TU Ilmenau erforscht automatisierte Steuerung der Trinkwasserqualität

Während in den letzten Jahrzehnten die zuverlässige und sichere mengenmäßige Versorgung mit Trinkwasser weltweit gut erforscht wurde, haben sich hinsichtlich der Qualität des Trinkwassers Probleme aufgetan. Bevölkerungsrückgang führte dazu, dass der Wasserverbrauch zurückgegangen ist; da aber gleichzeitig das Versorgungsnetz unverändert groß geblieben ist, verweilt das Wasser länger in den Rohren, wodurch sich die Trinkwasserqualität verschlechtern kann. Hinzu kommt, dass eine etwaige Verschlechterung der Wasserqualität oft nicht schnell genug entdeckt wird, da Wasserproben nicht flächendeckend, sondern nur stichprobenartig entnommen werden. Auch sind Laboranalysen der Wasserqualität oft zeitaufwändig, sodass Qualitätsveränderungen erst zeitversetzt festgestellt werden.

Um eine hohe Trinkwasserqualität sicherzustellen und die in der Trinkwasserverordnung aufgeführten Inhaltsstoffe und Werte einzuhalten, hat die TU Ilmenau soeben das Forschungsprojekt „Online Monitoring and Digital Control in Drinking Water Distribution systems (MoDiCon)“ – Online-Monitoring und digitale Steuerung in Trinkwasserversorgungssystemen – gestartet. Prof. Pu Li, Leiter des Fachgebiets Prozessoptimierung, und seine Mitarbeiter erforschen im Zuge der Digitalisierung im Wassersektor vollkommen neue Ansätze, die Trinkwasserqualität auf der Basis von Messdaten und Simulationsmodellen online optimal zu beeinflussen. Dazu entwickeln sie ein System, mit dem sie verschiedene Parameter der Qualität von Trinkwasser in Versorgungsnetzen automatisiert und in Echtzeit überwachen können. Mit innovativen Sensortechnologien wie der lichtbasierten Fluoreszenzmessung und der zellbasierten Durchflusszytometrie wollen sie unmittelbar vor Ort Bakterien und gesundheitsschädliche gelöste organische Substanzen aufspüren und quantifizieren. Im Falle einer unerwünschten Veränderung der Wasserqualität sollen Echtzeitsimulationen auf der Basis eines mathematischen Algorithmus dafür sorgen, dass bestmögliche Steuerungsstrategien in Gang gesetzt werden. So könnten etwa an bestimmten Stellen im Netz optimal dosierte Desinfektionsmittel eingebracht, Ventile geöffnet oder geschlossen und die Geschwindigkeit oder die Durchflussmenge des Wassers angepasst werden. Gleichzeitig könnte die Bevölkerung, die mit dem gesundheitsschädlichen Trinkwasser versorgt wird, ermittelt und gewarnt werden.

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