SVG Weiterbildungs-Tag für Hauswarte/-innen mit Schwimmbadanlagen

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1 SVG Weiterbildungs-Tag für Hauswarte/-innen mit Schwimmbadanlagen Bädertechnik Desinfektionsverfahren im Vergleich, Problematik Chlorat Harald Kannewischer & Team Hugo Zürcher 09. Juni Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 1

2 Badewasseraufbereitung nach SIA 385/9 Damit sich die Badegäste im Wasser Wohl fühlen, sind gewisse Anforderungen bzgl. Beckenwasserqualität zu erfüllen! 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 2

3 Norm SIA 385/9 Dabei massgebend für alle öffentliche Badebecken: Norm SIA 385/9 (seit gültig) "Wasser und Wasseraufbereitungsanlagen in Gemeinschaftsbäder " 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 3

4 Norm SIA 385/9 Gleich bleibende Beschaffenheit des Beckenwassers: - Hygiene - Sicherheit - Ästhetik 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 4

5 Norm SIA 385/9 Damit verbunden: - keine Schädigung der menschlichen Gesundheit (insbesondere durch Krankheitserreger) - Wohlbefinden der Badegäste (z.b. möglichst geringe Nebenprodukte der Desinfektionsmittel) - Umweltaspekte gebührend beachten - Unfallsrisiken, z.b. Rutschsicherheit usw. - Energiesparende Systeme - Arbeitssicherheit usw. 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 5

6 Norm SIA 385/9 Behördliche Bestimmungen zur Anwendung Grundsätzliche Zuständigkeit Kantonale Behörde Bestimmungen zur Anwendung Gesetze des zuständigen Kantons Reglemente oder Verordnungen des zuständigen Kantons Die bisherige SIA 385/1 ist teilweise darin bindend enthalten (z.b. Kt. AG, Kt. ZG) oder ein Normhinweis auf SIA aufgeführt (z.b. Kt. ZH, Kt. VS, Kt. SG) oder bereits die neue SIA 385/9 vorgegeben (z.b. Kt. BE) 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 6

7 Badewasseraufbereitung nach SIA 385/9 Technische Anlagen zur Badewasseraufbereitung: Effiziente Aufbereitung zur Einhaltung der Hygiene Kostengünstige Erstellung Wirtschaftlicher Betrieb 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 7

8 Badewasseraufbereitung nach SIA 385/9 Die Technik zur Badewasseraufbereitung setzt sich im Wesentlichen aus 3 Faktoren zusammen, die komplex ineinander wirken: 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 8

9 Schmutzeintrag Belastungen des Beckenwasser Belastungsstoffe im Beckenwasser Art der Verschmutzung Teilchengrösse Schmutzstoffe Grobe Schwimmstoffe Grobe Trübstoffe kolloidale Stoffe echt gelöste organische Stoffe, nicht abbaubare organische Stoffe echt gelöste anorganische Stoffe, nicht abbaubare organische Stoffe > 1 mm mm mm < mm gelöst gelöst Haare, Schuppen, Textil-Fasern Hautschuppen, Hauttalg, Seifenreste, Hautöl, Salben Kosmetika, Schleim, Speichel, Mikroorganismen, Viren Harn- und Schweissbestandteile, Aminosäuren (Mikroorganismen, Viren) Chloride, Nitrate, Chlorate Trihalogenmethane, Chloramine, AOX Beseitigung/ Reduzierung Beseitigung durch Siebe Beseitigung durch Flockung und Filtration Reduzierung durch Oxidation, Desinfektion (Chlor, Chlordioxid, Ozon) Reduzierung durch Frischwasserersatz Reduzierung durch Aktivkohle, UV- Bestrahlung 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 9

10 Desinfektion Allgemeine Anforderung - Gewährleistung einer jederzeit und an jeder Stelle des Beckens einwandfreien hygienischen Wasserqualität. - Keimtötung an Pseudomonas aeruginosa von 4 Zehnerpotenzen innerhalb von 30 Sekunden. - Automatische Messung und Regelung der Desinfektionsmittelkonzentration 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 10

11 Desinfektion Chlor-Gehalt nach SIA 385/9 Freies Chlor Richtwert mg/l Toleranzwert mg/l Badebecken ) Warmsprudelbecken ) Bei Freibädern ist eine Erhöhung des Chlorwertes ausserhalb der Badezeit zulässig (Stosschlorung ca. 1.5 mg/l). 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 11

12 Desinfektion Dosierleistung Die Dosierleistung ist für den max. Bedarf auszulegen. Es gelten folgende Richtwerte: - Hallenbäder ca. 2 gr. Chlor pro m 3 /h Filtrat - Freibäder ca. 5 gr. Chlor pro m 3 /h Filtrat 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 12

13 Desinfektion Zugelassene Desinfektionsmittel und verfahren (durch BAG) Hypochlorige Säure (HClO) - Hergestellt durch Elektrolyse von Kochsalz - Gleichzeitig entstehende Natronlauge wird abgetrennt und entsorgt - Wasserstoff als Nebenprodukt muss ins Freie geführt werden - Der ph-wert im Beckenkreislauf wird tendenziell gesenkt - Aktivchlorgehalt: 6-8 % g/l 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 13

14 Desinfektion 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 14

15 Desinfektion Natriumhypochlorit (NaClO) - Hergestellt durch Elektrolyse von Kochsalz - Annähernd gleiche Eigenschaften wie Javelwasser - Wasserstoff als Nebenprodukt muss ins Freie geführt werden - Der ph-wert im Beckenkreislauf wird tendenziell erhöht - Aktivchlorgehalt: 2-3 % g/l (je nach Verfahren) 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 15

17 Desinfektion Hypochlorige Säure (HClO) - Hergestellt durch Elektrolyse von Salzsäure - Es entsteht Chlor und in Verbindung mit Wasser: Hypochlorige Säure und Wasserstoff - Wasserstoff als Nebenprodukt muss ins Freie geführt werden - Der ph-wert im Beckenkreislauf wird tendenziell gesenkt - Aktivchlorgehalt: 3 % 30 g/l 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 17

19 Desinfektion Natriumhypochlorit (NaClO) (Javelwasser) - Angeliefert in Gebinden oder Sicherheitscontainer (doppelwandig: 500 Ø 1000 l) oder gefüllt in fest installierte Tankanlagen - Der ph-wert im Beckenkreislauf wird tendenziell erhöht - Konzentriertes Javelwasser: Aktivchlorgehalt 15 % ca. 150 g/l - Während Lagerung (bei ca. 20 C) Verlust von Aktivchlor von ca. 10 %/Monat - Während Lagerung (bei ca. 30 C) Verlust von Aktivchlor von ca. 40%/Monat - Dabei entsteht überwiegend unerwünschtes Chlorat 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 19

21 Desinfektion Calciumhypochlorit (Ca(ClO) 2 ) - Alkalisch reagierendes Granulat mit % Aktivchlor, gelöst durch z.b. Schwefelsäure - Eine kontinuierliche, automatisch geregelte Zugabe des im Wasser gelösten Produktes ist sicherzustellen - Verstopfungsgefahr durch Trägermedium im Produkt - Der ph-wert im Beckenkreislauf wird tendenziell erhöht - Aktivchlorgehalt: % 3-4 g/l 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 21

23 Desinfektion Chlorgas (Cl 2 ) - Direkt-Entnahme im Vakuumverfahren aus Gasflaschen von 65 kg (druckverflüssigt) - Zulässige Anwendung mittels Störfall-Szenario-Nachweis - Dieses System wird in der Schweiz aus Gefährdungsgründen in den meisten Kantonen nicht mehr zugelassen - Der ph-wert im Beckenkreislauf wird tendenziell erhöht - Aktivchlorgehalt: 100 % 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 23

25 Desinfektion Chloramine NH HClO NH 2 Cl + H 2 O + H + Ammonium hypochlorige Monochloramin Wasser Wasserstoffion Säure - Monochloramin zersetzt sich in Dichloramin und Trichloramin - Chloramin bzw. das gebundene Chlor ist für den typischen Hallenbadgeruch verantwortlich - Chloramine können die Schleimhhaut reizenden Wirkungen am Auge hervorrufen 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 25

26 Desinfektion Ozon - Ozon in Verfahrenskombination mit einem zugelassenen Desinfektionsmittel auf Chlor-Basis. - Ozon zur direkten Beckenwasserdesinfektion nur für bestimmte Soleund Mineralbäder. 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 26

28 Desinfektion ausserhalb der Norm SIA 385/9 UV-Anlagen - UV-Strahlen haben keimtötende Wirkung Chlorarmine-Reduzierung - Mit Quecksilber Mitteldruckstrahler 2 NH 2 Cl + HOCl N HCl + H 2 O Monochloramin hypochlorige Säure Stickstoff Salzsäure Wasser 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 28

29 Desinfektion ausserhalb der Norm SIA 385/9 Elektrochemische Verfahren - basiert auf einer Chlorelektrolyse - wird auch als elektrolytische Wasserdesinfektion bezeichnet Bromverfahren - Elemanter ist Brom eine giftige, stark ätzende Flüssigkeit - wird in privaten Schwimmbädern verwendet 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 29

30 Evaluation der Desinfektionsverfahren Folgende Faktoren beeinflussen wesentlich die Auswahl: Beckenprogramm - mit Nutzung (NSB oder SB), Beckentemperatur usw. Verfahrenskombination - mit ausgewähltem Filtersystem, k-wert usw. Umwälzung (Volumenstrom) - nach den vor definierten Kriterien 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 30

31 Evaluation der Desinfektionsverfahren Folgende Faktoren beeinflussen wesentlich die Auswahl: Trinkwasserqualität - Gesamthärte und Karbonathärte sowie ph-wert usw. Verbrauchsmenge - Wirtschaftliche Auslegung für Liefermengen, Lieferzyklen usw. Beeinflussung des Beckenwassers - Beeinflussung des Desinfektionsmittels auf die Qualität des Beckenwassers 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 31

32 Evaluation der Desinfektionsverfahren Folgende Faktoren beeinflussen wesentlich die Auswahl: Bauliche Situation - Anlieferungsmöglichkeiten, Lagersituation, Gefährdung der Umgebung, Umschlagplatz usw. Betriebliche Aspekte - Störanfälligkeit des Desinfektionssystems - Wartungs- und Service-Aufwand: intern durch techn. Betrieb, extern durch Fachfirma Erstellungskosten - Kostenaufwand zur Erstellung der Desinfektionsanlage inkl. der baulichen Massnahmen (Chemikalienraum, Erschliessung, Umschlagplatz usw.) 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 32

33 Evaluation der Desinfektionsverfahren Vor- und Nachteile Medium Chem. F. + Vorteile - Nachteile Chlorgas druckverflüssigt Cl 2 - Tiefe Investitionskosten - einfache Regulierbarkeit - sehr gutes Wirkungsspektrum - gute Löslichkeit im Wasser wirkt ph-wert-regulierend - Störfallverordnung - Unfallsgefahr - aufwendige Sicherheitseinrichtungen - Korrosionsgefahr Hypochlorige Säure Chlorgas aus Elektrolyse Cl 2 - nur Säureumschlag/Lagerung - keine Lagerung/Handling von Cl 2 - verbesserte Störfallsicherheit - weniger Salzsäureverbrauch für ph-wert - Grössere Salzsäurelager - höhere Anlage-Investitionen - mehrere Anlagen für mehrere Becken Natriumhypochlorit (Javelwasser) NaClO - relativ einfache Lagerung - hohe Arbeitssicherheit - einfache, sichere Dosierung - gut geeignet bei kleinen Bädern - stark alkalisch, erhöhter ph-wert - hoher Säureverbrauch bei hartem Wasser - begrenzte Lagertätigkeit - Bildung von Chlorat 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 33

34 Evaluation der Desinfektionsverfahren Vor- und Nachteile Medium Chem. F. + Vorteile - Nachteile Natriumhypochlorit mit - kein Chemikalienumschlag - höherer Säureverbrauch bei hartem NaClO - einfache Lagerung von Kochsalz - alkalisch, ph-wert erhöhend Elektrolyse aus Kochsalz - einfache, sichere Dosierung - ideal bei aggressivem/ weichem Wasser Wasser - Wasseraufsalzung durch Salzschlupf - hohe Investition/Unterhalt Calciumhypochlorit Ca(ClO) 2 - problemlose/einfache Lagerung - sicheres Handling (Trockengut) - hohe Arbeitssicherheit - günstige Investitionen - alkalisch, ph-wert erhöhend - tiefer Chlorgehalt, grosse Dosierungen - aufwendiges Handling, Gebinde 45kg 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 34

35 Kostenanteile im Hallenbad Funktionsbecken + Zubehör, Div. 17% Elektroschaltschrank 13% Filtersysteme, Pumpen, Aggregate 20% Armaturen 10% Dosiersysteme, Analysen, Desinfektion 15% Leitungen 25% 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 35

36 Desinfektionsverfahren in unterschiedlich grossen Hallenbädern Aufgrund von Erfahrungen sind vorzugsweise folgende Desinfektionsverfahren eingesetzt: Wasserfläche WF Volumenstrom Q Natriumhypochlorit (NaClO) (Javelwasser) - Gebinde - Sicherheitscontainer - Tankanlage Hypochlorige Säure (HClO) durch Elektrolyse von HCl Calciumhypochlorit (Ca(OCl)2) mit Chlorgranulat Hypochlorige Säure (HClO) durch Elektrolyse von NaCl Natriumhypochlorit (NaClO) durch Elektrolyse von NaCl 75 m 2 50 m 3 /h X X X 150 m m 3 /h X X X X 250 m m 3 /h X X X X X > 250 m 2 > 200 m 3 /h X X X X 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 36

37 Chlorat Problematik Vor allem bei Desinfektion mit Javelwasser: Natriumhypochlorit (NaClO) - Was ist Chlorat? - Was bewirkt Chlorat? - Was erzeugt Chlorat? - Was verhindert Chlorat? - Massnahmen bei zu hohen Chlorat-Werten? 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 37

38 Was ist Chlorat? - Chlorate sind die Salze der Chlorsäure (HClO 3 ) - Es ist ein stark reagierendes Oxidationsmittel - Im Wasser dissoziiert Chlorat leicht und vollständig als starke Säure unter Bildung ihrer Anionen 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 38

39 Was bewirkt Chlorat? - Chlorat beschädigt aus toxischer Sicht die roten Blutkörperchen. Durch Chlorat entsteht Methämoglobin, welches die Sauerstoffaufnahmefähigkeit im Blut hemmt. - Ebenfalls ist eine nieren-schädigende Wirkung bekannt - Ausserdem gibt es Hinweise auf ein Allergie-auslösendes Potential - Es liegen jedoch bisher keine toxikologischen Daten vor betreffend Krebserzeugender Wirkung beim Menschen 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 39

40 Was bewirkt Chlorat? Festlegung nach WHO: - Für empfindliche Personen: - Trinkwasser-Leitwert (TWLW) 0.7 mg Chlorat/l - Beckenwasser-Leitwert (BWLWe) 4.2 mg Chlorat/l - Für normal empfindliche Personen: (nach analogen Berechnungen) - Beckenwasser-Leitwert 10 mg Chlorat/l 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 40

41 Was erzeugt Chlorat? - Die Chlor-Desinfektion beruht auf der desinfizierenden Wirkung von Hypochloriten bzw. Unterchloriger Säure. In wässrigen Lösung zerfallen Hypochlorite mit einer 2-stufigen Reaktionsfolge zu Chloraten. - Die Chlorat-Bildung wird begünstigt durch: - Hohe Hypochlorit-Konzentrationen - Wärme - UV-Strahlung (Sonnenlicht) - ph-wert - Katalysatoren, wie z.b. Schwermetallionen 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 41

42 Was erzeugt Chlorat? - Im Hallenbad-Beckenwasser tritt Chlorat auf 2 verschiedene Wege auf: - Als Hauptursache: Durch Eintrag von chlorhaltigen Hypochloritlösungen (vor allem beim Javelwasser-Desinfektionsverfahren) - Als Nebenursache: Durch den Zerfall von Hypochlorit im Beckenwasser (bei allen Chlor- Desinfektionsverfahren) 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 42

43 Was verhindert Chlorat? - Lagerung von Javelwasser im Bad möglichst kühl (bei ca. 20 C) mit Schutz vor UV-Strahlung (Sonneneinstrahlung) und möglichst kurzer Lagerzeit. - Vom Lieferanten des Javelwassers ist ein Analyse-Zertifikat vorzulegen bei der Anlieferung mit Angaben zu: - Aktivem Chlorgehalt - Chloratgehalt - Bromgehalt - Von Geräte-Herstellern zur elektrolytischen Chlorerzeugung sind anzugeben für den ordnungsmässigen Betrieb: - Aktiver Chlorgehalt - Chloratgehalt - Bromgehalt - Angaben zur Reinheit des zur Elektrolyse erforderlichen Salzes 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 43

44 Problematik der Lagerung von Natriumhypochlorit Bei der Lagerung von Natriumhypochlorit NaOCl wird über innere chemische Prozesse dauernd aktives Chlor abgebaut und dabei Chlorat gebildet. Chlorabnahme von Natriumhypochlorit 150 Freies Chlor in Gramm / Liter Je höher die Temperatur im Raum desto schneller geht dieser Prozess. g/ Lit er C 25 C So nimmt der Aktivchlorgehalt ca. 30% innert 30 Tagen ab. Keine Lagerung auf Vorrat Tage Abnahme 30% innert 30 Tagen! 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 44

45 Was verhindert Chlorat? - Bei Elektrolytischer Chlorerzeugung ist beim "Stapeltank" die Verweilzeit der Lösung möglichst kurz zu halten. - Eine periodische Reinigung ist vorzunehmen (Verunreinigungen fördern den Chlorat-Gehalt). - Es gelten weiter dieselben Empfehlungen wie beim Javelwasser 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 45

46 Massnahmen bei zu hohen Chlorat-Werten - Nach Norm SIA 385/9 sind die Anforderungen an das Beckenwasser beschrieben in Tab. 1: P.11 Chlorat: - Richtwert < 4 mg/l bei Desinfektion - Toleranzwert 10 mg/l mit Javelwasser (NaClO) - Chlorat kann nicht durch zusätzliche spezielle verfahrenstechnische Massnahmen in der Badewasseraufbereitung entfernt werden - Die Konzentration im Beckenwasser wird durch den Eintrag sowie durch den Austrag und die Verdünnung mit Frischwasser definiert - Bei zu hohem Chlorat-Wert im Beckenwasser ist mehr Frischwasser einzuspeisen, um eine Chlorat-Aufkonzentration mittels Verdünnungseffekt zu minimieren und zu verhindern 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 46

47 Massnahmen bei zu hohen Chlorat-Werten - Folgende Punkte sind dabei zu überprüfen: - Genaue Information über das gelieferte Javelwasser-Produkt mit Nachweis - Kürzung der Lieferzyklen (kurze Lagerzeit) - Optimierung der Lagersituation (Raumtemperatur 20 C), dunkler Raum usw. - Optimierung der ph-wert-regelung im Beckenwasser - Optimierung des Desinfektions-Regelung im Beckenwasser - Optimierung der Frischwasserzuspeisung - Optimierung der Filterspülzyklen und der Filterspülung 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 47

48 Schlussbetrachtung - Jedes Desinfektionsverfahren nach Norm SIA 385/9 hat seine Vor- und Nachteile. - Das geeignete Desinfektionsverfahren ergibt sich im Kontext der entsprechenden Verfahrens-kombination im Zusammenhang der Beckenprogramme, Wassertemperaturen, Nutzungsangebote usw. - Die wirtschaftliche Anwendung ergibt sich aus den individuellen Anforderungen. - Durch Varianten-Überprüfungen im Rahmen der Planung und Sanierungsoptimierung kann das wirtschaftlichste Desinfektionsverfahren gezielt evaluiert werden. 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 48

49 Schlussbetrachtung Durch das geeignete wirtschaftliche Desinfektionsverfahren, wird eine gute Wasserqualität garantiert 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 49

50 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit 09. Juni 2015 SVG-Weiterbildungs-Tag 50