5. Fachtagung Sicherer Betrieb von Bädern Badespaß mit Sicherheit 09./ Bad Steben

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1 5. Fachtagung Sicherer Betrieb von Bädern Badespaß mit Sicherheit 09./ Bad Steben Der Entwurf der DIN Teil 4 Membranfiltration und deren Umsetzung in die Praxis REFERENT: Dr. rer. nat. Klaus Hagen VWS Deutschland GmbH Krüger Wabag & Berkefeld Chr.-Ritter-v.-Langheinrich-Str Bayreuth Tel.: +49 (0) 921/ klaus.hagen@veoliawater.com

2 Vorstellung des Norm Entwurfes zur DIN Aufbereitung von Schwimm- und Badebeckenwasser Teil 4: Verfahrenskombination: Flockung Adsorption Ultrafiltration Chlorung 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 2

3 Diese DIN Norm Entwurf, gilt in Verbindung Teil 4 mit DIN für die Aufbereitung von 1 Anwendungsbereich Schwimm- und Badebeckenwasser, auch für Warmsprudelbecken und Therapiebecken. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 3

4 3.1 Allgemeines In der ersten Stufe werden durch Flockung mit Aluminiumund/oder 3. Grundlage Eisen(III)salzen der Verfahrenskombination kolloidal gelöste Verunreinigungen entstabilisiert, geflockt und ortho- Phosphate gefällt. Für diesen Prozess wird der ph-wert des Rohwassers innerhalb eines von der Art des Flockungsmittels abhängigen Bereichs gehalten. In der zweiten Stufe werden echt und kolloidal gelöste organische Verunreinigungen zum Teil an Aktivkohle adsorbiert. Anschließend wird das Gemisch aus Eisen(III)- oder Aluminiumphosphat und Kolloiden sowie gegebenenfalls beladener Pulver-Aktivkohle, durch Ultrafiltration abgetrennt. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 4

5 zu 3.1 Das Filtrat wird mit Chlor versetzt den Becken zugeleitet. Unter bestimmten Voraussetzungen kann auf die Verfahrensstufe Adsorption an Aktivkohle verzichtet werden (siehe und 4.4.3) und ggf. durch UV-Bestrahlung ersetzt werden (siehe 4.4.4). Der Belastbarkeitsfaktor k beträgt höchstens 1,0 m -3 entsprechend einem Reinwasservolumen von 1,0 m 3 je Person. Diese Norm wurde ausgehend von Erfahrungen mit Druckmodulen, Filtration von innen nach außen, erstellt. Wegen mangelnder Betriebserfahrungen mit anderen Modulen kann noch keine Aussage zu der Übertragbarkeit des Verfahrens auf andere Module getroffen werden. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 5

6 3.2 Begriffe Dead-End-Modus (DE-Modus) Betriebsart, bei der das aufzubereitende Wasser während der Filtrationsphase vollständig und ohne Rezirkulation durch die Membranen filtriert wird Flux oder Filtratflux Die auf die Membranfläche bezogene durchgesetzte Menge an Filtrat pro Zeiteinheit (z. B. l/(m²xh)). 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 6

7 3.2.3 Fouling Ablagerungen auf der Membranoberfläche, die durch mikrobiellen Bewuchs (Biofouling) oder durch partikuläre Ablagerungen (Fouling) verursacht werden und zur Verminderung der Wasserdurchlässigkeit der Membranen führen können (Verblockung) Integritätstest Nachweisverfahren für technische Anlagen zur UF für die Einhaltung einer geforderten Partikelrückhaltung. Dieses kann entweder durch den Nachweis der erzielten Partikelrückhaltung oder der Abwesenheit von Fehlstellen oder Defekten in der Gesamtanlage (inkl. aller Dichtelemente) erfolgen Konservierung Behandlung der Membranen bei Außerbetriebnahme zur Erhaltung der Gebrauchstauglichkeit bei Wiederinbetriebnahme 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 7

8 3.2.6 Membran Semipermeable, teils poröse, teils homogene Trennschicht aus organischem oder anorganischem Material mit symmetrischer oder asymmetrischer Struktur Membranfiltration Filtration, bei der eine physikalische Trennung dadurch erfolgt, dass mindestens eine Komponente des zu trennenden Gemisches die Membranen nahezu ungehindert passieren kann, während andere Komponenten ganz oder teilweise zurückgehalten werden Modul Anschlussfertige, funktionsfähige Einheit aus einem oder mehreren Membranelementen 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 8

9 3.2.9 Permeabilität Der aufgrund des Transmembrandruckes berechnete Filtratflux (z. B. l/m². h. bar)) bei 20 C Anmerkung: Die Permeabilität ändert sich in Abhängigkeit von Temperatur und Verschleiß Reinwasser Wasser, das nach Aufbereitung und Einmischung von oxidierendem Desinfektionsmittel dem Becken zugeführt wird. Hinweis: In Übereinstimmung mit Teil 1definieren 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 9

10 Spülung Die in kurzen Zeitabständen erfolgende Reinigung der Membranen, um die mit der Zeit abnehmende Permeabilität der Membranen wiederherzustellen Transmembrandruck (TMP) Der über der Membran wirkende Differenzdruck. Er errechnet sich als Differenz der Drücke zwischen der Rohwasser- und der Filtratseite Ultrafiltration (UF) Membranfiltrationsverfahren mit einer Porengröße der Membran im Bereich < = 0,05 µm, um höhermolekular gelöste, suspendierte bzw. emulgierte Komponenten zurückzuhalten. Hauptaufgabe der Ultrafiltration ist es, Bakterien, Parasiten, Viren etc. zurückzuhalten (> 99,99 %). 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 10

11 4. Verfahrensstufen 4.1 Einstellung der Säurekapazität Allgemeines Für die Flockung darf die Säurekapazität (K S4,3 nach DIN (H7)) des Rohwassers den vorgegebenen Mindestwert nicht unterschreiten Mittel zur Einstellung der Säurekapazität a) Natriumcarbonat (Soda) nach DIN EN 897; b) Natriumhydrogencarbonat nach DIN EN /12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 11

12 4.1.3 Mindestwert der Säurekapazität a) bei Verwendung der Verfahrenskombination für alle Schwimmoder Badebecken außer Warmsprudelbecken (mit eigener Aufbereitungsanlage) K S4,3 = 0,7 mol/m³; b) bei Verwendung der Verfahrenskombination für Warmsprudelbecken (mit eigener Aufbereitungsanlage) K S4,3 = 0,3 mol/m³ Funktionsprüfung Nach vollständiger Einmischung der zugesetzten Stoffe wird die Säurekapazität bestimmt und die Prüfung auf Einhaltung der Mindestwerte durchgeführt 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 12

13 4.2 ph-wert-einstellung Allgemeines Für eine einwandfreie Flockung und eine ausreichende Desinfektion bei möglichst niedrigem Desinfektionsmittelaufwand wird der ph-wert des Wassers unter Verwendung einer automatisch den ph-wert regelnden Dosieranlage auf einen SollpH-Wert eingestellt. Die zugesetzten Stoffe müssen vor Erreichen des ph-wert-sensors und der Entnahmestelle für die Probenahme vollständig mit dem Wasser vermischt sein Mittel zur ph-wert-einstellung 1) falls das Rohwasser einen zu niedrigen ph-wert zeigt: a) Natriumcarbonat (Soda) nach DIN EN 897; b) Natriumhydroxid nach DIN EN /12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 13

14 2) falls das Rohwasser einen zu hohen ph-wert zeigt: c) Kohlenstoffdioxid nach DIN EN 936; d) Salzsäure nach DIN EN 939; e) Schwefelsäure nach DIN EN 899; f) Natriumhydrogensulfat ph-wert-bereich a) bei Flockung mit Aluminiumsalzen ph = 6,5 bis 7,2; b) bei Flockung mit Eisensalzen ph = 6,5 bis 7,6 (mit anderen Teilen auf gleichen ph-wert abgleichen (Teil 1), bei Meerwasser bis ph =7,8; c) bei Flockung mit Eisen-/Aluminium-Mischprodukten ph = 6,5 bis 7,2 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 14

15 4.2.4 Funktionsprüfung Der innerhalb des zulässigen ph-wert-bereichs gewählte Soll-pH- Wert muss auf + 0,1 ph-wert-einheiten eingehalten und die Kontrolle muss durch elektrometrische ph-wert-messungen vorgenommen werden 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 15

16 4.3 Flockung Allgemeines Dem Wasser mit eingestellter Säurekapazität und eingestelltem ph-wert wird unter Verwendung einer Dosieranlage Flockungsmittel kontinuierlich (24 h pro Tag) zugesetzt. Dies gilt auch für einen möglichen Teillastbetrieb. Das Flockungsmittel ist unmittelbar an der Dosierstelle schnell und vollständig einzumischen. Die Vermischung kann z. B. durch eine Dosierung unmittelbar vor der Umwälzpumpe erreicht werden Mittel zur Flockung a) Aluminiumsulfat nach DIN EN 878; b) Aluminiumchloridhexahydrat nach DIN EN 881; c) Natriumaluminat nach DIN EN 882; 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 16

17 d) Aluminiumhydroxidchlorid oder Aluminiumhydroxidchloridsulfat nach DIN EN 15031; e) Eisen(III)-chlorid-Hexahydrat nach DIN EN 15797; f) Eisen(III)-chloridsulfat-Lösung nach DIN EN 15797; g) Eisen(III)-sulfat nach DIN EN 15797; h) Basisches Aluminiumchlorid (Polyaluminiumchlorid) PAC nach DIN EN Mindestzugabe an Flockungsmittel a) für Aluminiumsalze: 0,05 g/m³ (entspr. 1,85 mmol/m³), als Al; b) für Eisensalze: 0,1 g/m³ (entspr. 1,78 mmol/m³), als Fe; c) für Mischprodukte > 1,85 mmol/m³ bezogen auf die Summe der Eisen- und Aluminium-Anteile. Die Eisen- und Aluminium-Konzentrationen sind vom Hersteller anzugeben. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 17

18 4.3.4 Funktionsprüfung Die Funktion der Flockung wird durch Prüfung der Einhaltung der Anforderungen an den Filterablauf (siehe 4.6.7) nachgewiesen. Die Wirksamkeit der Flockung muss bei Inbetriebnahme oder Änderung des Flockungsmittels durch Messungen von Eisen und Aluminium vor und nach der Filtration geprüft werden. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 18

19 4.4.1 Adsorption an Pulveraktivkohle 4.4 Adsorption an Aktivkohle Allgemeines Pulver-Aktivkohle wird proportional zum Volumenstrom der Aufbereitungsanlage dosiert. Das Pulver kann unmittelbar in Benetzungseinrichtungen dosiert und in den Volumenstrom der Anlage gepumpt werden oder als Aktivkohle-Wasser-Suspension angesetzt und als solche dosiert werden. Eine solche Suspension muss ständig umgerührt und zur Vermeidung der Verkeimung mit Säure auf einem ph-wert < 2 gehalten werden. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 19

20 In Abhängigkeit von der Beckenbelastung kann auf die Dosierung von Pulver-Aktivkohle verzichtet werden. Dennoch sind die Vorkehrungen für eine Nachrüstung für den Fall zu treffen, dass die Werte für gebundenes Chlor und Trihalogenmethane nicht eingehalten werden Anforderungen an Pulveraktivkohle Eingesetzt werden Pulverkohlen zur Wasseraufbereitung nach DIN EN Die Korngrößenverteilung muss nach Tabelle 1 in folgenden Bereichen liegen: 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 20

21 Tabelle 1: Korngrößenverteilung der Pulver- Aktivkohle Korngrößenbereich mm > 0,1 < 0,005 Massenanteil der Siebfraktion % < 5 < 5 Um eine Verblockung des Membranmoduls zu vermeiden, muss die Korn-größe entsprechend ausgewählt werden. Um eine ausreichende Adsorptionskapazität sicherzustellen, muss die innere Oberfläche, berechnet nach dem BET-Verfahren (siehe DIN 66131),größer als 900 m 2 /g Kohle sein. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 21

22 Mindestzugabe an Pulver-Aktivkohle Die erforderliche Dosiermenge (0,5 g/m³ bis 3 g/m³) muss im Einzelfall ermittelt werden. Da der Adsorptionsprozess an die Kohle in der Rohrleitung und nicht auf der Membran stattfindet, ist die kontinuierliche Dosierung mit ausreichender Kontaktzeit durch eine entsprechende Anordnung der Dosierstelle sicherzustellen. Sofern die Werte der Hygiene-Hilfsparameter nach Tabelle 2 in DIN : eingehalten sind, kann auf die Zugabe von Pulver-Aktivkohle verzichtet werden. Anmerkung: Das Aussetzen der Pulveraktivkohledosierung im Anschluss an eine Spülung unterstützt außerdem die Chlordesinfektion des Systems. Hinweis: Dosierstelle auf der Druckseite der Umwälzpumpe 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 22

23 4.4.2 Adsorption an Kornaktivkohle Alternativ zur Pulveraktivkohledosierung kann ein spülbarer Kornaktivkohlefilter nach DIN EN vor der UF eingesetzt werden, dessen Inhalt in Abhängigkeit von der Filtratqualität nach DIN ausgetauscht werden muss. Dieser Kornaktivkohlefilter vor der UF kann gleichzeitig als Schutzfilter für diese dienen. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 23

24 4.5 Planung von UF-Anlagen Anlagenaufbau Eine UF-Anlage besteht aus einer Anzahl von Membranmodulen (Qualitätsanforderungen an die Membranmodule siehe Abschnitt 6), die in einer oder mehreren Straßen angeordnet sind. Eine Straße stellt eine eigenständige Betriebseinheit dar, die separat angesteuert und betrieben werden kann. Vor die UF- Anlage ist ein für die mechanische Vorreinigung geeignetes Schutzfilter zu installieren. Es dient zur Entfernung störender Stoffe (z. B. Haare, Fasern). Die einzelnen Anlagenteile müssen gut zugänglich sein. Bei der Aufstellung der Ultrafiltration ist auf den Platzbedarf für den Modulausbau zu achten. Für die Dosieranlagen und Chemikalienlagerung ist auf gute Zugänglichkeit und entsprechende Sicherheitsvorrichtungen zu achten. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 24

25 zu Zum Schutz der Umwälzpumpe sollte die Pulveraktivkohle- Dosierung auf der Druckseite der Pumpe erfolgen. Der Restdruck des Spülabwassers erleichtert die Abwasserentsorgung. Zur weiteren Senkung des Wasserverbrauchs ist eine zweite UF-Stufe zu empfehlen. Bei zweistufigen UF-Anlagen, die das Spülabwasser der ersten UF über eine zweite UF filtrieren, muss das Filtrat der zweiten UF zur Wiederverwendung im Beckenkreislauf vor der Ultrafiltration eingeleitet werden. Hierbei handelt es sich nicht um Betriebswasser nach DIN 19645, Typ 1. Der Füllwasserzusatz nach DIN muss eingehalten werden. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 25

26 4.5.2 Anlagendimensionierung Die Membranfläche berechnet sich aus dem Aufbereitungs- Volumenstrom (l/h) geteilt durch den Flux (l/m²h). Der derzeit übliche Flux liegt zwischen 150 und 200 l/m²h. Die Fluxrate muss in Abhängigkeit von der Wassertemperatur gewählt werden, bei niedriger Wassertemperatur sind niedrige Fluxraten zu wählen. Die Herstellerangaben beziehen sich meist auf 20 C. Der Flux für die Spülung ist von der Art der Membranen abhängig. Der derzeit übliche Flux liegt zwischen 200 l/m²h und 300 l/m²h. Der Spülwasservolumenstrom ist von der Membranfläche und von der Anzahl der Aufbereitungsstraßen abhängig. Die Spülwassermenge ist vom Volumenstrom und der Spülzeit abhängig. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 26

27 zu Bei einstraßigen Aufbereitungen ist ein Spülbehälter mit einer separaten Spülpumpe notwendig. Für eine ausreichende Desinfektionsmittelkonzentration (>= 0,3 mg/l freies Chlor) im Spülbehälter ist zu sorgen, um eine Verkeimung des Spülwassers zu vermeiden. Spülbehälter müssen durchströmt, revisionierbar und vollständig entleerbar sein. Bei mehrstraßigen Aufbereitungen kann die Spülung über Spülbehälter und Spülpumpe erfolgen oder über eine Filtratspülung mit dem Filtrat der anderen Straßen. Auf die Einhaltung des Fluxes für die Spülung ist zu achten. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 27

28 4.5.3 Anlagenbetrieb Der Aufbereitungsvolumenstrom ist unabhängig von der Filterverschmutzung konstant zu halten und darf während des Badebetriebes nur zum Zwecke der Spülung für eine Dauer bis max. 2 min. unterbrochen werden. Eine Reduzierung des Volumenstromes ist außerhalb des Badebetriebes in Abhängigkeit von der Beckenwasserqualität und durchströmung sowie vom Beckentyp möglich. Dabei sind die Vorgaben der DIN Teil 1 zur Einhaltung des Mindestvolumenstroms zu berücksichtigen. Entsprechende Überwachungseinrichtungen zur Einhaltung der geforderten Werte sind vorzusehen. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 28

29 4.6 Betrieb von UF-Anlagen Allgemeines Durch Filtration werden die beladene Pulver-Aktivkohle, die entstabilisierten Kolloide und das gefällte Aluminium- oder Eisenphosphat sowie Mikroorganismen aus dem Wasser entfernt. Durch Spülung der Membranen werden die dort zurückgehaltenen Stoffe ausgetragen. Die Filtratseite und das Filtrat sind vor einer Wiederverkeimung durch konstruktive und betriebliche Maßnahmen zu schützen. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 29

30 4.6.2 Filtration Bei der Aufbereitung des Beckenwassers mit UF wird üblicherweise aus energetischen Gründen (zusätzliche interne Umwälzung) der Dead-End-Modus verwendet. Andere Verfahren sind möglich, müssen aber ihre Tauglichkeit nachweisen. Bei geringen Feststoffgehalten im Zulauf (Rohwasser auch Feed genannt) können mit langen Filtrationsintervallen hohe Ausbeuten und damit eine hohe Leistungsfähigkeit der Anlage erreicht werden. Mit steigendem Feststoffgehalt nimmt die Verblockungsneigung zu, so dass die Anzahl der Spülungen erhöht werden muss. Damit steigen Energiebedarf und Filtratverlust bei der Spülung. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 30

31 Folgende Betriebsparameter sind zu beachten: Bei Betriebsunterbrechungen bis zu einem Tag ist die Aufbereitungsanlage zu spülen und zu desinfizieren. Bei längeren Betriebsunterbrechungen hat der Anlagenhersteller dem Betreiber für die bei Stillstandszeiten, Stilllegung und Wiederinbetriebnahme zu treffenden Maßnahmen (z. B. Spülung, Desinfektion, Entleerung, Konservierung, Wiederinbetriebnahme) Vorgaben zu machen. Speziell bei Freibädern ist auf einen frostfreien Aufstellungsort der Membrananlage zu achten. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 31

32 4.6.3 Spülung Allgemeines Die während des Filtrationsbetriebes von den Membranen zurückgehaltenen Wasserinhaltsstoffe führen zu einer Belagbildung auf der Membranoberfläche. Dieser Belag erhöht den Widerstand beim Durchtritt des Wassers durch die Membranen. Eine Spülung wird zwingend dann erforderlich, wenn ein vom Membranhersteller festgelegter Grenzwert für den zulässigen Transmembrandruck (üblicherweise 0,2 bis 1,2 bar) erreicht wird. Häufig erfolgt die Spülung nach betrieblichen Vorgaben, z. B. nach einem festgelegten Zeitintervall, weit vor Erreichen des maximal zulässigen Transmembrandruckes (präventive Spülung, z. B. nach 1 bis 4 Stunden für 30 bis 60 Sekunden). - Das Spülprogramm muss auf die Anlage abgestimmt sein und vollautomatisch ablaufen. - Das Spülprogramm muss an die örtlichen Betriebsbedingungen und die Badewasserkreisläufe im Rahmen der Inbetriebnahme angepasst werden. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 32

33 - Es müssen Spülungen mit und ohne Chemikalienzugabe unter Beachtung der Reaktionszeiten möglich sein. - Die Einleitung der Spülung muss in Abhängigkeit von der Verschmutzung und/oder der Zeit vollautomatisch ausgelöst werden. - Die Intervalle zwischen zwei Spülungen sind vor allem vom Feststoffgehalt und der Beschaffenheit der Feststoffe des zu filtrierenden Wassers abhängig. - Bei Verwendung von Pulveraktivkohle muss das Spülungsprogramm derart angepasst werden, dass die Pulveraktivkohle in jedem Spülgang vollständig ausgespült wird, um eine Verblockung der Membran langfristig zu vermeiden. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 33

34 - Unkontrollierte Wasserverluste sollten durch Überwachung der entsprechenden Armaturen (z. B. bei Spülabwasser) verhindert werden - Bei einstraßigen Aufbereitungen ist während der Spülung die Filtration unterbrochen, bei mehrstraßigen Aufbereitungen kann die Filtration fortgeführt werden. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 34

35 Spülung ohne Chemikalienzugabe Die Spülung erfolgt z. B. mit gleichem oder höherem Wasserfluss als bei der Filtration entgegen der Filtrationsrichtung. Nach der Spülung verbleibt ein geringer, nicht abbaubarer Restwiderstand (irreversibles Fouling), so dass die Durchlässigkeit der Membranen mit der Betriebszeit abnimmt und der Transmembrandruck zunimmt (siehe Bild 1). oberer Grenzwert Spülung mit Chemikalienzugabe Transmembrandruck Anfangswert Spülung ohne Chemikalienzugabe Bild 1 Zeitlicher Verlauf des Transmembrandruckes (aus DVGW W 213) Zeit 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 35

36 Spülung mit Chemikalienzugabe Zur Verminderung von Fouling und Biofouling wird in regelmäßigen zeitlichen Abständen bei der Spülung der Membranen eine Spülund/oder Desinfektionschemikalie zugesetzt. Je nach Spülprozess muss die Chemikalie eine gewisse Zeit einwirken bevor die Lösung wieder aus dem System ausgespült wird. Zur Entfernung von anorganischen Belägen werden üblicherweise Säuren, zur Vermeidung von organischen Belägen Laugen und Desinfektionsmittel verwendet. Neben der zwingend erforderlichen Dosierung von Desinfektionsmittel sind in der Steuerung weitere Schaltkontakte für Chemikalienspülungen (z. B. Säure, Lauge, oder andere Reiniger) vorzusehen. Bei den Chemikalienzugaben sind hinsichtlich ph-wert, Chlorbeständigkeit usw. die Herstellerangaben zu beachten. Die Art und Menge der Chemikalienzugabe, Reaktionszeiten und Konzentrationen sind den örtlichen Gegebenheiten anzupassen. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 36

37 Für die Spülung mit Chemikalien werden üblicherweise eingesetzt: HCl, H 2 SO 4, NaOH, NaOCl, Ca(OCl) 2, CIO 2, Cl 2 Herstellerangaben sind zu beachten. Es ist auszuschließen, dass Reinigungschemikalien in das Beckenwasser gelangen. Aus Gründen der Unfallprävention ist eine Spülung mit Säuren und Laugen in der nutzungsfreien Zeit zu empfehlen. Sollte dieses nicht möglich sein, müssen andere geeignete technische Maßnahmen realisiert werden, die eine Gefährdung der Badegäste ausschließen. Der Erfolg der Reinigungsmaßnahme ist durch Kontrolle des Transmembrandruckes zu überprüfen. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 37

38 Chemische Reinigung Wird ein vom Hersteller festgelegter oberer Wert für den Differenzdruck erreicht (siehe Bild 1), muss eine besondere chemische Reinigung der Membranen vorgenommen werden. Die chemische Reinigung von Membranen erfolgt unter Außerbetriebnahme des Anlagenblockes. Die Reinigungschemikalien werden nach Angaben des Membranherstellers in einem Vorlagebehälter angesetzt und der Reinigungsprozess entsprechend den Hinweisen der Membranhersteller durchgeführt. Einzelne Module können auch außerhalb einer Anlage gereinigt werden, sofern eine entsprechende Reinigungsvorrichtung zur Verfügung steht. Die chemische Reinigung kann unter bestimmten Voraussetzungen wie die Spülung der Membranen automatisch durchgeführt werden. Wichtig ist die genaue Einhaltung der Reinigungsvorschrift des Modulherstellers, da es sonst zu Schäden an den Membranen bzw. Modulen kommen kann. Die Durchführung der Reinigung kann im Rahmen eines Wartungsvertrages vom Anlagenbauer erfolgen. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 38

39 Nach einer chemischen Reinigung muss sorgfältig mit Permeat ausgespült werden. Die Permeabilität sollte möglichst wieder den ursprünglichen Wert erreichen. Die Intervalle zwischen zwei chemischen Reinigungen sind vom Feststoffgehalt, der Beschaffenheit der Feststoffe des zu filtrierenden Wassers sowie der Verblockung der Membranen abhängig. Beim Einsatz von Reinigungschemikalien ist die fachgerechte Entsorgung der anfallenden schlammhaltigen Wässer sicherzustellen. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 39

40 4.6.4 Überwachung und Dokumentation Die Integritätsüberwachung der UF-Anlagen muss mindestens jährlich erfolgen; als gesicherte Überwachung der Integrität gilt entweder der manuelle oder automatische Integritätstest laut Angabe der Modulhersteller oder eine Partikelzählung über eine bestimmte Zeitspanne. Eine Trübungsmessung nach UF ist nicht als gesicherte Integritätsüberwachung anzusehen. Der Transmembrandruck ist zu messen und zu dokumentieren (s. Tabelle 5, DIN 19643, muss in Teil 1 aufgenommen werden) Die vorgesehenen Volumenströme (UF, gegebenenfalls Bypasswasser) sind einzuhalten. Bei Verwendung von Bypasswasser sind die Volumenströme UF und Bypasswasser zu messen und zu dokumentieren. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 40

41 4.6.5 Instandhaltung Anlagen zur Aufbereitung und Desinfektion von Schwimm- und Badebeckenwasser bedürfen zur Sicherstellung eines einwandfreien Betriebsablaufes der Wartung und vorbeugenden Instandhaltung, bestehend aus Inspektion, Wartung und Instandsetzung. Für diese Arbeiten sollte ein Vertrag mit einer Fachfirma abgeschlossen werden. Die Arbeiten an der Aufbereitungsanlage sind jährlich durchzuführen. Dazu ist eine partielle oder vollständige Außerbetriebnahme erforderlich. Bei diesen Arbeiten ist neben anderen Tätigkeiten (siehe DIN , Punkt ) im Besonderen auf Folgendes zu achten: - Kontrolle der verfahrensgerechten Spülung und Reinigung der Module; - Beseitigung von eventuellen Membrandefekten sowie sonstigen Undichtigkeiten. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 41

42 4.6.6 Rückstandsentsorgung Die Entsorgungswege der verbleibenden Rückstände müssen geklärt sein. Hier ist der Betreiber und die untere Wasserbehörde, gegebenenfalls das Wasserwirtschaftsamt mit einzubinden. Abwässer aus der Spülung von Ultrafiltrationsanlagen eignen sich üblicherweise ohne Vorbehandlung für die Einleitung in die Kanalisation oder werden weiter aufbereitet gemäß DIN Bei zweistufigen UF-Anlagen, die das Spülabwasser der ersten UF über eine zweite UF filtrieren, muss das Filtrat der zweiten UF bei Wiederverwendung im Beckenkreislauf vor die erste UF zurückgeleitet werden. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 42

43 Hierbei handelt es sich nicht um Betriebswasser gemäß DIN Typ 1. Der Füllwasserzusatz gemäß DIN muss eingehalten werden. Schwimmbecken Chlor Rohwasser FM Reinwasser PAK Schlammwasser Filtrat zur Spülung Kanalisation Filtrat zur Spülung 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 43

44 4.6.7 Funktionsprüfung Die Funktionsprüfung hat gemäß Merkblatt der Deutschen Gesellschaft für das Badewesen e.v. zu erfolgen. Während des gesamten Filterlaufs dürfen im Filtrat die Werte nach Tabelle 2 nicht überschritten werden. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 44

45 Tabelle 2: Vorgaben für die Funktionsprüfung der Ultrafiltration Nr. nach Tabelle 2 von DIN : Parameter Einheit Filtrat Pseudomonas aeruginosa bei (36 ±1) C 1/(100 ml) n.n. 3 ) Escherichia coli bei (36±1) C 1/(100 ml) n.n. 3 ) Legionella species bei (36 ± 1 ) C 1/(100 ml) n.n. 3 ) Koloniebildende Einheiten (KBE) bei (36 ±1) C 1/ml Trübung FNU 4 ) 0,1 Konzentration an Aktivkohle mg/l 0, Oxidierbarkeit Mn VII - II über dem Wert des Füllwassers 5 ) als O 2 KMnO 4 -Verbrauch über dem Wert des Füllwassers als KMnO 4 mg/l mg/l gebundenes Chlor 6 ), 7 ), 8 ) mg/l 0, Trihalogenmethane berechnet als Chloroform 5 ), 7 ) mg/l 0,020 ortho-phosphate als P mg/l 0,005 Eisen 9 ) mg/l 0,020 Aluminium 9 ) mg/l 0,050 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 45

46 4.6.8 Chlorung Allgemeines Für die Zugabe Chlor gilt Abschnitt 11 von DIN : Chlorkonzentration Aus seuchenhygienischen Gründen ist die Chlorzugabe während des Betriebes der Aufbereitungsanlage, also auch außerhalb der Öffnungszeiten des Bades, durchzuführen. Der Sollwertbereich für die Konzentration an freiem Chlor im Beckenwasser beträgt: a) allgemein: 0,3 mg/l bis 0,6 mg/l; b) Warmsprudelbecken: 0,7 mg/l bis 1,0mg/l. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 46

47 5 Belastbarkeitsfaktor k Für die Berechnung des Volumenstroms nach Abschnitt 8 von DIN : ist ein Belastbarkeitsfaktor von höchstens k = 1,0 m -3 einzusetzen. Im Auftrag von Fa. Berkefeld wurde durch Prof. Dr. Uhl, TU-Dresden eine k-wert-bestimmung durchgeführt. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 47

48 6 Qualitätsanforderungen an die Membranmodule Das Virenrückhaltevermögen des Membranmodultyps muss > 99,99 % betragen. Der Nachweis muss mit MS2 Coliphagen durch ein unabhängiges, dafür qualifiziertes Institut erfolgen. Um sicherzustellen, dass das Messergebnis auf alle relevanten Wasserqualitäten übertragbar ist, muss die Messung mit weitgehend DOC-freiem (< 0,5 mg/l) und partikelfreiem Wasser sowie neutralem ph-wert durchgeführt werden. Die Werkstoffe der Membranen müssen nach den jeweiligen Einsatzbedingungen ausgewählt werden. Die Möglichkeit der Desinfektion mit > 50 mg/l freiem Chlor muss bei der UF gegeben sein. Die langfristige Beständigkeit gegenüber Säuren und Laugen (üblicherweise ph 2 bis ph 12) ist zu beachten (siehe auch DVGW W 213-5). 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 48

49 zu 6 Alle Werkstoffe des Membranmoduls (Dichtungen, Rohre, Kapillarmembranen etc.) müssen den Anforderungen nach DIN , 5.4 und der Leitlinie des Umweltbundesamtes zur hygienischen Beurteilung von organischen Materialien im Kontakt mit Trinkwasser (KTW-Leitlinie) entsprechen. Dies steht dafür, dass keine Stoffe aus dem Modul an das Wasser abgegeben werden. Der Modulhersteller muss eine mindestens zweijährige Garantie gegen Kapillarbrüche übernehmen (maximal ein Kapillarbruch pro Jahr und Modul im Mittel aller Elemente der Gesamtanlage). Sind mehr als 1 % der Fasern eines Moduls defekt, sollte das Modul ausgetauscht werden. Die Temperatur- und Druckbeständigkeit der Membranmodule im Dauerbetrieb muss sichergestellt sein (< 40 C, < 5 bar). Der Berstdruck der Fasern im Modul muss > 10 bar sein. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 49

50 7 Literaturhinweise Forschungsprojekte (Abschlussberichte) Gimbel R., Hobby R.: Einsatz innovativer Verfahren zur Schwimm- und Badebeckenwasseraufbereitung unter besonderer Berücksichtigung der Qualitätsanforderungen nach DIN Abschlussbericht zum DVGW-Vorhaben W20/99, Erdinger, L., Kühn, K.: Neubildung und Verhalten von Desinfektionsnebenprodukten bei der Aufbereitung von Schwimmbadwasser zur Ultrafiltration). In: Forschungsverbundvorhaben Sicherheit von Schwimm- und Badebeckenwasser aus gesundheitlicher und aufbereitungstechnischer Sicht Abschlussbericht des BMBF-Forschungsvorhabens, Förderkennzeichen 02 WT 0001 bis 02 WT 0006 und 02 WT 0072, /12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 50

51 Forschungsprojekte (Abschlussberichte) Kramer, M.: Membranfiltration und konventionelle Volumenfiltration zur Entfernung von Keimen, DNP und DNP- Precursoren aus dem Schwimmbadwasserkreislauf im großtechnischen Vergleich. Abschlussbericht zum DVGW-Vorhaben W 13/01/02, 2006, 105 Seiten. Hagen, K., Eichelsdörfer, D.: Großtechnische Umsetzung und Erprobung des Einsatzes einer Ultrafiltrationsanlage zur Kreislaufaufbereitung von Schwimmbadwasser Abschlussbericht des vom BMBF geförderten Forschungsvorhabens, Förderkennzeichen 02 WT 0404, /12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 51

52 Zeitschriftenartikel Kühn, K. P., Hagen, K., Schwarz, M., Erdinger, L., Sonntag, H.- G.: Ultrafiltration in the treatment of swimming pool water: practical experiences in a small public pool. 54. DGHM-Kongress (Heidelberg), Abstract HYV05. International Journal of Medical Microbiology 292 (Supplement 34), 2002, Hagen, K.: Erste große Ultrafiltrationsanlagen zur Schwimmbecken-wasseraufbereitung. Der Hygieneinspektor, 2003 (12), Hagen, K.: Membranverfahren in Kreislaufanlagen. Archiv des Badewesens, 2004 (03), Hobby, R., Hagmeyer, G., Lange, B., Gimbel, R.: Einsatz einer Ultrafiltrationsanlage im Pilotmaßstab zur Schwimmbadwasseraufbereitung. GWF Wasser Abwasser, 2004 (10) 145, /12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 52

53 Zeitschriftenartikel Loi-Brügger, A.: Ultrafiltration zur Beckenwasseraufbereitung Potenzial und Perspektiven. Archiv des Badewesens, 2007 (03), Rensch, D., Ospelt, M.: Membranfiltration in der Badewasseraufbereitung Ultrafiltriertes Badewasser. VHF/GSK- Bulletin, 2009 (1), Hagen, K.: Ultrafiltration in der Schwimmbadwasseraufbereitung. IKZ-Fachplaner, 2009 (1), Hoffmann, G., Hobby, R., Panglisch, S.: Entfernung organischer Stoffe mit der Verfahrenskombination Pulverkohle-Membranfiltration. Energie Wasser-Praxis, 2010 (4), Reis, M.: Ultrafiltrationsmembranen, Prüfung und Bewertung der Lebensdauer und Beständigkeit. Archiv des Badewesens, 2009 (03), /12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 53

54 Veröffentlichungen in Konferenz- und Tagungsbänden Hagen, K.: Erste großtechnische Ultrafiltrationsanlagen zur Schwimmbeckenwasseraufbereitung. Aktuelle Aspekte der Schwimmbeckenwasseraufbereitung Pool Water Chemistry and Health Engler-Bunter-Institut der Universität Karlsruhe, Karlsruhe Seiten. Hagen, K.: Erste großtechnische Ultrafiltrationsanlagen zur Schwimmbeckenwasseraufbereitung. 5. Aachener Tagung Siedlungswasserwirtschaft und Verfahrenstechnik 2003, Aachen Beitrag W21, 12 Seiten. Hobby, R., Hagen, K., Czekalla, C.: Membranverfahren in der Schwimmbadwasseraufbereitung. Membrantage Gemeinschaftstagung von ATV-DVGW und DVGW Kassel Seiten. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 54

55 Veröffentlichungen in Konferenz- und Tagungsbänden Kramer, M., Erdinger, L., Hagen, K.: Einsatz der Ultrafiltration zur Wasseraufbereitung großer Schwimm- und Badebecken. 6. Aachener Tagung Siedlungswasserwirtschaft und Verfahrenstechnik 2003, Aachen Beitrag W19, 10 Seiten. Müller, S., Uhl, W.: Impact of split flow treatment by coagulation/ultrafiltration on particle concentrations in pool water. Swimming Pool & Spa International Conference 2009, London Paper 3.2., 8 Seiten. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 55

56 Ultrafiltration zur Schlamm- und Kreislaufaufbereitung in Schwimmbädern Umsetzung in der Praxis

57 Erster Einsatz der Membrantechnik im Schwimmbadbereich war die Schlammwasseraufbereitung in Schwimmbädern: erste Anlagen von Krüger Wabag errichtet in 1999 in Kirschau, Großschönau, Bayreuth. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 57

58 Im Gegensatz zu den konventionellen Verfahren gewinnen Membranverfahren generell zunehmend an Bedeutung, so zum Beispiel zur Aufbereitung und Wiederverwendung des Spülabwassers, das bei der Spülung von Kies- und Mehrschichtfiltern, oder bei der Spülung von Membrananlagen anfällt, wie in folgendem Beispiel dargestellt. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 58

59 Die Einheit besteht aus den Verfahrensteilen Vorfilter Ultrafiltrationsmembrananlage Aktivkohlefilter UV-Anlage Umkehrosmose Die Zuführpumpe fördert das Schlammwasser aus dem Schlammwasserbehälter zu einem Vorfilter, der die Membrane vor mechanischer Belastung undverstopfung schützt. Das so vorgereinigtewasser wird der Ultrafiltration zugeführt, die dank ihrer Porenweite von ca. 0,01 µm 0,05 µm eine vollständige Entfernung von im Wasser enthaltenen Schmutzstoffen, Bakterien, Parasiten und Viren bewirkt. Durch die Ultrafiltration wird eine Verringerung der Trübung von 99 % erreicht. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 59

60 Spülabwasseraufbereitung (Betriebswasseraufbereitung) mit Membrantechnik + Ein hochflexibles, modulares Membranfiltrationssystem 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 60

61 + Maxi-RO 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 61

62 Zur Entfernung von sich auf den Membranen bildenden Deckschichten werden die Membranmodule in kurzen Abständen mit Permeat gespült. Um organische Ablagerungen zu entfernen und eine Verkeimung der Anlage zu verhindern, findet in bestimmten Abständen eine chemische Reinigung mit Chemikalien statt. Die in die Leitung zur Umkehrosmose zwischengeschaltete Kombination aus Aktivkohlefilter und UV-Anlage vernichtet vorhandenes Restchlor zum Schutz der Umkehrosmosemembran, und reduziert den Gehalt an THM, AOX und DOC. Zusätzlich wird dem Ultrafiltrat ein Komplexbildner beigemischt, um der Entstehung von störenden Ablagerungen auf der Membran entgegenzuwirken und die Ausbeute der Anlage konstant zu halten. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 62

63 Das aufbereitete Wasser, das in chemischer und hygienischer Hinsicht den Qualitätsanforderungen von Füllwasser entspricht, wird vollständig in die Beckenkreisläufe zurückgeführt, wodurch die Kosten für Füllwasser und Abwasser verringert werden. Auch die Energiekosten werden reduziert, da das aus der Schlammwasseraufbereitung anfallende Permeat mit einer Temperatur von ca. 25 bis 29 C (im Gegensatz zu 8 10 C kaltem Füllwasser) nur noch geringfügig bzw. überhaupt nicht mehr erwärmt werden muss. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 63

64 Dadurch besitzt das Verfahren eine hohe Wirtschaftlichkeit sowie die Anlage eine kurze Amortisationszeit. Bei Bedarf kann das aufbereitete Wasser einer anderen Verwendung zugeführt werden, z.b. Einleitung in ein Biotop oder einen Vorfluter. Das Krüger Wabag-Verfahren mit den Varianten Rückführung oder Ableitung in ein Gewässer. Diese Art der Aufbereitung entspricht den Forderungen der neuen DIN zur Betriebswasseraufbereitung, die seit 04/2006 gültig ist. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 64

65 Auf Grund der guten Ergebnisse in diesem Bereich hat sich Krüger Wabag nun mit der Kreislaufaufbereitung mit UF in Bädern beschäftigt BMBF-Teilprojekt im Hallenbad Bellamar in Schwetzingen von 06/2001 bis 05/2002; Fluxraten < 275 l/m2xh 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 65

66 Die guten Ergebnisse haben dazu geführt, dass die erste Kreislaufanlage in Bad Steben in 2002 errichtet wurde und im November 2002 in Betrieb ging 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 66

67 Kreislaufaufbereitung mit Membrantechnik Problemstellung Koloniezahlen Escherichia coli Coliforme Keime Pseudomonas aeruginosa Legionellen Parasiten Viren 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 67

68 Produkt Betriebsdruck Rückhalt von 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 68

69 Crossflow Dead-End Ein Teilstrom wird rezirkuliert Hoher Energieverbrauch und apparativer Aufwand durch zusätzliche Rezirkulationspumpe Das gesamte Zulaufwasser wird durch die Membrane gepresst Geringer Energieverbrauch 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 69

70

71 Schema Ultrafiltration Bad Steben Schwimmbecken Chlor Reinwasser Rohwasser FM Permeat zur Spülung Kanalisation PAK Schlammwasser Schwallwasser- Ultrafiltration I Rückhaltebecken Ultrafiltration II behälter Permeat zur Spülung 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 71

72 konventionelle Technik Ultrafiltration 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 72

73 40 m³/h Ultrafiltration zur Kreislaufaufbereitung Integrierte Schlammwasseraufbereitung 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 73

74 Ultrafiltration Obernsees Umwälzleistung 40 m³/h seit September 2003 Umwälzung Rutschenbecken ab Oktober 2004 Umwälzung Meditationsbecken BMBF-Forschungsvorhaben 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 74

75 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 75

76 Vergleich Ultrafiltration konventionelle Filtration Rutschenbecken Q in m3/h FM in g/m3 PAK in g/m3 Mittelwert geb. Chlor mg/l Mittelwert Rutschenvorgänge / d UF 40 0,5 i. M. 2 0,1 943 konventionell 80 0,5 i. M. 2 0, /12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 76

77 UF-Einsatz im Hallenbad Mengkofen (Ermittlung des Belastbarkeitsfaktors k) Dr. Klaus Hagen Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Uhl / Dipl.-Ing. Susanne Müller VWS Deutschland GmbH TU Dresden Krüger WABAG / Berkefeld Institut für Siedlungs- und Weiherstraße 19 Industriewasserwirtschaft Bayreuth Dresden klaus.hagen@veoliawater.com wolfgang.uhl@tu-dresden.de 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 77

78 Ziel der Untersuchungen: Ermittlung des Belastbarkeitsfaktors k (in m-3) für Verfahrenskombination: Adsorption Flockung - Ultrafiltration - Chlorung Methodik der k-wert-bestimmung nicht in aktueller DIN enthalten Bestimmung k-wert entsprechend b-wert-bestimmung nach DIN a.f. (nach Beschluss DIN-Ausschuss und Diskussion am LGL) Modifizierung der Methodik entsprechend der Anforderungen der DIN : - THM-Messung - mikrobiologische Anforderungen nach aktueller DIN Teil1 - Bestimmung Legionella spec. / pneumophila - TOC-Bestimmung - Partikelmessung im Beckenwasser und Filtrat 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 78

79 Der Belastbarkeitsfaktor k Belastbarkeitsfaktor k (in m-3): Reziproke der aufzubereitenden Wassermenge pro Badegast, abhängig vom Aufbereitungsverfahren wird für jede Verfahrenskombination in dem entsprechenden Teil der DIN angegeben Einsatz zur Bemessung des aufzubereitenden Volumenstroms: Q = N k 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 79

80 Durchführung des Belastungstests Ort: Hallenbad der Gemeinde Mengkofen bei Straubing Termin: 46. KW 2009 Messdauer: 5 Tage bei 14 h Betriebszeit Auslastung: Nennbelastung soll am 1., 2. und 3. Tag für 3 h sowie am 4. Tag für 6 h erreicht werden. 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 80

81 Betriebsbedingungen im Untersuchungsbad Beckentyp Kombinationsbecken Wasserfläche 136 m² einschließlich Einstiegstreppe Beckentiefe ca. 1,07 bis 1,63 m Beckenvolumen ca. 182 m³ Umlaufrinne ca. 52 m Wassertemperatur 29 C ± 1 C Attraktionen keine Beckendurchströmung Nennbelastung Aufbereitungsverfahren aufbereiteter Volumenstrom Füllwasser Flockungsmittel Pulveraktivkohle horizontal mit vollständigem Überlauf 48 Badegäste/h (Berechnung nach DIN Teil 1,als Nichtschwimmerbecken) Adsorption an Pulveraktivkohle - Flockung - Ultrafiltration - Chlorung 44 m³/h ganztägig entspricht Belastungstest auf k-wert k = 1,1 m -3 Trinkwasser (Oxidierbarkeit < 0,5 mg/l O 2 ) Eisenchloridlösung mit Aluminiumverbindungen, Dosierung: Mindestwert nach DIN Teil 2 Dosierung nach Bedarf 1-3 g/m³, entsprechend DIN Teil 2 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 81

82 Schwallwasser Blockschaltbild Schule Mengkofen P N P N P P N N P N P N Filtrat P P N Rohwasser N 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 82

83 Badauslastung F ü l l w a s s e r z u s a t z 1 5, 0 B e s u c h e r f r e q u 9 e 0 n z 1 4, 0 P e r s o n e n z a h l i m B e c k e n , 0 1 2, , 0 1 0, , 0 N e n n b e l a s t u n g : 4 8 / h 5 0 8, 0 7, , 0 5, , , 0 2, 0 1, 0 0, 0 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 Füllwasserzusatz / [m³] Besucherfrequenz / [1/h] Personenzahl im Becken/ [-] T a g 2. T a g 3. T a g 4. T a g 5. T a g 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 83

84 Ergebnisse der Überwachungsparameter im Beckenwasser Leitfähigkeit / [µs/cm] undredox-spanung/ [mv] :0 unterer Richtwert Redox-Spannung: 750 mv Temperatur: 29 C ± 1 C 0:0 6:0 12:0 18:0 0:0 6:0 12:0 18:0 0:0 6:0 12:0 18:0 0:0 Leitfähigkeit (Schöpfprobe) Redox-Spannung (Schöpfprobe) Redox-Spannung (Messtafel) ph-wert (Schöpfprobe) 6:0 12:0 18:0 0:0 6:0 12:0 18:0 0:0 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 ph-wert / [-] 1. Tag 2. Tag 3. Tag 4. Tag 5. Tag 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 84

85 Ergebnisse Überwachungsparameter im Beckenwasser 0, 8 0 0, 7 5 0, 7 0 0, 6 5 0, 6 0 0, 5 5 0, 5 0 0, 4 5 0, 4 0 0, 3 5 0, 3 0 0, 2 5 0, 2 0 0, 1 5 0, 1 0 0, 0 5 0, :00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 freies und gebundenes Chlor im Beckenwasser / [mg/l] f r e i e s C h l o r S P f r e i e s C h l o r M T g e b u n d e n e s C h l o r S P g e b u n d e n e s C h l o r M T B e s u c h e r f r e q u e n z o b e r e r W e r t f r e i e s C l 2 : 0, 6 m g / l u n t e r e r W e r t f r e i e s C l 2 : 0, 3 m g / l o b e r e r W e r t g e b. C h l o r : 0, 2 m g / l S P S c h ö p f p r o b e M T M e s s t a f e l T m p e r t u r : 2 9 e a C Besucherfrequenz / [1/h] 1. T a g 2. T a g 3. T a g 4. T a g 5. T a g 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 85

86 THM-Konzentration im Beckenwasser und Filtrat (Fehlerindikator bei einem Vertrauensintervall von 95 % für die Analysenmethode) GW THM: 20 µg/l THM im Beckenwasser THM im Filtrat Besucherfrequenz :00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 Trihalogenmethane - THM / [ µg/l] Besucherfrequenz / [1/h] Tag 2. Tag 3. Tag 4. Tag 5. Tag 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 86

87 Ergebnisse mikrobiologischer Untersuchungen Beckenwasser Filtrat/Reinwasser Parameter Einhei t MI N MA X M W DIN Teil1 MI N MA X M W DIN Teil1 KBE bei 36 C 1/ml < , 3 < 20 Coliforme Keime 1/100 ml n.n. n.n. n.n. n.n. E. Coli 1/100 ml n.n. n.n. n.n. n.n. Pseudomona s aerigunosa 1/100 ml n.n. n.n. n.n. n.n. Legionella spec. 1/100 ml n.n. n.n. n.n. n.n. Einhaltung der mikrobiologischen Anforderungen nach DIN unter allen Belastungszuständen 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 87

88 Ergebnisse des Belastungstests Nachweis der Einhaltung der Anforderungen nach DIN Teil 1 - für Überwachungsparameter (Redox-Spannung, ph-wert, Trübung, freies und gebundenes Chlor) - für mikrobiologische Anforderungen - für THM bei mehrfachem Überschreiten der Nennbelastung und bei Einstellung eines Volumenstroms entsprechend eines k-wertes von 1,1 m-3 (Volumenstrom im Vergleich zu konventionellen Verfahren um ca. 50% vermindert) 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 88

89 Ergebnisse des Belastungstests Zulassung eines Belastbarkeitsfaktors von 1,0 m -3 für die Verhaltenskombination Adsorption Flockung Ultrafiltration Chlorung erscheint vertretbar und wurde vom DIN-Ausschuss beschlossen Nachweis der Einhaltung der Anforderungen nach DIN Teil 1 unter Nennbelastung wurde erbracht (für k-wert= 1,1 m -3 ) Insbesondere Einhaltung des Überwachungsparameters Redox- Spannung (implizite Erfassung der Oxidierbarkeit) und der mikrobiologischen Anforderungen 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 89

90 Vorteile von UF-Aufbereitungsanlagen: Ultrafiltration (UF) Der Vorteil der Ultrafiltration gegenüber konventioneller Aufbereitung mit Kiesfilter = ABSOLUTE KEIMFREIHEIT! 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 90

91 Konventionelle Filtertechnik Min. Raumhöhe 4,0 m Großer Platzbedarf Technikraum erforderlich Große Einbringöffnung erforderlich Kein garantierter Keimrückhalt Ultrafiltration Raumhöhe ca. 2,0 m Geringerer Platzbedarf (bis zu 50 % weniger) Aufstellung im Beckenumgang möglich Türbreite 80 cm ausreichend Absolut keimfreies Wasser 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 91

92 Konventionelle Filtertechnik Filterverkeimungen möglich Spülung außerhalb der Badezeit Spülwasserbevorratung (ca. 6 m³/m²) Großer Aufbereitungsvolumenstrom Große Kanalleitung oder Speicher Ultrafiltration Filterverkeimung unmöglich Spülung während des Betriebes Kein Vorrat, Spülung aus laufenden Filtrat (kleiner 1 m³) Nur % des DIN- Volumenstroms Kleine Kanalleitung < DN 125 Ca. 1 Partikel/ml im Filtrat Ca. 150 Partikel/ml Problemloser Ersatz von Altanlagen 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 92

93 Haupteinsatzbereiche von Ultrafiltrationsanlagen in der Schwimmbadtechnik Lehrschwimmbecken, Bewegungsbecken und Warmsprudelbecken Therapiebecken gegenüber der Wasseraufbereitung mit Ozonstufen günstiger in Anschaffung und Unterhalt Sanierungen mit geringem Platzangebot bzw. eingeschränkten Zugangsmöglichkeiten Neubauten mit geringem Platzangebot bzw. eingeschränkten Zugangsmöglichkeiten 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 93

94 Ultrafiltration zur Kreislaufaufbereitung Staatsbad Bad Steben 40 m³/h seit Nov Therme Obernsees 40 m³/h seit August 2003 (BMBF-Vorhaben) Toskanatherme Bad Schandau 40 m³/h seit September 2004 Staatsbad Bad Steben 2 x 40 m³/h, 2 x 80 m³/h ab Oktober 2004 Titustherme Frankfurt 8 m³/h Whirlpool ab Februar 2005 Niedereschbach 16 m³/h ab Mai /12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 94

95 Ultrafiltration zur Kreislaufaufbereitung Brantanobad Frankfurt 60 m³/h ab September 2006 Gerolfingen 16 m³/h ab September 2006 Bad Birnbach 240 m³/h ab Dezember 2006 La Ola, Landau/Pfalz 128 m 3 /h (später erweitert auf 160 m³/h) sowie 320 m³/h ab 07/2008 Im Trink- und Abwasserbereich zur Zeit mehr als 100 Ultrafiltrationsanlagen von m³/h 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 95

96 Referenzen zur Ultrafiltration Im Trink-, Schwimmbecken-, Prozess- und Abwasserbereich zurzeit mehr als 100 Ultrafiltrationsanlagen von m³/h 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 96

97 Ultrafiltrationsanlage Roetgen, Pilotanlage 200 m 3 /h 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 97

98 Ultrafiltration zur Trinkwasseraufbereitung, WW Roetgen, Leistung: m 3 /h 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 98

99 Ultrafiltration zur Trinkwasseraufbereitung, WW Schweinhof, Leistung: m 3 /h 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 99

100 Ultrafiltration zur Schlammwasseraufbereitung, Egauwasserwerk, Leistung: 44 m 3 /h 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 100

101 Krüger Wabag UF-Anlage Bad Birnbach 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 101

102 Ultrafiltration im Schwimmbadbereich (480 m³/h), La Ola, Landau 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 102

103 Berkefeld Referenzanlagen Ultrafiltration UF 16 Bewegungsbecken BW-KKH Hamburg-Wandsbek UF 24 Bewegungsbecken Jakobi-KKH Rheine UF Lehrschwimmbecken W.-Brandt-Hauptschule Gladbeck UF Hallenbad Kloster Thuine UF 16 Bewegungsbecken Intensivpflegeheim Barßel UF 32 Therapie- und Bewegungsbecken UF Berufsgenossenschaftl. Unfallklinik Duisburg UF 16 Bewegungsbecken Zentralklinikum Münster UF 2 Spülabwasseraufbereitung Stadtringbad Nordhorn UF 32 Bewegungsbecken Ärztezentrum Papenburg UF 24 Nichtschwimmerbecken St. Nicolaus-Schule Lohr UF 16 Bewegungsbecken Lubinus-Klinikum Kiel UF 24 Nichtschwimmerbecken Columbus-Center Bremerhaven UF 56 Nichtschwimmerbecken Schwimmhalle Uni Münster UF 16 Bewegungsbecken Seniorenheim Haus Berlin Neumünster UF 40 Therapiebecken Friedrich-Ebert-Krankenhaus Neumünster 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 103

104 Einsatz von UV bei der Schwimmbeckenwasseraufbereitung Quelle: Figawa 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 104

105 Einsatz von UV bei der Schwimmbeckenwasseraufbereitung Abbau von gebundenem Chlor (Chloramine) Zusätzliche Desinfektion 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 105

106 in Deutschland Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! VWS Deutschland GmbH - Standort Bayreuth Dr. Klaus Hagen Tel.: 0921/ Fax: 0921/ klaus.hagen@veoliawater.com 21/12/2011 Dr. Klaus Hagen, VWS Deutschland GmbH 106

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NA AA N 526 NA 119-04-13 AA N 526 Datum[GE1][GE2]:2011 May DIN 19643-419643-419643-4 Aufbereitung von Schwimm- und Badebeckenwasser Teil 4: Verfahrenskombinationen mit UltrafiltrationAufbereitung von Schwimm- und

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