Pathogene Legionellenarten, wie Legionella pneumophila, können die Legionärskrankheit, eine schwere Lungeninfektion mit einer Sterblichkeit von 5-10 %, verursachen. Sie werden durch das Einatmen von Legionellen-kontaminierten Aerosolen aus künstlichen Wassersystemen, wie zum Beispiel Kühltürme, Trinkwassernetzwerke und Kläranlagen, übertragen. Die Legionärskrankheit hat in Europa in der Zeit von 2015 bis 2019 um 65 % zugenommen. Es ist davon auszugehen, dass die Legionärskrankheitsfälle, die aus Kläranlagen entspringen, aufgrund der zunehmenden Wiederverwendung von Abwasser und wegen des Klimawandels weiter steigen werden. Das Letztere wird sich insbesondere auf die Abwassertemperaturen und die mikrobielle Zusammensetzung von Abwässern auswirken. Eine Lösung zur Verhinderung der Legionellenvermehrung in Kläranlagen mit warmen Abwassertemperaturen (>23 °C) steht mangels Grundlagenforschung nach unserem Kenntnisstand nicht zur Verfügung. Das Ziel dieses Antrages ist es, die Temperaturbedingungen zu definieren, die das Wachstum von pathogenen Legionella spp. aus Kläranlagen begünstigen, unter Berücksichtigung konstanter und dynamischer Temperaturverhältnisse. Dafür sollen Isolate aus behandeltem Abwasser oder Belebtschlamm von fünf verschiedenen Kläranlagen, die warme Abwässer behandeln, bei fünf verschiedenen Temperaturen zwischen 20 °C und 40 °C kultiviert werden. Um die Wirkung dynamischer Temperaturbedingung zu untersuchen, soll die Temperatur in der Mitte der exponentiellen Wachstumsphase um 5 °C innerhalb einer kurzen Zeitspanne erhöht werden. Die Wachstumsparameter der getesteten Legionellenarten sollen vor und nach der Störung verglichen werden. Aufgrund unserer Erfahrungen bei vergangenen Überwachungsprojekten von Legionella spp. in Kläranlagen wurde ein schneller Temperaturanstieg von 5 °C ausgewählt. Die isolierten Legionellenarten sollen anhand der Kultivierungsmethode aus der biologischen Behandlungsstufe gewonnen werden. Die Arten der Isolate und die Legionellendiversität in der biologischen Stufe soll durch eine gattungsspezifische Next-Generation-Sequencing identifiziert werden. Für das Temperaturexperiment werden Isolate ausgewählt, die sowohl die Kerngemeinschaft der Legionellen, die in allen fünf Kläranlagen vorhanden ist, als auch die einzigartigen Stammtypen, die nur in bestimmten Kläranlagen vorkommen, abdecken. Die Integration der Ergebnisse der Abwasser-/Kläranlagencharakterisierung, der Legionellendiversität und des temperaturabhängigen Wachstums von den Legionellenisolate wird unser Verständnis über die Rolle von Kläranlagen als ökologische Nische für das Legionellenwachstum verbessern. Unsere Erkenntnisse können verwendet werden, um die Überwachung von Legionellen in Kläranlagen zu verbessern und sie sollen die Entwicklung von Strategien zum Umgang mit plötzlichen Temperaturänderungen in Kläranlagen und Abwasserwiederverwendungsanlagen unterstützen.
Gesamtziel des interdisziplinären Verbundvorhabens ULTRA-F ist die ganzheitliche und systematische Untersuchung von Trinkwasser-Installationen (TWI) im Labor, im Technikum sowie im Feldversuch bezüglich des Nachweises der Wirksamkeit der Ultrafiltration, hinsichtlich der Sicherung eines hygienisch einwandfreien Betriebes bei abgesenkten Trinkwarmwasser-Temperaturen, sowie der primärenergetischen Wirkungen und der Effekte der CO2-Emissionsvermeidung. Das Teilprojekt an der TU Dresden verfolgt nachstehende wesentlichen Ziele: 1. Durchführung von Labor- und Technikumsversuchen zum Erlangen von vertieftem Wissen zur Wirkung von ausgewählten Ultrafiltrationsanlagen (UF) an verschiedenen Einbauorten einer Trinkwasser-Installation (TWI) sowie im endständigen, nicht zirkulierenden Bereich im Vergleich zu Betriebsweisen ohne integrierte UF-Anlagen mit besonderem Fokus auf den Nachweis der Wirkungen bzgl. Legionella spp. und L. pneumophila sowie Gesamtzellzahl.
2. Feldversuche: Durchführung von bis zu vier thermohydraulischen Messungen je Feldobjekt (insgesamt werden 12 Feldobjekte angestrebt, Betrieb bei je bis zu 4 Temperaturniveaus), die von den anderen Verbundpartnern betreut werden.
3. Datenbank: Zusammenführen aller Daten der verschiedenen Phasen des Monitorings und der Begehungsprotokolle sowie der trinkwasserhygienischen und wasserchemischen Untersuchungen in Datenbank mit relationaler Verknüpfung und Erstellung entsprechender Datensichten.
4. Mitwirkung am Prozess der Bewertung von Funktionalität, Zuverlässigkeit, Systemsicherheit und insbesondere der primärenergetischen und CO2-seitigen Wirkungen von Systemen mit und ohne UF-Anlagen im Bilanzraum TWI.
5. Koordination des Verbundprojektes, also der Zusammenarbeit zwischen den Partnern sowie der Interaktion mit den Mitförderern, dem Projektbegleitausschuss, dem wissenschaftlichen Beirat sowie der nationalen und internationalen Fachwelt.
Zur Überwachung des von Verdunstungskühlanlagen ausgehenden mikrobiologisch-hygienischen Risikos müssen nach der 42. Bundesimmissionsschutzverordnung regelmäßig Wasserproben zur Bestimmung der darin enthaltenen Legionellen entnommen werden. Ziel istdie Abbildung der Legionellenkonzentrationen zum Zeitpunkt der Probenahme. Die Voraussetzung dafür ist, dass die im Kühlwasser enthaltenen Biozide bei der Probenahme effizient inaktiviert werden, damit sie nicht während des Transportes und der Lagerung derProben weiterhin ihre Wirkung entfalten und zu einem Minderbefund derLegionellenkonzentration führen. Im Moment wird nur eine Inaktivierung von oxidativen Bioziden durch das in den Probenahmeflaschen vorgelegte Natriumthiosulfat erzielt. Ziel des Projektes war es, für im Markt übliche, nicht-oxidierende Biozide geeignete Neutralisierungssubstanzen zu identifizieren, die keine Schädigung der Legionellen und derBegleitflora zur Folge haben. Es wurde eine Mischung von Substanzen identifiziert, die diebiozide Wirkung von Isothiazolinonen, DBNPA, quaternären Ammoniumstrukturen sowie vonBronopol effizient neutralisieren konnte. Die Neutralisierungssubstanzen hatten keine oder eine nur geringfügige nachteilige Wirkung auf die Kultivierbarkeit von Legionella pneumophila Serogruppe 2-14, Legionella anisa sowie eines aus Kühlwasser isolierten Legionella spp.Stammes. Die Wirkung aller genannten Biozide in den üblichen Konzentrationsbereichenkonnten in diesen Fällen effizient neutralisiert werden. Legionella pneumophila DSM 7513 (alsVertreter der Serogruppe 1 und einziges Nicht-Umweltisolat) auf der anderen Seite warempfindlich gegenüber der Neutralisierungsmischung, vor allem die Inaktivierung von DBNPA und Isothiazolinonen war in diesem Fall unbefriedigend. Da es sich hier um ein Lungenisolathandelt, das sich schon lange in der Stammsammlung befindet, bedarf es der Untersuchungweiterer Vertreter der Serogruppe 1 und gegebenenfalls einer weiteren Optimierung derNeutralisierungsmischung. Quelle: Forschungsbericht