Biofilm: Gefahr für Mensch und Material

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• Biofilme in der Trinkwasserinstallation verursachen eine stete Wiederverkeimung. Ein wirksames Desinfektionsverfahren muss deswegen gegen alle Keime wirken, die Bildung von Biofilmen verhindern und gesundheitsgefährdende Nebenprodukte vermeiden.
• Redo Water Systems hat zur Trinkwasserdesinfektion ein Verfahren entwickelt, mit dem vor Ort aus Wasser und Salz eine genau abgestimmte Mischung aus mehreren Desinfektionsmitteln, u.a. Ozon, Chlordioxid und Chlor, hergestellt wird.

Die Gesetzeslage in Deutschland ist eindeutig: Für die Trinkwasserqualität in Gebäuden ist der Inhaber des Gebäudes verantwortlich, der bei Mängeln gegebenenfalls den Betreiber, Planer oder Gebäudeausrüster in Regress nehmen wird. In § 4 der Trinkwasserverordnung (TrinkwV 2001: Webcode 312126) heißt es: „Der Unternehmer und der sonstige Inhaber einer Wasserversorgungsanlage dürfen Wasser, das den Anforderungen […] nicht entspricht, nicht als Wasser für den menschlichen Gebrauch abgeben und anderen nicht zur Verfügung stellen.“ Das ist kein „zahnloser Tiger“ – im Gegenteil sind in Verbindung mit dem Infektionsschutzgesetz hohe Freiheitsstrafen möglich.

Der Inhaber des Gebäudes ist für die Keimfreiheit auch am letzten Wasserhahn in der letzten Kaffeeküche verantwortlich. Beispielsweise in Bürogebäuden ist dies eine Herausforderung. Einem geringen Wasserverbrauch steht eine große Anzahl von Benutzern und Entnahmestellen gegenüber, die nur schwer kontinuierlich zu überwachen sind. Verschiedene Infektionen der Nutzer des Gebäudes können bei Problemen auftreten. Diese sind besonders tückisch, da sie im Gegensatz zu schwerwiegenden Fällen von Legionellenbefall häufig nicht mit dem Verursachergebäude in Verbindung gebracht werden. Die Verkeimung kann so unbemerkt immer weiter voranschreiten.

Biofilm schützt Bakterien

Die Erfüllung der hohen Anforderungen der Trinkwasserverordnung ist ohne weitere Maßnahmen schwer zu gewährleisten, denn ein Eintrag von Keimen kann kaum sicher verhindert werden. Ein Beispiel: Reinigungspersonal putzt die Wasserhähne mit einem Putzlappen, der nicht ständig desinfiziert wird. Eine Übertragung von Bakterien in das Innere der Armatur ist dabei möglich. Wenn das Wasser danach einige Stunden steht, können Bakterien bereits fest anhaften und erste Kolo­nien entstehen. Die Kolonien bilden nach einigen weiteren Tagen mit nur geringer Nutzung Biofilme aus Abb. 1. Vom Armaturenauslauf ist auch eine Übertragung in das Rohrnetz möglich. Biofilm entsteht nahezu zwangsläufig in wenig benutzten und nicht desinfizierten Rohrleitungen.

Die Schleimschicht der Biofilme schützt die enthaltenen Bakterien auch vor längeren Spülungen mit heißem Wasser. Weiterhin begünstigt der Biofilm die Anlagerung weiterer Bakte­rien und die Vermehrung und Weiterverbreitung der bereits vorhandenen Bakterien. Im Biofilm-Stadium nehmen die tieferliegenden Bakterien sogar Antibiotika kaum noch auf.

In längeren Rohrleitungssystemen ist somit eine vollständige Eliminierung der Keime, die eine sofortige Wiederbesiedlung nach Abschluss einer Desinfektion verhindern würde, nur noch sehr schwer zu erreichen. Unter Biofilmen findet auch verstärkt Biokorrosion statt, selbst bei Verwendung von hochwertigen Werkstoffen. Bei fortgeschrittener Biokorrosion hilft im Extremfall nur noch der Austausch der Leitungen.

Der Biofilm muss beseitigt werden

Damit es nicht so weit kommt, sind Maßnahmen wie das regelmäßige Durchspülen selten benutzter Leitungsabschnitte selbstverständlich hilfreich. Dennoch: Auch mit diesen Maßnahmen ist die Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften nicht sicher gewährleistet. Und: Der Verweis auf die ergriffenen Vorsichtsmaßnahmen entlässt den Inhaber des Gebäudes nicht aus seiner Verantwortung, falls dennoch eine Verkeimung entsteht.

Desinfektionsverfahren, z.B. die UV-Desinfektion oder die Ultrafiltration, können das Gesamtproblem kaum beseitigen. Zwar arbeiten diese Verfahren zuverlässig am zentralen Installationsort. Eine Verkeimung nach der zentralen Desinfektion können sie aber nicht verhindern. Wenn Keime über den Wasserhahn, Wartungsarbeiten oder durch kleine Undichtigkeiten hinter der zentralen Desinfektion eingetragen werden, kann sie nicht wirken. Der Biofilm kann „ungestört“ entstehen und sich auch rückwärts im Leitungsnetz ausbreiten Abb. 2.

Desinfektionsmittel

Ozon hat gegenüber der UV-Desinfektion oder der Ultrafiltration einen kurzzeitigen Depoteffekt. Abhängig vom pH-Wert und weiteren Parametern zerfällt Ozon langsam genug, um auch über einige Minuten oder sogar Stunden Keime zu beseitigen. Eine Einspeisung von Ozon am Hausanschluss ist somit grundsätzlich geeignet, um das Wasser auch im gesamten Rohrleitungsnetz danach zu desinfizieren. Hilfreich ist dabei die hervorragende Oxidationswirkung von Ozon. Voraussetzung ist allerdings eine intensive Nutzung in allen Teilen des Leitungsnetzes, um das Desinfektionsmittel kontinuierlich zu verteilen. Nachteilig sind der hohe Energieverbrauch bei der Erzeugung von Ozon und das insgesamt aufwendige Verfahren.

Chlor verfügt über einen wesentlich längeren Depoteffekt als Ozon. Zwar ist die Wirksamkeit gegenüber Mikroorganismen im Vergleich zu Ozon etwas geringer, dies wird aber in der Regel durch den längeren Depoteffekt und die längere mögliche Kontaktzeit wettgemacht. Chlor ist somit insbesondere in größeren Gebäuden geeignet, bei denen ein Durchfluss von ausreichend ozoniertem Wasser nicht in allen Teilen gewährleistet werden kann. Allerdings erhält das Wasser einen gewissen Chlorgeschmack und -geruch, und es können unerwünschte, ­gesundheitsgefährdende Chlornebenprodukte (z.B. Trihalogenmethane) entstehen.

Eine Desinfektion durch gasförmiges Chlor kommt in Gebäuden in der Regel nicht infrage, da Sicherheitsgründe und notwendige Schulungsmaßnahmen für das Betriebspersonal etc. dagegen sprechen. Daher wird in der Praxis auf Chlorprodukte, z.B. Natriumhypochlorit, zurückgegriffen, deren Gefahrenpotenzial geringer ist. Alternativ gibt es Anlagen verschiedener Hersteller, die vor Ort Chlor auf elektrolytischem Wege herstellen. Mit diesen Anlagen wird zumindest das Gefahrenpotenzial beim Umgang mit (gasförmigem) Chlor ausgeschlossen.

Für die Trinkwasserdesinfektion ist jedoch Chlordioxid gegenüber Chlor zu bevorzugen. Im Gegensatz zu Chlor entsteht keine geschmackliche Beeinträchtigung, und auch die im Trinkwasser entstehenden Nebenprodukte sind weniger kritisch als bei anderen Chlorprodukten. Erkauft werden diese positiven Eigenschaften allerdings mit einem im Vergleich zu Chlor deutlich höherem Aufwand. Chlordioxid wird meistens vor Ort aus nicht ungefährlichen Chemikalien hergestellt, und zur Vermeidung der Explosionsgefahr sind Sicherheitsmaßnahmen erforderlich.

Weiterentwickelte Elektrolyse

Redo Water Systems bietet eine spezielle technologische Weiterentwicklung der Elektrolyse an, die mit dem Bundesinnovationspreis ausgezeichnet wurde. Bei diesem Verfahren wird eine genau abgestimmte Mischung aus mehreren verschiedenen Desinfektionsmitteln – unter anderem Ozon, Chlordioxid und Chlor – vor Ort hergestellt. Ähnlich herkömmlichen Elektro­lyseanlagen zur Chorproduktion ist jedes Gefahrenpotenzial durch die Herstellung vor Ort aus lediglich Wasser und Salz eliminiert Abb. 3.

Durch die simultane Produktion verschiedener Desinfektionsmittel mit unterschiedlichen Wirkungsspektren gegen unterschiedliche Keime wird aber zusätzlich eine besonders breite und intensive Desinfektion erreicht, und es können keine gesundheitsgefährdenden Konzentrationen von Nebenprodukten entstehen. Die Entstehung von Biofilmen wird durch die Kombinationswirkung besonders effektiv verhindert. Die Anforderungen der Trinkwasserverordnung können auch an selten benutzten Entnahmestellen sicher erfüllt werden. •

Mehr Infos zum Thema im TGAdossier Wasseraufbereitung: Webcode 1043

Redo Water Systems GmbH, Groß-Zimmern, Telefon (0 60 71) 73 90 28, andreas.herzog@redowater.com, http://redowater.com/