Legionellen - humanpathogene wassergängige Bakterien

Teil 5: Sanierung kontaminierter Trinkwasserversorgungssysteme

Prof. Dr. Dieter Kreysig*

Für die Dekontamination mikrobiell verseuchter Trinkwasserversorgungsanlagen und deren erforderlichen Schutz vor Rekontamination stehen bau-, betriebs- und verfahrenstechnische Möglichkeiten zur Verfügung. Ihr zielgerichteter Einsatz - insbesondere für die hygienische Sanierung von Gebäuden, in denen Wasser für die Öffentlichkeit abgegeben wird - sichert den Schutz der Verbraucher vor potenziell von Trinkwasser ausgehender gesundheitlicher Gefährdung.

Die sachkundig vorgenommene sanitärtechnische Bestandsaufnahme einer als mikrobiell kontaminiert erkannten Trinkwasserversorgungsanlage als Voraussetzung für die Erarbeitung eines Sanierungskonzeptes [18] gibt im Zusammenhang mit mikrobiologischen Untersuchungsbefunden wichtige Hinweise für die einzusetzenden bau-, betriebs- und verfahrenstechnischen Maßnahmen. Maßstab und Richtschnur für die Beurteilung eines Bestandssystems in Bezug auf eine anstehende Dekontamination und hygienische Sanierung und dafür objekttypisch anzuwendender/einzuleitender vorgenannter Maßnahmen sind die im DVGW-Arbeitsblatt W 551 [19] gegebenen Hinweise und Festlegungen. Eine gute Übersicht über diese zugrunde zu legenden Kriterien und Maßstäbe findet sich in dem Beitrag "Verminderung des Legionellenwachstums in Trinkwasser-Installationen", siehe IKZ-HAUSTECHNIK Heft 8/2004.

Bau- und betriebstechnische Maßnahmen sollen die "ökologische Nische" schließen, die Mikroorganismen für ihre Ansiedlung und Vermehrung (Biofilm) in einer Trinkwasser-Installation finden. Vielfach ist die Realisierung dieser Maßnahmen jedoch nicht von einer dauerhaften Beseitigung der eingetretenen Kontamination begleitet, sodass dafür verfahrenstechnische Maßnahmen unumgänglich werden.

Bautechnische Maßnahmen

In der Regel handelt es sich um mehr oder weniger umfangreiche Eingriffe in das Installationssystem oder Teile davon (Trinkwassererwärmer, Leitungen, Entnahmearmaturen, Enthärtungsanlagen usw.) mit dem bereits erwähnten Ziel [18] der Ausschaltung eines bautechnischen Gefährdungspotenzials für mikrobielle Kontamination/Rekontamination und die Schaffung der Voraussetzung für eine erfolgreiche Sanierung. Beispielhaft sind bautechnisch zu erfüllende Forderungen und Notwendigkeiten zur Herstellung eines hygienisch adäquaten Zustandes in einem Trinkwasser-Installationssystem in Übersicht 1 zusammengestellt.

Die Rangfolge ihrer Durchführung sowie die Dringlichkeit ihrer Realisierung ergibt sich aus den vorliegenden mikrobiologischen Untersuchungsbefunden an den beprobten Stellen/Bereichen des Systems sowie der Korrelation thermischer und strömungstechnischer Messwerte und Parameter (vgl. [18] Übersichten 1, 2 und 3). Ebenso ist die Kontrolle ihrer Wirksamkeit zu verfolgen und letztlich zu verifizieren.

Betriebstechnische Maßnahmen

Betriebstechnische Maßnahmen richten sich im Wesentlichen auf die Schwerpunkte

- Gewährleistung eines kontaminationshemmenden Temperaturregimes im TWwarm- wie auch TWkalt-Versorgungsteil,
- Sicherung eines ununterbrochenen bestimmungsgemäßen Betriebs,
- Erfassung und Dokumentation wichtiger Betriebsparameter für die frühzeitige Erkennung hygienisch bedenklicher Abweichungen sowie
- Kontrolle und Durchführung erforderlicher Wartungs-, Instandhaltungs- und Instandsetzungsarbeiten.

Bezüglich des kontaminationshemmenden Temperaturregimes im Warmwasser führenden Teil des Installationssystems wird in [19] ausgeführt: "Bei Großanlagen muss das Wasser am Wasseraustritt des Trinkwassererwärmers stets eine Temperatur von > 60 °C einhalten. Der gesamte Trinkwasserinhalt von Vorwärmstufen ist mindestens einmal am Tag auf > 60 °C zu erwärmen. Innerhalb des Regelkreises ist betriebsbedingt mit Abweichungen von der geforderten Temperatur von 60 °C zu rechnen. Kurzzeitige Abweichungen im Minutenbereich der Temperatur am Austritt des Trinkwassererwärmers sind tolerierbar.

Zirkulationssysteme ... sind so zu betreiben, dass die Wassertemperatur im System um nicht mehr als 5 K gegenüber der Warmwasseraustrittstemperatur unterschritten wird.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, auch mit anderen technischen Maßnahmen und Verfahren das angestrebte Ziel und die Vorgaben dieses Arbeitsblattes einzuhalten. In diesen Fällen müssen die einwandfreien Verhältnisse durch mikrobiologische Untersuchungen nachgewiesen werden."

Für den Kaltwasser führenden Bereich wird allgemein davon ausgegangen, dass Keimvermehrung begünstigende Temperaturen von > 20 °C vermieden werden sollen. Das ist durch eine entsprechende Leitungsführung und angemessene Dämmung der gesamten Kaltwasser-Installation zu sichern.

Anmerkungen zu einem bestimmungsgemäßen Betrieb nach DIN 1988-4 (einschließlich Wartung, Instandhaltung, Instandsetzung - niedergelegt in einem Betriebshandbuch) wurden bereits im Teil 4 dieses Aufsatzes mitgeteilt. An dieser Stelle sei ausdrücklich die Notwendigkeit der regelmäßigen Betätigung sämtlicher Zapfstellen und sonstiger Auslaufarmaturen des gesamten Installationssystems hingewiesen. Erfolgt dies nicht/nicht regelmäßig im Rahmen des "normalen" Nutzungsregimes, ist es durch Zwangsspülungen - personell oder automatisch mittels eingebauter Magnetventile oder entsprechend programmierbarer Armaturen - zu sichern. Ebenso verdienen mit Bezug auf einen bestimmungsgemäßen Betrieb die Maßnahmen große Aufmerksamkeit, die in Abhängigkeit von der Dauer einer Betriebsunterbrechung einzuleiten sind (vgl. Übersicht 2).

Die Erfassung wichtiger Betriebsparameter wie

- Temperaturregime,
- Druck,
- Wasser-/Energieverbrauch,
- diverse Strömungstechnische Werte,
- Funktion und Betriebsweise von Zusatzeinrichtung (Dosierstationen, Enthärtungsanlagen usw.),
- Filterpflege,
- sonstige Auffälligkeiten

erfolgt messtechnisch entweder manuell bzw. durch Beaugenscheinigung oder durch dezentrale/zentrale Messwerterfassung und -auswertung [22]. Über die Betriebsparameter wird zweckmäßigerweise ein Betriebsbuch geführt, dessen regelmäßige Auswertung Grundlage der erforderlichen Wartung, Instandhaltungsplanung/Instandhaltung und Instandsetzung darstellt (vgl. [21]).

In Anbetracht der hygienischen Situation bzw. der gesundheitlichen Sensibilität der Verbraucher kann es ratsam sein, auch mikrobiologische Untersuchungsbefunde zu ermitteln und zu dokumentieren.

Verfahrenstechnische Maßnahmen

In Kombination mit vorangegangenen bau- und betriebstechnischen Maßnahmen verfolgen verfahrenstechnische Maßnahmen das Ziel, eine vorhandene mikrobielle Kontamination eines Trinkwasser-Installationssystems zu beseitigen sowie eine Rekontamination dauerhaft auszuschließen. Mit ihren spezifischen Wirkungen und Wirkungsgrenzen werden die einzelnen verfahrenstechnischen Maßnahmen wie

- Grunddesinfektion (thermisch, chemisch),
- UV-Desinfektion oder
- Permanentdosierung von zugelassenen Desinfizienzien (ex-situ, in-situ)

dieser Zielstellung unterschiedlich gerecht. Dieser Sachverhalt muss jedoch im Rahmen der Erarbeitung eines Sanierungskonzeptes beachtet werden.

Es sollte auch unterschieden werden, ob es angesichts eines Problems angeraten ist, mittels der gewählten Maßnahme eine Gefahren abwendende allgemeine Keimminderung zu erreichen oder ob eine Desinfektion, also eine generelle Keimreduktion im gesamten Installationsbereich (planktonische Spezies ebenso wie die im Biofilm sessilen) das Sanierungsziel ist.

Den nachfolgend hinsichtlich ihrer jeweiligen Wirkungsbedingungen, Wirkungsergebnisse und Wirkungsbegrenzungen exemplarisch dargestellten verfahrenstechnischen Maßnahmen ist das Kriterium Desinfektion als Wirkziel zugrunde gelegt.

Grunddesinfektion

Eine Grunddesinfektion ist immer dann angeraten, wenn eine unmittelbare und umfassende Gefahrenabwendung in einem kontaminierten Installationssystem erforderlich ist. Die Durchführbarkeit ist jedoch an eine Reihe von Bedingungen und Voraussetzungen geknüpft, was ihre Applizierbarkeit im konkreten Fall eines Bestandsgebäudes oft einschränkt oder sogar ausschließt. Ein weniger von derartigen Beschränkungen betroffener Einsatzfall ist die Grunddesinfektion eines neuerrichteten oder rekonstruierten Systems/Teilsystems unmittelbar vor der Übergabe an den Betreiber und Inbetriebnahme als Trinkwasser-Versorgungsanlage.

Eine Grunddesinfektion wird entweder auf chemischem oder thermischem Wege realisiert.

Chemische Grunddesinfektion

Für die Durchführung einer Grunddesinfektion unter Einsatz von chemischen Desinfizienzien ist in der Regel das jeweilige Gebäude bzw. der zu desinfizierende Teil davon zu evakuieren oder in Ausnahmefällen zeit- und personalaufwendig so abzusichern, dass keine Bewohner oder sonstige Nutzer zu Schaden kommen können. Entsprechend dem DVGW-Arbeitsblatt W 551 (W 552 alte Fassung) und in Anlehnung an das Arbeitsblatt W 291 [23] ist folgende Vorgehensweise zu empfehlen:

Nachdem das zu desinfizierende Installationssystem außer Betrieb gesetzt und gegenüber anderen Installations- bzw. Versorgungsbereichen hydraulisch getrennt wurde, ist es mit dem Desinfizienz (Übersicht 3) in der erforderlichen Initialkonzentration im gesamten Füllwasser zu beschicken. Hierbei kommt es vor allem darauf an, dass dieses desinfizienzhaltige Wasser an sämtliche Installationsteile und -bereiche gelangt und über die Einwirkdauer in der erforderlichen Wirkkonzentration anliegt. Durch Betätigen aller Zapfstellen und Auslaufarmaturen muss gewährleistet werden, dass diese wirksam in die Grunddesinfektion einbezogen sind. Gleichzeitig dienen diese Zwangsentleerungen dazu, festzustellen, ob an allen peripheren Ausläufen die desinfizienztypische Mindest-Wirkkonzentration anliegt oder eine entsprechende Nachdosierung erforderlich ist, um die eingetretene Desinfizienz-Zehrung zu kompensieren. Erst wenn die durch Installationsmaterialien, Wasserinhaltsstoffe, Biofilmbeläge oder thermisch induzierte Zehrung abgeklungen ist und eine für die Zielstellung erforderliche Stationär-Konzentration an Desinfizienz-Zusatz im gesamten System mithilfe durchzuführender analytischer Untersuchungen nachgewiesen ist, beginnt die einzuhaltende Einwirkdauer. Am Ende der Einwirkzeit ist das desinfizienzhaltige Füllwasser - möglichst über Zapfstellen - durch Frischwasser zu verdrängen und das System so lange zu spülen, bis an allen Zapfstellen Trinkwasser ausfließt, welches keine Restkonzentration an Desinfektionsmittel über der in der TrinkwV. zugelassenen Höchstgrenze enthält. Beim Entleeren des desinfizienzhaltigen Füllwassers und dem nachfolgenden Spülen sind umwelt- und abwasserrelevante Auflagen für das jeweils eingesetzte Desinfizienz zu beachten. Darüber hinaus sind die entsprechenden Arbeits- und Gesundheitsschutz-Bestimmungen während der gesamten Durchführung der Grunddesinfektion strikt einzuhalten.

Nach Abschluss der Grunddesinfektion wird das System in den hydraulischen und juristischen Status als Trinkwasser-Versorgungsanlage zurückversetzt und dem Betreiber übergeben. Eine sorgfältige Protokollierung aller Schritte, Maßnahmen, Analysenwerte usw. zum Ablauf der Grunddesinfektion ist unabdingbarer Bestandteil der erbrachten Leistung. Deren Ergebnis ist anhand mikrobiologischer Untersuchung von Proben, die an für das Installationssystem repräsentativen Stellen unmittelbar nach Abschluss der Arbeiten entnommen wurden, und 2 Wochen bzw. 3 Monate danach, zu dokumentieren.

Die Wirksamkeit einer chemischen Grunddesinfektion wird beeinträchtigt bzw. begrenzt durch eine Vielzahl bautechnischer/hydraulischer Faktoren. Grundvoraussetzung für den Erfolg ist, dass das Desinfektionsmittel in der erforderlichen Wirkkonzentration über die Einwirkzeit bis an alle Auslaufstellen gelangt. Totstränge, nicht bekannte Zapfstellen, nicht/ungenügend zirkulierte Strangabschnitte usw. sind mit der chemischen Grunddesinfektion nicht/nicht ausreichend dekontaminierbar. Wo das Desinfizienz nicht in der erforderlichen Konzentration hingelangt, ist eine Desinfektion nicht möglich und bei einer lediglich erzielten Keimminderung die Voraussetzung für eine alsbaldige massive Rekontamination gegeben.

Wichtig: Vor der Wahl des einzusetzenden Desinfektionsmittels ist dessen Verträglichkeit gegenüber den Bestandteilen und Materialien des Installationssystems zu klären. Außerdem sei angemerkt, dass eine erfolgreich abgeschlossene Grunddesinfektion keinerlei Schutz vor erneuter Kontamination über eintretendes Wasser oder retrograde Verkeimung bietet. Sie ist vielmehr als eine temporär wirksame Desinfektionsmaßnahme zu betrachten und zu bewerten.

Thermische Grunddesinfektion

Die an zahlreichen Sanierungsobjekten des öffentlich-gewerblichen Bereichs gesammelten Erfahrungen lassen den Schluss zu, dass in Biofilmen einer Trinkwasser-Versorgungsanlage inkorporierte oder - wie im Falle der Legionellen in Wirtsorganismen schmarotzende - Mikroorganismen mittels erhöhter Temperatur erst bei > 70 °C über eine Einwirkdauer von mindestens 3 (besser 5) Minuten in einer der Desinfektion entsprechenden Rate abgetötet werden. Soll nun ein kontaminiertes System thermisch desinfiziert werden [24], so erfordert dies die Errichtung eines thermischen Betriebsregimes, das diese Bedingung erfüllt, also bewirkt, dass sämtliche tatsächlich oder potenziell biofilmtragenden wasserkontaktierten Bestandteile des Installationssystems für die angemessene Zeitdauer > 3 Minuten eine Körper-/Materialtemperatur von > 70 °C annehmen. Da in solcher Situation das Füllwasser nicht allein das zu desinfizierende Medium ist, sondern vielmehr als Wärmeüberträger auf die biofilmtragenden Bestandteile des Installationssystems fungiert, ist in der Regel eine Wassertemperatur von (80 ... 85) °C erforderlich. Alle Leitungsabschnitte, buchstäblich bis zur letzten Auslaufarmatur, müssen mit dieser Materialtemperatur beaufschlagt werden. Jedes Segment nicht oder nur ungenügend inhibierten/abgetöteten Biofilms (bau- und betriebstechnische Voraussetzungen!) wirkt als Quelle für Rekontamination, die oft schon kurze Zeit nach einer unvollständigen thermischen Desinfektion (oder einer thermischen Behandlung mit dem Ziel der Keimreduzierung) mikrobiologisch nachweisbar ist und schlimmstenfalls ein erneutes Gesundheitsrisiko verursacht, mit der Notwendigkeit der Wiederholung thermischer Eingriffe in mehr oder weniger kurzen Intervallen.

Sofern
- die Warmwasserbereitung die erforderliche hohe Vorlauftemperatur einer angemessenen Wassermenge ermöglicht,
- die Installationsmaterialien eine solche thermische Belastung vertragen (verzinktes Stahlrohr!),
- die temporäre Wasserhärte in vertretbaren Grenzen liegt (Kalkabscheidung) und
- während dieser Prozedur der Verbrühungsschutz für die Verbraucher/Nutzer gewährleistet werden kann,
ist eine thermische Desinfektion durchführbar und zweifellos ein Desinfektionsverfahren der Wahl.

Beachtet und in Entscheidungsprozesse einbezogen werden sollten folgende Aspekte: Die thermische Desinfektion stellt keinen Schutz vor erneutem Keimeintrag durch das Wasser mit der Folge der sukzessiven Neubildung eines Biofilms und ebenfalls keinen Schutz vor retrograder (luftseitiger) Kontamination dar, was die Wirkdauer naturgemäß begrenzt. Darüber hinaus sind die mit einer thermischen Desinfektion verbundenen Kosten zu beachten. Die für die Warmwasserbereitung benötigte Energie sowie die Menge des als Transportmedium erforderlichen Wassers sind nur in Ausnahmefällen rückgewinnbar und stellen teilweise erhebliche Kostenfaktoren dar. So benötigt man z.B. für die Erwärmung von 1 m³ Wasser um 10 K einen Netto-Energieaufwand von 11,6 KWh. Ähnlich verhält es sich in Bezug auf den im konkreten Fall meist erforderlichen Aufwand an Personal und Arbeitszeit für die Betätigung manueller Auslaufarmaturen, um diese mit der entsprechenden Temperatur kontrolliert zu beaufschlagen. Die effektive Aufwandsbilanz für die Durchführung einer einmaligen thermischen Desinfektion eines Klinikgebäudes für Maximalversorgung mit 500 Betten ist in Übersicht 4 zusammengefasst. Unter Beachtung von bau- und betriebstechnischen Voraussetzungen, Wirkung und begrenzter Wirksamkeit stellt die thermische Desinfektion unter bestimmten Umständen das Desinfektionsverfahren dar, mit dem momentan und für eine gewisse Zeitspanne ein Hygieneproblem beherrschbar wird und akute Gefahrenabwendung für die Nutzer eines Installationssystems erfolgen kann. Als Dauerlösung ist sie nachgewiesenermaßen ungeeignet. Vielmehr sind in - im Allgemeinen immer kürzer werdenden - Intervallen Wiederholungen erforderlich, um die hygienische Sicherheit in einem einmal befallenen Installationssystem zu gewährleisten.

Fortsetzung folgt

* Prof. Dr. Dieter Kreysig, wissenschaftlicher Berater der AQUAROTTER GmbH.

Literatur:
[18] Kreysig, D. : Legionellen - humanpathogene Bakterien; Teil 4 Mikrobielle Kontamination von Trinkwasserversorgungsanlagen in Bestandsgebäuden - Detektion, Bewertung, Sanierung; IKZ-HAUSTECHNIK Heft 7/2004, Seite 30 - 34.
Kreysig, D.: Legionellen - Mode-Bakterium oder tödliche Gefahr?; Wärme + Versorgungstechnik; Teil 1 2001 (6), 39 - 44: Teil 2 2001 (11), 35 - 41; Teil 3 2002 (10), 25 - 32.
[19] DVGW Technische Regel Arbeitsblatt W 551 (neue Fassung).
[20] Heinrichs, F.-J.: Verminderung des Legionellenwachstums in Trinkwasser-Installationen - Wesentliche Neuerungen des DVGW-Arbeitsblattes W 551; IKZ-HAUSTECHNIK Heft 8/2004, Seite 38 - 46.
[21] VDI-Richtlinien: VDI-Richtlinie 6023 - Hygienebewusste Planung, Ausführung, Betrieb und Instandhaltung; Beuth Verlag Berlin 1999.
[22] Bartz, R.: Wasserhygiene und Gebäudemanagement; TAB - Technik am Bau 2004 (3), 60 - 63.
[23] Technische Regel - Arbeitsblatt W 291: Reinigung und Desinfektion von Wasserverteilungsanlagen; Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH Bonn, 2000.
[24] Schulze-Röbbecke, R.et all.: Zbl. Hyg. 1990, 84-100.

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