Vermeidung von Algen und Pilzbefall durch richtige Wasseraufbereitung

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1 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Vermeidung von Algen und Pilzbefall durch richtige Wasseraufbereitung 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Dr. Dirk P. Dygutsch Der Service macht den Unterschied! Schimmelpilze Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de 1

2 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Ursachen für mikrobiologische Besiedelung Nährstoffangebot im Fugenmaterial bzw. unter Fliesen Kleber und organische Träger bei Glasmosaiken Chlorabbauende Substanzen im Fugenmaterial Organische und/oder Stickstoffhaltige Verbindungen Sedimentationen (Nährstoffe, Mineralien etc.) Verdeckte Baumängel Ungenügende Reinigungsmaßnahmen Boden, Wände, Überlaufrinne Unzureichende Desinfektion des Wassers bei der Dichtigkeitsprüfung Schlechte Beckendurchströmung Mangelnde Desinfektionsmittelverteilung Hohe Phosphatgehalte im Beckenwasser 3 Algen Pflanzenartige Lebewesen, die Photosynthese betreiben Ein und Mehrzeller Blaualgen (RICHTIG: Cyanobakterien) sind keine Algen Im Süßund Meerwasser Unterschiedlichste Lebensformen Üblicherweise eher harmlos Führen zu Trübungen und Grünfärbungen eingeschränkte Sicht Zeichen für unzureichende Durchströmung Essentiell Phosphate StickstoffVerbindungen Quelle: Dr. Nüsken Chemie GmbH 4 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de 2

3 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Schimmelpilze Quelle: Natürlicher Teil der belebten Umwelt Systematisch eher heterogene Gruppe filamentöser Pilze Üblicherweise eher harmlos Bei erhöhten Konzentrationen sind gesundheitliche Gefahren möglich Schimmelpilzallergien Wachstum und Ernährung auf organischem Material Heterotrophe Organismen Aus Sporen bilden sich Myzellen An deren Spitzen wachsen Pilzfäden (Hyphen) Schadensbildung Lebensmittel, Baustoffe, Einrichtungsgegenstände Bilden Zellgifte gegen Bakterien ( Antibiotika) 5 Biofilme Schleimige Beläge aus Mikroorganismen und extrazellulären Bestandteilen Bilden sich auf nahezu allen Materialien Etwa 300 µm Schichtdicke (Bakterien ca. 0,5 1 µm) Widerstandsfähig gegen viele Desinfektionsmittel Wirkstoffe kommen nicht an die Mikroorganismen Untersuchungen haben gezeigt, dass 12 mg/l Chlor keine Wirksamkeit gegen E. coli in Biofilmen Nur Ozon (O 3 ), Wasserstoffperoxid (H 2 O 2 ) und Chlordioxid (ClO 2 ) bauen Biofilmeab Gelöstes Gas führt zum Abplatzen der Biofilme 6 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de 3

4 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Biofilmbildung Adhäsionsvorgänge 7 Biofilmbildung Kolonisierungsvorgänge 8 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de 4

5 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Biofilmbildung Wachstumsvorgänge 9 Biofilmbildung Wachstumsvorgänge 10 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de 5

6 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Biofilmbildung Ablösevorgänge 11 Gesetzliche Grundlage 37 Abs. 2: Gesetz zur Verhütung und Bekämpfung von Infektionskrankheiten beim Menschen Infektionsschutzgesetz (IfSG) [...] (2) Schwimm oder Badebeckenwasser in Gewerbebetrieben, öffentlichen Bädern sowie in sonstigen nicht ausschließlich privat genutzten Einrichtungen muss so beschaffen sein, dass durch seinen Gebrauch eine Schädigung der menschlichen Gesundheit, insbesondere durch Krankheitserreger, nicht zu besorgen ist.[...] 12 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de 6

7 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Empfehlung des Umweltbundesamtes Band 49 Heft 9 September 2006 Bei all den Bädern, die normgerecht gebaut und in denen die Wasseraufbereitung nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik (a.a.r.d.t.) erfolgt (DIN 19643), kann davon ausgegangen werden, dass eine hygienisch einwandfreie Wasserbeschaffenheit erzielt werden kann. 13 Die Bedeutung von Hygiene 14 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de 7

8 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Optimale Beckendurchströmung 15 Beckenhydraulik Aufrechterhalten des Wasserkreislaufs Allseitig umlaufendes Rinnensystem Ableitung zu 100 % über das Rinnensystem, da min. 75 % der Verschmutzungen in den obersten 20 cm Schnelle Verteilung des Reinwassers Schnelle Abführung der Verschmutzungen Sedimentationen durch Feststoffe durch Absaugen des Beckenboden 2 x pro Woche 16 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de 8

9 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Chemie in der Badewasseraufbereitung Flockungsmittel Säuren Laugen Abbau der Säurekapazität Anreicherung von Chloriden Desinfektionsmittel (Cl 2, O 3 ) Desinfektionsnebenprodukte Salze und organ. Verbindungen Füllwasser Anreicherung von Sulfaten ggf. Anreicherung von Calciumionen Bedeutung von Flockung (und) Filtration Beseitigt Schmutz Staub, Partikel, Kolloide DispersStoffe Spart Chemikalien Chlor verbraucht sich nur an Keimen, nicht am Schmutz Optimierte Flockung und Filtration Beseitigt Keime Einzeller Bakterien Pilze Insbesondere solche, die u.u. durch die Chlorung nicht abgetötet werden Vermeidet Chlorungsnebenprodukte AOX, THMs gebundenes Chlor 18 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de 9

10 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Flockungsmittel und deren Aufgaben Eisensalze: Eisen(III)chloridHexahydrat Eisen(III)chloridsulfatLösung Eisen(III)sulfat Mindestzugabe: 0,10 g/m³ als Fe Aluminiumsalze: Aluminiumsulfat AluminiumchloridHexahydrat Aluminiumhydroxidchlorid Aluminiumhydroxidchloridsulfat Natriumaluminat Mindestzugabe: 0,05 g/m³ als Al Phosphatausfällung Schmutzausfällung Me 3+ Me x (OH) 3x 19 Prozessentwicklung der Flockung Reaktionszeit: Fließgeschw.: Reaktionsstrecke: 10 s 1,5 m/s 15 m Entstabilisierung der Kolloide ca. 0,1 10 s Mikroflockung ca s Makroflockung ca min 20 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de

11 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar So entsteht eine Flocke δ + δ + Cl Cl δ + δ + Me 3+ Cl δ + OH δ + δ + Me 3+ OHδ + δ + δ + δ + δ + OH δ + δ + δ + δ + δ + δ + δ + Cl Cl Cl OH Cl Cl Me 3+ Me 3+ Cl Cl Flockungsmittel mit einer Basizität > 65 % 21 DIN : Badewasserdesinfektion [...] Dabei werden von den Badegästen und aus der Umgebung eingebrachte Mikroorganismen durch ein im Beckenwasser enthaltenes oxidierendes Desinfektionsmittel abgetötet. Für die Desinfektion wurde eine Keimabtötung an Pseudomonas aeruginosa von vier Zehnerpotenzen innerhalb von 30 s zugrunde gelegt. [...] Schutz der Nutzer, die sich (gleichzeitig) im Becken befinden Krankheitsübertragung durch das Beckenwasser Ausreichende Oxidationskraftdes Beckenwassers gemessen als Redoxspannung in mv Ausreichend Desinfektionsmittel im Becken Gemessen als freies Chlor in mg/l Oxidationswirkung ist abhängig vom phwert 22 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de

12 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Redoxspannung Oxidationsmittel HOCl, OCl, Cl 2 Chloramine Redoxpotential Reduktionsmittel Mikroorg., Schmutz, Schweiß etc. Redoxspannung Ag/AgCl [mv] > 750 Abtötungsrate 10 4 Ps. ae. [min] ,7 0,5 < 0,5 23 Chlor für die Wasserdesinfektion Chlorgas Elektrolyse Fest/Flüssigchlor Chlorid elementares Chlor elementares Chlor Hypochlorit Hypochlorit (Lösung) Im Beckenwasser Hypochlorige Säure Hypochlorit 24 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de

13 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Hydrolyse von Chlorverbindungen Chlorgas Wasser unterchlorige Säure Salzsäure Natriumhypochlorit Wasser unterchlorige Säure Natronlauge Calciumhypochlorit Wasser unterchlorige Säure Calciumhydroxid 25 Dissoziation der unterchlorigen Säure unterchlorige Säure Wasserstoff Proton Hypochlorit Anion phwert 6,5 7,0 7,5 7,6 7,8 HOCl 90 % 75 % 50 % 40 % 30 % OCl 10 % 25 % 50 % 60 % 70 % max. Redox mv mv mv mv mv 26 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de

14 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Abhängigkeit RedoxSpannung vom phwert Chlorgehalt 0,30 0,35 mg/l 766 6,58 6,88 7,07 7,30 7,43 7,51 7,74 8, Chemikalien zur phwert Absenkung Zugabe von Säuren bis SollpHWert erreicht wurde Schwefelsäure nach DIN EN 899:2009 Salzsäure nach DIN EN 939:2009 Natriumhydrogensulfat pren 16037:2010 Kohlenstoffdioxid nach DIN EN 936: Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de

15 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Chemikalien zur phwert Anhebung Teilweise Neutralisation bis SollpHWert erreicht wurde Natriumhydroxid (Natronlauge) nach DIN EN 896:2005 Natriumcarbonat (Soda) nach DIN EN 897: Pufferwirkung durch Karbonathärte 2 HCO 3 HCO 3 HCO CO 3 + OH 2 CO 3 + H + H 2 CO 3 phwert + H 2 O + CO 2 + H 2 O CO 2 + H 2 O Pufferbereich Zugabe von Säure Zugabe von Lauge Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de

16 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Definition der Wasserhärte Gesamthärte Summe der Magnesium und Calciumsalze Gemessen wird die Konzentration an Ca 2+ und Mg 2+ Ionen Hydrogencarbonate (temporäre Härte) Carbonathärte Säurekapazität bis ph 4,3 Säurebindungsvermögen Alkalinität m Gemessen wird die Konzentration an HCO 3 und CO 3 2 Ionen Nichtcarbonathärte (permanente Härte) Chloride Sulfate Nitrate usw. Differenz aus Gesamthärte und Carbonathärte 31 Wichtige Parameter im Beckenwasser Parameter Wert Einheit Freies Chlor 0,3 0,6 mg/l Gebundenes Chlor 0,2 mg/l phwert 6,5 7,2 6,5 7,5 Redoxspannung > 750 mv bei AlFlockungsmitteln bei FeFlockungsmitteln Säurekapazität > 0,7 mmol/l Ideal für Flockung Keine oberen Werte, sondern lediglich günstige Erfahrungswerte Phosphat < 0,1 mg/l Chlorid < 500 mg/l relevant für Edestahl Sulfat < FW mg/l Calcium Merkblatt Abhängig Schwimmbadbau von Sulfat ggf. Gipsausfällungen Säurekapazität: 1,6 2,4 mmol/l Wasserhärte: mg Ca/L phwert: 7,0 7, 32 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de

17 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Ersatz für Wasserverluste durch Füllwasser Filterspülung Verdunstung Verschleppung Verdünnungvon wasserlöslichen Verbindungen, die ggf. anders nicht entfernt werden können und sich im Laufe der Zeit anreichern Desinfektionsnebenprodukte Chlorit, Chlorat, Bromat, organische Halogenverbindungen HalogenStickstoffVerbindungen Aufbereitungsstoffe Salze aus der Neutralisation Natriumchlorid, Sulfate, Härtebildner Anforderungen gemäß DIN Biofilmbildung Mögliche Ursachen 34 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de

18 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Verteilung der Dissoziationsformen der Kohlensäure H 2 O + CO 2 = H 2 CO 3 H + + HCO 3 2H + + CO 3 2 Kohlensäure Hydrogencarbonat Carbonat 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9, , , , KalkKohlensäureGleichgewicht Kalküberschuss im Wasser Kalkverlust im Wasser Gleichgewicht 36 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de

19 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Verlust der Säurekapazität Neutralisation Desinfektion phwerteinstellung Wasser Bewegungen Neutralisation Flockungsmittel 37 Begünstigende Faktoren Abbau der Säurekapazität CO 2 (g) ❶ CO 2 (aq)+ H 2 O ❷ H 2 CO 3 H + + HCO 3 H + + CO Ca 2+ CaCO 3 ❶CO 2 gast verstärkt aus durch Wasserattraktion Sturz in Überlaufrinne und Wasserspeicher phwert steigt ❷ phwerteinstellung Säuren Laugen ❸ Materialzerstörung durch Kalkabbau Zementhaltige Fugen Beckenkörper aus Beton ❸ 38 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de

20 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Begünstigende Faktoren Veränderungen im Zement Wanderung löslicher Bestandteile Ca(OH) 2 (s) Ca OH Na(OH) (s) Na + + OH K(OH) (s) K + + OH Poren und Kapillarbildung Angriff durch freie Kohlensäure CaCO 3 (s) + H 2 CO 3 Ca(HCO 3 ) 2 Ca(HCO 3 ) 2 Ca HCO 3 Materialzerstörung Fortschreitende Carbonatisierung Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 phwertabsenkung 39 Eingeschränkte Verfügbarkeit von Chlor Chlor kann durch Strömung nicht an die Beckenwand gelangen! Hydrodynamische Grenzschicht Idee: A. Reuß (OSPA) 40 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de

21 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Eingeschränkte Verfügbarkeit von Chlor Chlor gelangt durch Diffusion an die Beckenwand! Aber nicht in die Poren oder hinter die Fliese! Hydrodynamische Grenzschicht Idee: A. Reuß (OSPA) 41 Eingeschränkte Verfügbarkeit von Chlor Wachstum von Mikroorganismen in Poren, Ausspülungen und hinter der Fliese! Hydrodynamische Grenzschicht Idee: A. Reuß (OSPA) 42 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de

22 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Eingeschränkte Verfügbarkeit von Chlor Versuch, durch Hochchlorung die Konzentration des Desinfektionsmittels in der Grenzschicht zu erhöhen. Hydrodynamische Grenzschicht Idee: A. Reuß (OSPA) 43 Gegenmaßnahmen Optimierung der Beckenhydraulik Abtransport von Schmutz und Belastungsstoffen Einsatz von Algiziden Biozide, die Zellen schädigen, aber nicht oxidativ wirken längere Verfügbarkeit Einsprühen von Fugen nach der Beckenreinigung Einsatz von ChlorGranulaten zur lokalen Konzentrationserhöhung Hochchlorung ist keine Ursachenbehebung Nachbearbeitung ausgespülter Fugenbereich Erhöhung des lokalen phwerts im Material Regelmäßige Reinigungsarbeiten nach DIN Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de

23 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Reinigungsarbeiten Ziel: Entfernung von Verschmutzungen, Biofilmen und Anhaftungen Reinigungsintervalle abhängig von Nutzung und Belastung In der DIN aufgeführten Intervalle stellen Empfehlungen dar Beckenboden zweimal wöchentlich Beckenwände(besonders Wasser/LuftGrenze) 14tägig Überlaufrinne einmal wöchentlich Rinnenumschaltung nicht vergessen Die jährlich Beckenentleerung ist gestrichen, aber: Wenn Leerung erfolgt, dann sollte auch gereinigt werden Alle Fugen mit Algizid getränkt werden 45 und was ist mit Epoxidharzfugen? Sehr stabil und gut zu reinigen Keine Angriff durch kalkaggressives Wasser Besitzen keinen hohen phwert Kein Eigenschutz gegen mikrobiologisches Wachstum Biofilme und Pilze bilden sich trotzdem Nicht umgesetzte Monomere und kurzkettige Oligomere bilden guten Nährboden für Mikrobiologie BaustellenBedingungen führen zu Abbrüchen der Kettenreaktionen Feuchtigkeit Unzureichende Mischung Monomer/Härter 46 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de

24 10. Wiesbadener Planer und Sachverständigenseminar Dr. Dirk P. Dygutsch Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit und an Alexander Reuß (OSPA) für Anregungen und Bilder. 47 Poststraße 14 D59174 Kamen +49 (2307) (2307) info@nuesken.de