Bsw-Fachberater Schwimmbadtechnik Köln 2020
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Schwimmbadwasserpflege: Ungetrübtes Badevergnügen - Grundsätze, Verfahren, Produkte und Tipps Welche Verfahrensschritte sind erforderlich, um ein Schwimmbadwasser in einen einwandfreien Zustand zu versetzen bzw. zu halten? Eine Gesamtüberblick in Kurzform. © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 2.
Gliederung 1. Physikalische Wasseraufbereitung 1.1. Umwälzung 1.2. Beckenhydraulik 1.3. Filterung 2. Chemische Wasseraufbereitung 2.1. Notwendigkeit der chemischen Wasseraufbereitung 2.2. pH-Wert Einstellung 2.3. Desinfektion 2.4. Oxidation 3 Zusatzschritte 3.1. Flockung 3.2. Algenverhütung 3.3. Härtestabilisierung © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 3.
1 Physikalische Wasseraufbereitung Schema öffentliches Bad, aufwendiges Privatbad © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 5.
1 Physikalische Wasseraufbereitung 1.1. Umwälzung: Die Umwälzung muß so viel aufbereitetes Wasser bereitstellen, um für den zu erwarteten Besucherstrom „gerüstet“ zu sein. Öffentliches Bad: Bei einem Chlorungsverfahren nach DIN 19643 sind für jeden Badegast 2 m3 aufbereitetes Wasser bereitzustellen. Man geht davon aus (und hat es sowohl berechnet als auch in der Praxis bestätigt gefunden) dass bei dieser Wassermenge die eingetragene Verschmutzung auch wieder vollständig entfernt wird, d.h. es wird ein Gleichgewicht erreicht. Bei einem Besucherandrang von 100 Personen pro Stunde müssen also 200 m3/h aufbereitet und umgewälzt werden. Beispiel: Ein typisches Bad einer Gemeinde mit 300 m3, welches beim Schulschwimmen von 50 Schülern besucht wird, muß 100 m3/h aufbereiten. Daraus resultiert: Pumpen für 100 m3/h, Filterdimensionierung: bei max. 30 m/h Filtergeschwindigkeit beträgt der Filterdurchmesser 2 m. © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 6.
1 Physikalische Wasseraufbereitung Privatbad: Es gibt eine verbindliche Norm DIN EN 16713 für Schwimmbäder nach EN 16582-1 (ausgenommen sind öffentliche Schwimmbäder, Warmsprudelbecken priv./öffentl. Teiche und Naturschwimmbäder sowie Vorfilter). Laut DIN EN 16713 muss der Nennvolumenstrom ausreichend groß sein, damit das gesamte im Schwimmbecken enthaltene Wasservolumen innerhalb von 8 h umgewälzt werden kann. Beispiel: 45 m3-Hallenbad, Umwälzung mit Pumpe 5,625 m3/h. Die Wassermenge ist in 8 Stunden (5,625 m3/h x 8 h = 45 m3) umgewälzt und entspricht der DIN EN 16713 In der Praxis hat es sich aber als gut erwiesen, das Wasser 4 – 6 mal/24 Stunden umzuwälzen. Beispiel: 45 m3-Hallenbad, Umwälzung mit Pumpe 15 m3/h. Die Wassermenge ist in 3 Stunden (15 m3/h x 3 h = 45 m3) umgewälzt, die gewünschte 4-malige Umwälzung ist nach 12 Stunden erfolgt. © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 7.
1 Physikalische Wasseraufbereitung 1.2. Beckenhydraulik: Öffentliches Bad: Nach DIN 19643 Vertikaldurchströmung, Horizontaldurchströmung, 100 % Wasserabführung über die Rinne Privatbad: Nach DIN 16713 haben nach wie vor sowohl Rinne als auch Skimmer Bestand Da im allgemeinen beide Systeme ausreichend Wasseraustausch bieten, spielen Preis- und ästhetische Fragen eine entscheidende Rolle. Vorteile Rinne: Ästhetischer Anblick, schnellere Ableitung des Schmutzwassers Nachteile Rinne: Ausgleichsbehälter ist Stiefkind, Flockmitteldosierung erschwert. Vorteile Skimmer: Wegfall Ausgleichsbehälter, einfache Platzierungsmöglichkeit für Produkte. Nachteile Skimmer: Schlechtere Ableitung des Schmutzwassers, häufig Totzonen © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 8.
1 Physikalische Wasseraufbereitung 1.3. Filterung: Filtertypen: 1.3.1. Sandfilter Vorteile: Gute Filterwirkung bereits ohne Flockung Beste Filterwirkung zusammen mit Flockung Im öffentlichen Bad fast ausschließlich im Einsatz, schon deshalb, weil die Standardverfahren der DIN 19643 die Flockung verlangen Nachteile: Bei falscher Dimensionierung ungenügende Schmutzentfernung beim Rückspülen © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 9.
1 Physikalische Wasseraufbereitung 1.3 Filterung: 1.3.1. Sandfilter Rückspülung © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 10.
1 Physikalische Wasseraufbereitung 1.3.2. Kieselgur-Anschwemmfilter Vorteile: Sehr gute Filterwirkung Nachteile: Nicht für Flockung geeignet Abwasserbehörden fordern Absetzbecken © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 11.
1 Physikalische Wasseraufbereitung 1.3.2. Kartuschenfilter Vorteile: Filterwirkung besser als Sandfilter (ohne Flockung) Geringe Baugröße möglich (Whirlpool) Günstiger Preis Nachteile: Filterwirkung geringer als Sandfilter mit Flockung und Anschwemmfilter Flockung nicht möglich © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 12.
2 Chemische Wasseraufbereitung 2 Chemische Wasseraufbereitung 2.1. Notwendigkeit der chemischen Wasseraufbereitung Experiment: • Eimer mit Leitungswasser füllen • Nach einer Woche nachschauen, was sich verändert hat: Beobachtungen • Wände sind glitschig (Biofilm) – Bakterien • Auf der Wasseroberfläche schwimmt eine Kristallschicht (bei hartem Wasser) – Kalk (Härte ist ausgefallen) • Wände sind rau (bei hartem Wasser) – Kalk (Härte ist ausgefallen) • Wasser wird grün (beim Stehenlassen im Sonnenlicht) - Algenwachstum • pH-Wert hat sich deutlich erhöht – Ursache Kalk-Kohlensäuregleichgewicht © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 13.
2 Chemische Wasseraufbereitung 2 Chemische Wasseraufbereitung 2.1. Notwendigkeit der chemischen Wasseraufbereitung An diesem kleinen Experiment können Sie bereits erkennen, wie notwendig die Schwimmbadwasserpflege ist: • Wenn Sie nicht desinfizieren, bilden sich Bakterien. • Wenn Sie nichts gegen Kalkausfällungen unternehmen, haben Sie raue Beckenwände. • Wenn Sie nichts gegen Algenbildung unternehmen, ist ihr Wasser bald grün. • Wenn Sie den pH-Wert nicht korrigieren, haben Sie bald einen pH-Wert außerhalb des idealen Bereiches. Jeder Schwimmbadbesitzer, der nach der Befüllung des Beckens glaubt, dass nun ohne Pflegeschritte der Badespaß lange anhält, wird leider bereits nach einigen Tagen eines Besseren belehrt. © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 14.
2 Chemische Wasseraufbereitung 2.2. pH-Wert Einstellung 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Magen- Zitronen- Wein Mineral- Meer- Seife Ammoniak Natron- saft saft wasser wasser lauge sauer neutral alkalisch (= basisch) © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 15.
2 Chemische Wasseraufbereitung 2.2. pH-Wert Einstellung Der pH –Wert von natürlichem Wasser ist nie konstant © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 16.
2 Chemische Wasseraufbereitung 2.2. pH-Wert Einstellung pH-Abnahme ideal pH-Zunahme pH 7,0 bis 7,4 •Korrosion an Metallen •Abnahme der Desinfektionswirkung •Angriff auf Fugen •Hautunverträglichkeit •Verschlechterung und Augenreizung der Flockung •Tendenz zur •Unter pH 6,8 keine Kalkausfällung Unterscheidung bei kolorimetrischer •Verschlechterung Analyse der Flockung •Austreibung der •Über pH 8.2 keine Karbonathärte (pH- Unterscheidung bei Wert-Schwankungen) kolorimetrischer Analyse © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 17.
2 Chemische Wasseraufbereitung 2.2. pH-Wert Einstellung Abnahme der Desinfektionswirkung Chlor mit steigendem pH -Wert Chlorprodukt in Wasser lösen: → Bildung des Aktivchlors (hypochlorige Säure, HOCl) → eigentliche Desinfektionsmittel Wieviel HOCl tatsächlich gebildet wird, ist pH-Wert-abhängig!!! Beispiel 1: pH = 6 → max. 92% des theor. Aktivchlors Beispiel 2: pH = 8 → max. 25% des theor. Aktivchlors © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 18.
2 Chemische Wasseraufbereitung 2.2. pH-Wert Einstellung Vergleich der Desinfektionswirkung Chlor Brom in Abhängigkeit vom pH - Wert Bromprodukt in Wasser lösen: → Bildung des Aktivbroms (hypochlorige Säure, HOBr) → eigentliche Desinfektionsmittel Wieviel HOBr tatsächlich gebildet wird, ist pH-Wert-abhängig!!! Beispiel 1: pH = 6 → max. 99% des theor. Aktivbroms Beispiel 2: pH = 8 → max. 90% des theor. Aktivbroms © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 19.
2 Chemische Wasseraufbereitung 2.2. pH-Wert Einstellung pH – Wert und Korrosion Ein zu niedriger pH – Wert über längere Zeit führt zu Korrosion an Metalleinbauteilen. © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 20.
2 Chemische Wasseraufbereitung 2.2. pH-Wert Einstellung pH – Wert und Kalk Ein zu hoher pH – Wert über längere Zeit führt zu Härteausfällungen © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 21.
2 Chemische Wasseraufbereitung 2.2. pH-Wert Einstellung pH-Wert Einstellung ist erforderlich weil: • Bestimmte Produkte, insbesondere Chlor nur in einem bestimmten pH Bereich wirken • Die Flockung nur in einem bestimmtem pH-Bereich funktioniert • Das Wasser bei zu tiefem pH-Wert korrosiv wirkt • Der im Wasser enthaltene Kalk bei zu hohem pH-Wert ausfällt, d.h. sich in Form von Krusten an den Beckenwänden absetzen kann • Hoher pH-Wert die Haut „auslaugt“ • Tiefer pH-Wert zu Hautrötungen führt © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 22.
2 Chemische Wasseraufbereitung 2.2. pH-Wert Einstellung Mittel für die pH-Wert Einstellung: Flüssigprodukte, vor allem bei Dosierung mit Pumpen (M+R-Technik): Basis: Schwefelsäure, Salzsäure, (pH-Senkung) Natronlauge (pH-Hebung) Produkte in Granulatform, vorwiegend für Handdosierung: Basis: Natriumbisulfat (pH-Senkung) Soda, Natriumbicarbonat (pH-Hebung) Gasförmige Produkte: Basis: Kohlendioxid (pH-Senkung) © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 23.
2 Chemische Wasseraufbereitung 2.3. Desinfektion Ziel: Abtötung von Bakterien, Viren und Pilzen bzw. Absenkung auf ein Maß, welches für den Badegast ungefährlich ist. Im öffentlichen Bereich definiert in Form von mikrobiologischen Anforderungen Geprüft wird auf bestimmte Keimarten (Bakterien). Geprüft wird in festgelegten Zeitintervallen durch die Gesundheitsämter. Gleichzeitig wird eine bestimmte Keimtötungsgeschwindigkeit verlangt. © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 24.
2 Chemische Wasseraufbereitung 2.3.1. Desinfektionsprodukte im öffentlichen Bereich Folgende Produkte sind in der DIN 19643 explizit genannt: •Chlorgas nach DIN EN 15363 •Chlorgas, hergestellt am Verwendungsort durch Elektrolyse •Natriumhypochlorit-Lösung nach DIN EN 15077 •Natriumhypochlorit-Lösungen, hergestellt am Verwendungsort durch Elektrolyse •Calciumhypochlorit nach DIN EN 15796 •Chlorelektrolyseanlagen im Inline-Betrieb (Durchflusselektrolyseanlagen) © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 25.
2 Chemische Wasseraufbereitung 2.3.2. Desinfektionsprodukte im Privatbad-Bereich Chlor Brom Aktivsauerstoff PHMB-Produkte Silber/Kupfer-Produkte © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 26.
2 Chemische Wasseraufbereitung Chlorprodukte Chlorprodukt Wirksubstanz Theoretischer Aktivchlor- gehalt in 100g Fest, anorganisch Calciumhypochlorit 70 % Flüssig, anorganisch Natriumhypochlorit 16 %* Fest, organisch, Trichlorisocyanursäure 91 % langsam löslich Fest, organisch, Dichlorisocyanursäure, 55 – 63 %** schnell löslich Natriumsalz *: max als 16%ige Lösung erhältlich; **: je nach genauer Wirksubstanz © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 27.
2 Chemische Wasseraufbereitung Chlorprodukte Stabilisierte Chlorprodukte (Chlorisocyanurate, „organisches“ Chlor) Langsamlösliche Chlortabletten (Dauerchlorung) Langsamlösliches Chlorgranulat (Beseitigung von Algenteppichen, Filter-Shockung) Basis: Trichlorisocyanursäre Trichlorisocyanursäure. Andere Bezeichnungen: Symclosen ( offizielle ECB – Bezeichnung), Trichlor, TCCA Summenformel: C3N3O3Cl3 Strukturformel: © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 28.
2 Chemische Wasseraufbereitung Trichlorisocyanursäre Wird als weißes Granulat hergestellt, anschließend hauptsächlich zu Tabletten (“langsamlösliche Chlortabletten“) verpresst. Aktivchlorgehalt: ca. 90 % Kommt in den Handel in Form von langsamlöslichen Tabletten, typischerweise 20 Gramm, 200 Gramm oder 250 Gramm. Ebenfalls Basis der „Multifunktionstabletten“ Reaktion mit Wasser: C3N3O3Cl3 + 3 H2O C3N3O3H3 + 3 HOCl © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 29.
2 Chemische Wasseraufbereitung Schnellösliches Chlorgranulat (Stoßchlorung, Dauerchlorung mit Chlorlösung, hergestellt durch Auflösen von Chlorgranulat) Basis: Natrium-Dichlorisocyanurat Natriumdichlorisocyanurat. Andere Bezeichnungen: Troclosen Natrium ( offizielle ECB – Bezeichnung), Dichlor, DCCNa Summenformel: C3N3O3Cl2 Na Strukturformel © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 30.
2 Chemische Wasseraufbereitung Natriumdichlorisocyanurat Wird als weißes Granulat hergestellt (“schnellösliches Chlorgranulat“), z.T.anschließend zu Tabletten verpresst (“schnellösliche Chlortabletten“). Kommt in den Handel als a) wasserfreie Ware mit ca. 63 % Aktivchlor b) Dihydrat mit ca. 56 % Aktivchlor Beide Produkte sind leicht löslich in Wasser. Der Unterschied betrifft vor allem die Kennzeichnung: während das wasserfreie Produkt mit O brandfördernd und Kl. 5.1. zu kennzeichnen ist, entfällt diese Kennzeichnung beim Dihydrat. Reaktion mit Wasser: C3N3O3Cl2 Na + 3 H2O C3N3O3H3 + 2 HOCl + NaOH © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 31.
2 Chemische Wasseraufbereitung Anorganisches Chlor Flüssigchlor Basis: Natriumhypochlorit-Lösung Anorganisches Chlorgranulat, anorganische Chlortabletten Basis: Calciumhypochlorit Brom Langsamlösliche kleine Tabletten oder Sticks Basis: Brom-Chlor-Dimethylhydantoin Silber/Kupfer-Produkte Produkte, welche langsam geringe Mengen an Silber und/oder Kupferionen an das Wasser abgeben Basis: Kupfer/Silber-Elektroden oder langsamlösliche Kupfer/Silbersalze © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 32.
2 Chemische Wasseraufbereitung Aktivsauerstoffprodukte Produkte in Tabletten und Granulatform Basis: Kaliummonopersulfat Produkte in flüssiger Form Basis: Wasserstoffperoxid © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 33.
2 Chemische Wasseraufbereitung PHMB-Produkte Desinfektionsmittel in flüssiger Form („chlorfeie Wasserpflege“) Basis: Poly-Hexamethylen-Biguanid (PHMB,Biguanid) © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 34.
2 Chemische Wasseraufbereitung Silber/Kupfer-Produkte Produkte, welche langsam geringe Mengen an Silber und/oder Kupferionen an das Wasser abgeben Basis: Kupfer/Silber-Elektroden oder langsamlösliche Kupfer/Silbersalze © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 35.
2 Chemische Wasseraufbereitung 2.4. Oxidation Neben der Keimtötung bzw. Keimverhinderung ist bei der Wasseraufbereitung auch eine „nasse Verbrennung“ der in das Wasser eingebrachten Verschmutzungen erforderlich. Dafür ist ein Oxidationsmittel erforderlich Bei folgenden Mitteln ist die Desinfektion und Oxidation mit demselben Produkt möglich: Chlorprodukte, Bromprodukte, Aktivsauerstoffprodukte Bei folgenden Produkten wird die Oxidation mit einem Extraprodukt empfohlen: PHMB, Silber/Kupfer © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 36.
3 Zusatzschritte 3.1. Flockung Flockmittel •NUR bei Sandfiltern (Quarzsand, Filter Glas) •enthalten Aluminiumsalze und / oder Lanthan •pH-Wert abhängig! • Bildung der Aluminiumflocken nur bei pH = 6.5 - 7.8 • Besonders rasch und vollständig bei pH = 7.0 - 7.4 •Lanthantechnologie • Höhere pH-Wert-Toleranz • Effektivere Phosphat-Entfernung © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 37.
3 Zusatzschritte 3.1. Flockung Trübungsentfernung Flockung Entstabilisierung •Alle kolloidal gelösten Schmutzstoffe im Wasser sind negativ geladen. •Teilchen mit gleicher Ladung stoßen sich ab •Partikel können sich nicht zu größeren, filtrierbaren Agglomeraten zusammenlagern - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Visuell trübes Wassers © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 38.
3 3.1. Zusatzschritte Flockung •Entstabilisierung mit großen, positiv geladenen Teilchen •Folge: Zusammenlagerung der Partikel und Filtrierbarkeit + ++ - - - - - - - - +- - - - - -- - - - - - - - - - - - -- - - -- - -- -- + -- - - - - - - - - - - - -+ -- - - - - - +- - - - - - - - - - - -- - - - - - - -- - - - - - - - --- + --- - -- +- - - - - - - - - - - - - -- - - -- - - - - Visuell trübes Wassers Visuell klares Wasser © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 39.
3 Zusatzschritte 3.1. Flockung © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 40.
3 Zusatzschritte 3.1. Flockung Flockungsvorgang: kleinste Partikel werden zu größeren Einheiten zusammengelagert („Entstabilisierung“) und anschließend in eine Flocke eingehüllt, so daß diese eigentlich nicht filtrierbaren Partikel filtrierbar werden. Flockmittel: Flüssige Flockmittel für kontinuierliche Flockung Einsatz: öffentliche Bäder, Privatbäder ohne Skimmer Flockmittel in Tablettenform, im allgemeinen in Kartuschenform Einsatz: Privatbäder, Hotelbäder, wenn keine kontinuierliche Flockung vorhanden (Problemlöser) Basis: verschiedene Aluminiumverbindungen, in seltenen Fällen in Kombination mit Eisensalzen In besonderen Fällen in Kombination mit sogenannten Flockungshilfsstoffen © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 41.
3 Zusatzschritte 3.2. Algenverhütung Algenverhütungsmittel (Algizide) verhindern Algenbildung, sind jedoch in der empfohlenen Anwendungsmenge keine „Algenkiller“ Algizide: schäumende bzw. schaumarme Algizide Einsatz: überall, wo keine Gegenstrom-Anlage oder Wasserattraktion (z.B. Wasserfall Sprudelpilz) vorhanden ist Wirkstoffe: quaternäre Ammoniumverbindungen schaumfreie Algizide Einsatz: bei Vorhandensein einer Jet-Anlage, bei Springbrunnen o.ä.. Wirkstoffe: polyquaternäre Ammoniumverbindungen © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 42.
3 Zusatzschritte 3.3 Härtestabilisierung Härtestabilisatoren (sog. Sequestrierer) um hartnäckigen Kalkbelägen vorzubeugen, welche bei mittelhartem und hartem Wasser unweigerlich bei höheren pH Werten erfolgen würden Wirkstoffe: Polycarbonsäuren, Phosphonsäuren © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 43.
3 Zusatzschritte 3.3 Härtestabilisierung Härtestabilisatoren (sog. Sequestrierer) um hartnäckigen Kalkbelägen vorzubeugen, welche bei mittelhartem und hartem Wasser unweigerlich bei höheren pH Werten erfolgen würden Wirkstoffe: Polycarbonsäuren, Phosphonsäuren © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 44.
Im Namen der BAYROL Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit © BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 45.
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