Legionellenkontrolle in Verdunstungskühlanlagen - warum Monitoring den Unterschied macht

Offene Nasskühltürme arbeiten oft in einem Temperaturbereich, der das Legionellen Wachstum begünstigt. Weiter werden durch die starken Ventilatoren Aerosole an die Umgebung abgegeben. Länger werdende Hitzeperioden verschärfen diese Ausgangslage zusätzlich. Die Anlagen laufen länger, die Rücklauftemperaturen steigen, und das Kreislaufwasser verbringt mehr Zeit im günstigen Wachstumsbereich. Beherrschbar bleibt das Risiko über zwei Ansatzpunkte, ein Biozidkonzept, das zur Anlage passt, und eine regelmässige Überwachung, die belegt, dass dieses wirkt.

Die Anlage als Lebensraum für Legionellen

Ein offener Kühlturm kühlt mittels Verdunstung. Das Kreislaufwasser bewegt sich dabei währen einem Grossteil der Zeit in einem Temperaturband, das für Legionella pneumophila günstig ist. Dieses findet sich ungefähr zwischen 25 und 45 Grad. Gleichzeitig werden durch die Verdunstung Inhaltsstoffe angereichert. Das Zusatzwasser bringt neue Nährstoffe ein, und die Luftwäsche trägt organisches Material aus der Umgebung in den Kreislauf. Aus mikrobiologischer Sicht ist ein Kühlturm damit ein gut versorgter Lebensraum.

Mit längeren Hitzeperioden werden die Betriebszeiten nun länger und die Rücklauftemperaturen steigen. Das Kreislaufwasser verbringt dadurch mehr Zeit im günstigen Wachstumsbereich. Ein vor einigen Jahren ausgelegtes Hygienekonzept passt deshalb nicht automatisch noch zur heutigen Situation, wo die Umgebungsbedingungen im Sommer extremer werden.

Ein weiterer Punkt ist die Exposition. Eine Verdunstungskühlanlage gibt im Betrieb feine Wassertröpfchen an die Luft ab. Der Übertragungsweg zum Menschen führt über genau diese Aerosole, welche eingeatmet werden und sich je nach Witterung auch über das unmittelbare Anlagenumfeld hinaus verteilen. Hinzu kommt die Exposition des eigenen Personals, das bei Wartung, Reinigung und Probenahme unmittelbar mit dem Kreislaufwasser in Kontakt kommt.

Wo sich Legionellen vermehren

Legionellen vermehren sich in Wassersystemen überwiegend innerhalb bestimmter freilebender Amöben und anderer Protozoen. Diese leben häufig in Biofilmen. Im freien, nährstoffarmen Wasser überleben Legionellen zwar, vermehren sich dort aber in der Regel nur begrenzt.

Für die Praxis folgt daraus, dass Legionellen im System teilweise abgeschirmt vorliegen, durch die Biofilmmatrix und durch die Wirtszelle. Das erklärt, warum sie sich gegenüber Bioziden anders verhalten als frei suspendierte Bakterien, und weshalb der Zustand des Biofilms über die Wirksamkeit eines Konzepts mitentscheidet.

Was ein Biozidkonzept zur Legionellenkontrolle wirksam macht

Ein Wirkstoff entfaltet seine Wirkung dort, wo er in ausreichender Konzentration und über eine ausreichende Zeit am Zielort ankommt. Vier Grössen bestimmen das.

• Wirkstoffwahl
  Oxidierende und nicht-oxidierende Verfahren haben unterschiedliche Stärken. Oxidierende Verfahren wirken breit und schnell, nicht-oxidierende Verfahren erreichen Bereiche, die für Oxidationsmittel schwer zugänglich sind. 
• Einwirkzeit und Dosierstrategie
  Massgebend ist das Zusammenspiel von Konzentration und Kontaktzeit. Eine Stossdosierung wirkt anders als eine kontinuierliche Dosierung, und die Wahl hängt vom Systemvolumen, vom Umwälzverhalten und von der Abschlämmung ab.
• pH-Führung
  Bei oxidierenden Verfahren bestimmt der pH-Wert, welche Wirkform vorliegt. Ein Betrieb innerhalb des für das jeweilige Verfahren empfohlenen pH-Bereichs ist deshalb ebenso wichtig wie die Dosierung selbst.
• Zugang zum Biofilm
  Dispergierende Produkte halten Bioablagerungen und Schlamm in Schwebe, sodass sie über die Abschlämmung ausgetragen werden und der Wirkstoff die verbleibenden Beläge besser erreicht.

Dazu kommt die Sauberkeit des Kreislaufs insgesamt. Organische Fracht und reduzierte Wasserinhaltsstoffe zehren Oxidationsmittel, bevor es am Zielort ankommt, und Ablagerungen sowie Korrosionsprodukte bieten dem Biofilm zusätzliche Oberfläche und Abschirmung. Die Konditionierung des Kreislaufs ist deshalb kein separates Thema neben der Hygiene, sondern deren Grundlage.

Ebenso gehören Betriebszustände, die häufig übersehen werden zu einem massgeschneiderten Konzept dazu. Reservezellen, längere Betriebspausen und Wiederinbetriebnahmen führen zu Stagnation bei Temperaturen im günstigen Wachstumsbereich. Ein Konzept sollte diese Zustände abbilden, nicht nur den Normalbetrieb. 

Überwachung – Annahmen in Fakten verwandeln

Ein Aufbereitungsprogramm ist nur so gut wie die Belege dafür, dass es funktioniert. Eine regelmässige Überwachung liefert diese Belege und macht Veränderungen sichtbar, bevor sie zu einem Problem werden.
Die Parameter, die kontinuierlich oder in kurzen Intervallen überwacht werden können, sind der Gehalt an freien Oxidationsmitteln, der pH-Wert, die Konzentrationszyklen, die Leitfähigkeit, die Trübung und die Gesamtkeimzahl. An diesen Parametern orientieren Sie sich, da bereits kleine Verschiebungen darauf hindeuten, dass sich die Bedingungen im Kreislauf ändern.

Legionellenuntersuchungen ergänzen dies als periodische Überprüfung. Die Kultur bleibt die Referenzmethode, erfordert jedoch in der Regel sieben bis zehn Tage Inkubationszeit. Molekulare Methoden liefern deutlich schnellere Ergebnisse, erkennen jedoch genetisches Material und damit auch nicht lebensfähige Zellen. Sie eignen sich zur schnellen Orientierung und zur Trendanalyse, ersetzen jedoch nicht die Bestätigung durch eine Kultur. Es sollte auch bedacht werden, dass Legionellen in einen lebensfähigen, aber nicht kultivierbaren Zustand übergehen können, in dem ihre Anwesenheit durch die Kultur unterschätzt wird.

Ebenso wichtig ist die Repräsentativität. Legionellen sind ungleichmässig über das System verteilt und treten zeitlich episodisch auf. Eine einzelne Probe gibt Aufschluss über einen Probenahmepunkt zu einem bestimmten Zeitpunkt, nicht über den Zustand der Anlage. Aussagekräftige Schlussfolgerungen lassen sich erst aus einer Messreihe ableiten. 

Die Probenahme selbst ist Teil der Methode. Die Probenahmestelle, die Neutralisation von Restoxidationsmitteln im Probengefäss, die Temperaturregelung und die Transportzeit bestimmen allesamt, wie zuverlässig das Ergebnis ist.