Auto­ma­ti­sier­te Über­wa­chung der Trinkwasserqualität

In einem groß­an­ge­leg­ten inter­na­tio­na­len For­schungs­ver­bund­pro­jekt hat die Tech­ni­sche Uni­ver­si­tät Ilmen­au ein Sys­tem zur auto­ma­ti­sier­ten Über­wa­chung und Siche­rung der Qua­li­tät von Trink­was­ser im lau­fen­den Ver­sor­gungs­be­trieb ent­wi­ckelt. Das digi­ta­le Online-Über­wa­chungs­sys­tem spürt Ver­un­rei­ni­gun­gen des Was­sers in den Roh­ren auf und lei­tet im Not­fall deren Rei­ni­gung ein. Der Ansatz, ein Modell zu ent­wi­ckeln, das Mes­sung und Opti­mie­rung inte­griert, wur­de welt­weit noch nie zuvor rea­li­siert. Das For­schungs­pro­jekt wur­de durch das Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Bil­dung und For­schung mit mehr als einer Mil­li­on Euro für drei Jah­re geför­dert, davon erhielt die TU Ilmen­au für ihre For­schungs­ar­bei­ten gut 273.000 Euro.

In Deutsch­land trans­por­tiert das Trink­was­ser­ver­sor­gungs­sys­tem gro­ße Was­ser­men­gen vom jewei­li­gen Was­ser­werk in die pri­va­ten Haus­hal­te oder zu den gewerb­li­chen Abneh­mern. Doch vie­le Roh­re sind inzwi­schen 60 Jah­re alt oder älter – eine Ver­un­rei­ni­gung des Trink­was­sers ist nicht aus­zu­schlie­ßen. Und die Was­ser­qua­li­tät ist noch durch etwas Ande­res gefähr­det: In den ver­gan­ge­nen Jahr­zehn­ten ging der Was­ser­ver­brauch zurück, wäh­rend das Ver­sor­gungs­netz unver­än­dert groß blieb. Das Trink­was­ser ver­weilt län­ger in den Roh­ren – eine Ver­schlech­te­rung sei­ner Qua­li­tät ist die Fol­ge. Eine umfas­sen­de, flä­chen­de­cken­de Kon­trol­le des gesam­ten Trink­was­ser­net­zes ist drin­gend geboten.

Doch die Über­wa­chung der Was­ser­qua­li­tät im Rohr­lei­tungs­sys­tem mit her­kömm­li­chen Inspek­ti­ons­me­tho­den ist über­aus auf­wän­dig. Gan­ze Lei­tungs­ab­schnit­te müs­sen zeit­gleich außer Betrieb genom­men, voll­stän­dig ent­leert und nach der Inspek­ti­on in der Regel mehr­fach gespült wer­den, bevor sie wie­der mit Trink­was­ser gefüllt wer­den. Dies kann zu län­ge­ren Unter­bre­chun­gen der Trink­was­ser­ver­sor­gung gan­zer Stadt­tei­le füh­ren. Hin­zu kommt, dass ent­spre­chen­de Maß­nah­men teu­er sind und nicht das gesam­te Rohr­lei­tungs­sys­tem umfas­sen kön­nen. Da zudem Was­ser­pro­ben nicht flä­chen­de­ckend, son­dern nur stich­pro­ben­ar­tig ent­nom­men wer­den, wird eine mög­li­che Ver­schlech­te­rung der Was­ser­qua­li­tät in nicht getes­te­ten Abschnit­ten mög­li­cher­wei­se nicht schnell genug ent­deckt. Und schließ­lich sind Laborana­ly­sen der Was­ser­qua­li­tät oft zeit­auf­wän­dig, sodass Qua­li­täts­ver­än­de­run­gen erst spät fest­ge­stellt werden.

Im For­schungs­pro­jekt MoD­iCon („Online Moni­to­ring and digi­tal Con­trol in Drin­king Water dis­tri­bu­ti­on Sys­tems“ – „Online-Moni­to­ring und digi­ta­le Steue­rung in Trink­was­ser­ver­sor­gungs­sys­te­men“) – haben deut­sche und israe­li­sche Part­ner aus For­schung und Indus­trie ein digi­ta­les Sys­tem zur Online-Über­wa­chung und ‑Siche­rung der Was­ser­qua­li­tät in gro­ßen Was­ser­ver­tei­lungs­sys­te­men ent­wi­ckelt. Ihre Stra­te­gie – Modell­ent­wick­lung, Mes­sung, Opti­mie­rung – ist höchst inno­va­tiv: Auto­ma­ti­siert und in Echt­zeit kann die Was­ser­qua­li­tät an belie­bi­gen Punk­ten der Rohr­lei­tun­gen getes­tet wer­den. Neu­ar­ti­ge Sen­sor­tech­no­lo­gien wie die licht­ba­sier­te Fluo­res­zenz­mes­sung und die zell­ba­sier­te Durch­fluss­zy­to­me­trie spü­ren unmit­tel­bar vor Ort Bak­te­ri­en und gesund­heits­schäd­li­che gelös­te orga­ni­sche Sub­stan­zen auf und erfas­sen ihre Kon­zen­tra­ti­on. Bei einer Ver­un­rei­ni­gung des Was­sers wird der kon­ta­mi­nier­te Lei­tungs­ab­schnitt iso­liert und die opti­ma­le Spül­stra­te­gie zur schnellst­mög­li­chen Wie­der­her­stel­lung der Was­ser­qua­li­tät ein­ge­lei­tet. An den betrof­fe­nen Stel­len im Rohr­lei­tungs­netz wer­den Ven­ti­le geöff­net oder geschlos­sen, die Geschwin­dig­keit oder die Durch­fluss­men­ge des Was­sers ange­passt und opti­mal dosier­te Des­in­fek­ti­ons­mit­tel ein­ge­bracht, um die Trink­was­ser­qua­li­tät wiederherzustellen.