Wasserdesinfektion in gewerblich genutzten Gebäuden

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1 Wasserdesinfektion in gewerblich genutzten Gebäuden Um gesund zu bleiben, muss das Wasser, das wir trinken oder mit dem wir duschen, sauber sein. Eines der am weitesten verbreiteten Gesundheitsrisiken für Trinkwasseranlagen ist Legionella pneumophila - ein äußerst resistentes Bakterium. Legionellen bilden sich in der Regel in Warmwassersystemen mit einer geringen Durchflussrate, Wasserstauzonen oder schlecht gewarteten Warmwasserbehältern. Ein schleimartiger Biofilm in Wasserleitungen und -behältern stellt ein geschütztes Habitat für Legionellen und andere Mikroorganismen dar. Die Bakterien die im Biofilm bei Temperaturen zwischen 25 und 46 C wachsen und gedeihen, stellen ein ernstes Gesundheitsrisiko dar. Ein geeignetes Wasserdesinfektionsverfahren ist daher in allen Gebäuden mit Trinkwasserverbrauch und speziell mit Dusch- und Badeeinrichtungen von besonderer Wichtigkeit. Wasserdesinfektion ist ferner in denjenigen Wasserversorgungssystemen wichtig, in denen Wassernebel gebildet wird, wie z.b. in Kühltürmen und Verdampfern. Von Jens Norgaard, Application Manager von Grundfos Commercial Building Services Was sind Legionellen? Legionella pneumophila das Bakterium, das mit über 90 % der Fälle von Legionärskrankheit in Verbindung steht ist ein stabförmiges Bakterium der Legionellacease Familie. Trinkwasser für die Verwendung in gewerblich genutzten Gebäuden ist häufig mit Legionella pneumophila infiziert. Wegen der Anpassungsfähigkeit des Bakteriums auch an üblicherweise lebensfeindliche Bedingungen und ihrer weitgehenden Resistenz gegen Biozide, muss ihrer Bekämpfung besondere Bedeutung beigemessen werden. Legionella pneumophila in der mikroskopischen Ansicht Wie wirken Legionellen? Legionellen können in das menschliche Atmungssystem über Aerosolbildung mit einer Tröpfchengröße zwischen 3 und 5 μm eindringen. In Umgebungen wie Duschen und Kühltürmen können sich Aerosole mit dieser Tröpfchengröße problemlos bilden. Bereits eine relativ kurze Kontaktzeit genügt hier, um auch bei gesunden Menschen eine Infektion hervorzurufen. Legionellen rufen nach einer Inkubationszeit von 2 10 Tagen eine besondere Form der Lungenentzündung (Legionellose) hervor, die einhergehen kann mit dem sogenannten Pontiakfieber. Nach Schätzungen des Statistischen Bundesamtes erkranken jährlich bis Menschen in Deutschland an Legionellose. Bei geschwächter Immunabwehr (hohes Alter, Krankheit, Raucher) kann die Erkrankung tödlich verlaufen, wenn sie nicht innerhalb der ersten vier Tage behandelt wird. Die Häufigkeit der Erkrankung an Legionellosis liegt bei 5% der Fälle, in denen infiziertes Aerosol eingeatmet wird. Bis zu 30% der Erkrankungen an Legionellosis verlaufen tödlich. Straßenverkehr* Legionellenerkrankungen Anzahl Tote im Straßenverkehr und durch Legionellose in Deutschland 1996 Wo findet man Legionellen? Legionellen sind ein natürlicher Bestandteil der Mikroflora des Wassers in Flüssen, Seen und dem Boden, doch normalerweise in geringer Zahl. Diese niedrigen Konzentrationen des Bakteriums werden in der Regel nicht mit der Krankheit in Verbindung gebracht. Bei perfekten Voraussetzung für das Bakterienwachstum kann allerdings eine *18-25 Jahre, 1996

2 gesundheitsgefährdende hohe Konzentration erreicht werden. Legionellen geraten über Zuläufe von Oberflächenwasser und Trinkwassernetzen in die Wasserversorgungssysteme von Gebäuden. Generell bieten Warmwassersysteme mit geringem Durchsatz, Wasserstaubereichen oder schlecht gewarteten Wasserbehältern ideale Wachstumsbedingungen für Legionellen. Besonders im Temperaturbereich von C vermehren sich die Legionellen stark. Legionellen nisten sich in Biofilmen ein und sind daher für die meisten chemischen Desinfektionsmittel und die meisten Desinfektionstechniken nicht erreichbar. Ein Biofilm besteht zumeist aus gemischten Kolonien von Mikroorganismen (Bakterien, Algen, Pilze, Protozoen), die miteinander verbunden sind. Insgesamt haften diese einem Substrat an und sind vollständig oder teilweise in eine von dem Organismus produzierte polymere organische Masse (Schleim) eingebunden. Der gallertartige Film bietet ideale Wachstumsbedingungen und einen ultimativen Schutz für das Bakterium. Legionellen im Biofilm Ursprung von Legionellen in gewerblich genutzten Gebäuden. Legionellen-Bakterien können in gewerblich genutzten Gebäuden in unterschiedlichen Systemen entstehen und sich verbreiten: Folgende Systeme stellen ein Risikopotenzial dar: Warmwassersysteme Alle Warmwassersysteme besitzen ein Infektionsrisiko. Das Risiko eines erhöhten Legionellenwachstums besteht in Systemen, die folgende Merkmale besitzen: Ein geringer Durchfluss sowie gelegentliche Stagnation des Wasserdurchflusses. Die Wassertemperatur in einem Bereich zwischen 25 und 46 C bietet einem mesophilen Bakterium, wie der Legionelle, ideale Wachstumsbedingungen. Es gibt Totleitungen ohne Wasserdurchfluss. Es liegen Ablagerungen, wie Rost, Kalk und Schlamm, vor, die dem Bakterium als Nährstoffquelle dienen. Das System wird nicht ordnungsgemäß gewartet. Die Temperatur in Warmwasserbehältern sollte über 60 C liegen, wobei die Temperaturen an Entnahmestellen wie auch in den Zirkulationsleitungen nicht unter 55 C sinken sollten. Bei Temperaturen von mehr als 60 C bildet sich jedoch sowohl in den Warmwasserbehältern als auch in Leitungen Kalk bzw. Kesselstein. Kaltwassersysteme In großen und hohen Gebäuden wird Kaltwasser häufig auf Temperaturen erwärmt, die ideale Voraussetzungen für ein Wachstum verschiedener Bakterientypen darstellen. An der Haupteinlassstelle des Wasserversorgungssystems eines Gebäudes besitzt das einfließende Wasser in der Regel eine Temperatur von 8-12 C. Ab diesem Punkt steigt die Wassertemperatur aufgrund der höheren Umgebungstemperaturen an. Wenn das Wasser zu einem nicht isolierten Dachtank geleitet wird, erhöht sich die Temperatur möglicherweise noch weiter. Nach einigen Stunden im Dachtank fließt das Wasser zurück zu den jeweiligen Entnahmestellen im Gebäude. Der Verbraucher wird hier nicht nur kein wirklich kaltes Wasser erhalten, dieses Wasser wird höchstwahrscheinlich auch noch einen hohen Bakteriengehalt besitzen. Es besteht ein erhöhtes Wachstumsrisiko für Bakterien in Systemen, die folgende Merkmale aufweisen: Die Rohr- und Tankisolierung fehlt bzw. ist minderwertig. Kaltwasserrohrleitungen müssen immer mit einer Isolierung ausgestattet werden, um ein unerwünschtes Erwärmen des Wassers zu vermeiden. Kalt- und Warmwasserleitungen besitzen die gleiche Isolierung. Die Wärme von den Warmwasserleitungen überträgt sich auf die Kaltwasserleitungen. Es werden Dachtanks und Zwischentanks verwendet. Wenn der Einsatz von Wassertanks erforderlich sind, sollten sie im Inneren des Gebäudes installiert werden und auf die niedrigste Verweildauer ausgelegt sein. Das organisches Material, das sich in den Wassertanks befindet, dient den Bakterien als Nährstoffquelle. Rohrleitungen sind überdimensioniert. Stauwasserbereiche erhöhen das potenzielle Bakterienwachstum. Die verwendeten Leitungsmaterialien sind rostanfällig. Rost ist eine gute Nährmittelquelle für Es gibt Totleitungen ohne Wasserdurchfluss.

3 Dachkühltürme Kühltürme und Verdampfer dienen der Ableitung unerwünschter Wärme an die Atmosphäre durch Wasserverdunstung. Das Wasser wird über Sprühdüsen in die Kühltürme geleitet, es bilden sich feine Luft- Wasser-Tröpfchen. Beim Passieren des Kühlturms verdunstet das Wasser, einige Tröpfchen werden jedoch durch den vom Gebläse verursachten Luftstrom aus dem Turm getragen. Dieser Vorgang wird ebenfalls als Drift bezeichnet. Das Legionellenwachstum wird im Wasserspringbrunnen In Wasserspringbrunnen an Orten, wie Einkaufszentren, Flughäfen, Hotels und Themenparks ist die Gefahr eines vermehrten Bakterienwachstums groß. Wasser wird als Sprühnebel in der Luft verteilt, und es bildet sich Wasser-Aerosol, das leicht von den Lungen inhaliert werden kann. Da das Springbrunnenwasser die gleiche Temperatur wie die umgebende Luft besitzt, können sich im Wasser und im Biofilm vermehrt Legionellen und andere Bakterien bilden. Der Wassernebel aus einem Kühlturm kann problemlos über eine Entfernung von 6 km verbreitet werden. Wasser begünstigt, und die Legionellen verteilen sich durch den Drift. Whirlpools Aus folgenden Gründen sind Whirlpools besonders anfällig für Legionellen: Die typische Wassertemperatur in Whirlpools, die zwischen 32 und 35 C liegt, ist eine optimale Voraussetzung für das Wachstum von Legionellen- Schmutz und tote Hautzellen der Benutzer des Whirlpools sind hervorragende Nährstoffquellen für Die versteckten Luft- und Wasserzirkulationsleitungen bilden eine große Oberfläche für ein vermehrtes Wachstum der Der Biofilm in diesen Leitungen kann daher nicht entfernt werden. Das agitierte Wasser bildet Aerosol und Wassernebel, in dem sich die Bakterien verteilen und inhaliert werden können. Mit welchen Verfahren werden Legionellen bekämpft? Thermaldesinfektion Die am häufigsten verwendete Maßnahme gegen Legionellen ist die thermische Desinfektion. Legionellen beginnen bei Temperaturen oberhalb 56 C abzusterben, so dass eine thermische Bekämpfung durch Erhitzen des infizierten Wassersystems möglich ist. Dabei muss das Wasser im gesamten Wasserversorgungssystem auf einer Temperatur von ca. 70 C für ca. 10 Minuten gehalten werden. Dies ist bei gängigen Installationen jedoch selten zu erreichen, da das Wasser bis zu den Entnahmestellen wieder abkühlt. Es gibt allerdings nicht viele Vorteile für den Einsatz der thermalen Desinfektion: Der Geruch und Geschmack des Wassers wird nicht beeinträchtigt. Das Verfahren ist nicht vom ph-wert des Wassers abhängig. Es ist ein bekanntes und leicht nachvollziehbares Verfahren. Dem Wasserversorgungssystem müssen keine Biozide zugegeben werden.

4 Die Thermaldesinfektion besitzt allerdings zahlreiche Nachteile: Es besteht akute Verbrühungsgefahr, wenn die Entnahmestellen frei zugänglich sind. Der Biofilm mit eingenisteten Keimen wird nicht erreicht. Daher kommt es zwischen den Behandlungszyklen immer wieder zum Anstieg der Verkeimung. Das Verfahren besitzt keine langfristige Wirkung auf die Bakterienpopulation im Wasserversorgungssystem. Totleitungen sind von der thermischen Behandlung ausgenommen. Es muss ein Öffnungsmechanismus der Entnahmestellen implementiert werden, um sicherzustellen, dass alle Bereiche des Wasserversorgungssystems ebenfalls behandelt werden. In großen Wasserversorgungssystemen von Wohngebäuden und gewerblich genutzten Gebäuden ist es nahezu unmöglich, ein Durchspülen aller Rohrleitungen sicherzustellen. Hinzu kommen ferner die hohen Energiekosten für das Aufheizen groß angelegter Wasserversorgungssysteme. Die für diese Maßnahme empfohlene Temperatur von 70 C kann nicht vollständig im gesamten System erreicht werden, da sich das Wasser abkühlt, bevor es die Wasserentnahmestellen erreicht. Das Verfahren führt zu erhöhten Kalkablagerungen in den Rohrleitungen und Tanks. Dadurch kann es zur Beschädigung des Wasserversorgungssystems und Verstopfung der Wasserentnahmestellen kommen. Durch thermische Ausdehnung in den Rohrleitungen können irreparablen Schäden und Leckagen in älteren Installationen verursacht werden. Die Thermaldesinfektion ist aus diesen Gründen eine wenig effiziente und sehr kostenaufwändige Methode zur Bekämpfung von Legionellen in Wasserversorgungssystemen. Eradikationsrate Vermehrungsrate Temperatur in C Inaktivitätsphase Vermehrung Keimabtötung Die Fähigkeit von Legionellen-Bakterien zur Vermehrung in Abhängigkeit von der Temperatur Chlorierung (Hypochloritlösung) Chlorierung ist die am häufigsten eingesetzte Methode der Wasserdesinfektion. Oftmals wird Chlor in Form von Hypochloritlösung als Desinfektionsmittel eingesetzt, die in das Installationssystem dosiert wird. Der größte Vorteil der Chlorierung sind die sehr geringen Investitionskosten. Es gibt allerdings zahlreiche Nachteile: Das behandelte Wasser riecht und schmeckt nach Chlor. Der Verbraucher wird das Wasser nicht mehr als Trinkwasser nutzen und stattdessen Wasserflaschen als Trinkwasser kaufen. Der Erfolg des Verfahrens ist vom ph-wert des Wassers abhängig. Ab einem ph-wert von 7,5 verringert sich die Desinfektionswirkung. Restkeime [%] Restkeime bei ClO 2 Restkeime bei HCIO ph > 7,5 Konzentration des Desinfektionsmittels [mg/l] Die langfristige Wirkung auf das Bakterium ist begrenzt. Der Biofilm in Warmwasserbehältern und -leitungen wird nicht durchdrungen. UV-Strahlung Das infizierte Wasser wird einer UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 254 nm ausgesetzt. Die UV-Strahlen dringen durch die Zellenwand und beschädigen die genetische Information des Bakteriums und des Virus. Damit wird die Fortpflanzung gestört. Für die Bestrahlung des Wassers wird eine UV-Lampe verwendet. Vorteile: Eine Behandlung mit UV-Strahlen ist bei allen Bakterien wirksam, die frei den UV-Strahlen ausgesetzt sind. Es beeinträchtigt nicht den Geruch und den Geschmack des Wassers. Dem Wasser werden keine Chemikalien hinzugefügt. Eine Behandlung mit UV-Strahlen ist unabhängig vom ph-wert des Wassers.

5 Nachteile: Dieses Verfahren wird als Schleusenwärter-Lösung angesehen - es werden nur die freien Legionellen getötet, die auch tatsächlich von den UV-Strahlen erfasst werden. Das Verfahren besitzt keine langfristige Wirkung auf die Bakterienpopulation im Wasserversorgungssystem. Mit dieser Methode wird auf keinen Fall der Biofilm im Rohrleitungsnetz und somit die Grundlage für die Legionellenvermehrung erfasst. Die UV- Strahlung hat keine Auswirkung auf die im Biofilm gebundenen Die UV-Lampe ist sehr empfindlich bei einem hohen Gehalt an Partikeln und Kalk im Wasser. Die Zugabe von Kohlensäure ist beispielsweise erforderlich, um die Ausscheidung von Kesselstein zu vermeiden. Das UV-Gerät benötigt häufig einen Aktivkohlefilter zur Ausfilterung von Metall- und anderen Partikeln. Filtration Ultrafiltrationsverfahren werden häufig für häusliche Wasserversorgungssysteme eingesetzt. Durch Ultrafiltration oder mit Membranenfiltern können Bakterien, Viren, Schwebstoffe und andere unerwünschte Elemente aus dem Wasser gefiltert werden. Vorteile: Wirksame Methode bei frei im Wasser befindlichen Der Geruch und Geschmack des Wassers wird nicht beeinträchtigt. Es ist nicht vom ph-wert des Wassers abhängig. Es werden keine Chemikalien hinzugefügt. Nachteile: Dieses Verfahren wird als Schleusenwächter- Lösung angesehen. Nur frei im Wasser befindliche Bakterien können bekämpft werden. Das Verfahren besitzt keine langfristige Wirkung auf die Bakterienpopulation im Wasserversorgungssystem. Mit diesem Verfahren wird auf keinen Fall der Biofilm im Rohrleitungsnetz und in den Wasserbehältern und somit die Grundlage für die Legionellenvermehrung erfasst. Bei Störungen und Fehlfunktionen können sich große mikrobiologische Populationen in den Membranen ansiedeln. Ozon Ozon ist ein Desinfektionsmittel, das der umgebenden Luft entnommen und in Wasser zu Desinfektionszwecken gelöst werden kann. Es wird erzeugt, indem Sauerstoff durch ein sehr starkes elektrisches Feld geleitet wird. In diesem Verfahren wird Sauerstoff in Ozon gewandelt - einem Oxidationsmittel mit kurzer Halbwertszeit. Nach seiner Erzeugung muss Ozon sofort eingesetzt werden, da es in Anwesenheit von Sauerstoff schnell zerfällt. Vorteile: Wirksames Verfahren bei frei im Wasser befindlichen Der Geruch und Geschmack von Wasser wird nicht beeinträchtigt. Für jeden ph-wert des Wassers geeignet. Nachteile: Aufgrund der kurzen Zersetzungsdauer von Ozon wird auch dieses Verfahren nur als Schleusenwärter-Lösung angesehen. Aufgrund der kurzen Verweilzeit von Ozon besitzt dieses Verfahren keine Depotwirkung und bietet keinen langfristigen Schutz gegen Bakterienpopulationen im Wasserversorgungssystem. Mit diesem Verfahren wird auf keinen Fall der Biofilm im Rohrleitungsnetz und somit die Grundlage für die Legionellenvermehrung erfasst. Das Ozon hat keine Auswirkung auf die im Biofilm gebundenen Legionellenbekämpfung mit Chlordioxid Chlordioxid tötet Mikroorganismen im Wasser durch eine irreversible oxidative Zerstörung der Transportproteine in den lebenden Zellen. Aufgrund seines hohen Redoxpotentials hat Chlordioxid, im Vergleich zu anderen Bioziden, eine weitaus stärkere Desinfektionswirkung gegen alle Arten von Keimen oder Verunreinigungen wie Viren, Bakterien, Pilze und Algen. Das Oxidationspotential ist höher als beispielsweise bei Chlor, so dass auch deutlich weniger Chemie eingesetzt werden muss. Selbst chlorresistente Keime, wie etwa Legionellen, können durch Chlordioxid sicher abgetötet werden. Der große Unterschied von Chlordioxid gegenüber Chlor bzw. Hypochlorit ist die allmähliche Abbauwirkung auf den Biofilm bei geringen Dosen. So wird bei einer Konzentration von 1 ppm innerhalb von 18 Stunden ein Legionellenabbau von nahezu 100% im Biofilm möglich. Eine deutliche Reduktion des Biofilms kann in der gleichen Zeit bei einer Konzentration von 1,5 ppm erreicht werden. Des Weiteren ist das Desinfektionsvermögen von Chlordioxid vom ph-wert nahezu unabhängig, somit ist der Einsatz auch im alkalischen Bereich problemlos möglich.

6 Es gibt zahlreiche Vorteile für den Einsatz von Chlordioxid: Chlordioxid entfernt wirksam den Biofilm im gesamten Wasserversorgungssystem und damit die Grundlage für die Legionellenvermehrung. Wirksame Methode bei frei im Wasser befindlichen Wirksam bei Bakterien und Biofilmen in Totleitungen, da sich Chlordioxid auch ohne Wasserdurchfluss in Totleitungen im Wasser lösen kann. Umfassende Depotwirkung. In Zeiten mit einem sehr geringen oder keinem Durchfluss verbleibt das Chlordioxid im Wasser und schützt das System bis zu einer Woche lang. Chlordioxid hat keine Auswirkung auf den Geruch und Geschmack von Wasser. Die Wirkung von Chlordioxid ist nicht vom ph-wert des Wassers abhängig. Die Aufbereitung von Chlordioxid auf der Basis von Salzsäure (HCl) und Natriumchlorit (NaClO 2 ) zeichnet sich durch sehr geringe Lebenszykluskosten aus. Der einzige Nachteil bei diesem Verfahren ist das Risiko während der Handhabung der Chemikalien. Bei der Mischung von Salzsäure (HCl) und Natriumchlorit (NsClO 2 ) entstehen toxische Gase. In diesem Diagramm wird die Leistungsfähigkeit der typischen Desinfektionsverfahren auf der Grundlage bestimmter Parameter dargestellt. Das Chlordioxid-Verfahren des Oxiperm Pro-Systems ist den anderen Verfahren gegenüber überlegen. = schlecht = mittel = gut Entfernt Biofilm Wirksam bei Bakterien im Biofilm Wirksam bei freien Bakterien Beeinträchtigt Geruch und Geschmack von Wasser Vorteile Abhängig vom ph-wert des Wassers Lebenszykluskosten Verbrühungsgefahr für Verbraucher Langfristige Wirkung Thermaldesinfektion Nein Niedrig Mittel Nein Nein Hoch Ja Nein Desinfektionsprinzip UV-Strahlung Filtration Chlorierung (Hypochloritlösung) Ozon Nein Nein Hoch Nein Nein Mittel Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Mittel Nein Nein Nein Mittel Hoch Ja Ja Niedrig Nein Mittel Nein Nein Hoch Nein Nein Niedrig Nein Nein Chlordioxid Ja Hoch Hoch Nein Nein Niedrig Nein Hoch Leistungsfähigkeit von Desinfektionstechniken und Desinfektionsmitteln auf der Grundlage bestimmter Parameter

7 Welche Pflichten und Verantwortung hat der Betreiber einer Wasserversorgungsanlage? Nahezu jedes Land der Welt besitzt Gesetze zur Verhütung und Bekämpfung von Infektionskrankheiten. Laut der deutsche Trinkwasserverordnung gilt: Wasser für den menschlichen Gebrauch muss so beschaffen sein, dass durch seinen Genuss oder Gebrauch eine Schädigung der menschlichen Gesundheit, insbesondere durch Krankheitserreger, nicht zu besorgen ist. Das bedeutet, dass die Eigentümer oder Betreiber von Wasseranlagen in öffentlichen Gebäuden oder Wohnhäusern selbst die volle Verantwortung für die Qualität ihrer Wasseranlagen bis hin zur Entnahmestelle tragen. Die Wasserversorger sind aber nur bis zum Hauptwasserzähler für die Wasserqualität verantwortlich. Das Gesundheitsamt hat eine Untersuchungspflicht für Wasserversorgungsanlagen, aus denen Wasser für die Öffentlichkeit abgegeben wird. Gewerblich genutzte Gebäude müssen untersucht und Wasserproben entnommen werden. Das Gesundheitsamt bestellt meist ein Labor, um eine Wasserprobe aus dem Gebäude zu überprüfen. Die Gesundheitsämter sind in den meisten Ländern berechtigt, bei Überschreitung der Grenzwerte notfalls eine Stilllegung der gesamten betroffenen Wasserversorgungsanlage anzuordnen. In privaten Gebäuden erfolgt die Überprüfung der Trinkwasserqualität nach Aufforderung bzw. Anzeige von Problemen.

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