Von der Trübung, Transmission und den Betriebsgrenzen von UV-Anlagen
In Österreich finden sich im Lebensmittelbuch Kapitel B1: Trinkwasser folgende gängigen zugelassenen Verfahren zur Trinkwasserdesinfektion
Chlorung mit Natrium- oder Calciumhypochlorit
Chlorung mit Chlorgas
Behandlung mit Chlordioxid
Ozonung
UV-Bestrahlung
Das weitaus gängigste Verfahren ist die Trinkwasserdesinfektion durch UV-Bestrahlung. Hierbei wird durch einen Niederdruck- Quecksilberdampfstrahler durch Anlegen einer Spannung Ultraviolette Strahlung bzw. genauer UVC – Strahlung erzeugt. Dieser Strahlung wird das Wasser ausgesetzt. Einfach gesprochen kann ausgesagt werden, dass je „klarer“ das Wasser ist, desto besser durchdringt die Strahlung das vorbeifließende Wasser und desto besser werden allfällige Mikroorganismen inaktiviert. Mit zunehmender „Trübung“ gelangt die Strahlung immer weniger tief in die fließende Wassersäule und ab einem gewissen Trübungspunkt ist eine durchgehende Desinfektion fachlich nicht mehr zu garantieren. Dieser Sachverhalt ist weitläufig bekannt. Wie so oft liegt der Teufel aber im Detail:
Trübung vs. Transmission:
Während die Trübung umgangssprachlich bekannt ist, als sichtbare Eintrübung von Wasser, scheiden sich beim Begriff Transmission oft die Geister. Die fachliche Erklärung lautet:
Trübung im Wasser entsteht durch ungelöste Partikel wie Sedimente, Algen oder Bakterien, die Licht streuen und so die Transparenz verringern. Gemessen wird die Trübung mit Nephelometern in Nephelometrischen Trübungseinheiten (NTU). Während einige Trübungen (z. B. Luftbläschen) harmlos sind, können andere auf gesundheitliche Risiken, wie die Anlagerung von Krankheitserregern an Partikel, hinweisen und sind daher ein wichtiger Indikator für die Wasserqualität.
"Transmission" im Kontext Wasser bezieht sich auf die Durchlässigkeit eines Wassers für Wellen (z. B. UV-Licht) oder die Fähigkeit eines Materials, Schadstoffe durchzulassen. Besonders im Bereich der UV-Wasserdesinfektion wird die UV-Transmittanz (UVT) als Maß für die Wasserqualität verwendet, die angibt, wie viel UV-Licht bei einer Wellenlänge von 254 nm durch eine 10 mm dicke Wassersäule gelangt. Eine hohe UVT bedeutet klare, ungetrübte Wasserqualität, da weniger Licht durch suspendierte Partikel, Huminsäuren oder andere absorbierende Stoffe blockiert wird.
Somit beschreiben die Begriffe Trübung und Transmission zwei völlig unterschiedliche Parameter. Gängige UV-Anlagen sind zertifiziert bis zu welchen Transmissionswerten diese zuverlässig funktionieren. Diese Betriebsbereiche sind sehr einfach zu überwachen, da die Transmission die Durchgängigkeit von Strahlung im Wasser beschreibt und diese messbar ist. Realisiert wird dies durch eine permanente Überwachung der an der Wandung von UV-Anlagen ankommenden Strahlungsintensität in W/m². Ein Sensor misst diesen Wert und ab einer gewissen Wertunterschreitung schalten ÖVGW zertifizierte Anlagen ab und verhindern einen weiteren Durchfluss.
ACHTUNG! Diese gängige Sicherheitsbarriere bezieht sich rein auf den Parameter Transmission. Ein Abfallen der Transmission kann auf der einen Seite durch Trübungen passieren, auf der anderen Seite adsorbieren auch gelöste Stoffe wie z.B. Huminsäuren UV- Licht. Während sich Huminstoffe sehr rasch auf die Transmission auswirken, lassen Trübungen diesen Wert langsamer fallen. Wie bereits oben beschrieben können sich an den Trübungspartikeln auch Krankheitserreger anhaften und teilweise auch „Einschleimen“. Neuste Erkenntnisse zeigen, dass solche Krankheitserreger „Huckepack“ auf den Partikeln die UV- Bestrahlung überleben können. Ein Umstand der lange einen blinden Fleck in der UV-Sicherheitsdesinfektion dargestellt hat.
Der Stand der Technik im Hinblick auf Trübungsgrenzwerte:
Eine lange Diskussion der Trübungsproblematik kondensierte in folgendem fachlichen Konsens: Bereits ab >1 NTU ist es möglich, dass Krankheitserreger Mithilfe von Partikelbindung die UV- Bestrahlung überleben können. In dieser Erkenntnis liegt eine große Herausforderung. Es ist bekannt das Trübungsschwankungen sich nicht so stark auf die Bestrahlungsstärke auswirken, als dass bei > 1 NTU bereits UV- Anlagen ausschalten würden. Ganz im Gegenteil, diese funktionieren bei bestimmten Bedingungen auch bei sehr hohen Trübungswerten.
Fachlich wurde dem Sachverhalt vorerst auf zwei Ebenen begegnet:
In den Lebensmittelkodex B1 wurde aufgenommen:
„Bei Wasservorkommen, bei denen das Auftreten von Trübungen temporär oder dauerhaft zu erwarten ist, wird empfohlen durch eine befristet eingesetzte „on-line Messung“ der Trübung die Charakteristik des Wasservorkommens zu untersuchen. Bei auffälligen Werten für die Trübung, jedenfalls bei Überschreitungen eines Wertes von 1 NTU ist zu prüfen, ob bzw. welche Maßnahmen notwendig sind, um eine zuverlässige Desinfektion zu gewährleisten. Solche Maßnahmen können z. B. sein:
- kontinuierliche Messung der Trübung und Ausleiten des Wassers bei Überschreitung eines für den konkreten Fall festgelegten Wertes für die Trübung,
- ein vorgeschaltetes mechanisches oder physikalisches Aufbereitungsverfahren (z. B. Flockungsfiltration, Filtrations- oder Membranverfahren).“In der Trinkwasserverordnung wurde die Trübung als Indikatorparameter aufgenommen. Das heißt, dass mit der neuen Verordnung der Parameter Trübung bei jeder Inspektionsanalyse mit zu erfassen ist. Es heißt weiter: „Am Ausgang der Wasseraufbereitungsanlage bei der Aufbereitung von Oberflächenwasser gilt ein Indikatorparameterwert von 1,0 NTU (nephelometrische Trübungseinheiten) im Wasser.“
Während die Formulierung des Lebensmittelkodex B1 deutlich gefasst wurde, bleibt die Trinkwasserverordnung entgegen dem fachlichen Konsens vorerst vage. Indikatorparameter sind keine Grenzwerte per se. Sondern aus einer Überschreitung von Indikatorparametern resultieren in erster Linie die Aufforderungen zur Ursachenfeststellung und zur Behebung der Ursachen. Auch über die Art der Trübungsmessung (Messgerätgenauigkeiten und Eichung der Messgeräte) macht die Trinkwasserverordnung vorerst keine genaueren Angaben.
Problematik hinter dem fachlichen Konsens:
Während die rechtlichen Rahmenbedingungen zur Umsetzung des fachlichen Konsenses bereits rechtsgültig geschaffen sind, stellt die Umsetzung der Sicherstellung der Einhaltung der 1 NTU – Grenze große Herausforderungen. Die Analyselabore müssen die Trübung streng genommen direkt vor den bestehenden UV-Anlagen vor Ort bestimmen. Die notwendige Messgerätegenauigkeit ist nicht geregelt. Die Erfahrung zeigt, dass vor allem im Karst sehr oft Werte von deutlich über 1 NTU direkt vor Ort gemessen werden. Strenggenommen, dürften die UV-Anlagen lt. fachlichen Konsens nicht mehr weiter betrieben werden. Die Erfahrung zeigt, dass die Umsetzung der Vorgaben der Trinkwasserverordnung von vielen Laboren noch nicht umgesetzt wird.
Der Grund ist ein sehr einfacher: Mit der Umsetzung würde man für viele der Stammkunden die sofortige notwendige Adaption der Bestandsanlagen auslösen – Ein Umstand der notwendige Sofortinvestitionen auslösen würde. Dieser Schritt der Umsetzung der korrekten Trübungsmessung passiert daher aktuell nur zögerlich bzw. langsam. Da betreffend der Randbedingungen allerdings fachlicher Konsens herrscht und dieser bereits in zwei Rechtsmaterien verankert ist wird die Umsetzung der breiten Überprüfung des Indikatorparameters der Trübung mittelfristig umgesetzt werden. Der Lebensmittelkodex B1 beschreibt die Lösungsmöglichkeiten bei bekannten Überschreitungen:
kontinuierliche Messung der Trübung und Ausleiten des Wassers bei Überschreitung eines für den konkreten Fall festgelegten Wertes für die Trübung,
ein vorgeschaltetes mechanisches oder physikalisches Aufbereitungsverfahren (z. B. Flockungsfiltration, Filtrations- oder Membranverfahren).“
Online- Trübungsmessungen funktionieren zuverlässig und werden bereits oft verbaut. Eine solche Messung ist allerdings eine kostenintensive Analytik und im Ergebnis wird keine bessere Wasserqualität erreicht, sondern lediglich ein Abschalten von Desinfektionsmaßnahmen.
Die perfekte Lösung:
Die viel elegantere Art der Problemlösung ist es die Trübungen zu entfernen. Ultrafiltration ist das Membranverfahren, dass sämtliche ungelösten Stoffe abscheidet. Mit der SAGO ULTRA F+ Technologie werden nicht nur die gesetzlichen Grenzwerte eingehalten, es wird die Wasserqualität gravierend verbessert. Das Ergebnis ist kristallklares reines Trinkwasser. Überall dort wo unsere Anlagen im Einsatz sind, ist zusätzlich die Notwendigkeit von Behälterreinigungen oder Netzspülungen zur Beseitigung von Ablagerungen gänzlich entfallen. Die Trübstoffe werden zuverlässig entfernt und für jede weitere Behandlungsstufe bzw. Speicherstufe sind perfekte Grundlagen geschaffen.
Wir sind der Überzeugung, dass Ultrafiltration der alleinige leistbare Lösungsansatz zur Beherrschung der Trübungsparameter ist. Die Ergebnisse sprechen eine klare Sprache: kompromisslose Trinkwasserqualität in jeder Situation!