency Fields. US Patent App. 13/272,401, 2013.

https://www.google.ch/patents/US20130092544#backward-citations (dostop 26. 8.

2017).

[10] Jenner, Henk A. Cooling Water Management In European Power Stations, Biology And

Control of Fouling, Chatou: Electricité de France, 1998.

Diplomsko delo - COnnecting REpositories · 2020. 1. 30. · Naslov diplomskega dela III Izjava...

Documents

Transcript of Diplomsko delo - COnnecting REpositories · 2020. 1. 30. · Naslov diplomskega dela III Izjava...