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Wasser 2008: Preise für Gesundheits- und Umweltschutz

17.04.2008
Schwimmen und Baden sind beliebt und fördern die Gesundheit.

Doch gilt das auch, wenn sich viele Badegäste im Schwimmbecken tummeln? Sorgt die Desinfektion auch dann noch für gute Badewasserqualität? Und ist eine Desinfektion, beispielsweise mit Chlor, tatsächlich unbedenklich?

Dr.-Ing. Thomas Glauner, Waldbronn, ist diesen Fragen nachgegangen und wird für seine Arbeiten am 28. April mit dem Willy-Hager-Preis anlässlich der Tagung "Wasser 2008" in Trier ausgezeichnet. Den mit 6.000 Euro dotierten Preis teilt er sich mit Dr.-Ing. Christian Schaum, Darmstadt, der den Preis für neue Verfahren der Klärschlammbehandlung erhält.

Den Willy-Hager-Preis wie auch weitere Preise der Wasserchemischen Gesellschaft verleiht deren Vorsitzender, Professor Dr.-Ing. Martin Jekel, TU Berlin, unter dessen Regie auch das Tagungsprogramm erstellt wurde. Die Wasserchemische Gesellschaft nimmt sich als Fachgruppe innerhalb der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) der drängendsten Fragen der Gewässerreinhaltung, der Trinkwasserqualität oder Abwasseraufbereitung an und stellt aktuelle Problemlösungen in Trier vor. Bei der Aufbereitung von Schwimmbeckenwasser rücken derzeit Bildung und Nachweis von Nebenprodukten der Desinfektion und deren Minimierung in den Fokus - das Thema, dessen sich Thomas Glauner angenommen hat.

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Das Infektionsschutzgesetz schreibt vor, dass hygienischen Risiken in Schwimmbädern durch Desinfektion begegnet werden muss. Es wurden Anforderungen an das Beckenwasser und Verfahren zur Aufbereitung des Wassers festgelegt (DIN 19643). Bei diesen Verfahren wird das Beckenwasser im Kreislauf geführt, darin feinstverteilte oder kolloidal gelöste organische Wasserinhaltsstoffe werden durch Flockungsfiltration (mit Sandfiltern) eliminiert, abschließend wird mit Chlor desinfiziert.

Unter organischen Wasserinhaltsstoffen versteht man Belastungsstoffe, die die Badegäste "mitbringen": Mikroorganismen, Schweiß, Urin, Haare, Hautschuppen und Kosmetika. Aber auch Huminstoffe (von humus = Erdboden) zählen dazu. Das Desinfektionsmittel reagiert aber nicht nur mit diesen organischen, sondern auch mit anorganischen Wasserinhaltsstoffen (Salzen und Mineralien) und bildet so Desinfektionsnebenprodukte (DNP).

Die bekanntesten Vertreter der DNP sind die Trihalogenmethane. Ferner findet man Halogenessigsäuren, halogenierte Acetonitrile und andere Stoffe, die die Schleimhaut reizen oder gar toxisch wirken können. Da auch stickstoffhaltige Substanzen anwesend sind, entstehen Chloramine und Stickstofftrichlorid, das zum typischen Hallenbadgeruch und zur Reizwirkung der Schwimmbadluft beiträgt. Das Interesse ist also groß, die DNP im Schwimmbeckenwasser zu minimieren, ohne auf die hygienische Sicherheit durch Desinfektion zu verzichten.

Thomas Glauner hat Voraussetzungen näher studiert, die die Verringerung von DNP im Schwimmbeckenwasser ermöglichen: rasche Entfernung oder Verringerung der organischen Belastungsstoffe und Eliminierung der halogenorganischen DNP.

Neben Modelluntersuchungen über die Reaktionsmöglichkeiten der im Schwimmbeckenwasser vorhandenen Stoffe wurden in verschiedenen öffentlichen Bädern umfangreiche Messkampagnen durchgeführt. Außerdem wurden im Vergleich zur konventionellen Schwimmbeckenwasseraufbereitung Möglichkeiten und Grenzen der Membranfiltration und der erweiterten Oxidationsverfahren (AOP, advanced oxidation processes: Ozon/H2O2) untersucht.

Es zeigte sich, dass die konventionelle Aufbereitung bei maximalen Besucherzahlen deutlich überfordert war, wobei die DNP-Konzentrationen zeitlich verzögert anstiegen, was sich auch über Tage mit geringer Auslastung fortsetzte. Etwa zwei Drittel der gebildeten DNP war auf Verunreinigungen, die von den Badegästen eingetragen worden waren, zurückzuführen. Die kosmetischen UV-Filtersubstanzen hatten dabei ein extrem hohes DNP-Bildungspotenzial.

Die Membranfiltration ermöglicht eine gegenüber der Sandfiltration deutlich verbesserte hygienische Sicherheit. Aber selbst mit Nanofiltration, bei der die Membranen auch sehr kleine gelöste Teilchen zurückhalten, konnten einige gentoxische Stoffe nicht entfernt werden. Hier sind zusätzlich Oxidationsverfahren angesagt, wobei die Ozonung schlechter abschneidet als die AOP, bei denen gezielt OH-Radikale gebildet werden. Thomas Glauner hat auf Basis dieser Ergebnisse eine Verfahrenskombination zur Schwimmbeckenwasseraufbereitung erarbeitet, um damit die Gesundheit der Badenden besser zu schützen.

Christian Schaum sorgt sich um eine nachhaltige Verwertung des bei der Abwasserbehandlung anfallenden Klärschlamms. Klärschlamm wird wegen seines hohen Phosphorgehalts gern in der Landwirtschaft als Düngemittel genutzt. Doch enthält er als Schadstoffsenke auch Schwermetalle und organische Schadstoffe. Daher muss er behandelt, manchmal auch entsorgt werden. Die Kosten der Entsorgung müssen dabei so gering wie möglich gehalten werden, und das gelingt umso besser, je geringer das Klärschlammvolumen ist.

Man versucht daher, Klärschlamm so gut es geht zu entwässern. Christian Schaum hat gezeigt, dass eine chemische Klärschlammbehandlung, und zwar eine Kombination einer sauer-oxidativen Klärschlammkonditionierung mit einer pH-Wert-Absenkung und Zugabe von Wasserstoffperoxid, insbesondere bei eisenreichen Klärschlämmen, die Entwässerbarkeit in Pressen und Dekantern deutlich verbessert. Die zusätzlichen Investitions- und Betriebskosten für eine kommunale Abwasserbehandlungsanlage können sich durch die Kosteneinsparungen bei der Klärschlammentsorgung in 2,5 bis 4 Jahren amortisieren.

Ein ausgeklügeltes chemisches Verfahren stellt Schaum auch für die Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm vor. Es geht von den nach der Klärschlammverbrennung entstehenden Klärschlammaschen aus. Die sequentielle Fällung von Phosphaten kann durch gezielte pH-Wert-Einstellungen bei der Eluation so durchgeführt werden, dass die Reststoffe, vor allem die Schwermetalle, sehr gut abgetrennt werden. Als Wertstoff entsteht Calciumphosphat für die Landwirtschaft. Beide Verfahren hat Schaum in seiner 2007 veröffentlichten Doktorarbeit, die er an der TU Darmstadt angefertigt hat, ausführlich beschrieben.

Mit der Entfernung von polaren Spurenstoffen aus kommunalen Abwässern hat sich Dr. Stefan Weiß in seiner Doktorarbeit an der TU Berlin befasst und dabei das Potenzial von Membranbioreaktoren ausgelotet. Er erhält in Trier den Promotionspreis auf dem Gebiet der Wasserchemie, dotiert mit 1.500 Euro. Den mit 3.000 Euro dotierten Preis der Wasserchemischen Gesellschaft überreicht Martin Jekel an Dr. Carsten Schmidt, Köln, der mit seinen auch international viel beachteten analytischen Arbeiten über anthropogene Spurenstoffe im Grundwasser und Boden viel zum Verständnis der Prozesse im Untergrund und bei der Trinkwasseraufbereitung beigetragen hat.

Die Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) gehört mit rund 28.000 Mitgliedern zu den größten chemiewissenschaftlichen Gesellschaften weltweit. Sie hat 25 Fachgruppen und Sektionen, darunter die Wasserchemische Gesellschaft mit rund 950 Mitgliedern. Die Wasserchemische Gesellschaft wurde 1926 als "Fachgruppe für Wasserchemie" im Verein Deutscher Chemiker gegründet. 1948 erfolgte die Neugründung als "Fachgruppe Wasserchemie" in der Gesellschaft Deutscher Chemiker. Seit 2000 heißt sie "Wasserchemische Gesellschaft - Fachgruppe in der GDCh". Sie ist tätig für den wirksamen Schutz, die sinnvolle Nutzung, die zweckmäßige Aufbereitung und Reinigung sowie die sachgemäße Untersuchung und Beurteilung des Wassers. Sie fördert die bereichsübergreifende Kooperation und das systemare Verständnis des Wasserfaches.

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://www.gdch.de

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