Bakterien und Viren im Wasser – mikrobiologische Verunreinigungen und Schutzmöglichkeiten

Wasser kann völlig klar sein, keinen unangenehmen Geruch oder Geschmack haben und trotzdem gesundheitlich unerwünschte Mikroorganismen enthalten. Genau das unterscheidet mikrobiologische Verunreinigungen von vielen anderen Wasserproblemen – sie lassen sich oft nicht nur an äußeren Anzeichen erkennen.

Verschiedene Arten von Bakterien, Viren, Protozoen und anderen Mikroorganismen können ins Wasser gelangen. Ein Teil davon ist in der natürlichen Umgebung völlig normal, aber das Vorhandensein pathogener Mikroorganismen stellt ein Risiko für die Wassersicherheit dar.

Besondere Vorsicht ist geboten bei Bohrlochwasser, natürlichen Quellen, Wasser, das in Reservoirs gesammelt wird, und anderen individuellen Wasserquellen, da sich der mikrobiologische Zustand solchen Wassers mit Änderungen der Umweltbedingungen ändern kann.

Die neuesten Empfehlungen der WHO (World Health Organization) zur Trinkwasserqualität betrachten die Wassersicherheit nach dem Prinzip des Risikomanagements von der Quelle bis zum Endverbraucher und heben mikrobiologische Gefahren als einen der Hauptbereiche der Trinkwasserqualität hervor.

Was ist mikrobiologische Wasserverunreinigung?

Mikrobiologische Verunreinigung bedeutet das Vorhandensein von Mikroorganismen im Wasser, die unter bestimmten Bedingungen negative Auswirkungen auf die Gesundheit haben können.

Mögliche mikrobiologische Verunreinigungen im Wasser sind:

• E. coli
• Salmonella
• Campylobacter
• Shigella
• Norovirus
• Hepatitis A
• Giardia
• Cryptosporidium

Die Größe, Struktur und das Verhalten dieser Mikroorganismen im Wasser unterscheiden sich erheblich voneinander. Daher kann eine Art der Filtration nicht gegen alle mikrobiologischen Risiken gleichermaßen wirksam sein.

Zum Beispiel sind Parasiten und Protozoen relativ groß, Bakterien sind kleiner und Viren noch kleiner. Dementsprechend hängt die Fähigkeit einer bestimmten Membran oder eines Filters in erster Linie von seiner Technologie, der Porengröße und den bestätigten Filtrationseigenschaften ab. Im CDC-Leitfaden zur Wasserfiltration werden die Möglichkeiten der Mikrofiltration, Ultrafiltration, Nanofiltration und Umkehrosmose genau nach diesem Prinzip unterschieden.

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Wie gelangen Bakterien und Viren ins Wasser?

Die Ursache für mikrobiologische Verunreinigungen ist nicht immer dieselbe. Je nach Art der Wasserquelle und den Umgebungsbedingungen kann die Verunreinigung sowohl in der natürlichen Umgebung als auch im Wasserspeicher- und Verteilungssystem auftreten.

Häufige Ursachen sind:

• Eindringen von Oberflächenwasser in einen Brunnen oder eine Quelle;
• Starke Niederschläge und Überschwemmungen;
• Defekte Abwassersysteme;
• Nähe zu einer Klärgrube;
• Tierische Abfälle;
• Eintrag von organischem und biologischem Material ins Wasser;
• Abflüsse aus landwirtschaftlichen Gebieten;
• Beschädigte oder falsch installierte Brunnenkonstruktion;
• Kontamination des Wasserspeichers;
• Beschädigung der Rohrleitung;
• Unzureichende Hygienebedingungen im Wassersystem.
  

Bei Brunnenwasser kann der Zustand über einen längeren Zeitraum stabil sein und sich dann ändern, beispielsweise nach starken Regenfällen, Überschwemmungen, Bauarbeiten oder Änderungen der Grundwasserverhältnisse.

Daher bedeutet eine über Jahre hinweg problemlos genutzte Wasserquelle nicht automatisch, dass ihr mikrobiologischer Zustand immer unverändert bleibt.

Wasser kann sauber aussehen und trotzdem verunreinigt sein

Das Vorhandensein von Bakterien und Viren führt nicht immer zu einer Veränderung der Farbe, des Geruchs oder des Geschmacks des Wassers.

Mikrobiologisch verunreinigtes Wasser kann:

• völlig klar sein;
• keinen unangenehmen Geruch haben;
• einen normalen Geschmack haben;
• keine Ablagerungen hinterlassen;
• einen normalen TDS-Wert aufweisen.

TDS ist kein Indikator für mikrobiologische Sicherheit.

Ein TDS-Messgerät bewertet die elektrische Leitfähigkeit im Zusammenhang mit der Gesamtmenge der im Wasser gelösten Stoffe, bestimmt jedoch nicht das Vorhandensein von Bakterien oder Viren.

Daher kann der visuelle Zustand des Wassers, sein Geschmack, Geruch oder TDS keine mikrobiologische Analyse ersetzen.

Mikrobiologische Wasseranalyse

Zur Bewertung des mikrobiologischen Zustands wird eine Laboranalyse eingesetzt.

In der Praxis wird nicht nach allen möglichen Pathogenen einzeln gesucht. Stattdessen werden spezifische Indikatorwerte zur Bewertung des sanitären Zustands des Wassers verwendet.

Gesamtkoliforme - Total Coliform

Koliforme Bakterien sind in der Umwelt weit verbreitet. Ihr Nachweis allein bedeutet nicht immer eine fäkale Verunreinigung, kann aber auf ein Problem mit dem sanitären Zustand der Wasserquelle, des Brunnens, des Reservoirs oder des Verteilungssystems hinweisen.

E. coli

E. coli ist ein wesentlich wichtigerer Indikator bei der Bewertung fäkaler Verunreinigungen.

Wird E. coli im Wasser gefunden, ist nicht nur auf die Endfiltration zu achten, sondern auch auf die Ermittlung der ursprünglichen Verunreinigungsquelle – zum Beispiel die Überprüfung der Brunnenkonstruktion, des septischen Systems, des Reservoirs oder anderer möglicher Quellen.

Für private Brunnen empfiehlt die EPA, die Gesamtkoliformen mindestens einmal jährlich zu überprüfen. Eine zusätzliche Untersuchung ist besonders wichtig nach Überschwemmungen, Brunnenreparaturen oder sichtbaren Veränderungen des Wasserzustands.

Wie wird Wasser vor Bakterien und Viren geschützt?

Hier liegt einer der wichtigsten Unterschiede:

Nicht alle Wasserfilter sind für den mikrobiologischen Schutz vorgesehen.

Zum Beispiel kann der Hauptzweck einer Aktivkohlefilterpatrone die Reduzierung von Chlor, unangenehmem Geschmack und Geruch sein. Eine mechanische Patrone hält Sand, Rost, Schlamm und andere feste Partikel zurück.

Keine davon stellt automatisch eine vollwertige mikrobiologische Barriere gegen Bakterien und Viren dar.

Für den mikrobiologischen Schutz werden hauptsächlich verwendet:

UV-Desinfektion, geeignete Membranfiltration oder eine Kombination mehrerer Technologien.

UV - Ultraviolette Desinfektion

UV ist eine der am weitesten verbreiteten Methoden zur mikrobiologischen Wasseraufbereitung.

Das Wasser fließt in einem speziellen System durch eine Kammer, in der es ultravioletter Strahlung ausgesetzt wird. Unter den entsprechenden UV-Dosen wird das genetische Material der Mikroorganismen geschädigt, und sie verlieren die Fähigkeit, sich zu vermehren und Infektionen zu verbreiten.

Die UV-Technologie wird eingesetzt für:

• Bakterien;
• Viren;
• Kontrolle verschiedener Protozoen und anderer Mikroorganismen.

Ihr wesentlicher Vorteil ist, dass dem Wasser keine Desinfektionschemikalien zugesetzt werden.

Für eine effektive UV-Desinfektion ist jedoch die Wasserqualität von großer Bedeutung.

Warum benötigt ein UV-System eine Vorfiltration?

Sand, Schlamm, Rost und andere Schwebstoffe können die Wirksamkeit der UV-Strahlung verringern und Mikroorganismen teilweise vor dem Strahl „verbergen“.

Daher wird vor dem UV-System häufig eine geeignete mechanische Vorfiltration eingesetzt.

Im CDC-Überblick über Wasseraufbereitungssysteme werden UV-Systeme mit Vorfiltration als effektivere Option zur Kontrolle von Mikroorganismen beschrieben.

Was bewirkt UV nicht?

Die UV-Desinfektion ist keine chemische Wasserfiltration.

UV entfernt selbst nicht:

• Wasserhärte;
• Kalzium und Magnesium;
• gelöste Salze;
• Eisen;
• Mangan;
• Nitrate;
• andere gelöste chemische Verunreinigungen.

Daher wird bei gleichzeitigem Vorhandensein mehrerer Probleme im Wasser UV zu einer Stufe des vollständigen Aufbereitungssystems und nicht zum einzigen Gerät.

Ultrafiltration - UF

Ultrafiltration ist eine Membranfiltrationsmethode.

Wasser fließt durch eine Membran, deren mikroskopisch kleine Poren Partikel und Mikroorganismen bestimmter Größe physikalisch zurückhalten.

Die Porengröße typischer UF-Membranen liegt ungefähr im Bereich von 0,01 Mikrometer, wobei der genaue Wert je nach Modell variiert.

Ultrafiltration ist wirksam bei:

• Bakterien;
• Parasiten wie Giardia und Cryptosporidium;
• Zurückhaltung anderer relativ großer Mikroorganismen und Partikel.

Bei Viren ist es notwendig, die technischen Daten der jeweiligen Membran zu berücksichtigen.

Nach der CDC-Klassifizierung entfernt die typische Ultrafiltration Bakterien und Parasiten, während die Möglichkeit der Virusentfernung teilweise sein kann. Dementsprechend bedeutet allein die Bezeichnung „UF“ nicht die volle Wirksamkeit eines bestimmten Systems gegen alle Viren.

Umkehrosmose - RO

Umkehrosmose ist eine Technologie zur Tiefenreinigung von Wasser mittels Membranen.

In einem RO-System durchläuft Wasser unter Druck eine sehr feine Membran. Die Filtrationsgröße einer typischen RO-Membran beträgt ungefähr 0,0001 Mikrometer.

Diese Technologie schafft eine effektive Membranbarriere gegen:

• Parasiten;
• Bakterien;
• Viren.

Gleichzeitig reduziert RO viele gelöste Stoffe im Wasser, einschließlich verschiedener Salze und chemischer Komponenten, je nach spezifischem System und Membran.

Daher wird Umkehrosmose häufig für die Tiefenfiltration von Trinkwasser eingesetzt, wenn das Ziel nicht nur die Reduzierung mechanischer oder mikrobiologischer Verunreinigungen ist.

Auch bei RO hängt die endgültige Wirksamkeit vom jeweiligen System, dem Zustand der Membran, dem Wasserdruck, der korrekten Installation und Wartung ab.

Mechanische Filtration

Die Funktion eines mechanischen Filters ist anders.

Seine Hauptaufgabe ist es, feste Partikel im Wasser zurückzuhalten, zum Beispiel:

• Sand;
• Rost;
• Schlamm;
• Partikel aus Rohren;
• Verschiedene Arten von Ablagerungen.

Ein Standard-Mechanikfilter ist kein Ersatz für eine mikrobiologische Desinfektion.

Trotzdem spielt die mechanische Filtration eine wichtige Rolle im Betrieb des gesamten Systems, insbesondere vor der UV-Desinfektion.

Kommunales Wasser und mikrobiologischer Schutz

Kommunales Wasser durchläuft in der Wasseraufbereitungsanlage Aufbereitungs- und Desinfektionsschritte. Für die Desinfektion können je nach Systemspezifikation Chlor, Chloramin, UV, Ozon oder andere Technologien eingesetzt werden.

Zusätzliche Filtration im Haushalt kann zum Ziel haben:

• zusätzliche Membranfiltration von Trinkwasser;
• Reduzierung von Chlor;
• Verbesserung von Geschmack und Geruch;
• Schaffung einer zusätzlichen mikrobiologischen Barriere;
• Lösung anderer spezifischer Probleme.

In einem solchen Fall kann ein entsprechendes UF- oder RO-System eingesetzt werden – je nach spezifischem Bedarf und gewünschter Filtrationstiefe.

Mikrobiologischer Schutz von Bohrloch- und Quellwasser

Bei Brunnen- und Quellwasser ist der Ansatz anders, da die Wasserzusammensetzung direkt von der spezifischen Quelle und den Umgebungsbedingungen abhängt.

Die Auswahl des richtigen Systems beginnt mit einer Wasseranalyse.

Ein typisches Behandlungsschema könnte so aussehen:

Wasseranalyse → Mechanische Filtration → Notwendige chemische Behandlung → UV-Desinfektion

Wenn zum Beispiel gleichzeitig hohe Härte, Eisen und mikrobiologische Risiken im Wasser festgestellt werden, kann die Installation eines reinen UV-Systems die restlichen Probleme nicht lösen.

In einem solchen Fall kann Folgendes erforderlich sein:

Mechanische Filtration → Eisenentfernung → Wasserenthärtung → UV-Desinfektion

Die spezifische Reihenfolge wird immer durch die tatsächliche Wasseranalyse bestimmt.

Auf der Trinkwasserleitung ist auch die Verwendung eines zusätzlichen UF- oder RO-Systems möglich.

Warum ist regelmäßige Wartung wichtig?

Das Filtrations- und Desinfektionssystem funktioniert nur unter ordnungsgemäßen Betriebsbedingungen effektiv.

Je nach Systemtyp ist regelmäßig Folgendes erforderlich:

• Wechsel der Vorfilterpatronen;
• Kontrolle des Membranzustands;
• Wechsel der UV-Lampe;
• Überprüfung und Reinigung des Quarzrohres;
• Kontrolle des sanitären Zustands des Reservoirs;
• Bei Bedarf periodische Desinfektion des Systems.

Eine UV-Lampe mag optisch noch leuchten, aber ihre effektive UV-Strahlung nimmt mit der Zeit ab. Daher wird die Wechselperiode durch die technischen Empfehlungen des jeweiligen Herstellers bestimmt und nicht nur durch den optischen Zustand der Lampe.

Auch bei Membransystemen ist eine rechtzeitige Wartung der Kartuschen und Membranen wichtig, da ein verunreinigtes oder beschädigtes Element die Effizienz des Systems verringert.

Ein Filter oder mehrere Aufbereitungsstufen?

Ein universelles System zur Wasseraufbereitung existiert praktisch nicht.

Für ein Wasser könnte die Hauptproblematik eine mechanische Verunreinigung sein, für ein anderes die Härte, für ein drittes Eisen, während in anderen Fällen gleichzeitig mehrere Probleme und mikrobiologische Risiken festgestellt werden.

Deshalb wird ein effektives System für spezifisches Wasser entwickelt.

Wasseranalyse → Identifizierung von Problemen → Auswahl geeigneter Technologien → Richtige Reihenfolge → Periodische Kontrolle

Dieser Ansatz ist weitaus zuverlässiger, als die Auswahl eines einzelnen Filters nur aufgrund der allgemeinen Produktbeschreibung.

Das Wichtigste, was wir wissen sollten

Sauber aussehendes Wasser bedeutet nicht immer mikrobiologisch sicheres Wasser.

Bakterien und Viren können die Farbe, den Geruch und den Geschmack des Wassers überhaupt nicht verändern. Daher ist bei Brunnen- und Naturquellwasser die Laboranalyse die zuverlässigste Grundlage für die Beurteilung der mikrobiologischen Sicherheit.

Wichtig ist auch der Unterschied zwischen den verschiedenen Technologien:

• Mechanische Filtration - Entfernung von Feststoffpartikeln;
• Aktivkohle - Hauptsächlich Chlor-, Geschmacks- und Geruchskorrektur;
• UF - Membranbarriere für Bakterien und größere Mikroorganismen;
• RO - Tiefe Membranfiltration, einschließlich gegen Bakterien und Viren;
• UV - Mikrobiologische Wasserdesinfektion.

Im Falle eines mikrobiologischen Problems ist nicht nur das Vorhandensein eines "Filters" entscheidend, sondern die richtig gewählte Technologie und das einwandfreie Funktionieren des gesamten Systems.

Bei Aquarea kann die Auswahl des Wasseraufbereitungssystems entsprechend der Wasserquelle, der Laboranalyse und der erforderlichen Kapazität erfolgen - sowohl für Trinkwasser als auch für Brunnen, natürliche Quellen und die Wasseraufbereitung des gesamten Hauses.

Quelle: CDC - Guidelines for Testing Well Water · EPA - Protect Your Home’s Water