Forschungsbericht W 202203 01/2025

Inhalte DVGW-Forschungsbericht W 202203

In der vorliegenden Studie, Forschungsbericht W 202203, wurden in mehreren Projektgruppen Fragestellungen im Zusammenhang mit dem Einsatz von Online-Analysensystemen zur betrieblichen Überwachung der Trinkwasseraufbereitung bearbeitet. 

Eine Gruppe erfasste im Rahmen einer Literaturrecherche sowohl den wissenschaftlichen und praxisbezogenen Kenntnisstand zu Online-Analysenverfahren als auch deren mögliche Entwicklungen. Dabei fanden auch KI gestützten Auswertungen von online-Messdaten mit dem Ziel, sie zur automatischen Prozesssteuerung einzusetzen, Berücksichtigung. Als Treiber für neue Entwicklungen wurden zum einen neue Typen oder alternative Konzepte von/für Sensoren ermittelt. Zum anderen wird die zunehmende Digitalisierung künftig einen großen Einfluss auf das Datenmanagement haben. 

Die zweite Arbeitsgruppe, die Wasserversorger zur Analyse des Ist-Zustands in Wasser-werken befragte, konnte dank persönlicher Kontakte z. T. sehr detaillierte Antworten zur Online-Messtechnik in über 40 Trinkwasseraufbereitungsanlagen in Deutschland und dem benachbarten Ausland erzielen. Neben den fast in allen Werken verwendeten Standard-Online-Parametern, wie z. B. pH-Wert und elektrische Leitfähigkeit, kommen bei der komplexeren Oberflächenwasseraufbereitung für die analytische Überwachung der Wasserbeschaffenheit häufig zusätzliche Online-Messgeräte z. B. die Partikelmessung mittels Laserabschattung oder die Fluoreszenz- bzw. SAK254-Messung zum Einsatz. Entwicklungs- bedarf wird hinsichtlich betriebsstabiler, wartungsarmer Sensortechnik sowie insbesondere bei der Online-Erfassung mikrobiologischer Parameter gesehen. 

Letzteres, d. h. die Online-Erfassung mikrobiologischer Parameter, wurde von der dritten Arbeitsgruppe eingehend untersucht. Dabei kamen drei Geräte mit den Online fähigen mikrobiellen Parametern Adenosintriphosphat, Enzymaktivität und Zellzahl zum Einsatz. Alle drei Messverfahren bzw. Geräte erwiesen sich als tauglich für den praktischen Einsatz. Sie arbeiten betriebsstabil, haben ausreichend hohe Empfindlichkeiten und können in Ergänzung zu den periodisch durchzuführenden Kulturverfahren eingesetzt werden, um Veränderungen der mikrobiologischen Wasserbeschaffenheit schnell zu erkennen. 

Ein weiterer Schwerpunkt des TrinkControl-Projektes war die automatische Steuerung der Flockungsfiltration bei der Aufbereitung von Oberflächenwasser beeinflussten Rohwässern. Die vierte Gruppe wertete hierzu zunächst langjährige Erfahrungen mit derartigen Steuerungs-prozessen in mehreren Wasserwerken aus. Auf dieser Basis wurde eine Mess- und Dosier-technik entwickelt, in einem Quellwasserwerk mit stark schwankender Rohwasser-beschaffenheit eingebaut und über mehrere Monate getestet bzw. optimiert. Das Ergebnis ist eine allgemein anwendbare Empfehlung zur Vorgehensweise bei der Implementierung einer automatischen Steuerung der Flockungsmittelzugabe. Dies beinhaltet auch die Parameter für eine initiale Dosierfunktion basierend auf den Messwerten Trübung und SAK254 zur weiteren fallspezifischen Optimierung. 

Aus den von der Arbeitsgruppe 5 beschriebenen Erfahrungen zu KI-basierter Prozesssteuerung kann zusammenfassend abgeleitet werden, dass eine erfolgreiche Anwendung von KI-basierten Modellen zur Optimierung von Trinkwasseraufbereitungsprozessen möglich ist und sinnvoll eingesetzt werden kann.

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung
• Aufgabenstellung
• Ergebnisse

Literaturrecherche zu Online-Analysenverfahren in der Trinkwasseraufbereitung

• Befragung von Wasserversorgern zum Ist-Zustand in Wasserwerken
• Praxistest von innovativen Analysensystemen
• Automatische Steuerung der Flockungsfiltration
• Einsatz neuronaler Algorithmen/KI für die Prozesssteuerung

• Schlussfolgerungen und Ausblick
• Literatur
• Abbildungsverzeichnis
• Tabellenverzeichnis
• Anhang

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