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Kohle-Adsorptionsfilterung als funktionssicherer Problemloser

Die Schwimmbadsituation, nicht nur bei älteren Bädern, ist fast immer die gleiche: Wasserverbrauch zu groß, Energiekosten zu hoch, Wasserqualitäten häufig nicht normkonform, Gesundheitsämter erheben mahnend den wackelnden Hygiene-Zeigefinger und Bauherren verzweifeln angesichts herrschender Finanzmisere. Dieses ist der Zeitpunkt, wo die Stunde der Wahrheit kommt oder nicht selten auch geht. So stellt sich dann auch für Betreiber zwangsläufig die ultimative Sinnfrage: Technisch hochrüsten, resignierend abrüsten oder gar kapitulieren, sprich schließen. Und so entscheidet Kompetenz oder Inkompetenz aufgrund von Sachzwängen über Sinn oder Unsinn technischer Sanierungen. Traurige Beispiele planerischer Inkompetenz gibt es erfahrungsgemäß zur Genüge. Statt mit technischem Augenmaß und kreativer Kompetenz im einvernehmlichen Kontext zwischen Bauherrn bzw. Anlagenbetreiber sowie Amtsarzt respektive Gesundheitsamt ein realisierbares Sanierungskonzept gemeinsam zu erarbeiten, wird nicht selten ohne realen Bezug zum Machbaren eine komplette, kostenmäßig und technisch aufwändige Gesamtsanierung erarbeitet. Solche Projekte sind, wie aus der jüngsten Vergangenheit hinlänglich bekannt, zwangsläufig zum Scheitern verurteilt. Die Folgen gehen schlimmstenfalls bis hin zur kompletten Schließung des eh defizitären Schwimmbades. So etwas muss nicht sein und darf es auch nicht geben! Wie eine funktionstechnisch sinnvolle Schwimmbadwasser-Aufbereitungsoptimierung zum nachhaltigen Problemloser wird, statt zum betriebswirtschaftlichen Problemfall, zeigt der folgende Beitrag anhand einer mustergültigen Sanierung eines größeren Freizeitschwimmbades.

Planungskriterien

Grundvoraussetzung einer fachgerechten Sanierung sollte das technisch Sinnvolle und nicht etwa das technisch Machbare als reiner Selbstzweck sein. So hat sich die Kosten-Nutzen-Analyse an den tatsächlichen Investitions-, Betriebs- und Einsparungskosten zu orientieren, ohne zwekkoptimistisches Wunschdenken. In diesem Zusammenhang darf das Sanierungsprojekt auch nicht, für den Bauherrn häufig unbemerkt, bereits während der Planungsphase rein zufällig in die missionierenden Hände der später auszuführenden Fachfirma fallen. Derart manipulierungsanfällige Strukturen - neuer Begriff: „Netzwerke" - sind weder durch den hinlänglich bekannten Preisdruck bei den Planungs-, Investitions- und Betriebskosten entschuldbar noch sind sie mit dem Totschlagargument stetig steigender Ansprüche der Auftraggeber gerechtfertigt. Seriöse Sanierungen erfordern ein praxisorientiertes und zugleich fachkompetentes Planungsgeschehen seitens eines praxiserfahrenen Ingenieurbüros. Die Projektabwicklung gliedert sich in verschiedene Phasen auf. So folgt der anlagentechnischen Schwachstellenanalyse vor Ort unter Berücksichtigung der aktuellen Trinkwasseranalyse in der Regel die Aufstellung einer auch für Außenstehende plausibel nachvollziehbaren Prioritätenliste. Aus den detaillierten Angaben sollten selbstverständlich auch die zu erwartenden Investitions- und Betriebsschätzkosten hervorgehen sowie die signifikanten Kostensenkungen, soweit sie sich im Vorwege realistisch präzisieren lassen. Anschließend sind im positiven und konstruktiven interdisziplinären Kontext sowohl die technischen Möglichkeiten als auch die finanziellen Machbarkeiten einvernehmlich im realisierbaren Zeitrahmen zu bestimmen. Erfahrungsgemäß sind kleinere, kostenmäßig überschaubare funktionstechnische Optimierungen, gegebenenfalls in mehreren Bauphasen bzw. Bauabschnitten -wie bei diesem Projekt erfolgreich realisiert - effizienter als risikobehaftete Sanierungsmaßnahmen in größeren Kosten- und Zeitrahmen. Erst wenn das Wasser- und Energieeinsparungspotential tatsächlich sinnvoll und nachhaltig de facto als Non plus Ultra vollständig ausgeschöpft ist, kann man - wenn überhaupt - langfristig die evtl. Realisierung kostenintensiver Technologien, sofern praxiserprobt, kritisch andenken. Seriösen Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen, z.B. von Wasseraufbereitungsanlagen respektive anlagetechnischen Wasserrecycling-Maßnahmen o. ä. Beinhalten sämtliche Kosten von der Wiege bis zur Bahre transparent aufgeschlüsselt und sind anhand von bestehenden Anlagen jederzeit überprüfbar. Hierbei müssen sich Ökonomie und Ökologie nicht zwangsläufig ausschließen. In diesem Zusammenhang darf aber auch nicht verschwiegen werden, dass die tatsächlich später anfallenden Betriebskosten der entscheidende Risikofaktor sind. Bestand Die Schwimmbadtechnik gliedert sich auf in die zwei folgenden Beckenwasser-Aufbereitungsanlagen: Mit der Planung des Schwimmbades und der Filtertechnik wurde 1994 begonnen und 1997 war die Inbetriebnahme.

Beckenwasserprobleme

Trotz der weitgehend in Anlehnung an die Schwimmbadnorm DIN 19643 geplante Beckenwasser-Aufbereitungstechnik gab es Probleme mit erhöhten gebundenen Chlorwerten, die teilweise erheblich über dem in der DIN 19643 genannten Wert von 0,2 mg/l lagen. Die Trihalogenmethanwerte wurden von dem zuständigen Hygieneinstitut nicht gemessen, da nicht vom Gesundheitsamt gefordert. Um die gebundenen Chlorwerte einigermaßen in den Griff zu bekommen, wurde zunächst versucht, die Flokkung, die Pulverkohledosierung sowie die chemischen und hygienischen Beckenwasserwerte weiter zu optimieren. Nachdem dieses nicht den erwarteten Erfolg gebracht hatte, war man letztendlich dann doch gezwungen, die Füllwasserrate als sogenannte zusätzliche Wasseraufbereitungsstufe weit über den Mindestwert der DIN 19643 von 30 I je Besucher und Tag zu erhöhen. Der sich zwangsläufig daraus ergebende bzw. notwendige Wasseraustausch mit Trinkwasser erfolgte durch Erhöhung der Filterspülintervalle und mit Hilfe von Beckenwasser-Zwangsdauerabläufen in die Entwässerung der städtischen Kanalisation. Die trotzdem nach wie vor vorhandenen Probleme mit den gebundenen Chlorwerten in den einzelnen Becken gehen sehr eindrucksvoll aus den Diagrammen hervor. Demnach lagen die gebundenen Chlorwerte bereits vor Badebeginn teilweise über den max. Normwerten von 0,2 mg/l. Während des Badebetriebes stiegen die besagten Werte weiterhin so hoch, dass eine spätere Regeneration des Bekkenwassers in der Ruhephase, d. h. Außerhalb des Badebetriebes nicht mehr erfolgte bzw. aufgrund der problematischen Anlagentechnik nicht mehr möglich war.

Anlagenüberprüfung und Sanierung

Bei der eingehenden Überprüfung der Schwimmbadwasser-Aufbereitungstechnik ergaben sich folgende funktionstechnische Schwachpunkte respektive anlagenmäßige Mängel:

1. Filterspülwasserbevorratung Bei der Inaugenscheinnahme der Filterspül- Wasserbevorratung stellte sich heraus, dass lediglich aus dem Beckenwasserkreislauf der Filteranlage I ein Reinwasserteilstrom kontinuierlich in den Filter- Spülwasserbehälter geführt wurde. Hierdurch konnte man - aus welchen unerfindlichen Gründen auch immer - zur Spülung der Filteranlage II nur das kontinuierlich entnommene Beckenwasser der Filteranlage I verwenden. Dieses hatte wiederum zur Folge, dass die zwangsweise Beckenwassererneuerung der Filteranlage II gemäß DIN 19643 nur durch häufigere Filterspülung in Verbindung mit einem zusätzlichen kontinuierlichen Rohwasser-Dauerablauf halbwegs sicherzustellen war. Im Rahmen der Sanierung wurde, ohne größeren Kostenaufwand, dafür aber um so effizienter, ein gemessener Reinwasser- Dauerablauf von der Filteranlage I gemeinsam mit d em vorhandenen der Filteranlage II in den ausreichend großen, 50 m_ fassenden Spülwasserbehälter geführt.

2. Filterspülwasserfunktion Gemäß Schwimmbadnorm DIN 19643 und Filternorm DIN 19605 wird bekanntlich e i ne drucklose Filterspülung gefordert. Darüber hinaus wird eine mindestens 10%-ige Fluidisierung (Ausdehnung) des Filtermaterials während der Wasserspülung verlangt. Beide Forderungen lassen sich sowohl bei geöffnetem oberen Mannloch als auch am seitlich angeordneten Filter-Sichtfenster problemlos überprüfen. Bei der durchgeführten Funktionsprüfung stellte sich jedoch Folgendes heraus: a) Die Förderleistung der gemeinsamen Spülwasserpumpe für die Filteranlage I und II war nur für die Anlage II mit den Filterdurchmessern von 2,00 m ausreichend, jedoch bei Weitem nicht für die der Anlage I mit Filterdurchmessern von 2,40 m. b) Die Schlammwasser-Armaturenanschlüsse an sämtlichen Filtern einschließlich der gemeinsamen Sammelleitungen waren zu klein dimensioniert. Obwohl die Rohwasseranschlüsse an den Filtern werksseitig ausreichend groß dimensioniert waren, hat man - aus welchen Gründen auch immer - die Anschlussleitungen kostensparend jeweils um zwei Dimensionen verringert. Gewährleistungshinweis: Hierbei handelt es sich um gravierende Mängel, die man bedauerlicherweise nicht selten nach wie vor immer noch sowohl bei Neuplanungen feststellt als auch in der Ausführung vor Ort sieht. Offensichtlich haben selbst Filterhersteller teilweise die außerordentliche Bedeutung der drucklosen Filterspülung als Grundvoraussetzung fachgerechter Filterung bzw. Filtratqualität nicht erkannt. Andernfalls würden sie nicht nur ihre Rohwasseranschlüsse zu gering dimensionieren sondern obendrein auch noch zu kleine Filterarmaturen respektive Mehrwegeventile liefern. Merke: So etwas ist nicht kostenbewusst sondern verantwortungslos. Die hinlänglich bekannten Folgen sind, dass Schmutzteile im druckbelasteten Spülwasser unkontrolliert herumwirbeln und folglich nur unzureichend ausgespült werden. Dieses führt wiederum zwangsläufig zu häufigeren Filterspülungen mit der latenten Gefahr bzw. dem Risiko von evtl. Filtermaterialverstopfungen, Verkeimungsproblemen etc. Die Ursache solch filterhydraulischer Unzulänglichkeiten mag teilweise auch darin begründet sein, dass einige Filterhersteller total fixiert sind auf eine möglichst gerade Materialoberfläche während des Filterbetriebes. Möglicherweise, weil sie die Kriterien einer fachgerechten drucklosen Filterspülung nicht wissen oder erkennen oder – schlimmer noch - bewusst ignorieren, z. B. Aus Kostengründen o. ä. kommerziellen Motiven. Leidtragende sind in solchen Fällen in der Regel die Letzten, sprich Planer und ausführende Firmen, da sie gegen die anerkannten Regeln der Technik verstoßen und somit die meist irreparablen Mängel mit immensen Folgekosten zu verantworten haben.

Das fordert die Norm

Die DIN 19643 ist allerdings an der o. g. Fehlentwicklung nicht ganz unschuldig. So fordert sie nämlich im Normteil 1 unter Filterspülung Punkt 13.4.2, dass die Filtermaterialoberfläche nach dem Spülvorgang gleichmäßig und eben sein soll, ohne weitere Hinweise z. B. auf zulässige Materialverwerfungen während des Filterbetriebes. Dieses hat dann zur Folge, dass bestimmte Fachleute respektive DIN-Fetischisten den Normtext völlig praxisfremd interpretieren, indem sie glauben, dass die Filtermaterialoberfläche jederzeit, d.h. Ständig gleichmäßig und eben sein muss. So werden dann fern jeder Praxis unter monetären Aspekten futuristisch anmutende Ablaufkonstruktionen konstruiert und als Problemloser angeboten, die sich bei normkonformer Filterspülung dann auch prompt spülwassermäßig verschlucken. Im Klartext bedeutet dieses, dass aufgrund der konstruktionsbedingten zu großen hydraulischen Einzelwiderstände häufig keine drucklose Filterspülung gemäß DIN 19643/19605 möglich ist. Zur Relativierung Folgendes: Jeder gestandene Praktiker weiß, dass besonders bei leichten Filtermaterialien gewisse Verwerfungen nicht gänzlich zu vermeiden sind. Wenn diese sich im üblichen Rahmen bewegen, gibt es - wie die Praxis zeigt - auch keine gravierenden Auswirkungen, auch wenn die besagten Materialisten versuchen, dieses vordergründig zu suggerieren. Nicht von ungefähr erlaubt die österreichische Bädernorm pro Meter Filterdurchmesser Materialverwerfungen auf der Oberfläche von +- 5 cm. Merke: Priorität muss zunächst einmal die normkonforme drucklose Filterspülung haben, mit dem Ziel einer DIN-gerechten Filtratqualität.

Sanierungsmaßnahmen

Zurück zur Sanierung der eingangs unter Absatz 2 genannten Mängelpunkte a) und b): Zu a): Um die Filter der Anlage I fachgerecht zu spülen, wurde zusätzlich eine zweite Spülwasserpumpe mit entsprechend größerer Förderleistung nachgerüstet. Zu b): Um eine normkonforme drucklose Filterspülung sicherzustellen, wurden die Schmutz- bzw. Schlammwasserleistungen der Anlage II mit Filtern von 2,00 m Durchmesser entsprechend den bereits vorhandenen Filter-Rohwasseranschlüssen von DN 150 auf DN 250 und bei der Filteranlage I mit Filtern von 2,40 m Durchmesser von DN 200 auf DN 300 vergrößert, einschließlich der beiden nachfolgenden gemeinsamen Schlamm-Abwasserleitungen. Zwischenfazit: Aufgrund der nunmehr drucklos normkonformen Rückspülung sämtlicher Filter war der erste Schritt einer nachhaltigen Spülwassereinsparung getan.

Aktivkornkohle - Sorptionsfilterung

In der Schwimmbadbranche ist leider immer noch nach wie vor die irrige Meinung verbreitet, dass es mit der klassischen Verfahrenskombination Flockung - Filterung - Chlorung grundsätzlich keine Beckenwasserprobleme mit zu hohem gebundenen Chlor (max. 0,2 mg/l) und Trihalogenmethan (max. 0,02 mg/l) geben darf. Das ist so nicht richtig, denn mit der o.g. Verfahrenskombination lassen sich in der Regel keine größeren Belastungen von Chlor-Stickstoffverbindungen, halogenorganischen Verbindungen etc. so wie notwendig entfernen. Deswegen verweist die DIN 19643 von 1997 in Teil 2 auf die Möglichkeit der Adsorption an Pulver-Aktivkohle und der neue Normteil 5 aus dem Jahre 2000 auf die Adsorption an Aktivkornkohle mittels zusätzlicher Sorptionsfilterung. Aufgrund der bereits eingangs erwähnten bestehenden Probleme mit dem gebundenen Chlor hatte man sich einvernehmlich entscheiden, zunächst bei der am höchsten belasteten Filteranlage II auf die vorhandene Pulver-Aktivkohledosierung gänzlich zu verzichten und stattdessen versuchsweise eine gegenüber der DIN19643 Teil 5 modifizierte Adsorptions-Aktivkornkohle- Filteranlage zusätzlich zu installieren. Nach erfolgreich verlaufender längerer Probezeit sollte dann in der zweiten Sanierungsphase auch die Filteranlage I entsprechend umgerüstet werden. Aufgrund der baulichen Gegebenheiten wurde auf die ursprünglich geplante Aktivkornkohle-Filteranlage mit 2,00 m Durchmesser verzichtet und stattdessen ein Filterdurchmesser von 1,80 m installiert. Der Filter entspricht dem Normteil 5 und die Filterfüllung der Normtabelle 3, wobei die Aktivkornkohle aus Kokosnussschalen und nicht aus Steinkohle verwendet wurde. Gleichzeitig ist die Mehrschichtfilterfüllung der vorhandenen zwei Filter gegen Einschichtfilterfüllungen gemäß Tabelle 1 desselben Normteils ausgewechselt worden. Die neu konzipierte Filteranlage II entspricht, was den Aktivkornkohle-Filterbetrieb betrifft, ganz bewusst nicht dem, wie ich meine technisch überzogenen, Normteil 5. Denn seit über 10 Jahren liegen nämlich ausreichend eigene Praxiserfahrungen vor, die - bereits vorweggenommen – sich erwartungsgemäß auch bei diesem Sanierungsprojekt wieder Der Aktivkornkohlefilter hat einen Bypass, der bei einer Gesamtleistung der Filteranlage II von 188 m3/h die folgenden zwei grundsätzlichen Betriebsoptionen erlaubt: 30 m/h Filtergeschwindigkeit = 73 m3/h Filterleistung 50 m/h Filtergeschwindigkeit =122 m3/h Filterleistung In Kenntnis der bereits erwähnten langjährigen Praxiserfahrungen wird z.Z. Problemlos eine praxisbewährte Aktivkornkohle- Filtergeschwindigkeit im Bypass mit ca. 50 m/h gefahren statt wie in der DIN19643 Teil 5 mit 30 m/h. Weitere Sanierungsmaßnahmen Um die Genauigkeit der Chlor- und pHWert Mess- und Regelung und damit zwangsläufig auch die der Dosierung zu optimieren, wurden zur Verringerung der Messzeit bzw. des Messwassertransports die zu kleinen Messwasserpumpen durch leistungsstärkere ersetzt. Da es in der Vergangenheit ständig erhebliche Probleme sowohl mit der pH-Werteinstellung als auch aufgrund des sehr hohen Chemikalienverbrauchs gab, wurden in Verbindung mit der Chlorgas-Beckenwasserdesinfektion im Rahmen der Sanierungsmaßnahmen zusätzlich Marmor-Reaktionsbehälter in zur pH-Wert-Anhebung entsprechender Größe und Anzahl nachgerüstet. Sanierungs-Resümee Wie aus den Diagrammen und der Tabelle über die Wasser- und Chemikalienverbräuche in Abhängigkeit der Besucherzahlen vor und nach der dreiwöchigen Sanierungsphase sehr eindrucksvoll ersichtlich, haben sich die Erwartungen nach der Inbetriebnahme im September 2004 aufgrund der durchgeführten Maßnahmen voll erfüllt. Nachdem sich die positiven Auswirkungen hinsichtlich der Beckenwasserqualität sowie der Wasser- und Energieeinsparungen wie erwartet stabilisiert hatten, wird in der angedachten zweiten Sanierungsphase Mitte des Jahres auch auf die Pulver-Aktivkohledosierung der Filteranlage I gänzlich verzichtet, stattdessen werden zwei zusätzliche Aktivkornkohle-Sorptionsfilter mit je 1,80 m Durchmesser installiert und so wie in Anlagen II erfolgreich, im Bypass mit ca. 50 m/h Filtergeschwindigkeit betrieben. Ironische Schlussbemerkung mit ernstem Hintergrund Vorsicht vor den in der Schwimmbadbranche herumwildernden Kohle-Heilsbringern, die selbstbeweihräuchernd glauben, als Schwarzbrenner sämtliche Wasser- Qualitätsprobleme der Bäderwelt mal kurz mit einer Schippe Aktivkorn-Kohlemische auf vorhandene Filter lösen zu können. Diese scheinheiligen Herren Merkwürden aus der alchemistischen Gerüchteküche orakeln ihre missionarische Botschaft über geheil(ig)te Badewässer mit Hilfe schwarzer Wunderpillen aus der Zeche Elend obendrein dann auch noch lukrativ in den „Stand der Technik" statt ihren „Stand der Kamikaze-Technik" als Sondermüll umweltverträglich auf Halde zu kompostieren. Und so lautet die lustvolle Verkohlung mit der potenziellen Leidenschaft (die am Tatort nur Leiden schafft)weiterhin: „Im Rausch der Kohle als Viagra gegen impotente Schwimmbadfilter." Angesichts dieser schwarzen Magie bzw. dieses Eruptions-Treibsatzes fasst man sich in Selbsthypnose schmunzelnd an den Kopf und dabei ins Leere. Denn ob funktionaler Suizid oder anlagentechnischer Exitus beim ambulanten Einsatz der exklusiven Lifestyle-Superdroge als präpotentes Dynamit für alternde Filter ist nach dem hygienischen Supergau im filtertechnischen Bioreaktor der Anlagenbauer wieder einmal der Looser der als Wasserträger der Schwimmbad-Branche fremdgezündelte Kohlebrände löschen muss. Währenddessen wird im Schwarzmarkt des Schreckens weiterhin fleißig weiße Kohle profitabel heilig gesprochen. Angesichts der immer länger werdenden Blutspur am Bau sind Gestandene Bäderfachleute bereits hoch zufrieden, wenn sie auf verfahrenstechnische seriöse Weise die bauvertraglich geschuldeten „anerkannten Regeln der Technik" bei der Schwimmbadwasseraufbereitung nachhaltig erfüllen. Merke: Der Dauerbrenner Kohle ist im hochriskanten Schwimmbad-Revier nicht bauvertraglicher Mittelpunkt sondern nur Mittel.

Christoph Saunus

Sport Bäder Freizeit Bauten  1/2005