Ultrafiltration garan­tiert ­einwandfreies Trinkwasser

Ein effektiver und dauerhaft problemloser Betrieb einer Trinkwasserversorgungsanlage wird immer anspruchsvoller. Insbesondere durch  die erheblich verschärften Grenzwerte für Legionellen im Trinkwasser. Hausbesitzer tun deshalb gut daran, sich schnell um wirksamen Schutz zu kümmern. Wirksame und dabei preiswerte Abhilfe schaffen Ultrafiltrationsanlagen.

Legionellen sind ein natürlicher Bestandteil des Wassers und gelangen aus den Quellen der Trinkwasserversorgung in die Leitungsnetze unserer Städte und Gebäude. Sie gefährden den Menschen nicht durch Trinken, sondern durch Einatmen kleinster Wassertröpfchen, etwa beim Duschen. Das kann auch bei gesunden Menschen zur Legionellose, einer schweren Lungenentzündung, führen, die bisweilen tödlich verlaufen kann.

Eine erste Bilanz fällt alarmierend aus: bei durchschnittlich 40 % der untersuchten Mehrfamilienhäuser wurden die neuen Grenzwerte überschritten . Doch jeder Besitzer eines Mehrfamilienhauses oder Betreiber eines öffentlichen Gebäudes ist nun für die Einhaltung der Legionellengrenzwerte an der Entnahmestelle verantwortlich und kann für Schäden – oft schwere Erkrankungen der Bewohner bzw. der Benutzer der Anlagen – haftbar gemacht werden.

Wird der „technische Maßnahmenwert“ von 100 KBE (Kolonie bildende Einheiten) pro 100 ml für Legionellen erreicht oder überschritten, müssen entsprechende Sanierungsmaßnahmen ergriffen werden, um die Grenzwerte wieder zu unterschreiten und die Wasserqualität in den betroffenen Gebäuden zu verbessern. Neben der physikalischen Bekämpfung der Keime durch UV-Bestrahlung oder Ultraschall-/UV-Behandlung gibt es die kontinuierliche chemische Desinfektion durch Chlor oder andere Desinfektionschemikalien sowie die thermische Desinfektion, bei der das Wasser im Leitungssystem wenigstens 20 Minuten auf mindestens 70 °C  erhitzt wird.

Doch gerade in Altbauten ist es nicht immer möglich, alle technisch gebotenen Maßnahmen zu ergreifen, insbesondere alle Totstränge zu entfernen, Armaturen zu tauschen oder Isolierungen der Rohrleitungen nachzubessern. Zudem lassen die verwendeten Rohrleitungsmaterialien, z.B. verzinkter Stahl, den Einsatz von Chemikalien oder auch nur die regelmäßige Anwendung hoher Temperaturen nicht zu, sondern reagieren darauf mit Korrosion und Spannungsrissen.

Hinzu kommt, dass der Biofilm, der sich in den Rohrleitungen zwischen Verkrustungen durch Kalk und Rost und in Toträumen bildet, durch Heißwasser und auch durch Chemikalien meistens nicht vollständig durchdrungen werden kann – so er denn von diesen Maßnahmen überhaupt erreicht wird.

Ein geeignetes Mittel, um die Grenzwerte in Gebäuden auf lange Sicht einzuhalten und das Rohrleitungsnetz zu schützen, ist die Ultrafiltration: Mit ihrer geringen Porengröße von unter 15 Nanometern hindert sie Keime, Viren und Parasiten, aber auch Rost und Schlamm aus den öffentliche Leitungsnetzen am Eindringen ins Gebäude.

Keimwachstum in Leitungsnetzen

Analysen der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) ergaben, dass Trinkwasser am Ort der Übergabe in Gebäude zwischen 40 000 und 200 000 aktive Keime pro Milliliter enthält . Diese Keime verursachen in den Rohrleitungen der Gebäude starken Biofilmbewuchs, der wiederum ein hervorragender Schutz für Krankheitserreger gegen Entkeimungsmaßnahmen ist. Sanierungsmaßnahmen durch Chemikalien oder Hitze sind oftmals nicht in der Lage, den Biofilm, der immer auch in schwer zugänglichen Toträumen sitzt, zu durchdringen.Zudem können beide Entkeimungsmethoden oftmals zu einer Beschädigung der Rohrleitungen führen. Ernährt von Stoffwechselprodukten der sie umgebenden Zellen oder von anderen Mikroorganismen, aber auch von verwertbaren Inhaltsstoffen des Trinkwassers (Nitrat, Phosphat, natürliche organische Verbindungen), vermehren sich die Krankheitserreger bei Temperaturen zwischen 20 °C und 50 °C rasant.

Prüfmethoden

Gemäß der Trinkwasserverordnung werden Keime im Trinkwasser aktuell mittels Ausstrichmethode analysiert. Doch ein negativer bakteriologischer Befund in der Trinkwasserprobe bedeutet in der Regel nicht, dass sich im Wasser keine Keime befinden, sondern lediglich, dass sich mittels der Ausstrichmethode keine feststellen ließen. Nur 0,1–1 Prozent aller aktiven Zellen im Wasser neigen zur Bildung von Kolonien und nur diese sind mit der Ausstrichmethode erkennbar. Das hat zur Folge, dass die aktuellen Messverfahren 99 % der aktiven Zellen gar nicht erfassen.

Deshalb werden in der Medizintechnik oft erweiterte Verfahren zum Nachweis von Krankheitserregern verwendet, so zum Beispiel die Durchflusszytometrie – ein optisches Messverfahren. Dabei wird das Wasser aus der Probe durch eine dünne Glaskanüle geschickt und dabei mit einem Laser bestrahlt. Die sich im Wasser befindenden Organismen brechen das Licht, welches von Sensoren aufgefangen wird. So kann eine genaue Aussage über Zahl, Zustand und Art der Mikroorganismen getroffen werden.

Sanierung eines Hotelkomplexes

Ein aktuelles Beispiel für die erfolgreiche Sanierung ist ein Hotelkomplex, dessen Gebäude größtenteils bereits vor 110 Jahren errichtet wurden, der letzte Anbau erfolgte im Jahr 1972. Insgesamt gibt es ca. 50 Zimmer, die, wie bei einem Hotel üblich, nicht durchgängig belegt sind. Um eine Gesundheitsgefährdung der Gäste auszuschließen, hatte der Betreiber schon in der Vergangenheit Wert auf einwandfreie Wasserqualität gelegt. Nachdem in der Vergangenheit bereits Legionellenkonzentrationen von über 100 pro 100 ml aufgetreten waren, wurde schon 2006 sowohl der Warmwasserboiler durch eine Kaltwasserstation ersetzt, als auch die Warmwasser-Vorlauftemperatur kontinuierlich auf 75 °C angehoben. Trotzdem traten immer wieder erhöhte Legionellen-Werte auf, vor allem an Entnahmestellen die am Ende der Versorgungsleitungen liegen. Es zeigten sich im Wesentlichen folgende Probleme:

– Eine zu hohe Temperaturspreizung in der Warmwasserleitung zwischen Vor- und Rücklauf der Zirkulationsleitung (∂T=15 °C bei 75 °C Vorlauftemperatur, somit keine keimabtötende Wirkung in der Zirkulationsleitung)

– Warmwasserleitungen waren, speziell im Altbau, nicht ausreichend isoliert. Dies führte zu einer Erwärmung und damit Verkeimung der nahebei verlegten Kaltwasserleitungen um bis zu ∂T=10 °C.

– Starke Biofilmbildung und Verkalkung in den Leitungen (Bild 1)

– Überschreitung der Grenzwerte für Legionellen (>100/100 ml) an kritischen Entnahmestellen im Altbau.

Im Jahre 2006 erfolgte die letzte Teilsanierung des Gebäudes, bei der sämtliche bekannte Totleitungen entfernt und das Rohrleitungsnetz, soweit mit vertretbarem Aufwand möglich, saniert wurde. Im Altbau beschränkten sich die Maßnahmen aufgrund der mangelnden Zugänglichkeit der in den Wänden verlegten Rohrleitungen jedoch auf die Erneuerung der Verteiler im Kellergeschoß. Nach der Sanierung wurden bei den Beprobungen zwar bessere Legionellenwerte erzielt, das Ziel der vollständigen Entfernung der Legionellen konnte jedoch trotz kontinuierlich hoher Vorlauftemperatur von 75 °C nicht erreicht werden.

Neuer Lösungsansatz
durch Ultrafiltration

Mit Hilfe der Wissenschaftler der ETH wurden die gleichen Wasserproben sowohl mit der Ausstrichmethode (DIN 38404-C4-1) als auch der Durchflusszytometrie analysiert. Im vorliegenden Fall wies die Analyse des Wassers direkt am Ort der Übergabe ins Gebäude eine aktive Zellzahl von ca. 2 900 pro ml auf. Dieser recht gute Wert kann auf die Lage des Hotels nur wenige Kilometer vom Hochbehälter entfernt und direkt am Ortseingang der Wasserleitung, sowie auf eine durchgängig niedrige Wassertemperaturen von unter 10 °C zurückgeführt werden.

Auffallend war, dass der installierte Enthärter ein sehr hohes Keimwachstum aufwies. So wurden mittels Durchflusszytometrie vor dem Enthärter ca. 2 900 und nach dem Enthärter ca. 9 200 aktive Zellen pro Milliliter nachgewiesen. Die Zahl der Legionellen stieg von 95 pro Lilter im Zulauf auf 190 pro Liter im Ablauf des Enthärters.

Um zuverlässig unter den technischen Maßnahmewert von 100 Legionellen pro 100 ml zu gelangen, wurde im Winter 2011 im Rücklauf der Warmwasser-Zirkulationsleitung eine Seccua Ultrafiltrationsanlage installiert, um sämtliche Krankheitserreger und Schwebstoffe, die sich im Wasser befinden, zu entfernen und das Wasser an dieser Stelle somit vollständig zu entkeimen, und das ohne den Einsatz von Chemikalien oder Bestrahlung. Der Filter wurde im Rücklauf, auf der Druckseite der Zirkulationspumpe installiert (Bild 2). Bei einem kontinuierlichen Wasserdurchsatz von 12 bis 15 Litern pro Minute konnte die Anlage sehr klein dimensioniert werden.

Durch die Seccua Ultrafiltration mit ihrer geringen Porengröße von weniger als 15 Millionstel Millimeter werden alle Legionellen zurückgehalten und regelmäßig vollautomatisch ins Abwasser ausgespült. Im Betrieb konnten im Zulauf der Seccua Filtration bis zu 2 205 Legionellen pro Liter nachgewiesen werden, die ohne die Filtration dem neu nachgespeisten Warmwasser wieder zugeführt worden wären. Nach der Filtration ließen sich keine Legionellen mehr nachweisen.

Keine Krankheitserreger mehr festgestellt

Bereits zwei Monate nach der Installation konnten an den kritischen Entnahmestellen keine Legionellen und keine KBE (Koloniebildenden Einheiten bei 22 °C und 36 °C nach TWVO) mehr nachgewiesen werden. Daraufhin wurde sogar die hohe Vorlauftemperatur des Warmwassers von 75 °C auf 58 °C abgesenkt, um Energie und Geld zu sparen, vor allem aber um die Erwärmung der Kaltwasserleitungen zu minimieren und eine Verschiebung des Problems in das Kaltwasser zu vermeiden.

Bei den anschließenden Beprobungen konnten keinerlei Krankheitserreger mehr festgestellt werden. Erfreulicher Nebeneffekt: Durch die Temperaturabsenkung beim Warmwasser spart das Hotel jährlich etwa 2,4 Tonnen CO₂ und etwa 750 € Heizkosten ein, die Tendenz weist bei steigenden Energiepreisen nach oben.

Fazit

Eine Seccua Ultrafiltration in der Warmwasserzirkulation leisteteinen wesentlichen Beitrag zur Einhaltung der Legionellengrenzwerte in Gebäuden . Das beschriebene Hotel konnte mit einer Investitionssumme von weniger als 5 000 € die Legionellengrenzwerte an den Entnahmestellen im Gebäude einhalten und spart zusätzlich jährlich 750 € Heizmittelkosten. So amortisiert sich diese Investition in wenigen Jahren.

Optimalen Schutz vor Eintrag von Krankheitserregern und Biomasse in Leitungsnetze von Gebäuden bietet darüberhinaus die Installation einer Ultrafiltration am Kaltwassereingang in das Gebäude. Studien, durchgeführt in Arztpraxen haben gezeigt, dass Seccua Ultrafiltration am Gebäudeeingang langfristig für eine Hygienisierung der Leitungsnetze sorgt und die Belastung der Entnahmestellen mit Krankheitserregern und Keimen stark vermindert.

Dabei sind die Ultrafiltrationsanlagen der Seccua GmbH die einzigen Kleinanlagen für Gebäudetechnik, die über eine vollautomatische, regelmäßige Überprüfung der Filter auf Schäden (nach DVGW Info 71 sowie US Gesetzgebung) verfügt, und die somit langfristig die Rückhaltung von Krankheitserregern sicherstellen können.