Hygienisch sichere Eigenwasserversorgung

Es gibt in Deutschland rund 180 000 kleine Wasserversorgungsanlagen, die mehr als 700 000 Menschen mit Trinkwasser versorgen. Die in aller Regel erforderliche Wasseraufbereitung erfordert profundes Planungs-Know-how.

Die überwiegende Mehrheit der deutschen Bevölkerung (mehr als 99 %) bezieht ihr Trinkwasser aus zentralen, öffentlichen Trinkwasserversorgungsanlagen. Doch mindestens 700 000 Menschen in Deutschland erhalten ihr Trinkwasser aus sehr kleinen Wasserversorgungsanlagen wie eigenen Brunnen oder Quellfassungen.
In absoluter Zahl: Neben den öffentlichen, zentral betriebenen Wasserversorgungen gibt es in Deutschland, hauptsächlich im ländlichen Raum, laut Umweltbundesamt (UBA) etwa 180 000 Eigenwasserversorgungen. Der einleuch­tende Grund: In sehr dünn besiedelten Gebieten ist es aus technischen, hygienischen und finanziellen Gründen oft notwendig, sich mit Trinkwasser aus Hausbrunnen zu versorgen, anstatt den Anschluss an die kommunale Wasserversorgung zu suchen.
Selbstverständlich muss das Wasser aus einem solchen Brunnen regelmäßig auf Schadstoffe und Krankheitserreger untersucht werden. Weist die Analyse ein bedenkliches Ergebnis auf, beginnt die Suche nach den Ursachen, die sehr unterschiedlich sein können. Die häufigsten Verunreinigungen bei Kleinanlagen sind mikrobiologischer Art. Je nach Region können auch erhebliche chemische Probleme auftreten. Belastungen mit erhöhten Nitratgehalten oder Pestiziden sind in landwirtschaftlich geprägten Gebieten relativ häufig.
Werden Grenzwerte gemäß Trinkwasserverordnung überschritten, sind zugelassene Aufbereitungs- und Desinfektionsverfahren einzusetzen. Mögliche Aufbereitungsverfahren sind beispielsweise Enthärtung, Eisen-, Mangan- oder Nitratentfernung oder auch die Desinfektion. Die DIN 2001 geht darauf ein und beschreibt Leitsätze für Anforderungen an Trinkwasser, Planung, Bau, Betrieb und Instandhaltung der Anlagen für die Trinkwasserversorgung aus Kleinanlagen und nicht ortsfesten Anlagen.
Die „Liste der Aufbereitungsstoffe und Desinfektionsverfahren“, herausgegeben vom UBA (Umweltbundesamt), gibt vor, dass bei Einsatz von Verfahren zur Desinfektion von Oberflächenwasser oder von durch Oberflächenwasser beeinflusstem Wasser auf eine weitestgehende Partikelabtrennung vor der Desinfektion zu achten ist. Dabei sind Trübungswerte im Bereich von 0,1 bis 0,2 FNU (Trübungseinheiten – Formazine Nephelometric Units; Streulichtmessung nach ISO 7027) anzustreben, wenn möglich zu unterschreiten.
Hintergrund dieser Vorgabe ist, dass Trübstoffe jegliche Desinfektionsmaßnahmen beeinträchtigen: Bei der UV-Desinfektion verschlechtern Trübstoffe die Ausbreitung der desinfizierenden UV-Strahlen in der Bestrahlungskammer. Beim Einsatz von Chlor bzw. Chlordioxid mindern sie die Desinfektionseffizienz durch Zehrung des Desinfektionsmittels. Mit dem Anstieg der Trübung ist grundsätzlich auch ein Anstieg der Belastung mit Mikroorganismen zu befürchten. So können gesundheitsgefährdende Bakterien von Kolloiden eingeschlossen sein und sich der Desinfektionsmaßnahme entziehen.
Wichtige Erkenntnis: Entscheidend für eine mikrobiologisch-hygienisch einwandfreie Beschaffenheit eines Wassers sind nicht nur Art, Konzentration und Einwirkzeit von Desinfektionsmitteln, sondern auch die Beschaffenheit des Wassers vor der Desinfektion. Eine sorgfältige Aufbereitung von Oberflächenwasser mit einer weitestgehenden Eliminierung von Partikeln ist somit eine unerlässliche Voraussetzung für eine wirkungsvolle Desinfektion.

Praxisfall: Bauernhof in Bayern
Im Folgenden wird der Fall eines landwirtschaftlichen Betriebes in Bayern vorgestellt. Die Ausgangslage: Das Wasser aus dem Brunnen dient zur Versorgung eines Bauernhofes mit 10 bis 30 Personen (ein Hof, zwei Ferienwohnungen) und 60 Kühen. Der geschätzte, maximale Spitzendurchfluss liegt bei 3,5 m³/h. Das Wasser ist eisen- und manganfrei, es weist jedoch eine Trübung auf: Laut Gesundheitsamt sind es 0,37 FNU.
Das Problem: Die bisher eingesetzte Ultrafiltrationseinheit wurde sehr wartungsintensiv und erwies sich dadurch als nicht praxistauglich. Als Lösung schlug BWT ein den Bedingungen angepasstes Multibarrierensystem vor. Als Keimbarriere wurde die UV-Anlage „Bewades“ installiert. Um die Wirksamkeit der Anlage auch bei diesen hohen Trübungswerten auf Dauer sicherzustellen, wurde eine doppelte Filterstufe vorgeschaltet.
Das Multibarrierensystem im Detail:

• automatischer Rückspülfilter: Grobabtrennung von Partikeln größer 110 µm,
• Kerzenfilter: Trübstoffabtrennung für Partikel in der Größe zwischen 110 µm und 1 µm,
• UV-Anlage: Inaktivierung pathogener Bakterien (99,99 %).

Doppelte Filterstufe
Als Vorfilter dient ein automatischer Rückspülfilter mit einer Durchlassweite von 90 bis 110 µm. Wenn bei einer zu starken Verschmutzung des Filterelementes die eingestellte Druckdifferenz überschritten wird, spült der Filter automatisch zurück und das Filterelement wird gereinigt.
Die zweite Stufe erfolgt über einen nicht rückspülbaren Filter mit Wechselfiltereinsatz und einer Durchlassweite von 1 µm. Der Filtereinsatz hat eine Oberfläche von etwa 18 m². Je nach Wasserqualität sind so Standzeiten von bis zu einem Jahr realistisch. Weil bei durch Oberflächenwasser beeinflusstem Brunnenwasser die Wasserzusammensetzung witterungsabhängig sehr unterschiedlich sein kann, ist eine Aussage über die Standzeit des Filtereinsatzes nur bedingt möglich.
Vorteile von nicht rückspülbaren Filtern in der Trinkwasseraufbereitung:

• niedrige Investitionskosten,
• kleine, kompakte Systeme mit hoher Aufbereitungskapazität,
• leichte Integrierbarkeit in das
• vorhandene System,
• Fremdenergie für den Betrieb ist nicht notwendig,
• leichter Wechsel der Filterelemente,
• kein Abwasseranfall durch
• Spülvorgänge.

Keimbarriere
Der Einsatz einer UV-Anlage ist laut Liste der Aufbereitungsstoffe und Desinfektionsverfahren gemäß § 11 der Trinkwasserverordnung erlaubt, wenn folgende Bedingungen erfüllt werden: Es sind nur UV-Desinfektionsgeräte zulässig, für die nach DVGW W 294-2 (A) eine Desinfektionswirksamkeit von mindestens 400 J/m2 (bezogen auf 254 nm) nachgewiesen wurde. Die für das jeweilige Gerät im Prüfbericht sowie im DVGW-Zertifikat angegebenen Betriebskennwerte (maximaler Durchfluss und zugehörige Mindestbestrahlungsstärke) sind im Betrieb einzuhalten.
Das Wirkprinzip der UV-Desinfektion basiert auf der Absorption von UV-Strahlung durch die Erbsubstanz der im Wasser befindlichen Mikroorganismen (Bakterien, Pilze und Viren). Hierbei finden photochemische Reaktionen statt, die die DNA nachhaltig verändern und schädigen. In der Praxis bedeutet das einen Verlust der Vermehrungsfähigkeit der Zelle (reproduktiver Zelltod) und somit besteht keinerlei Infektionsgefahr mehr für die menschliche Gesundheit.
Dass auch die natürliche UV-Strahlung der Sonne bakterizid wirkt, zeigt die folgende Beobachtung: Setzt man Wasser in PET-Flaschen dem Sonnenlicht aus, wird das Wasser in kürzester Zeit desinfiziert. Dieses einfache Verfahren (auch als solare Wasserdesinfektion „Sodis“ bekannt) wird in vielen Entwicklungsländern angewendet. Es ist allerdings nicht praktikabel, wenn größere Wassermengen zu desinfizieren sind.
Jede UV-Anlage muss so ausgelegt sein, dass alle bei der Zertifizierung ermittelten Betriebsbedingungen (der Durchfluss, die Mindestbestrahlungsstärke in W/m2 sowie die UV-Durchlässigkeit des zu behandelnden Wassers) beim Betrieb zu jedem Zeitpunkt eingehalten werden. Deshalb sperrt die Anlage z. B. bei einer Unterschreitung der minimalen Bestrahlungsstärke den Wasserdurchfluss ab. Damit ist sichergestellt, dass der Verbraucher nur mit mikrobiologisch einwandfreiem Wasser versorgt wird.

Betrieb & Wartung
Wer einen Hausbrunnen betreibt, ist nach § 13 der Trinkwasserverordnung verpflichtet, den Betrieb dieser Anlage beim zuständigen Gesundheitsamt anzuzeigen. Wird ein Hausbrunnen erstmalig in Betrieb genommen, ist eine Erstuntersuchung durchzuführen. Weiterhin werden vom Gesundheitsamt Nachuntersuchungen durchgeführt. Die Überwachungshäufigkeit und den Untersuchungsumfang legt das Gesundheitsamt fest, wobei der Zeitraum zwischen den Überwachungen drei Jahre nicht überschreiten darf. Die Untersuchung auf gesundheitlich relevante, mikrobiologische Parameter hat mindestens einmal im Jahr zu erfolgen.

Schlussbemerkung
Die Behörden stellen hohe Ansprüche an die Installation von Eigenwasserversorgungsanlagen. Fachplaner können sich Unterstützung bei den Herstellern der Anlagen einholen.

Autoren: Dipl.-Ing. Thomas Schmidt, Leiter Anwendungstechnik bei BWT Wassertechnik GmbH, Schriesheim
Dipl.-Biol. Jörg Halberstadt, F & E Produkt­ma­nagement UV-Technik bei BWT Wassertechnik GmbH, Schriesheim

Bilder, sofern nicht anders angegeben: BWT Wassertechnik GmbH, Schriesheim

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