Wasseraufbereitung für öffentliche Schwimmbäder und Normung

Wasseraufbereitung

für öffentliche Schwimmbäder und Normung

Als öffentliche Schwimmbäder werden Bäder bezeichnet, die nicht ausschließlich privat als Einfamilienbäder von der Familie oder deren Gästen genutzt werden. Alle Schwimmbäder die einer gewerblichen Nutzung unterliegen oder von einem größeren Personenkreis gemeinschaftlich genutzt werden z.B. Vereinsbäder werden als öffentliche Schwimmbäder bezeichnet. In modernen Bädern wartet man heute mit einem vielfältigen Angebot an Attraktionen auf. Kaum ein Bad kommt heute ohne eine Sauna aus welche bis zu wahren Saunatempeln reichen. Auch Salzwasserbecken oder Warmsprudelbecken mit Wassermassagen, Wasserspielen, Rutschen oder Gegenstromanlagen findet man in modernen Bädern. Nicht zuletzt runden gastronomische Einrichtungen den Badbetrieb ab. Wasserattraktionen sowie erhöhte Wassertemperaturen bedeuten für die Aufbereitung von Schwimm- und Badebeckenwasser einen erhöhten technischen Aufwand um die geforderten Hygienischen Bedingungen einzuhalten. Ziel jeder Wasseraufbereitungsanlage für Schwimm- und Badebeckenwasser ist es, eine gleich bleibende gute Beschaffenheit des Beckenwassers in Bezug auf Hygiene, Sicherheit und Ästhetik sicherzustellen, damit eine Schädigung der menschlichen Gesundheit, insbesondere durch Krankheitserreger, nicht zu besorgen ist.

Diese Forderung folgt aus dem Infektionsschutzgesetz (IFSG). Im § 37 wird weiter auf die Überwachung durch das Gesundheitsamt von Wassergewinnungs- und Wasserversorgungsanlagen und Schwimm- oder Badebecken einschließlich ihrer Wasseraufbereitungsanlagen hingewiesen. Somit soll jede neu errichtete und in Betrieb genommene Schwimmbadanlage dem Gesundheitsamt gemeldet werden.

Die Aufbereitung von Schwimm- und Badebeckenwasser muss daher so erfolgen, dass jederzeit in allen Beckenbereichen die Anforderungen des Infektionsschutzgesetzes (IFSG) erfüllt sind. Im IfSG § 40 sind die Aufgaben des Umweltbundesamtes benannt. Das Umweltbundesamt hat im Rahmen dieses Gesetzes die Aufgabe, Konzeptionen zur Vorbeugung, Erkennung und Verhinderung der Weiterverbreitung von durch Wasser übertragbaren Krankheiten zu entwickeln. Dazu wurden durch das Umweltbundesamt im September 2006, Hygieneanforderungen an Bäder und deren Überwachung als Empfehlung des Umweltbundesamtes nach Anhörung der Schwimm- und Badebeckenwasserkommission des Bundesministeriums für Gesundheit herausgegeben. Dort heißt es in der Präambel, „Die Aufbereitung von Schwimm- und Badebeckenwasser muss so erfolgen, dass jederzeit in allen Beckenbereichen die Anforderungen des § 37 Abs. 2 IfSG erfüllt sind. 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. Die vorstehenden Anforderungen sind im Rahmen der allgemeinen Verkehrssicherungspflicht durch den Betreiber sicherzustellen und werden durch das Gesundheitsamt überwacht.“ Es ist notwendig, dass die Kontrollen durch das Gesundheitsamt bei der Erstinbetriebnahme eines Bades und dann grundsätzlich einmal im Jahr erfolgen. Geben die Kontrollen während eines Zeitraumes von 2 Jahren keinen Grund zu Beanstandungen, kann der Kontrollzeitraum auf einen 2-jährigen Rhythmus ausgedehnt werden. Die Kontrollen erfolgen im Rahmen einer Ortsbesichtigung.

Die vom DIN (Deutsches Institut für Normung e.V.) herausgegebenen Normen sind Hilfsmittel zur Erreichung vorgenannter Ziele. DIN-Normen haben grundsätzlich von sich aus keine rechtliche Verbindlichkeit können aber durch ausdrückliche Nennung in Gesetzen, Verordnungen, Verwaltungsvorschriften zitiert oder durch einen Verweis auf die allgemein anerkannten Regeln der Technik einbezogen werden. Weiter können DIN-Normen in der Rechtsprechung als vorweggenommene Gutachten herangezogen werden oder Bestandteil von Verträgen werden. Der Normenanwender kann bei der Beachtung der Normen darauf vertrauen technisch richtig zu handeln. Ein Abweichen von Normen ist grundsätzlich zulässig, bedarf aber einer Begründung zumeist im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung (Risikoanalyse).

Für die Planung, Bau, Betrieb sowie für Schwimmsportgeräte werden im Normenausschuss Sport- und Freizeitgeräte(NASport) des Deutschen Instituts für Normung (DIN) eine Vielzahl von Produkt-, Verfahrens- und Dienstleistungsnormen erstellt. Dieser Normenausschuss ist ein Spiegelausschuss des Europäischen Komitees für Normung CEN und bearbeitet die Deutschen Fassungen. Zum Beispiel die Normenreihen Schwimmsportgeräte

DIN EN 13451 Teil 1 - Allgemeine sicherheitstechnische Anforderungen und Prüfverfahren
DIN EN 13451 Teil 2 - Leitern, Treppenleitern und Griffbogen
DIN EN 13451 Teil 3 - Flansche und Auslässe
DIN EN 13451 Teil 4 - Startblöcke
DIN EN 13451 Teil 5 - Schwimmbahnleinen
DIN EN 13451 Teil 6 - Anschlagplatten
DIN EN 13451 Teil 7 - Wasserballtore
DIN EN 13451 Teil 8 - Freizeiteinrichtungen, Geräte und Effekte in Verbindung mit Wasser
DIN EN 13451 Teil 10 - Sprunganlagen
DIN EN 13451 Teil 11 - Hubböden, Hubwände

oder die Normen „DIN EN 15288-1:2008 Schwimmbäder - Teil 1: Sicherheitstechnische Anforderungen an Planung und Bau“ und „DIN EN 15288-2:2008 Schwimmbäder - Teil 2: Sicherheitstechnische Anforderungen an den Betrieb“

Wesentlicher Bestandteil der Normen 15288 Teile 1 und 2 ist die Risikoanalyse. Diese soll eine Balance zwischen den Risiken und den Kosten der Vorbeugung berücksichtigen, um festzulegen ob der sichere Betrieb des Bades möglich ist. Die Risikoanalyse dient der Prüfung der Aspekte des Schwimmbadbetriebes, die möglicherweise zu Personenschäden führen können. Die erforderlichen Schritte bei einer Risikoanalyse sind:

d) Gefährdungen erkennen;

e) entscheiden, wer verletzt werden könnte und auf welche Weise;

f) Risiko bewerten;

g) geeignete Maßnahmen ergreifen (das Risiko ausschließen oder verringern oder

Gefährdete schützen).

Daraus folgen entsprechende Anlagenbezogene und Personalbezogene Verfahrensanweisungen sowie Verfahrensanweisungen für Notfälle. Für die Erstellung der Risikoanalyse oder Gefährdungsbeurteilung ist der Betreiber verantwortlich. Es empfiehlt sich jedoch einen Sachverständigen oder entsprechende Institute für einzelne Fachgebiete zu rate zu ziehen.

Für die Aufbereitung von Schwimm- und Badebeckenwasser ist die DIN-Reihe 19643 maßgeblich. Zurzeit befindet sich die DIN 19643 von 1997 in Überarbeitung. Für die Neubearbeitung der Norm wurde eine neue offene Form der Normenreihe gewählt um zukünftige Ergänzungen leichter zu integrieren. So beschäftigt sich der Ausschuss bereits jetzt mit einem Normungsantrag zum Brom-Ozon-Verfahren oder einem Antrag für Floating-Becken.

Die folgende Liste zeigt alle Projekte und Normungsvorhaben des Normenausschusses „Schwimmbeckenwasser“ im Normenausschuss Wasserwesen (NAW) des Deutschen Instituts für Normung (DIN).

DIN 19643-1 Aufbereitung von Schwimm- und Badebeckenwasser - Teil 1: Allgemeine Anforderungen

DIN 19643-2 Aufbereitung von Schwimm- und Badebeckenwasser - Teil 2: Verfahrenskombinationen: Flockung - Filtration - Chlorung; Flockung - Mehrschichtfiltration mit adsorptiver Kohle - Chlorung; Adsorption an Pulver-Aktivkohle - Flockung - Filtration - Chlorung; Flockung - Filtration - Adsorption an Kornaktivkohle - Chlorung; Flockung - Filtration - UV-Bestrahlung - Chlorung

DIN 19643-3 Aufbereitung von Schwimm- und Badebeckenwasser - Teil 3: Verfahrenskombinationen: Flockung - Filtration - Ozonung - Sorptionsfiltration - Chlorung; Flockung - Ozonung - Mehrschichtfiltration mit Sorptionswirkung - Chlorung

DIN 19643-4 Aufbereitung von Schwimm- und Badebeckenwasser - Teil 4: Verfahrenskombination: Flockung - Adsorption - Ultrafiltration – Chlorung

Nachfolgende Erläuterungen zu der Neufassung der Normenreihe 19643 stellen den derzeitigen Diskussionsstand des Normenausschusses dar.

Im Teil 1 der DIN 19643 werden die allgemeinen Anforderungen, die an das Schwimm- und Badebeckenwasser gestellt werden, sowie die übergeordnet geltenden Anforderungen für die Planung und den Betrieb der Aufbereitungsanlagen festgelegt. In den Tabellen 1 und 2 werden die Mikrobiologischen, Chemischen und physikalisch-chemische Anforderungen an das Reinwasser und das Beckenwasser gestellt. Neu sind die oberen Werte für Bromat (z.Zt. 2 mg/L) und für die ? Chlorit + Chlorat (z.Zt. 10 mg/L). Sollten die Wasseruntersuchungen Überschreitungen der oberen Werte ergeben ist das Desinfektionsverfahren auf seine Eignung zu überprüfen. Bei dem Parameter gebundenem Chlor ist eine Überschreitung des oberen Wertes (0,2 mg/L) von 20% gelegentlich tolerierbar. Im Weiteren werden die Anforderungen an Planung und Konstruktion der Becken und der Technik- und Nebenräume beschrieben. Therapiebecken können zukünftig alternativ zu Ozon mit einer Ultrafiltration betrieben werden. Für die Definition von Sonderfällen war zuerst die Neueinführung des Beckenvolumenstromes notwendig.

Der Mindestüberlauf q eines Beckens ist der Mindest-Becken-Volumenstrom QB, bezogen auf die Länge der Überlaufkante. d.h.je m laufende Rinne muss der Volumenstrom mindestens 1 m³/h bei Becken mit einer Rinnenlänge von < 40 m mindestens 0,8 m³/h betragen. Folgende Sonderfälle sind in den Entwurf aufgenommen wurden:

Sonderfall bei Sanierung: Nachgewiesene Belastung

Ist bei einer Sanierung nach langjähriger Beobachtung die Sicherheit gegeben, dass die festgestellte maximale tägliche Belastung an Besuchern auch bei zukünftiger Nutzung nicht überschritten wird, kann die daraus ermittelte Nennbelastung zur Ermittlung des Aufbereitungs-Volumenstroms zugrunde gelegt werden.

Sonderfall bei Neubau: Verbindliche Nennbelastung

Ist ein Becken bestimmungsgemäß für eine verbindlich festgelegte maximale tägliche Belastung von Personen vorgesehen, kann die dadurch gegebene Nennbelastung der Berechnung des Aufbereitungs-Volumenstroms zugrunde gelegt werden

Bei allen Sonderfällen muss die Funktionsfähigkeit einer Anlage durch eine Funktionsprüfung nach Merkblatt 65.04 der Deutschen Gesellschaft für das Badewesen nachgewiesen werden.

Neben den Desinfektionsmitteln Chlorgas und Natriumhypochloritlösungen hergestellt am Verwendungsort durch Elektrolyse oder im Liefergebinde sowie Calciumhypochlorit wurde die Desinfektion durch Chlorelektrolyse im Inline-Betrieb neu aufgenommen. Die Chlorelektrolyseanlagen im Inline-Betrieb benutzt das im Schwimmbadwasser gelöste Salz, um die notwendige Desinfektion des Schwimmbadwassers durch unterchlorige Säure zu bewirken. Die Elektrolysezelle/n werden im Bypass der Reinwasserleitung eingebaut. Der Elektrolysevorgang läuft dabei als elektro-chemischer Prozess in der Reinwasserleitung, also im Schwimmbadwasser selbst, ab. Dadurch werden keine Pumpen und Impfstellen benötigt. Ein Kontakt mit dem Gefahrstoff Chlor ist ausgeschlossen. Die bei jedem Elektrolyseprozess anfallende Natronlauge wird im Rahmen des Desinfektionsprozesses wieder zu Salz. Die Entsorgung eines Abfallproduktes ist nicht notwendig. Der Salzgehalt ist absolut variabel auf den vom Betreiber gewünschten Salzgehalt des Schwimmbadwassers einzustellen. Neben der Verwendung von Natursole oder Meerwasser ist auch die automatische Herstellung von Sole aus Salzgranulat möglich.

Für die Bewertung des Schwimm- und Badebeckenwassers werden die Hygienehilfsparameter freies Chlor, pH-Wert und Redox-Wert permanent Online gemessen. Bei automatischer Messung und Regelung der Hygienehilfsparameter freies Chlor und des pH-Wertes kann die Häufigkeit der Handmessungen auf einmal täglich zu Betriebsbeginn reduziert werden. Die Dokumentation erfolgt im Betriebstagebuch.

Als betriebliche Besonderheiten wird der Teillastbetrieb der Aufbereitung beschrieben. Bei dem Teillastbetrieb außerhalb der Badebetriebszeit kann der Volumenstrom für Badebecken unter Beachtung der Beckenhydraulik während der Nichtöffnungszeit des Bades (z. B. Nachtstunden) unter folgenden Voraussetzungen auf Teillastbetrieb bis zum Beckenvolumenstrom QB gedrosselt werden:

Nach Ende der täglichen Badebetriebszeit müssen die Werte der Hygiene-Hilfsparameter freies Chlor, gebundenes Chlor, pH-Wert und Redox-Spannung — den Anforderungen nach Tabelle 2 entsprechen.
Es muss sichergestellt sein, dass ein Teillastbetrieb zeitlich begrenzt und automatisch wieder auf Volllast geschaltet wird sofern die geforderte Einhaltung der Hygieneparameter nach Tab. 2 nicht gegeben ist.

Bei dem Teillastbetrieb bei belastungsabhängigem Betrieb innerhalb der Badebetriebszeit wird der Teillastbetrieb bis zum Beckenvolumenstrom QB während des Betriebes bei geringer Beckenbelastung verstanden. Dazu müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:

Die Beckenwasseraufbereitungsanlage muss bezüglich der Anlagentechnik den Festlegungen der DIN 19643-1 bis -4 entsprechen.
Vor Ausführung des Teillastbetriebes muss die gleichmäßige Durchströmung der Becken unter diesen Bedingungen nachgewiesen werden.
Die Mess- und Regeltechnik für die Hygiene-Hilfsparameter und für den Volumenstrom muss auch bei reduziertem Volumenstrom funktionstüchtig sein.
Die Messwerte der Hygiene-Hilfsparameter – freies und gebundenes Chlor, pH-Wert und Redox-Spannung müssen den Anforderungen der Tabelle 2 entsprechen.

Im Teil 2 der DIN 19643 werden nachfolgende Verfahrenskombinationen zur Aufbereitung von Schwimm- und Badebeckenwasser beschrieben.

- Teil 2 Verfahrenskombinationen:

Flockung - Filtration - Chlorung;

Flockung - Mehrschichtfiltration mit adsorptiver Kohle - Chlorung;

Adsorption an Pulver-Aktivkohle - Flockung - Filtration - Chlorung;

Flockung - Filtration - Adsorption an Kornaktivkohle - Chlorung;

Flockung - Filtration - UV-Bestrahlung – Chlorung

Wesentlichste Änderung in Teil 2 ist, dass in den Tabellen 1 und 2 kein Unterschied in der Filtrationsgeschwindigkeit zwischen Süßwasser und Salzwasser gemacht wird. Die bisherige Reduzierung der Filtergeschwindigkeit auf 20 m/h ist nicht mehr notwendig. Einzige Einschränkung: Ist ein Salzgehalt von > 6 % Massenanteil gegeben, dann sind Filtergeschwindigkeiten sowie Flockungsmittelzugabe und –typ experimentell zu ermitteln, um die in DIN 19643-1, Tabelle 2 geforderte Wasserqualität zu erreichen.

Neu ist auch die UV-Bestrahlung. Kommt es zu Überschreitungen des festgelegten oberen Wertes für das gebundene Chlor, so kann dieses in einer UV-Bestrahlungsanlage entfernt werden. Dazu ist das Filtrat mit einer geeigneten Mitteldruckbestrahlungseinheit mit einer Leistung von mindestens 600 J/m² im gesamten Bereich der Bestrahlungskammer zu behandeln. Gegebenenfalls sind Trihalogenmethane durch andere geeignete Maßnahmen zu beseitigen.

Im DIN Teil 3 werden Verfahrenskombinationen mit Ozonung beschrieben.

Die DIN 19643-4 Teil 4 behandelt die Verfahrenskombination mit Ultrafiltration.

Verfahrensbeschreibung der Ultrafiltration:

Die Umwälzpumpe saugt das Rohwasser aus dem Wasserspeicher oder dem Schwimmbecken und drückt es durch den Vorfilter (zum Schutz der Ultrafiltrationsmembran vor Beschädigung oder Verstopfung) und die Ultrafiltration zurück ins Becken.

Die Flockungsmittelzugabe findet vor der Umwälzpumpe statt. Für die Flockungsmittelzugabe gelten die Regeln und Maßgaben wie bei konventionellen Kies- oder Mehrschichtfiltern auch.

Die Ultrafiltrationsmodule der Aufbereitungsanlage bestehen aus mehreren tausend Hohlfasern, die geordnet in einem Kunststoff-Druckrohr untergebracht sind. Die Ultrafiltrationsmodule sind parallel in Straßen angeordnet. Die Ultrafiltrations-Membranen bestehen aus Hohlfasern, und werden Kapillar-Membranen genannt. Mit einer Porengröße der Membran im Bereich ? 0,05 µm (zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von ca. 50 µm – das 1000-fache); sind diese so fein, dass weder Bakterien noch Viren die Membrane passieren können. Hauptaufgabe der Ultrafiltration ist es, Partikel, z. B. Bakterien, Parasiten, Viren etc. zurückzuhalten. Das Wasser, das die Ultrafiltration verlässt, ist absolut keimfrei. Gelöste Stoffe wie z. B. Salze bleiben im Filtrat erhalten. Die Ultrafiltration wird im Schwimmbad in der Dead-End-Filtration (Betriebsart, bei der das aufzubereitende Wasser während der Filtrationsphase vollständig und ohne Rezirkulation durch die Membranen filtriert wird) betrieben. Bei dieser Art der Filtration sind die Filteröffnungen so winzig, dass die Wassertemperatur bzw. die Viskosität, d. h. die Zähflüssigkeit des Wassers, eine sehr große Rolle spielt.

Das Wasser wird aufgeheizt, desinfiziert und der pH-Wert wird auf einen Sollwert eingestellt. Das gefilterte und desinfizierte Wasser wird als Reinwasser über das Einströmsystem dem Schwimmbecken zugeführt.

Anlagendimensionierung:

Auf Grund der besseren Schmutzabtrennung kann der Aufbereitungsvolumenstrom gegenüber konventionellen Filtern halbiert werden. Es ist jedoch darauf zu achten, dass die Beckenhydraulik (Schmutzaustrag aus dem Schwimm- und Badebecken) weiter ausreichend gegeben ist. Die Membranfläche berechnet sich aus dem Aufbereitungs-Volumenstrom (L/h) geteilt durch den Flux (l/m²h). Der Flux oder Filtratflux ist die auf die Membranfläche bezogene durchgesetzte Menge an Filtrat pro Zeiteinheit. 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.

Anlagenbetrieb:

Der Aufbereitungsvolumenstrom ist unabhängig von der Filterverschmutzung konstant zu halten und darf nur zum Zwecke der Spülung für eine Dauer bis max. 2 min. unterbrochen werden. Bei geringen Feststoffgehalten im Zulauf der Ultrafiltrations-Anlage kann mit langen Filtrationsintervallen 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 Energie- und Wasserbedarf bei der Spülung.

Lutz-Jesco GmbH

Thomas Beutel

Sachverständiger

für Schwimmbadtechnik und

dosiertechnischen Anlagenbau

Mitglied im Normenausschuss Wasserwesen (NAW)

und im Normenausschuss Sport- und Freizeitgeräte (NASport)

des Deutschen Instituts für Normung e. V. (DIN)

sowie weiterer Verbände und Ausschüsse des Badewesens