Freibäder mit biologischer Wasseraufbereitung

Die Bio-Alternative

Die Errichtung von »Schwimmteichen«, also von Freibädern, deren Wasser rein biologisch aufbereitet wird, boomt. Für die einen mag dabei die natürliche Erscheinung im Vordergrund stehen, für die anderen die Alternative zu gechlortem Wasser. Doch was genau verbirgt sich hinter dem Begriff der »biologischen Wasseraufbereitung«? Was bedeutet diese hinsichtlich Flächenbedarf, Wasserqualität und Instandhaltung und welche Regelwerke und Richtwerte müssen Planer beim Bau von Badeteichanlagen einhalten?

Text: Tanja Büttner

In den letzten Jahren haben sich die sogenannten öffentlichen Schwimm- und Badeteichanlagen zu einem festen Bestandteil der deutschen Bäderlandschaft entwickelt. Denn Freibäder mit biologischer Wasseraufbereitung stellen ein wichtiges Alternativangebot für jene Menschen dar, die herkömmliche Bäder aufgrund des Chlors meiden. Waren die ersten Anlagen dieser Art noch deutlich als Teich erkennbar, sind sie heute in ihrer Gestaltung oftmals von herkömmlichen Freibädern nicht mehr zu unterscheiden. Geblieben ist die biologische Wasseraufbereitung, die sich nach wie vor an den Vorbildern der Natur orientiert.
Aus marketingtechnischen Gründen werden öffentliche Schwimm- und Badeteiche fälschlicherweise oft auch als Naturbäder bezeichnet. Dieser Begriff wird jedoch im normativen Sprachgebrauch für Bäder an/in Badegewässern verwendet, zu denen z. B. Fluss- oder Binnenseebäder gehören. Für diesen Typus gelten andere Anforderungen an die Wasserqualität und die Betriebs- und Wasseraufsicht als bei künstlichen Schwimmteichen. Daher ist es wichtig, sich bereits bei der Planung über diese Unterschiede im Klaren zu sein.
In den letzten zehn Jahren konnten durch Forschungsergebnisse und Praxiserfahrungen die Freibäder mit biologischer Wasseraufbereitung stetig weiterentwickelt werden. Um langfristig funktionierende und attraktive Freibäder dieser Art bauen und betreiben zu können, sind spezielles Fachwissen und Erfahrungen in unterschiedlichen Disziplinen erforderlich – v. a. in Bezug auf Filtration, Limnologie und Durchströmungstechniken. Daher ist es sinnvoll und teilweise auch notwendig, bereits bei der Planung unterschiedliche Experten wie z. B. Landschaftsarchitekten, Limnologen, Bauingenieure, Ausführungsfirmen des Garten- und Landschaftsbaus und zukünftige Betreiber einzubinden.
Die wichtigsten Arbeitsgrundlagen
Seit 2003 werden die verschiedenen Anforderungen an Planung, Bau, Instandhaltung und Betrieb dieses Bädertyps in einem Regelwerk der Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau (FLL) geregelt. Diese Richtlinien [1] sollen den vorgesehenen Betrieb und die Einhaltung definierter Anforderungen an die Wasserqualität sicherstellen und die Zusammenarbeit zwischen Auftraggebern, Planern, Zulieferern, Ausführungsbetrieben und Betreibern erleichtern. Darüber hinaus gelten für Planung und Bau die Festlegungen des Koordinierungskreises Bäder [2], die u. a. Anforderungen für die Erschließung des Bads und für die Funktionsgebäude bzw. -räume definieren. Abweichungen von den KOK-Richtlinien ergeben sich in der Regel nur durch den Flächenbedarf der biologischen Wasseraufbereitung. Soll das Bad für Wettkämpfe genutzt werden, sind die Vorgaben des Deutschen Schwimm-Verbands (DSV) einzuhalten. Des Weiteren sind verschiedene Regelwerke der Deutschen Gesellschaft für das Badewesen (DGfdB) (z. B. zur Betriebs- und Wasseraufsicht oder zur hydraulischen Funktion von Aufbereitungsanlagen [3]) sowie diverse DIN-Normen [4] zu beachten.
Voruntersuchungen, Becken
Um Schadensfälle und bauliche Mängel von Anfang an zu vermeiden, sind Voruntersuchungen des Baugrundes unabdingbar. Sie dienen der Festlegung der zu vereinbarenden Maßnahmen. Können diese Festlegungen nicht aufgrund langjähriger Beobachtungen, Kenntnis gleichwertiger Standorte oder durch Felduntersuchungen getroffen werden, sind Voruntersuchungen insbesondere hinsichtlich der Bodenverhältnisse, zu erwartender Setzungen, Grund- und Bemessungswasserstand und Schichtenwasser durchzuführen.
Die Becken müssen gegenüber dem Untergrund abgedichtet werden, damit weder Wasser aus dem Becken in den Untergrund entweichen noch Wasser (z. B. Grundwasser) in das Becken eindringen kann. Die Abdichtung erfolgt häufig durch Kunststoffbahnen. Es sind aber auch vorgefertigte Elemente etwa aus Edelstahl oder Stahlbeton möglich.
Dimensionierung
Freibäder mit biologischer Wasseraufbereitung bestehen immer aus zwei Bereichen: einem, der zum Baden und Schwimmen vorgesehen ist, und einem, in dem das Wasser biologisch aufbereitet und gefiltert wird und der daher nicht zum Baden genutzt werden darf. Beide Bereiche sind so voneinander zu trennen, dass ein unbeabsichtigter, unkontrollierter Wasseraustausch nicht möglich ist. Was die Materialwahl und Gestaltung zur Trennung beider Bereiche angeht, bestehen keine normativen Vorgaben.
Der Wasseraustausch zwischen Nutzungs- und Aufbereitungsbereich erfolgt hydraulisch. Um das Wasser im Schwimmbecken gezielt durch das biologisch aufbereitete »Reinwasser« zu ersetzen, müssen Zu- und Ablauf so angeordnet werden, dass der Abzug der obersten Wasserschicht des Beckenwassers und die gleichmäßige Verteilung des Reinwassers sichergestellt sind. Der Nutzungsbereich muss dabei gleichmäßig durchströmt werden. ›
› Der Flächenbedarf von Nutzungs- und Aufbereitungsbereich hängt grundsätzlich von den zu erwartenden Besucherzahlen pro Tag (Nennbesucherzahl) sowie von der Wahl des Aufbereitungsverfahrens ab. Beim Umbau eines konventionellen Freibads in eines mit biologischer Wasseraufbereitung sollten zur Dimensionierung die Besucherzahlen der vergangenen fünf Jahre herangezogen werden. Dabei liegt das Augenmerk auf dem jeweils siebtstärksten Besuchertag.
Wasserqualität
Freibäder mit biologischer Wasseraufbereitung sind künstlich angelegte Ökosysteme, in denen die Verhältnisse von natürlichen Gewässern nachgebildet werden. Die Wasserbeschaffenheit ist von den ökologischen Verhältnissen, der Art und Intensität der Nutzung sowie der baulichen und technischen Einrichtungen abhängig. Die insbesondere durch die Badenden eingebrachten »Belastungen« werden durch biologische Vorgänge, sowohl im Nutzungs- als auch im Aufbereitungsbereich, eliminiert. Ergänzend können unterstützende physikalische und/oder chemische Verfahren zur Phosphorelimination eingesetzt werden.
Um eine einwandfreie Wasserbeschaffenheit einzuhalten, müssen physikalische, chemische, biologische und hygienisch-mikrobiologische Parameter berücksichtigt und definierte Richt- und Mindestwerte (bzw. Höchstwerte) eingehalten werden. So beträgt der Richtwert für die Wassertemperatur im Nutzungsbereich max. 25 ° C. Höhere Temperaturen können nur über einen Zeitraum von bis zu fünf Tagen bis max. 28 ° C toleriert werden, da bei anhaltend höheren Temperaturen die Gefahr des Wachstums von Krankheitserregern besteht. Folglich können bei diesem Bädertyp im Gegensatz zu herkömmlichen Bädern keine Becken mit dauerhaft höheren Temperaturen realisiert werden. Eine technische Erwärmung des Wassers ist zwar zulässig, aber bei Wassertemperaturen von mehr als 23 ° C abzuschalten, da durch die Sonneneinstrahlung eine zusätzliche Erwärmung erfolgen kann.
Die Höchstwerte der hygienisch-mikrobiologischen Parameter richten sich nach den Empfehlungen des Umweltbundesamts [5]. Das Freibad muss baulich so konzipiert sein, dass diese Werte eingehalten werden können. Der wichtigste Baustein ist somit die Wahl und Dimensionierung der Wasseraufbereitungsanlage.
Wasserreinigung/-aufbereitung
Die Wasseraufbereitung erfolgt biologisch, ohne zusätzliche chemische und/oder physikalische Desinfektionsverfahren. Hierzu stehen biotechnische Verfahren zur Verfügung, die die Fähigkeit lebender Organismen nutzen, das Wasser zu reinigen. Die hierfür verantwortlichen Lebensgemeinschaften (Zönosen) entwickeln sich sowohl im Wasser als auch im Substrat sowie im Wurzelraum selbstständig. In Abhängigkeit vom gewählten Aufbereitungsverfahren kommen dann filternde Eigenschaften ergänzend hinzu. Die Aufbereitungsverfahren werden klassifiziert in »hydrobotanische Anlagen«, »Substratfilter« und »technische Feuchtgebiete«. Während bei hydrobotanischen Anlagen Wasser- bzw. Sumpfpflanzen und Zooplankton das Wasser reinigen, sind dies bei Substratfiltern das Substrat und die Organismen, die sich auf dessen Kornoberfläche ansiedeln. Aus gestalterischen Gründen können Substratfilter aber auch bepflanzt werden. Bei technischen Feuchtgebieten übernehmen Substrat und Pflanzen die Wasserreinigung. Die Verfahren unterscheiden sich aber nicht nur durch ihre Bepflanzung, sondern u. a. auch durch die Dicke der (filterwirksamen) Substratschicht und ihre Eliminationsraten.
Ex situ und in situ
In den letzten Jahren konnten die Ansätze zur Berechnung der Dimensionierung der Wasseraufbereitung bzw. die Ermittlung der Nennbesucherzahl weiterentwickelt werden. Die FLL-Richtlinien unterscheiden in der aktuellen Ausgabe erstmals konsequent zwischen der Wasseraufbereitung im Nutzungsbereich (in situ) und im Aufbereitungsbereich (ex situ): in situ umfasst dabei die Summe aller Reinigungsprozesse durch das Zooplankton, ex situ die Reinigungsprozesse der Wasseraufbereitungsanlagen bezogen auf das Bakterium E. coli (Escherichia coli) und Phosphor. E. coli wird hierbei als relevanter Parameter zur Beurteilung der hygienisch-mikrobiologischen Reinigungsleistung und Phosphor für die Reduktion von Nährstoffen herangezogen.
Die Ermittlung der zulässigen Nennbesucherzahl erfolgt über ein Stoff- Berechnungsmodell, das alle maßgeblichen Stoffeinleitungen und -entnahmen bezogen auf den Gesamtphosphorgehalt und E. coli bilanziert. Das Berechnungsmodell ist analytisch aufgebaut, sodass die mögliche Nennbesucherzahl durch Einsetzen der Variablen und Konstanten – also durch die Kombination der verschiedenen Aufbereitungsverfahren – berechnet werden kann.
Zur Vorbereitung der Abnahme des Aufbereitungsbereichs müssen nach Fertigstellung Funktionsprüfungen gemäß DGfdB [3] durchgeführt werden. Spätestens bei der Abnahme muss der Planer/Ausführungsbetrieb im Rahmen seines Leistungsumfangs dem Bauherrn eine schriftliche Betriebsanleitung, einen Wartungs- und Inspektionsplan sowie Bestandspläne, Leistungstabellen und die Dokumentation der technischen Auslegung übergeben und den Auftraggeber bzw. dessen Betriebspersonal im erforderlichen Umfang einweisen.
Zukunftsfähig
Je nach Art, Beschaffenheit und Umfang der baulichen Anlagen und technischen Einrichtungen können Wartungsarbeiten – etwa Reinigen, Überholen oder Einwintern von z. B. Pumpen, Filteranlagen, Wassereinleitungs- und -abzugseinrichtungen, baulichen Anlagen wie Stege und Rutschen – erforderlich werden. Darüber hinaus ist die Funktionsfähigkeit der Vegetation durch regelmäßige Inspektion und Pflege sicherzustellen. Dazu gehören u. a. das Entfernen von Aufwuchs im Nutzungsbereich, Fischen, Schnecken, Fadenalgen und Schlamm sowie der Rückschnitt im Aufbereitungsbereich. Dabei nimmt die Algenbekämpfung einen großen Stellenwert ein. Die Instandhaltungsarbeiten sind nicht zu unterschätzen, denn nur dadurch kann das Freibad seine Attraktivität halten. Insofern können sich zwar im Vergleich zu konventionellen Freibädern meist etwas höhere Instandhaltungskosten ergeben, die sich aber durch die Nutzerzufriedenheit und womöglich höhere Besucherzahlen relativieren. Erfahrungen mit den bereits vorhandenen Freibädern mit biologischer Wasseraufbereitung, technische Weiterentwicklungen sowie neue Forschungsergebnisse werden in den nächsten Jahren außerdem dazu beitragen, dass dieser Bädertyp stetig optimiert werden kann. •
Literaturhinweise:
[1] Richtlinien für Planung, Bau, Instandhaltung und Betrieb von Freibädern mit biologischer Wasseraufbereitung (Schwimm- und Badeteiche), Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau (FLL), Bonn, 2011
[2] Richtlinien für den Bäderbau, Koordinierungskreis Bäder (KOK), 2002, erhältlich bei der Deutsche Gesellschaft für das Badewesen (DGfdB), Essen
[3] Überprüfung der hydraulischen Funktion von Aufbereitungsanlagen von Freibädern mit biologischer Wasseraufbereitung, Deutsche Gesellschaft für das Badewesen, Essen, DGfdB R 65.09-2011
[4] u. a. DIN EN 15288–1 Schwimmbäder – Teil 1: Sicherheitstechnische Anforderungen an Planung und Bau; DIN 19643-1 Aufbereitung von Schwimm- und Badebeckenwasser – Teil 1: Allgemeine Anforderungen; DIN 18915 Vegetationstechnik im Landschaftsbau – Bodenarbeiten oder DIN 18916 Vegetationstechnik im Landschaftsbau – Pflanzen und Pflanzarbeiten, Beuth, Berlin
[5] Empfehlung des Umweltbundesamts, Hygienische Anforderungen an Kleinbadeteiche (künstliche Schwimm- und Badeteichanlagen), Umweltbundesamt (UBA), Bundesgesundheitsblatt 6 (2003), 527-529