Post on 19-Oct-2020
transcript
Aktuelle und neue
Wasseraufbereitungsverfahren
aus hygienischer Sicht
F. v. Rheinbaben
Bedeutung von Wasser in der
Hygiene
• Lebensmittel, Trinkwasser • Lösungsmittel für Verschmutzungen beim Reinigen
(Textilhygiene)
• Rohstoff für den Betrieb kritischer Instrumente
(Befeuchter, Kühlwasser, Wärmetausch etc.)
• Verdünnungsmittel für Desinfektionsmittelkonzentrate
• Körperhygiene (Sanitärbereiche)
• Badewasser (Schwimmbäder, Geburtswannen etc.)
• Entsorgung (Abwasser)
• Und anderes
Lebensform / Vorstufe
von Lebensformen
Kategorie
Mehrzeller • Fadenwürmer
• Rädertiere
• Wenigborster
• Kleinkrebse
• Wasserasseln
Einzellige Organismen • Protozoen
• Bakterien
• Mikroalgen
• Pilze
Agenzien • Bakteriophagen
• Viren
Virusfamilie
Genera/Art
Vorkommen in
Abwasser Oberflächen-wasser Trinkwasser
Picornaviren Poliovirus Coxsackieviren Hepatitis A-Virus Sonstige Enteroviren
+++ ++ ++ +
++ + + ?
(+) -
(+) ?
Reoviren Reo-Viren Rotaviren
+ ++
+ +
- (+)
Parvoviridae Parvovirus + + -
Papovaviren Vacuolating-Virus + ? -
Adenoviridae Adenoviren + + +
Paramyxo-viridae Parainfluenzavirus + + -
Corona-viridae Coronaviren + - -
Aufbereitungsverfahren von Wasser
• Verfahren zur Abtötung / Inaktivierung von
Mikroorganismen und Viren
• Verfahren zur Entfernung organischer Substanzen
• Verfahren zur Entfernung anorganischer Substanzen,
insbesondere gelöster Salze
UV
245 nm
Flüssigkeits-
strom
An
od
e C
ath
od
e - +
H2O NaCl
H2
NaClO
NaCl
H2O
Cl2 + 2 Na+ + 2OH- NaClO + NaCl + H2O
2Cl- Cl2 + 2e- 2H2O + 2e
- H2 + 2OH-
An
od
e K
ath
od
e - +
Diaphragmaverfahren A
nod
e K
ath
od
e - +
Na+
Membranverfahren
Cl-
Cl2
Na+ Na+ Cl2
Na+ + Cl-
Na+ + Cl-
NaOH
NaOH und
anderes
Chlordioxydverfahren
Herstellung:
5 NaOClO2 + 4 HCl → 4 ClO2 + 2 H2O + 5 NaCl
5 NaOClO2 + 4 HSO3NH2 → 4 ClO2 + 4 NaSO3NH2 + 2 H2O
+ NaCl
Dosierung zur bakteriziden und viruziden Desinfektion
mäßig mit organischen Substanzen belasteten Wassers:
1,0 - 1,5 mg ClO2 /l
Für die Permanentdosierung kritischen Wassers
Dosierung im Wassereinlauf
0,2 - 0,35 mg ClO2 /l
Was sich im Wasserauslauf auf 0,01 bis 0,02 mg ClO2 /l
abbaut
Technologie
Ausschluss-
grenze
Mikrofiltration Ultrafiltration Nanofiltration Umkehrosmose
> 0,2 bis 0,1 µm > 0,01 µm > 0,002µm < 0,001 µm
Bakterien
Viren,
Makromoleküle,
Collloide
Organische
Moleküle,
multivalente
Ionen
Monovalente
Ionen
Benötigte
Druckdifferenz (je nach
Rohwasser)
~ 0,2 - 3 bar ~ 0,5 - 5 bar ~ 5 - 10 bar ~ 3 - 150 bar
Wasser mit
osmotisch aktiven
Substanzen
(Konzentrat) Reines Wasser
Semipermeable
Membran
Druck
Druck Zulauf
Rohwasser Ablauf
Osmose-
wasser
Ablauf Konzentrat
Gehäuse
Gehäuse
Hohlfasen-
filterbündel mit
Bakterien-dichten
Poren und und
Endverschlüssen
Bakterienart Eigenschaften Besonderheit
Pseudomonas
aeruginosa
Monopolar begeißelt, jedoch auch Fimbrien,
die als Adhäsine fungieren, ebenso
Kapselbil-dung möglich.
Sehr anspruchslos, kann in
Anwendungslösungen von Des-infektionsmitteln
überleben und sich dort vermehren.
Stenotrophomonas
maltophilia
Polar begeißelt Nicht fermentierender Umweltkeim,
Lebensweise vergleichbar mit Pseudomonaden,
anspruchslos
Acinetobacter
spec.
Unbeweglich, wächst schlecht in
Kulturüberständen. Offensichtlich mehr an
Adhärenz auf Oberflächen angepasst,
mehrwöchige Trockenresistenz möglich.
A. baumanii an wässrige Biotope des
Krankenhauses angepasst. 90% der
beobachteten Fälle sind nosokomialen
Ursprungs. Nur ca. 4% "community acquired."
Besonders hohes Potenzial für Multiresistenzen
gegenüber Antibiotika.
Proteus spec. Begeißelt, keine Kapsel jedoch Fimbrien, spezialisiert auf saprophytische
Lebensweise (Proteasen, Ureasen)
Vorkommen im Wasser, Oberflächenwasser bis
hin zu Abwasser, Fäkalien
Klebsiella spec. Unbeweglich und unbegeißelt, mit Fimbrien, bildet Kapseln
Vorkommen im Wasser bis hin zu Abwasser,
Fäkalien sowie in Darm und oberem
Respirations-trakt. Bei unsachgemäßem
Arbeiten auch in Anwendungs-lösungen von
Desinfektionsmit-teln vorkommend.
Legionellen Begeißelte Freiwasserform sowie unbegeißelte sessile Form
Vorkommen in Wasser. Nur unter besonderen
Voraussetzungen hochpathogen.
Clostridium
perfringens
Sporenbildendes Bakterium, anaerob,
unbeweglich, (andere Clostridien sind
dagegen peritrich begeißelt und beweglich)
Vorkommen im Boden, marinen Sedimenten,
Wasser, Abwas-ser, Fäkalien
Vorwiegend sessil / Vorwiegend vagil / Benötigt sehr komplexes Nahrungsangebot
Befeuchtung beim Betrieb der Filter
Ausgangsituation Betriebssituation Situation nach
dem Betrieb
Gehäusematerial
Filtermaterial
Strahlscheibe
Großporige Strahlscheiben fördern das Ablaufen von Restwasser
Erhöhen aber auch die Kontaminationsgefahr
Studie Uni Mainz 2014
Anmerkungen zur Studie:
• Eine Biofilmbildung und nachhaltige Kontamination des Systems auf der
Filtratseite konnte in der Hauptstudie nicht nachgewiesen werden.
• Die Strahlscheibe besaß eine kontaktbiozide Wirksamkeit
• Die applizierte Menge ist mit 20 µl sehr gering und schwierig in einen
Freiraum zu applizieren. Es besteht die Gefahr, dass der Keim auf das
Filtermaterial aufgebracht wird oder an der Strahlscheibe abgestreift wird.
• Die Konzentration des Prüfkeims erscheint auf den ersten Blick gering, ist
jedoch für nährstoffarmes und vorfiltriertes Trinkwasser auf der Filtratseite
realistisch bis hoch.
• Die einwandfreie Funktion des Systems (Filtrationswirkung) über die gesamte
Versuchsdauer wurde gezeigt.
• Die Studie weist nach, dass durch die Wahl der Strahlscheibe eine
Kontamination auf ihrer Oberfläche beherrschbar ist, sofern die
Bakteriendichte praxisgerecht gewählt wird.
Biozide Ausrüstung nicht notwendig
Biozide Ausrüstung mit wasserunlöslichen Substanzen wäre zu bevorzugen, immobilisierte Substanz notwendig
Verhinderung einer Biofilmbildung
essentiell
Biozide Ausrüstung mit wasserlöslichen mikrobistatisch wirkenden Substanzen wäre wünschenswert
1. Auftragen auf die Oberfläche, Adsorption durch Wechselwirkung
2. Auftragen auf die Oberfläche mit Hilfe von Trägermaterialien, Lacke, Gele
etc.
3. Einarbeiten in die Grundsubstanzen der Materialien
4. Verarbeitung antimikrobieller Materialien, z. B. von Polymeren, Metallen
Wirkungsprinzipien
Biozide Ausrüstung nicht notwendig
Immobilisiert: Silber
Silber, Kupfer, Zink.
Rückseitenausrüstung, 2. Strahlenscheibe
Immobilisiert: Metalle, Metallpulver, Zinkspäne, QAV, Natriumazid,Titandioxid, andere Metalloxide,
Löslich: QAV, metallischer Verbindungen, Bakteriozinen, organische Säuren
Beispiele für Lösungen
Poly(2-oxazolin) Kontaktbiozide
• Poly(2-ethyl-2-oxazolin)
• Poly(2-nonyl-2-oxazolin)
• Poly(2 - substituierten) oxazolinen
Weitere Polymere
• Norbornenester und Norbornenether
• Aminofunktionellen Norbornenestern und lipophilen
Norbornenderivaten
• Monomereinheiten, die von Methylmethacrylat abgeleitet
sind / 4,5-Dichlor-2-n-octyl-4-isothiazolin-3-on
Besonderheiten:
• Wirksamkeit kann selektiv sein
• Wirkung braucht Zeit
• Begleitsubstanzen können die
Wirksamkeit reduzieren
• Toleranzen an immobilisierte Biozide
nicht auszuschließen (scheinen aber
bei Wahl geeigneter Systeme selten
Ionen im Wasser
Kationen Anionen
Eisen (Fe+++)
Calcium (Ca++)
Magnesium (Mg++)
Mangan (Mn++)
Kalium (K+)
Natrium (Na+)
Wasserstoff (H+)
Sulfat (SO4--)
Nitrat (NO3--)
Carbonat (CO3--)
Silikat (SiO2--)
Chlorid (Cl-)
Hydroxid (OH-)
A B C
SO3 SO3 SO3 SO3 SO3 SO3
SO3
H+
H+
H+
NH3 NH3 SO3 NH3 NH3 NH3
NH3 OH
Kationenaus-
tauscher mit
saurer
Gruppe
Anionenaustauscher mit
basiscer Gruppe
OH
Ca2+ Na+
Na+ Mg2+
Mg2+ Ca2+ Cl-
Cl-
Cl- Cl-
Cl-
H+
SO 4 2-
SO 4 2-
SO 4 2- SO 4
2- SO 4
2-
Cl-
SO 4 2-
H+
SO 4 2- Cl-
SO 4 2-
OH H+
H2O
Cl- SO 4 2- Na+ Mg2+ Ca
2+
Eingespeiste Kationen
Eingespeiste Anionen
SO 4 2- Cl- Kationenaustauscher
Anionenaustauscher
Cl-
Ca2+ Mg2+
Speisewasser in
Ionenaustauscherharz
Anode +
Kathode -
SO 4 2-
SO 4 2- Cl- OH HCO3
H+ Na+
Kationenmembran
Ca2+ Mg2+ Mg2+
Kationenmembran
Anionenmembran
Anionenmembran
Konzentrat
Konzentrat
Mg2+
OH
Mg2+
- - + + - +
Anode
+
Katode
- +
+ +
-
-
+
-
- -
+
+
+
+
-
+
- -
+
-
-
-
-
-
+
+ - + - + - + - + - + - Einspeisewasser
Diulat
Konzentrat