Betriebsoptimierung in der Trinkwassergewinnung
Online Überwachung organischer Belastungen in der Wasseraufbereitungsanlage Grmov vrh in Slowenien
Die Wasseraufbereitungsanlage Grmov vrh des Kommunalunternehmens Velenje SL ist seit 2015 in Betrieb und stellt einen zentralen Baustein der regionalen Trinkwasserversorgung dar. Über eine rund 6 km lange Pipeline werden bis zu 120 L/s Oberflächenwasser aus dem Flüsschen Ljubija entnommen und aufbereitet.
Das Einzugsgebiet zeichnet sich durch eine naturnahe Umgebung aus, wodurch anthropogene Einflüsse gering sind. Dennoch stellen natürliche organische Substanzen – insbesondere während Regenereignissen – eine erhebliche Herausforderung dar: Huminstoffe können die Wasserfarbe bis hin zu einem dunklen Braunton („kaffeebraun“) verändern und die Aufbereitung deutlich erschweren.
Ausgangssituation und Herausforderungen
Bereits an der Entnahmestelle wird die Trübung kontinuierlich überwacht. Bei extremen Belastungen wird der Rohwasserzulauf vorsorglich unterbrochen, um nachgelagerte Prozesse zu schützen.
Vor der Modernisierung im Jahr 2015 erfolgte die Aufbereitung mittels Hyperchlorierung, Koagulation und Flockung, schneller Sandfiltration sowie Entchlorung mit Aktivkohle. Dieses Verfahren konnte jedoch keine konstant ausreichende Trinkwasserqualität gewährleisten – insbesondere bei schwankender organischer Belastung.
Modernisierung der Aufbereitungstechnologie
Ein entscheidender Fortschritt lag auch in der erweiterten Online-Überwachung organischer Inhaltsstoffe. Ursprünglich wurden lediglich die damaligen gesetzlichen Vorgaben für eine Endkontrolle nach der Ultrafiltration berücksichtigt: Diese sahen u.a. den optischen Parameter SAK436 als Indikator für gelb-braune Färbung vor.
Auf Initiative der Ingenieure des Energieversorgungsunternehmens Velenje wurde zusätzlich eine SAK254- Messung implementiert. Nach eingehender Literaturrecherche erkannten sie frühzeitig die Bedeutung dieses Parameters als Maß für die gesamte organische Belastung im Wasser.
Heute – mehr als zehn Jahre später – ist der SAK-Wert auch gesetzlich verankert mit max. 0,5 1/m, und hat sich in Grmov vrh als unverzichtbarer Online-Parameter etabliert.
Einsatz moderner Online-Messtechnik
Installiert wurden zwei Photometer von TriOS Mess- und Datentechnik GmbH:
Photometer VIPER zur Farbmessung (SAK436)
Photometer LISA UV zur Messung der gesamtorganischen Belastung (SAK254)
Die beiden TriOS-Photometer sind in spezielle Durchflusszellen integriert und mit TriOS Controllern verbunden. Die Sensoren verfügen über schmutzabweisende Nanobeschichtungen der Messfenster, wodurch auf eine automatische Reinigung verzichtet werden kann. Der Wartungsaufwand ist entsprechend gering.
Überwachung nach der Ultrafiltration – Trübungsmessung, Färbung (SAK436
durch VIPER) und organische Belastung (SAK254 durch LISA UV)
Erkenntnisse aus dem Anlagenbetrieb
Der Mehrwert der SAK254 Messung zeigte sich bereits früh im Betrieb. Nach der Ultrafiltration wird das Trinkwasser vor der Speicherung chloriert, wobei die Chlorkonzentration online überwacht wird. Wiederholt wiesen jedoch Laboranalysen am Ausgang zum Verteilnetz reduzierte Chlorgehalte nach. Der Chlorverlust musste also bereits in den Speichertanks stattfinden. Durch zusätzliche Messungen konnte nachgewiesen werden, dass der Chlorverbrauch bei erhöhten SAK254 Werten deutlich ansteigt, während der SAK436 keine entsprechenden Hinweise lieferte. Der Abbau des Chlors erfolgte somit maßgeblich durch Reaktionen mit organischen Inhaltsstoffen in den Speichertanks.
Extremereignisse und Prozessoptimierung
Ein weiteres Beispiel unterstreicht die Relevanz der Messung: Nach einem schneearmen Winter führte ein starkes Regenereignis zu deutlich erhöhten SAK254-Werten. Diese spiegelten vermutlich erhöhte Konzentrationen organischer Säuren wider, etwa aus der Zersetzung von Herbstlaub, die aufgrund fehlender Schneeschmelze nicht verdünnt wurden. In der Folge kam es zu einer Verblockung der Ultrafiltration. Dies bedeutete Stillstand der Anlage, hohen Wartungsaufwand und hohe Kosten.
Als Konsequenz wurde eine automatisierte Anpassung der Reinigungsstrategie implementiert: Steigt der SAK254-Wert über 4,0 1/m, wird das Reinigungsprogramm der UF-Anlage angepasst, um Ablagerungen frühzeitig entgegenzuwirken.
Vergleich und Betriebserfahrung
Im Vergleich zu den beiden anderen Wasserwerken der Stadtwerke Velenje, die Grundwasser nutzen, zeigt Grmov vrh erwartungsgemäß höhere SAK254-Werte – typisch ca. 1,5 1/m nach der Reinigung, bei SAK-Rohwasserwerten bis zu 15 1/m. Die kontinuierliche Online-Messung ermöglicht hier jedoch eine präzise Prozesssteuerung und schnelle Reaktion auf Veränderungen.
Die eingesetzten Messsysteme haben sich über mehr als zehn Jahre als äußerst stabil und zuverlässig erwiesen – ohne regelmäßige Kalibrierungen. Lediglich gelegentliche manuelle Reinigungen waren notwendig.
Fazit
Der Einsatz der Online-Messtechnik, insbesondere der SAK254-Sonde LISA UV, hat sich in der Wasseraufbereitungsanlage Grmov vrh als entscheidender Erfolgsfaktor erwiesen. Sie ermöglicht:
- Frühzeitige Erkennung organischer Belastung
- Gezielte Steuerung der Aufbereitungsprozesse
- Optimierung der Desinfektionsstrategie
- Schutz der Ultrafiltrationsanlage
- Dauerhaft gute Trinkwasserqualität
Gemeinsam mit der Farbmessung (SAK436) liefert das System ein umfassendes Bild der Wasserbeschaffenheit und trägt seit über einem Jahrzehnt dazu bei, den Anlagenbetrieb effizient, sicher und nachhaltig zu
gestalten.
* Nataša Uranjek, B.Sc., ist Leiterin der Abteilung für Technik und Steuerung beim Versorgungsunternehmen Velenje, das sich auf Trinkwasserversorgung, Abwasserbehandlung und Fernwärmeversorgung spezialisiert hat. Ihre Leidenschaft für Chemie und Ingenieurwesen führte sie zum Studium der Chemieingenieurwissenschaften, in dem sie theoretisches Wissen mit praktischen Fähigkeiten verbindet. Zu ihren Aufgaben gehören die Überwachung der Wasseraufbereitung und -verteilung, die Erforschung neuer Technologien sowie beratende Tätigkeiten. Als Mitglied der Slowenischen Vereinigung für Gewässerschutz befasst sie sich mit dem Schutz der Wasserressourcen.
