Bsw-Fachberater Schwimmbadtechnik Köln 2020

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Bsw-Fachberater Schwimmbadtechnik Köln 2020
bsw-Fachberater Schwimmbadtechnik
     Köln 2020
© BAYROL | 08.10.2020 | Dr. Nestl | Seite 1.
Bsw-Fachberater Schwimmbadtechnik Köln 2020
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.

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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

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1 Physikalische Wasseraufbereitung

                                               Schema Privatbad

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1 Physikalische Wasseraufbereitung

                                               Schema öffentliches Bad, aufwendiges Privatbad

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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.

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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.

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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

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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

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1 Physikalische Wasseraufbereitung
         1.3 Filterung:

         1.3.1. Sandfilter                      Rückspülung

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1 Physikalische Wasseraufbereitung

           1.3.2. Kieselgur-Anschwemmfilter

           Vorteile:

           Sehr gute Filterwirkung

           Nachteile:

           Nicht für Flockung geeignet
           Abwasserbehörden fordern Absetzbecken

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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

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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

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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.
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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)

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2 Chemische Wasseraufbereitung
      2.2. pH-Wert Einstellung
      Der pH –Wert von natürlichem Wasser ist nie konstant

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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2 Chemische Wasseraufbereitung

           Aktivsauerstoffprodukte

            Produkte in Tabletten und Granulatform

                         Basis: Kaliummonopersulfat

            Produkte in flüssiger Form

                         Basis: Wasserstoffperoxid

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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

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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
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3 3.1.
         Zusatzschritte
            Flockung

          •Entstabilisierung mit großen, positiv geladenen Teilchen

          •Folge: Zusammenlagerung der Partikel und Filtrierbarkeit

                                                                                 +
                                                                                 ++
                                - - - - - -                 -      - +- - - -          - -- - -      -
                               - - - - - -                - -     -- - - -- - --          -- +
                                                                                             --    - -
                                - - - - - -                -          - - -+    -- -   - - -       - +- -
                               - - - - - -                - -     - -- - -                - -      - - --
                                - - - - - -                -          --- + --- -      -- +- - -      -
                               - - - - - -                - -     - -- - -              -- - -     - -
                                         Visuell trübes Wassers          Visuell klares Wasser

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3 Zusatzschritte
               3.1. Flockung

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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

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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

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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

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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

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Im Namen der BAYROL

                                      Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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