FBMT-Kongress Würzburg 2007 - Wassersymposium 1
Desinfektion mit Chlordioxid
Wirkung auf den Biofilm und
Legionellenprophylaxe
Dipl.-Ing. Holger Beissner,Iotronic GmbH, Springe
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Inhalt des Vortrags
1. Gesetzliche Grundlagen
2. Legionellen
3. Möglichkeiten der Legionellenprophylaxe
4. Wasserentkeimung mit Chlordioxid
5. Zusammenfassung
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Trinkwasserverordnung 2001
§ 4 Allgemeine Anforderungen
Wasser für den menschlichen Gebrauch muss frei vonKrankheitserregern, genusstauglich und rein sein.
§ 5 Mikrobiologische Anforderungen
Im Wasser für den menschlichen Gebrauch dürfen Krankheits-erreger nicht in Konzentrationen enthalten sein, die eineSchädigung der menschlichen Gesundheit besorgen lassen.
(4) Soweit ein Unternehmer oder sonstige Inhaber einer Wasser-versorgungsanlage Tatsachen feststellt, die zum Auftreten einerübertragbaren Krankheit führen können, muss eine Aufbereitung,ggf. unter Einschluss einer Desinfektion [ ... ] erfolgen.
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Trinkwasserverordnung 2001
In Leitungsnetzen oder Teilen davon, in denen die Anforderungennach §5 nur durch Desinfektion eingehalten werden können, musseine hinreichende Desinfektionskapazität durch freies Chlor oderChlordioxid vorgehalten werden.
§11 Aufbereitungsstoffe und Desinfektionsverfahren
Zur Aufbereitung und Desinfektion von Wasser für den menschlichenGebrauch dürfen nur Stoffe verwendet werden, die vom Bundes-ministerium für Gesundheit in einer Liste bekannt gegeben werden.Für die Trinkwasserdesinfektion sind zugelassen (UBA-Liste):
Chlor, Natriumhypochlorit, Calciumhypochlorit
Ozon
Chlordioxid
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Legionellen
Problem:
Trinkwasser wird in Deutschland in erstklassiger Qualität von denWasserversorgern an die Hausinstallation geliefert. In derHausinstallation selbst kann sich die Wasserqualität aber deutlichverschlechtern !
In Bereichen mit geringer oder gar keiner Strömungsgeschwindigkeitkönnen sich Biofilme ansiedeln, die zur Brutstätte für eine Vielzahl anpathogenen Keimen werden können. Als besonders gefährlich werdendabei Legionellen angesehen.
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Legionellen
Was sind Legionellen?
⇒ Aerobe, gramnegative, stäbchenförmige Bakterien
⇒ Länge ca. 2 - 5 µm,
Durchmesser ca. 0,5 - 0,8 µm
⇒ verursachen Lungenentzündungen (Legionellosen)
⇒ es gibt ca. 50 unterschiedlicheLegionellenarten mit über 70 Serogruppen, gesundheitlichrelevant ist insbesondere Legionella Pneumophila
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Legionellen
Wo kommen Legionellen vor?
⇒ sind in geringen Konzentrationen auch im Oberflächen- undGrundwasser vorhanden
⇒ vermehren sich ideal bei ca. 25 °C - 50 °C in Wassersystemenmit geringer Strömungsgeschwindigkeit
⇒ benötigen Biofilme und Amöben für die Vermehrung
⇒ werden erst bei Temperaturen > 60 °C abgetötet
⇒ unter optimalen Bedingungen kann sich dieLegionellenanzahl alle 3 Stunden verdoppeln
⇒ ca. 25 – 30 % aller Hausinstallationen sind legionellenbelastet (Legionellenzahl > 100 KBE / 100 ml)
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Legionellen
Ergebnisse aus Beprobungen in Südbayern (Auszug)
Quelle: Bayrisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit (Dr. Schindler)
22,9 %29,8 %29,0 %Altenheime
25,7 %23,5 %26,9 %Krankenhäuser
18,2 %23,3 %22,2 %Schwimmbäder
25,0 %10,8 %22,2 %Kindergärten
27,4 %31,8 %46,2 %Hotels
24,9 %26,0 %29,8 %Schulen
200520042003
Proben mit > 100 KBE/100 ml LegionellenEinrichtung
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Legionellen
⇒ Legionellen sind Auslöser der Legionellose, einer schweren bakteriellen Lungenentzündungen, die bei Menschen mit schwachem Immunsystem auch tödlich enden kann
⇒ Legionellen verursachen weiter das sogenannte Pontiac-Fieber (Erkrankung mit grippeähnlichen Symptomen)
⇒ Die Infektion mit Legionellen erfolgt über die Atemwege (Einatmenvon lungengängigen Aerosolen)
⇒ Jährlich erkranken in Deutschland ca. 20.000 - 30.000 Menschen anLegionellose (Hochrechnung aus Untersuchung des CAPNETZ)
⇒ Personen mit geschwächtem Immunsystem (Ältere Menschen, Raucher, Lungenkranke, Krebspatienten, chronisch Kranke) sind besonders gefährdet
Wie groß ist die Gefährdung?
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Legionellen
1. Influenza-Viren2. Hepatitis-C-Viren3. MRSA Erreger4. HIV (Aids-Erreger)...8. Tuberkulose-Erreger...10. Legionellen...20. Salmonellen22. E. Coli
Quelle: FOCUS 10/2007
Einstufung der 85 bedeutendsten Krankheitserregern nach ihrerGefährlichkeit (Robert-Koch-Institut Berlin)
26. Borelliose27. Pocken-Erreger33. BSE-Erreger55. Typhus-Erreger68. Tollwut-Erreger74. Milzbrand-Erreger85. Cholera-Erreger
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Legionellenprophylaxe
Wie kann man Legionellen wirkungsvoll bekämpfen?
1. Betriebstechnische Massnahmen
2. Bauliche Maßnahmen
3. Desinfektionsmassnahmen
Sanierungsziel: < 100 KBE Legionellen/ 100 ml(nach DVGW Arbeitsblatt W551)
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Legionellenprophylaxe
Betriebstechnische Massnahmen
⇒ Hydraulischer Abgleich
⇒ Modifikation der Laufzeiten der Zirkulationspumpe
⇒ Leitungsspülungen
⇒ Betrieb nach DVGW-Arbeitsblatt W551:
Am Austritt des Trinkwassererwärmers müssen 60 °C eingehaltenwerden. Der gesamte Inhalt des Trinkwassererwärmers muss einmal täglich auf min. 60 °C aufgeheizt werden.
In der Praxis oft nicht durchführbar. Der Biofilm im Wassersystem wirdnicht beseitigt. Legionellen im Kaltwasser werden nicht berücksichtigt.
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Legionellenbekämpfung
Bauliche Massnahmen
⇒ Neuinstallation des Rohrleitungssystems nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik
⇒ Abtrennung von Stich- und Totsträngen
⇒ Vermeidung von Totzonen
⇒ Austausch von ungeeigneten Materialien
⇒ Isolierung der Kaltwasserleitungen
Massnahmen sind oftmals sehr teuer und in der Praxis nureingeschränkt durchführbar. Wird nur ein Teil des Rohrleitungs-systems erneuert, droht eine Wiederaufkeimung.
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Desinfektion
Desinfektionsmassnahmen
1. Thermische Desinfektion
2. UV-Desinfektion
3. Chemische Desinfektion
a. Diskontinuierliche Grunddesinfektion
b. Kontinuierliche chemische Desinfektion
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Desinfektion
Thermische Desinfektion
Aufheizen des Warmwassersystems auf über 70 °C, anschließendnacheinander für jeweils min. 3 Minuten Durchspülen jederWasserentnahmestelle.
⇒ Großer personeller Aufwand, hohe Energiekosten⇒ Wenig wirkungsvoll, wenn Zapfstellen bzw. Leitungsabschnitte
diese Temperatur nicht erreichen⇒ Keine Beseitigung des Biofilms⇒ Verbrühungsgefahr⇒ erhöhte Korrosion⇒ kein Netzschutz, keine anhaltende Wirkung⇒ Kaltwasser wird nicht mit erfasst
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DesinfektionUV-Desinfektion
Bei der UV-Desinfektion wird das Wassers mit einem Quecksilber-Niederdruckstrahler (Wellenlänge 254 nm) bestrahlt. Die UV-Strahlungschädigt viele Keime und beeinträchtigt deren Stoffwechsel. GrößereOrganismen (z.B. Amöben) werden jedoch nicht abgetötet.
Vorteile:⇒ keine chemischen Zusätze erforderlich
Nachteile:⇒ keine Beseitigung des Biofilms⇒ UV-Röhren nur begrenzt haltbar⇒ nur am Einbauort selbst wirksam⇒ kein Netzschutz
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Desinfektion
Chemische GrunddesinfektionAbsperren des Rohrleitungssystem, anschließend Spülen der Rohrleitungenmit großen Konzentrationen an chemischen Desinfektionsmitteln. DanachAusspülen der Rohrleitungen.
Vorteile:⇒ Zerstörung der Biofilme⇒ Abtöten von Legionellen und anderen Bakterien
Nachteile:⇒ nur kurzfristig wirksam⇒ Biofilme werden nur teilweise beseitigt⇒ erhöhte Korrosion⇒ kein Netzschutz, deshalb Wiederverkeimung wahrscheinlich⇒ Wassersystem muss während der Desinfektion abgesperrt werden
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Chemische Desinfektion
Kontinuierliche chemische Desinfektion
min. 0,05 mg/l Chlordioxid
max. 0,2 mg/l Chlordioxid
bis 0,4 mg/lChlordioxid
max. 0,05 mg/lbis 10 mg/lOzon
Konzentration nachabgeschl. Aufbereitung
Max. ZugabeDesinfektionsmittel
min. 0,1 mg/l freies Chlor
max. 0,3 mg/l freies Chlor
bis 1,2 mg/lChlor
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Chemische Desinfektion
Chlor / Chlorbleichlauge / Chlorkalk
Chlor ist das am bekannteste und am häufigsten eingesetzte chemischeDesinfektionsmittel. Es tötet in größeren Konzentrationen die meisten imWasser enthaltenen Bakterien. Die Wirkung gegen Legionellen in Biofilmenist allerdings begrenzt, da Chlor den Biofilm nicht durchdringen kann.Vorteile:⇒ preiswertes Desinfektionsmittel mit mäßiger Wirksamkeit
Nachteile:⇒ Bildung gesundheitsschädlicher Chlorverbindungen
(Chloramine, THM, Chlorphenole)⇒ penetranter Geruch ⇒ Legionellen in Biofilmen werden nicht beseitigt⇒ Bakterien entwickeln Resistenz gegen Chlor⇒ Desinfektionswirkung stark pH-Wert abhängig
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Chemische Desinfektion
Ozon
Ozon ist ein sehr starkes Oxidationsmittel, dass wegen seiner großenGiftigkeit im Trinkwasserbereich nur selten eingesetzt wird.
Vorteile:⇒ große bakterizide Wirkung
Nachteile:⇒ extrem giftig⇒ instabile Verbindung, die nur kurzfristig wirksam ist ⇒ es wird kein Netzschutz aufgebaut⇒ teure und aufwendige Erzeugung
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Entkeimung mit Chlordioxid
Chlordioxid (ClO2)
Chlordioxid ist ein bewährtes Mittel zur Wasserentkeimung, das wegenseiner Instabilität meist direkt vor Ort als wässrige Lösung hergestellt wird.
Vorteile von Chlordioxid:
⇒ wirkt oxidierend, nicht chlorierend⇒ große bakterizide Wirkung⇒ wesentlich weniger Chemikalieneinsatz notwendig⇒ Desinfektionswirkung nahezu pH-Wert unabhängig⇒ sehr gute Desinfektionswirkung gegen Legionellen⇒ effektiver Abbau der Biofilme und effektives Abtöten von
Biofilmbakterien⇒ verhindert Neubildung von Biofilmen⇒ erhebliches Einsparpotential durch Absenken der
Warmwassertemperatur
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Entkeimung mit Chlordioxid
Nachteile von Chlordioxid:
⇒ Chlordioxid muss wegen seiner Instabilität vor Ort in einer Chlordioxiderzeugungsanlage hergestellt werden (Ausnahmen bestätigen die Regel...)
⇒ Chloritbildung (Grenzwert von 0,2 mg/l wird sicher eingehalten, wenn max. 0,2 mg/l ClO2 dosiert wird)
⇒ Konzentrationen > 30 g/l können explosiv sein⇒ Überwachung der Chlordioxidkonzentration im trinkwasserrelevanten
Bereich von 0,05 - 0,2 mg/l ist mit einfachen Handtests (z.B. auf DPD-Basis) nicht möglich (Chlordioxid entweicht bereits teilweise bei derProbennahme)
Erhöhte Anforderungen an die Betriebssicherheit der Erzeugung !Erhöhte Anforderungen an die Messtechnik !
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Entkeimung mit ChlordioxidVoraussetzung für eine sichere Entkeimung mit Chlordioxid
⇒ kontrollierte drucklose Erzeugung nach einem bewährten Verfahren mit geringen Chlordioxidkonzentrationen
⇒ Überwachung aller Erzeugungs- und Dosierschritte⇒ Selektive Messung der Chlordioxidkonzentration im Wasser⇒ Vermeidung von Fehlern durch falsches Kalibrieren der
Chlordioxidmessung
⇒ „ IOTRONIC - Verfahren “
„Nur der zuverlässige messtechnische Nachweis einer Chlordioxid-konzentration von min. 0,05 mg/ und max. 0,2 mg/l im aufbereitetenWasser gewährleisten eine sichere Wasserentkeimung und einensicheren Schutz gegen Legionellen“
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Aquacon WH Chlordioxiderzeugung
⇒ Drucklose Chlordioxiderzeugungnach dem Salzsäure-Chlorit-Verfahren
⇒ Reaktion unter Wasser, keine Gasentwicklung
⇒ Überwachung aller Erzeugungs-und Dosierschritte (über Füllstandskontrolle und Leitfähigkeitsmessung)
⇒ Vollautomatischer Betrieb⇒ Mengenproportionale Dosierung
von 0,2 mg/l ClO2 z.B. nach denVorgaben eines Wasserzählers
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Aquacon ClO2 Chlordioxidmessung
⇒ Selektive Messung der Chlordioxidkonzentration
⇒ Titrationsverfahren mit optischerDetektion
⇒ Keine Interferenzen durch Chlor⇒ Messbereich 0 - 0,5 mg/l⇒ Vollautomatische Messung⇒ Keine externe Kalibrierung notwendig⇒ Keine Verblockung möglich⇒ Geringer Wasserverbrauch⇒ Dokumentation der Messergebnisse
über 0/4-20mA-Ausgang möglich
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Legionellenprophylaxe mit Chlordioxid
Wärme-tauscher
Umwälzpumpe
WasseruhrKaltwasserZuleitung
Aqu
acon
WH
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ClO
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ClO
2
Messprobe
Kühlwasser
Aqu
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CLO
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kühl
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"toter Arm"
Dusche
Wasserhahn
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Installationsbeispiele
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Wirkung von CLO2 auf Biofilme
Abbau von Biofilmen durch Chlordioxid
Versuchsbeginn
Untersuchungsergebnisse des Hygiene-Instituts der Uni-Kliniken Bonn
Schlauchmodell, Chlordioxidkonzentration 0,2 mg/l (Vergr. 1:1000)
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Wirkung von CLO2 auf Biofilme
Abbau von Biofilmen durch Chlordioxid
Nach 2 Tagen
Untersuchungsergebnisse des Hygiene-Instituts der Uni-Kliniken Bonn
Schlauchmodell, Chlordioxidkonzentration 0,2 mg/l (Vergr. 1:1000)
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Wirkung von CLO2 auf Biofilme
Abbau von Biofilmen durch Chlordioxid
Nach 6 Tagen
Untersuchungsergebnisse des Hygiene-Instituts der Uni-Kliniken Bonn
Schlauchmodell, Chlordioxidkonzentration 0,2 mg/l (Vergr. 1:1000)
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Wirkung von CLO2 auf Biofilme
Untersuchungsergebnisse des Hygiene-Instituts der Uni-Kliniken Bonn
Schlauchmodell, Bakterien im Biofilm, Chlordioxidkonzentration 0,2 mg/l
1
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100
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1.000.000
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100.000.000
0 10 20 30 40 50 60 70
Zeit (Tage)
KB
E/ c
m2
a lte r Schlauch(E2) mit ClO2
alte r Schlauch(E3) mit ClO2
alte r Schlauch(B4b) o hne ClO2
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Wirkung von CLO2 auf Biofilme
Untersuchungsergebnisse des Hygiene-Instituts der Uni-Kliniken Bonn
Biofilmbildung in neuen Schläuchen, Chlordioxidkonzentration 0,2 mg/l
1
10
100
1.000
10.000
100.000
1.000.000
10.000.000
100.000.000
0 10 20 30 40 50 60 70
Zeit (Tagen)
KB
E/ c
m2
neuer Schlauch(G1) mit ClO2
neuer Schlauch(F1a) o hne ClO2
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Einsatz von CLO2 in der PraxisEntkeimung einer zentralen Warmwasserversorgung
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
30. Sep 04 26. Okt 04 21. Nov 04 17. Dez 04 12. Jan 05 07. Feb 05 05. Mrz 05 31. Mrz 05
Datum der Probennahme
Le
gio
ne
lle
n (
KB
E/1
00
ml)
Haus 1
Haus 2
Haus 3
Haus 4
ab 12. Jan. 05 CLO2-Zugabe
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Einsatz von CLO2 in der PraxisEntkeimung mit CLO2 in einem Krankenhaus (ca. 600 Betten)
0
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4.000
5.000
6.000
7.000
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18.
09.2
006
Mo,
02.
10.2
006
Mo,
16.
10.2
006
Mo,
30.
10.2
006
Mo,
13.
11.2
006
Mo,
27.
11.2
006
Mo,
11.
12.2
006
Do, 2
1.12
.200
6
Mo,
08.
01.2
007
Mo,
22.
01.2
007
Mo,
05.
02.2
007
Di, 20
.02.
2007
Di, 13
.03.
2007
Fr, 2
3.03
.200
7
KB
E L
egio
nel
len
(p
ro 1
00m
l)
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Zusammenfassung
Präventionsstrategien gegen Legionellen sollten bei derVermeidung der Biofilmbildung und der Beseitigungvorhandener Biofilme ansetzen
Chlordioxid ist ein effektives Desinfektionsmittel, dass Biofilmelangfristig abbaut und die Neubildung von Biofilmen verhindert
Durch kontrollierten Einsatz von Chlordioxid nach den Vorgebender TrinkwV2001 (Dosierung von max. 0,2 mg/l) könnenLegionellen in Wassersystemen beseitigt werden
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Dipl.-Ing. Holger Beissner
Iotronic GmbH
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www.iotronic.de