Reichelt Chemietechnik Magazin
« Wie die Wasseraufbereitung die Wasserqualität beeinflusst »
Viele Menschen gehen gerne und regelmäßig in öffentliche Bäder. Kinder sollen hier Schwimmen lernen, andere Menschen wollen Sport treiben, sich erholen oder auch nur gemeinsam einen schönen Nachmittag verbringen. Hierbei ist es den Badegästen wichtig, ihren Aufenthalt dort auch genießen zu können. Ein sauberes und hygienisch einwandfreies Schwimmbadwasser ist eine Voraussetzung dafür, aber auch ein angenehmer Schwimmbadgeruch trägt einen großen Teil zum Wohlbefinden bei. Der typische „Chlorgeruch“ aus vergangenen Tagen sollte daher der Vergangenheit angehören. Außerdem wollen Badegäste auf keinen Fall mit krankmachenden Keimen in Berührung kommen. Um diesen vielfältigen Anforderungen an die Wasserqualität im Schwimmbecken gerecht zu werden, ist eine kontinuierliche Wasseraufbereitung unentbehrlich.
Wasseraufbereitung bedeutet zugleich die Einhaltung von anerkannten Standards der Wasserqualität und der Hygiene. Insbesondere Badende mit einschlägigen Vorerkrankungen sind durch Mikroorganismen stark gefährdet. Hierbei steht die Wasseraufbereitung in Konkurrenz mit dem kontinuierlichen Eintrag von Verschmutzungen durch den Badebetrieb. Allein durch den Aufenthalt der Badegäste im Pool werden Schmutz und Keime in das Poolwasser eingetragen. Auch Stoffe aus der Umwelt können das Schwimmbadwasser verunreinigen. Hier sind besonders Freibäder im Blickpunkt, in die Pflanzenreste und Staub, aber auch tierische Hinterlassenschaften eingetragen werden können. Um dennoch eine hygienisch einwandfreie und eine gleichbleibend gute Wasserqualität aufrecht zu erhalten, werden unterschiedliche technische Verfahren zum Reinigen und Desinfizieren eingesetzt.
Der kontinuierliche Wasseraustausch
Um das Wasser rein zu halten, muss der Pool zunächst gleichmäßig von Wasser durchströmt werden. Hierzu wird entweder eine horizontale oder eine vertikale Beckendurchströmung eingesetzt. Das überlaufende Poolwasser gelangt hierdurch über eine das Becken umlaufende Rinne in die Aufbereitungsanlage. Der durch die Strömung zusätzlich erzeugte Oberflächenreinigungseffekt sorgt dafür, dass die Verschmutzungen in der oberen Wasserschicht auf dem kürzesten Weg wieder aus dem Becken entfernt werden.
Das Wasservolumen, das aufbereitet werden muss, hängt vom Beckenvolumen, der Größe der Wasseroberfläche und der Schmutzbelastung ab. Es gilt der Richtwert, dass je Badegast zirka 2 Kubikmeter Poolwasser gereinigt werden müssen. Die Wasseraufbereitung muss hierfür 24 Stunden am Tag in Betrieb sein, damit insbesondere auch die Wirkung des eingesetzten Desinfektionsmittels, meist Chlor, aufrechterhalten bleibt und sich keine Algen und Keime ansiedeln können.
Häufig eingesetzte Aufbereitungsverfahren
In kontinuierlich vom Badewasser durchströmten Schnell- oder Anschwemmfiltern werden wasserunlösliche Stoffe mit Hilfe von Filtersand und Aktivkohle aus dem Wasser entfernt. Um auch feinste Partikel, kolloidal gelöste Trübstoffe und Bakterien entfernen zu können, werden vor dem Poolfilter Flockungsmittel, wie zum Beispiel Aluminiumsulfat (Al2(SO4)3) oder Eisen(III)chlorid (FeCl3), zugesetzt, die in Wasser durch Hydrolyse oberflächenreiche Hydroxyd-Gele bilden und die Verunreinigungen adsorptiv binden. Für einen angenehmen Aufenthalt im Schwimmbad ist es auch wichtig, den bekannten „Hallenbadgeruch“ zu unterbinden.
Diese Unannehmlichkeit ist insbesondere auf Chloramine zurückzuführen, die sich aus dem Desinfektionsmittel mit Wasserverunreinigungen, wie Harnstoff, bilden. Sie sind häufig auch für Augenrötungen bei den Badegästen verantwortlich. Chloramine können mit Hilfe einer UV-Bestrahlung abgebaut werden.
Dennoch ist es nicht möglich, alle in das Poolwasser eingetragenen Fremdstoffe durch die unterschiedlichen Aufbereitungsverfahren vollständig zu entfernen. Daher wird dem Badewasser regelmäßig Füllwasser mit Trinkwasserqualität, sogenanntes „primäres“ Füllwasser, und zum Teil auch aufbereitetes, „sekundäres“ Betriebswasser zugeführt. Die Füllwasserzugabe dient auch dazu, einen Wasserverlust durch Verdunstung aufzufangen und die Salzkonzentration im Wasser stabil zu halten.
Die Entkeimung des Badewassers
Eine Desinfektion soll das Risiko der Gesundheitsschädigung im Schwimmbad auf ein Minimum reduzieren und muss daher hochwirksam sein. Sie soll 99,9% der Keime und Krankheitserreger innerhalb von 30 Sekunden abtöten. Insbesondere dürfen im Poolwasser danach keine infektiösen Keime wie Escherichia coli und Pseudomonas aeruginosa mehr vorhanden sein.
Ein besonderes Augenmerk muss auch auf die Belastung mit Legionellen gelegt werden.
Das Bakterium Legionella pneumophila kann die schwerwiegende Legionärskrankheit auslösen, eine besonders aggressive Form der Lungenentzündung, wenn dieses über Aerosole in die Atemwege aufgenommen wird.
Auch heute noch wird zum Desinfizieren fast ausschließlich Chlor eingesetzt, entweder als elementares Chlor (Cl2) oder als Chlordioxid (ClO2), das ebenfalls gasförmig ist. Alternativ kann das Chlorgas auch mittels Elektrolyse-Verfahren in einem schwach kochsalzhaltigen Schwimmbadwasser direkt erzeugt werden.
Die desinfizierende Wirkung des Chlors beruht auf der sich im Wasser bildenden unterchlorigen Säure (HClO). Damit diese ihre Wirkung entfalten kann, muss deren Gehalt bei mindestens 0,3 mg/l liegen. Für eine ausreichende desinfizierende Wirkung ist es zusätzlich erforderlich, dass das Schwimmbadwasser einen pH-Wert im Bereich zwischen 6,5 bis 7,5 hat. Oberhalb von pH 7,5 nimmt die Wirkung stark ab und bei den Badenden wird der natürliche Säureschutz der Haut geschädigt.
Niedrigere pH-Werte fördern die Korrosion im Schwimmbad und verhindern die Flockung vor der Filtration. Zusätzlich wird die Geruchsbelästigung durch Chloraminbildung verstärkt. Zur Aufrechterhaltung des notwendigen Chlorgehalts müssen dem Schwimmbadwasser daher je Kubikmeter zirka 0,2 bis 0,5 g Chlor zugesetzt werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Desinfektion ist die Ozonierung. Diese wird wegen der hohen Giftigkeit des Ozons (O3) in einer geschlossenen Aufbereitungsanlage durchgeführt. Vor dem Einspeisen des so desinfizierten Poolwassers in das Badebecken muss unverbrauchtes Ozon vollständig entfernt werden.
Wie ist die Wasserqualität im Schwimmbecken zu prüfen?
Alle zur Aufbereitung des Schwimmbadwassers eingesetzten Maßnahmen sind eng miteinander verknüpft. Damit diese einwandfrei funktionieren, müssen wichtige chemische und mikrobielle Parameter im Poolwasser überwacht werden.
Die Belastung des Schwimmbadwassers mit Mikroorganismen kann durch die Keim- oder Koloniezahl (KBE) ausgedrückt werden. Deren Wert darf im Badewasser 100 KBE/ml nicht überschreiten. Hierzu werden Proben auf einen Nährboden aufgetragen und anschließend in einem Wärmeschrank bebrütet. Danach können die dort gewachsenen Bakterienkolonien ausgezählt werden. Da die Keimzahl-Bestimmung aber zeitaufwendig und teuer ist, wird dieser die Messung des sogenannten Redox-Potentials zur kontinuierlichen Überwachung der Desinfektion vorgezogen.
Das Redox-Potential ist hier ein Maß für die Entkeimung. Als Maßzahl für die Desinfektionswirkung darf dieses einen Wert von +700 mV nicht unterschreiten. Zur kontinuierlichen Überwachung des Redox-Potentials und des pH-Werts in der Wasseraufbereitung werden heute sogenannte Einstabmessketten verwendet.
Der pH-Wert lässt sich zudem mittels kolorimetrischer oder photometrischer Verfahren bestimmen, die auf der Farbreaktion von pH-Indikatoren, wie zum Beispiel Phenolrot, beruhen. Für Schnelltests stehen Teststäbchen zur Verfügung, mit denen sich der pH-Wert im Pool sehr einfach und sicher überprüfen lässt.
Auch der Chlorgehalt muss mehrmals täglich überwacht werden. Hierzu wird gemäß den Vorschriften für Schwimmbäder das „DPD-Verfahren“ eingesetzt. Das hierbei verwendete Diethyl-p-phenylendiamin-Reagenz (DPD-Reagenz) geht eine Farbreaktion mit Chlor ein, das so kolorimetrisch durch Farbvergleich oder auch photometrisch bestimmt werden kann.
Damit die Flockung und die Desinfektion in der Wasseraufbereitung einwandfrei funktionieren können, wird auch die Säurekapazität KS4,3 des Badewassers regelmäßig gemessen.
Diese auch als Gesamtalkalinität bekannte Pufferkapazität muss ausreichend groß sein, damit durch die Zugabe von Flockungs- und Desinfektionsmitteln keine pH-Wertänderungen eintreten. Die Säurekapazität, aber auch die hiermit zusammenhängende Wasserhärte, können titrimetrisch oder photometrisch mit Hilfe von Schnelltests überprüft werden.
Zur Beurteilung der wasserlöslichen Verunreinigungen dient Harnstoff als Leitsubstanz. Dieser wird titrimetrisch bestimmt. Hierfür wird einer Wasserprobe portionsweise eine kalibrierte Kaliumpermanganat-Lösung so lange hinzugefügt, bis sich ein Farbumschlag von farblos nach rosa-violett einstellt. Der Lösungsverbrauch bis zum Farbumschlag ist ein Maß für die Harnstoffkonzentration im Poolwasser.
Notwendige Maßnahmen zur Anpassung der Wasserqualität
Sollten einmal wichtige Anforderungen an die Wasserqualität nicht eingehalten worden sein, müssen Maßnahmen zur Korrektur der hierfür überwachten Parameter durchgeführt werden. So können mit einer Stoßchlorung hohe Keimzahlen schnell reduziert werden. Bei einer zu geringen Pufferkapazität gegenüber Säuren und Basen wird die Säurekapazität, die im Wesentlichen über den Hydrogencarbonat-Gehalt im Wasser bestimmt ist, durch Zugabe einer Sodalösung angehoben. Liegt zusätzlich der pH-Wert nicht mehr im optimalen Bereich, kann dieser durch Hinzudosierung von Natronlauge (NaOH) oder Soda (Na2CO3) erhöht werden.
Eine Senkung des pH-Werts kann mit Hilfe von Natriumhydrogensulfat (NaHSO4) oder Schwefelsäure (H2SO4) erreicht werden.