Artikel aus Schwimmbad & Sauna 05/06 2008.
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Bevor man sich mit der biologischen Reinigung bei Schwimm- und Badeteichanlagen beschäftigt, bedarf es einer Definition des Produktes Schwimmteich. Ein konventionelles Schwimmbecken hat einen definierten Schwimmbereich, einen Wasserabzug mittels starrem oder flexiblem Überlaufwehr und eine Filteranlage, in die ein Desinfektionsmittel (meist Chlor oder Brom) inkludiert ist. Eine Pumpe fördert das Wasser zurück in den Bereich, in dem geschwommen wird.

Bei Schwimm- und Badeteichen ist es etwas komplizierter. Die Bandbreite geht von einem Teich bis hin zu einem Pool, der aber auf technische Filteranlagen verzichtet und stattdessen einen Aufbereitungsbereich hat. Ein Schwimmteich ist gegen den Untergrund abgedichtet. Damit stellt er ein künstliches Ökosystem dar. Die Wasseraufbereitung erfolgt dabei biologisch-mechanisch. Zumeist durch intern oder extern der Anlage gebaute biologische Filter, aber auch durch Pflanzbeete oder Regenerationsbereiche bzw. Kiesfilter genannte Anlagen.

Formen der Aufbereitung

Die Wasseraufbereitung in Schwimmteichen besteht aus einem komplexen System, bei der Selbstreinigungsmechanismen, wie sie in der freien Natur ablaufen, in ein künstliches Ökosystem in abgewandelter Form übernommen werden. Hauptbestandteile sind die Zusammenarbeit von Wasserpflanzen, Phytoplankton (Algen), Bakterien sowie Zooplankton in Verbindung mit einer mechanischen Reinigung durch mineralische Filterkörper. Limitierender Faktor ist dabei der Phosphatgehalt der Anlage. Der Eintrag findet durch das Füllwasser und die Badegäste statt. Das eingetragene Phosphat muss in der Anlage abgebaut bzw. eingelagert werden.

Zusätzlich wird durch eingebaute Substrate das System stabilisiert. Wichtig ist auch die Carbonathärte, die einen Gleichgewichtszustand im Wasser zeigt. Ein Gewässer muss sich im Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht befinden. Das ist dann der Fall, wenn es gerade so viel Kohlenstoffdioxid - im Sprachgebrauch auch Kohlensäure genannt - enthält, dass es gerade keinen Kalk abscheidet, aber auch keinen Kalk lösen kann.

Um dieses biologische Gleichgewicht herzustellen, wird eine Schwimm- und Badeteichanlage baulich in einen sogenannten Nutzungsbereich, in dem man schwimmt und badet, und in einen Regenerations- oder Aufbereitungsbereich unterteilt. Das Herzstück der Anlage ist der bepflanzte Regenerationsbereich, in dem bei einfachen privaten Anlagen die Reinigung durch das Zusammenwirken von Aquakultur (Reinigung mit Wasserpflanzen) und einfachen Bodenfiltersystemen erfolgt. Als Faustformel gilt, dass diese Zone flächenmäßig rund 50 Prozent der Gesamtanlage ausmacht. Bei komplexeren privaten Anlagen sowie bei Hotel-, Sauna- oder Gemeindeprojekten wird der Aufbereitungsbereich getrennt angelegt sowie als Pflanzen- und/oder Bodenfiltersystem hergestellt.

In einem Schwimmteich ohne den Einsatz von Technik sind nachfolgende Komponenten von Bedeutung: Wasserpflanzen nehmen einen Großteil ihrer Nährstoffe aus dem Wasserkörper und mit ihren Wurzeln aus dem Filtersubstrat auf und binden sie bis zu ihrem Abbau. Ein Schwimmteich ist aber im Gegensatz zu einem normalen Gartenteich nicht so üppig bepflanzt, da geringere Nährstoffe verfügbar sind. Was ist nun die Rolle und Funktion der Pflanze bei der Wasserreinigung? Wichtig ist dabei gar nicht so sehr die Blattmasse, sondern die unterirdischen Pflanzenteile wie Wurzeln und Rhizome. Die Wurzel hat einerseits eine Haltefunktion und ist auch wichtig für die Nährstoff- und Wasserversorgung der Pflanze. Elementar dabei ist der Mechanismus einer Wasserpflanze, den lebensnotwendigen Sauerstoff in die Wurzeltiefe zu transportieren. Diese Sauerstoffversorgung über die Wurzel ist notwendig, da sich in Böden- und Filtersubstraten durch den Sauerstoffverbrauch durch Mikroorganismen schnell eine Sauerstoffarmut einstellen kann.

Bei der Reinigung von Schwimmteichen ist die Aufnahme und der Einbau von Nährstoffen eine zentrale Funktion der Pflanze. Bei der Pflanzenauswahl ist darauf zu achten, dass sowohl untergetaucht lebende Wasserpflanzen (submerse Makrophyten) und aus dem Wasser herausragende Pflanzen (emerse Makrophyten) eingesetzt werden. Insbesondere die submersen Pflanzen nehmen Nährstoff in erheblichem Maße auf und sind auch wichtig für die Sauerstoffversorgung des Systems. Geeignete Pflanzen sind z.B. Ceratophyllum, Elodea, Potamogeton usw. Phytoplankton (Algen) nehmen die Nährstoffe ausschließlich über den Wasserkörper auf. Erhöht sich die Algendichte, nimmt die Sichttiefe ab. Die Nährstoffe sind jetzt auf wenige Tage eingebunden und werden, während des mikrobiologischen Abbauvorganges, wieder freigesetzt.

Bakterien sind im Gegensatz zu gechlorten Pools in einem Schwimmteichsystem notwendig. Sie nehmen Nährstoffe auf und geben diese bei ihrem Abbau wenige Tage später wieder ab. Das Zooplankton ist für die biologische Reinigung ebenfalls ein wichtiger Faktor. Große Individuen wie Wasserflöhe fressen die Algen und verbessern hierdurch die Sichttiefe. Einzellige Individuen wie Protozoen oder heterotrophe Nanoflagellaten filtrieren mit ihrem feinen Filterapparat Bakterien. Wichtig ist es, dass im gesamten System größere und kleinere Organismen im Gleichgewicht stehen. Entsteht eine Störung im chemischen Kreislauf, bilden sich in der biologischen Nahrungskette Schwachstellen, die zu Massenentwicklung einzelner Arten führen. Eine dieser Störungen ist die Bildung von übermäßigen Algen.

Technik zur Unterstützung

Ab nun kommen Verfahren dazu, welche die natürlichen Prozesse durch begleitende Technik in Form einer Pumpenanlage unterstützen. Umwälzpumpen werden z.B. an Schwimmskimmer angeschlossen, um die Wasseroberfläche von Schmutzstoffen zu reinigen. Ein anderes Verfahren ist der Einsatz von Überlaufrinnen, die aber zusätzlich einen Ausgleichsbehälter benötigen, aus dem das zu reinigende Wasser abgezogen wird. In der Praxis hat sich gezeigt, dass sich Überlaufrinnen aufgrund ihrer höheren Überstauung besser für einen Wasserabzug eignen. Die Effektivität der Oberflächenströmung wird erhöht und gleicht damit die etwas höheren Baukosten für den Ausgleichsbehälter wieder aus. Wichtig ist dabei aber auch eine exakt auf die Anlage abgestimmte Pumpe. Zu starke Pumpen führen zu großen Filtergeschwindigkeiten, welche die Reinigungswirkung reduzieren. Zu schwache Pumpen dagegen ergeben eine zu schwache Oberflächenströmung an Skimmer oder Überlaufrinne.

Das zirkulierende Wasser wird in ein Drainagesystem des Bodenfilters gepumpt, der als mindestens zwei Meter breiter Uferrand der Anlage hergestellt wird. Dieser besteht aus Schüttgütern unterschiedlicher Zusammensetzung. Wichtig ist dabei, dass der Filterkörper weder zu fein noch zu grob aufgebaut ist. Ist das Substrat zu fein gewählt, wird der Filterkörper nicht komplett durchströmt, sondern sucht sich den Weg des geringsten Widerstandes. Die Reinigungsleistung entspricht nicht der Erwartung und es kommt zu Trübungen und Algenbildung. Wird eine zu grobe Körnung gewählt, ist hingegen die Verweildauer des Wassers zu gering. Schwimmteichsubstrate sollen Nährstoffe anlagern können. Dazu ist eine große Oberfläche notwendig. Je größer die Oberfläche, desto mehr Mikroorganismen können sich ansiedeln und desto besser wird die Leistung des Filterkörpers. Daher werden in der Praxis Kiese sowie Sande genutzt. Durch ihre geringe Korngröße sind sie in der Lage, kleine Partikel aus dem Wasser zu filtern. Zudem soll die Anlagerung von Phosphaten gefördert werden. Dies kann aber nur dann erfolgen, wenn genügend Sauerstoff vorhanden ist. Daher ist es wichtig, diese Bereiche zu durchströmen. Fällt der Sauerstoffgehalt zu sehr ab, wird das Phosphat wieder freigesetzt und ist wieder pflanzen- und algenverfügbar. Als Folge wachsen Algen in den Anlagen.

Gerade im Frühjahr stellt dies ein Problem dar, da zumeist die Pumpe über die Wintermonate abgeschaltet wird. Es entsteht im Bodenfilter eine phosphathaltige Lösung, die mit dem Anschalten der Pumpen in der Anlage verteilt wird - mit dem Resultat einer explosionsartigen Algenentwicklung. Als Gegenmaßnahme kann während der Wintermonate eine künstliche Belüftung eingesetzt werden oder die Pumpenlaufzeit auf zwölf Monate ausgedehnt werden.

Dipl.-Ing. Rainer Grafinger