TU Ilmenau: Neuartiges System sichert automatisiert Qualität von Trinkwasser

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 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 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
herkömmliche 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
würden Ventile geöffnet oder geschlossen, die Geschwindigkeit oder die
Durchflussmenge des Wassers angepasst und optimal dosierte
Desinfektionsmittel eingebracht, um die Trinkwasserqualität
wiederherzustellen.

Der Leiter des MoDiCon-Projekts an der TU Ilmenau, Prof. Pu Li, Leiter des
Fachgebiets Prozessoptimierung, sieht das neue System als marktreif an:
„Ich freue mich sehr, dass das Bundesforschungsministerium angeregt hat,
aus unserer neuen Technologie ein konkretes ,Produkt‘ zu machen. Damit
wäre unser Ziel erreicht, Verbraucher auch in Zukunft stets mit
hochwertigem und damit gesundem Trinkwasser zu versorgen.“

Das MoDiCon-Projekt wurde von der Technischen Universität Hamburg
koordiniert, die umfangreiche Forschungserfahrung auf dem Gebiet der
Wasserversorgung und Wasseranalytik hat. Die TU Ilmenau hat ausgewiesene
Expertise in modellgestützter Optimierung und die Israelische Technische
Hochschule Technion Haifa arbeitet seit Jahren an der Modellierung,
Simulation und Stoffausbreitung in Wasserversorgungsnetzen. Assoziierte
Partner sind das Wasserver- und Entsorgungsunternehmen Hamburg Wasser und
der führende Hersteller herausragender Produkte der Umwelttechnologie bbe
moldaenke GmbH.