Bei privaten Schwimmbädern dienen für die Auslegung der Wasseraufbereitungsanlage die durch den Fachverband – Bundesverband Schwimmbad & Wellness (bsw) – erschienenen Richtlinien. Das Wasser in Privatbädern hat den allgemein gültigen Anforderungen der Hygiene zu entsprechen. Außerdem soll es für den Benutzer verträglich, klar, ästhetisch und zum Schwimmen einladend sein. Unter dem Begriff Privatschwimmbad versteht man ausschließlich Einfamilienbäder. Somit ist bereits ein Schwimmbad in einem Mehrfamilienhaus, welches von mehreren Parteien genutzt wird, ein öffentliches Schwimmbad und muss gemäß den hierfür gültigen DIN-Vorschriften ausgelegt werden (DIN 19643 – Aufbereitung von Schwimm- und Badebeckenwasser). Eine Wasseraufbereitungsanlage ist so auszulegen, dass ein Betrieb aus hygienischer Hinsicht sichergestellt wird. Nur unter Zusammenwirkung der Parameter Filtration, Beckenhydraulik, Desinfektion und Frischwasserzugabe kann eine dementsprechende Wasserqualität sichergestellt werden. Die Aufgabe einer Schwimmbecken-Wasseraufbereitung ist, den äußeren Schmutzeintrag wirkungsvoll zu beseitigen sowie die Anforderungen bezüglich der Hygiene und der Schadstoffe zu erfüllen. Die richtige Planung der Schwimmbadanlage ist die Basis für ein späteres unbeschwertes Badevergnügen. Durch eine fachgerechte Auslegung können Kosten bei Bau und Unterhalt eingespart werden.
DIN-gerechte Schwimmbecken-Wasseraufbereitung
In der neu überarbeiteten DIN 19643, die Ende 2012 erscheint, wird im Teil 4 die Verfahrenskombination Ultrafiltration zur Schwimmbecken-Wasseraufbereitung beschrieben. Dieser komplett neue Teil der Norm enthält eine ausführliche Beschreibung zum Aufbau und der Betriebsweise von Ultrafiltrationsanlagen, unterteilt in sechs Kapitel:
- Anwendungsbereich
- Normative Verweisungen
- Grundlage der Verfahrenskombination
- Verfahrensstufen
- Belastbarkeitsfaktor k
- Qualitätsanforderungen an die Membranmodule
Diese Norm gilt in Verbindung mit DIN 19643-1 (Allgemeine Anforderungen) auch für Warmsprudelbecken und Therapiebecken. Für die Anwendung der neuen Verfahrenskombination gelten folgende Begriffe:
Dead-End-Modus: Betriebsart, bei der das aufzubereitende Wasser während der Filtrationsphase vollständig und ohne Rezirkulation durch die Membranen filtriert wird.
Flux oder Filtratflux: auf die Membranfläche bezogene, durchgesetzte Menge an Filtrat je Zeiteinheit, z.B. l/(m2 x h).
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).
Konservierung: Behandlung der Membranen bei Außerbetriebnahme zur Erhaltung der Gebrauchstauglichkeit bei Wiederinbetriebnahme.
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.
Permeabilität: auf den Transmembrandruck bezogener Filtratflux. Anmerkung: Die Permeabilität ändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur.
Spülung: in kurzen Zeitabständen erfolgende Reinigung der Membranen, um die mit der Zeit abnehmende Permeabilität der Membranen wiederherzustellen.
Schutzfilter: ein der Ultrafiltration vorgeschalteter Filter, der Partikel zurückhält, die die Membranen verstopfen oder beschädigen können.
Transmembrandruck: Über der Membran wirkender Differenzdruck. Er errechnet sich als Differenz der Drücke zwischen der Rohwasser- und der Filtratseite.
Ultrafiltration: Membranfiltrationsverfahren mit einer Porengröße der Membran im Bereich
Verfahrensbeschreibung Ultrafiltration
Das abgebadete Wasser fließt von der Überlaufrinne in den Schwallwasserbehälter. Eine frequenzgesteuerte Umwälzpumpe saugt das Wasser aus dem Behälter und drückt es durch einen Vorfilter und die Membranmodule zurück ins Becken. Die Aufgabe des Vorfilters besteht darin, eventuelle grobe Verschmutzungen, die die Ultrafiltrationsmembranen beschädigen oder verblocken können, zurückzuhalten. Die Flockungsmittelzugabe findet unmittelbar vor der Umwälzpumpe statt. Für die Flockungsmittelzugabe gelten die Maßgaben wie bei konventionellen Kies- oder Mehrschichtfiltern. Nach der Filtration wird das Wasser aufgeheizt, der pH-Wert wird auf Soll-Wert eingestellt und das Wasser mit Desinfektionsmittel versetzt, um die in der DIN 19643 geforderten Werte an Chlor zu erreichen (0,30 – 0,60mg/l). Das gechlorte Wasser wird als Reinwasser über das Einströmsystem dem Becken zugeführt. Eine ausreichende Menge an Desinfektionsmittel im Beckenwasser ist trotz der hervorragenden Wasserqualität nach der Ultrafiltration nötig (Depotwirkung). Die DIN fordert eine schnelle Abtötung und Inaktivierung von Erregern (vier Zehnerpotenzen innerhalb 30 sec. an Pseudomonas aeruginosa). Des Weiteren bewirkt das dosierte Desinfektionsmittel den Abbau organischer Belastungsstoffe durch Oxidation. Die Hygienehilfsparameter freies Chlor, gebundenes Chlor, pH-Wert und Redox-Spannung werden kontinuierlich von der automatischen Mess- und Regelanlage gemessen und auf die eingestellten Soll-Werte einreguliert.
Betriebsweise Ultrafiltrationsmembran
Die Ultrafiltrationsanlage Geno-Ultrafil von Grünbeck (Bild 1) garantiert durch eine Porengröße von 0,02 µm der eingesetzten Membranen einen Rückhalt von 99,99 % (vier LOG-Stufen), das heißt, das Filtrat ist frei von Bakterien, Viren, Parasiten und Partikeln. Die Membranen haben eine hohe mechanische Festigkeit und optimale chemische Beständigkeit (PVDF-Membranen). Der einzigartige Filtrationsbetrieb von außen nach innen (Outside-Inside-Prinzip) ermöglicht eine mit Luft unterstützte Abreinigung der Membranen mit weniger Spülwasserverbrauch durch kürzere Rückspülzeiten (intensiver 3-Phasen-Kontakt: Luft/Wasser/Membran) (Bild 2). Diese intensive Reinigung ermöglicht einen chemikalienarmen Betrieb der Anlage.
Durch den modularen Aufbau des Membran- und Pumpenracks ist es möglich, die Aufbereitungsanlagen entsprechend der benötigten Umwälzleistung beliebig zu erweitern. Eine unkomplizierte Anlagenplanung und Montage der Aufbereitung ist somit für jede Beckengröße möglich, da die einzelnen Modulracks bereits vormontiert geliefert werden. Zur Reduktion unerwünschter Chlornebenprodukte (gebundenes Chlor) kommt als Adsorptionsstufe das von Grünbeck neu entwickelte UV-Mitteldrucksystem Geno-minator 800 (Bild 3) nach der Ultrafiltration im Bypass zum Einsatz. Die Dimensionierung des Bypass-Stroms ist abhängig von der Belastung des Beckenwassers und liegt zwischen 40 bis 60 % des Umwälzvolumenstroms. Diese Möglichkeit der Adsorption ist bereits in der Neufassung der DIN berücksichtigt.
Ultrafiltration statt konventioneller Filteranlage
Durch den hohen Rückhalt hygienisch relevanter Mikroorganismen (99,99 %), kann die Umwälzleistung bei der Ultrafiltration gegenüber einer konventionellen Filteranlage (Rückhalt an Mikroorganismen ca. 30 %) halbiert werden (Bild 4). Prof. Uhl, Dresden, hat den Belastbarkeitsfaktor (k-Wert) für Ultrafiltration anhand von Untersuchungen des Beckenwassers eines Schulschwimmbades in Menkhofen bestimmt. Der DIN-Ausschuss hat basierend auf der Grundlage dieser Studienergebnisse einer reduzierten Umwälzleistung zugestimmt und in der novellierten DIN festgelegt.
Die Rohrleitungen und technischen Komponenten, wie Pumpen und Motoren, können dementsprechend kleiner dimensioniert werden und senken somit die Investitions- und Unterhaltskosten der Aufbereitungsanlage. Bei Neubauten wird durch die kompakte Bauweise wesentlich weniger umbauter Raum sowie eine niedrigere Raumhöhe für die Aufstellung der Technik benötigt. Die Anlage wird durch Online-Spülung gereinigt (wechselseitige Spülung der Module mit Filtrat). Der Schwallwasserbehälter kann somit kleiner ausgeführt werden, da er nur Schwall- und Verdrängungswasser aufnehmen muss. Eine Bevorratung des Rückspülwassers im Überlaufsammelbehälter entfällt. Die Membranen werden alle vier bis fünf Stunden für 30 bis 120 Sekunden gespült (abhängig von der Beckenart und der Belastung des Schwimmbeckens). Die Dimensionierung der Kanalleitung kann wesentlich kleiner erfolgen, da Spülwasser nur in kleinen Volumenströmen anfällt.
Bei der Aufbereitung von Therapiebecken muss die Umwälzleistung nach DIN 19643-4, wie bei Festbettfiltern, berechnet werden. Die bisher vorgeschriebene Ozonstufe entfällt. In Anbetracht des hohen Gefahrenpotenzials und der hohen Betriebskosten einer Ozonanlage ist dies ein weiterer positiver Aspekt für die Ultrafiltration. Gerade bei Beckenarten, bei denen mit einem erhöhten Eintrag von Krankheitserregern zu rechnen ist, hält die Membrantechnologie immer mehr Einzug.
Fazit
Anforderungen an das Badewasser werden nur für öffentlich genutzte Schwimm- und Badebecken in der technischen Norm DIN 19643 (Aufbereitung von Schwimm- und Badebeckenwasser) geregelt. Für ein privat genutztes Schwimmbad ist diese Norm nicht zwingend anzuwenden. Doch auch in einem privat genutzten Schwimmbecken kann das Beckenwasser belastet sein. Deshalb sollten auch privat genutzte Schwimmbäder in Anlehnung an das technische Regelwerk sorgfältig konstruiert, gefertigt, geplant, installiert und betrieben werden. Das Ziel einer jeden Badewasseraufbereitungsanlage ist es, eine gleichbleibende gute und hygienisch einwandfreie Badewasserqualität zu erreichen.
Autor
Jürgen Weißenburger ist bei Grünbeck Wasseraufbereitung für den Geschäftsbereich Schwimmbadtechnik zuständig. 89420 Höchstädt, Telefon (0 90 74) 41-0, Telefax (0 90 74) 41-1 00 https://www.gruenbeck.de/
