Fachbeitrag

Umweltüberwachung:

Maßgeschneiderte Systemlösungen
Bild 3: Bedienung des Touchscreens des Messgeräts STIP-scan.

Dr. Thomas Steckenreiter*), Dr. Martin Gerlach**)

  1. Endress+Hauser Conducta, Gerlingen. E-Mail: http://thomas.steckenreiter@conducta.endress.com.
  1. Bayer Technology Services. Internet: http://www.bayertechnology.com.
Der weltweite Trend in der Wasseranalyse geht zu maßgeschneiderten Analysensystemen für vielfältige Anforderungen in der Online-Messtechnik. Die Ansprüche steigen in der Gewässerüberwachung, in Chemieparks, in der industriellen und kommunalen Wasseraufbereitung und in der Trinkwasserversorgung hinsichtlich Verfügbarkeit der Messwerte und der zu überwachenden Parameter. An beispielhaften Projekten wird die Lösung von herausfordernden Kundenanforderungen im Projekt- und Lösungsgeschäft in Kooperation zwischen Endress+Hauser und Bayer Technology Services (BTS) vorgestellt.
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Sauberes Wasser ist ein Grundrecht des Menschen, welches nicht einfach dauerhaft zu gewährleisten ist. In Deutschland gibt es eine ganze Reihe von Gesetzen, die unter der Wasserrahmenrichtlinie Nr. 2000/60/EG zum Schutz unserer Gewässer beitragen sollen. Richtlinien und Gesetze sind ein Teil, theoretisch besteht aber zu jeder Zeit die Gefahr der Verunreinigung von fließenden, stehenden und Küstengewässern durch Unfälle in Fabriken, im Transportwesen oder Fahrlässigkeit im privaten und industriellen Bereich. Industriebetriebe müssen regelmäßig ihre Schadstofffreisetzungen in Luft, Wasser und Boden ebenso wie über Abfall- und Abwasserentsorgung an die zuständigen Behörden berichten. Maßgebend dafür ist die Verordnung E-PRTR-VO über das so genannte PRTR (Pollutant Release and Transfer Register).

Beim Schutz unseres Grundwassers, welches beispielsweise zur Bewässerung oder zur Aufbereitung für Trinkwasser herangezogen wird, muss man vermehrt mit Verunreinigung durch Hormone und Pestizide bzw. Herbizide, bedingt durch Sedimentation, rechnen. Diese gelangen über die Landwirtschaft oder die privaten Haushalte in die Umwelt. In einem echten Gefahrenfall, in dem größere Mengen schädlicher Stoffe in die Umwelt gelangen, sind wir von einer schnellen und zuverlässigen Analytik abhängig, um die notwendigen Maßnahmen zum Schutz von Mensch und Natur einzuleiten. So sind private Hand und öffentliche Stellen verpflichtet, an kritischen Stellen zuverlässige Überwachungs- und Analysensysteme zu installieren, um den notwendigen Schutz zu gewährleisten. Typische Messpunkte sind Trink- oder Brauchwasserentnahmestellen, Einleitungsstellen, Zuläufe in und aus Kläranlagen oder Abwassersammelstellen in Industrieparks. Moderne Lösungen erlauben Messungen an Fabrikausläufen, die eine verursachergerechte Abrechnung der Abwasseraufbereitungskosten erlauben und Kläranlagen vor unerwünschten Stoffen schützen. Zukünftig sind Überwachungssysteme für das Kanalnetz denkbar, die das anfallende Abwasser sogar in Städten bewältigen.
Typische Anwendungsbereiche für die Flüssigkeitsanalyse sind:

  • Grenzwertkontrolle im kommunalen und industriellen Abwasser.
  • Prozesswasser- und Abwasser-Überwachung.
  • Zu- und Ablaufüberwachung.
  • Einleiterkontrolle.
  • Abwasser-Eigenkontrolle.

Wasseranalytik im Wandel

Die Wasseranalytik wandelt sich stark vom Laborfokus hin zur Online-Messtechnik in der Wasseraufbereitung und in der Gewässerüberwachung. Maßgeschneiderte Systemlösungen erlauben heutzutage diese Überwachungsmaßnahmen wei- testgehend zu automatisieren. Klassische Laborparameter, denen eine Probennahme vorausging, sind heute on- und inline messbar. Dazu gehören Nährstoffe wie Ammonium, Phosphat, Nitrat, Kohlenstoffe wie TOC, Sauerstoffbedarf (CSB, BSB), Metalle wie Eisen, Mangan, Kupfer, und viele weitere.

Was früher ausschließlich Labormethode war, wird nun als autark arbeitendes Feldmessgerät verwendet, nimmt Daten auf oder sammelt Proben. Ein Nachteil der Laboranalytik ist der Zeitfaktor: Durch die zeitversetzte Analyse kommen die Informationen zum Regeln von Prozessen oder Ergreifen von Sofortmaßnahmen zu spät. Hier setzen die maßgeschneiderten Systemlösungen an und ergänzen die Laboranalytik. Trotz vieler Online-Lösungen kann aber nicht ganz auf die Labormessung verzichtet werden. Hierzu zählt beispielsweise die Bestimmung vieler Metallkonzentrationen oder Stoffen, die bis an die Nachweisgrenze nachgewiesen werden müssen und generell die Spurenanalytik. Wo die Laboranalytik notwendig ist, unterstützt bereits eine automatisierte Probennahme, die in eine Komplettlösung integriert ist.

Lösungen und Konzepte

Bayer Technolgy Services (BTS) und Endress+Hauser Conducta entwickeln gemeinsam mit ihren Kunden Konzepte, die den Anforderungen rund um die Wasseranalytik gerecht werden. Dies beginnt bei der Beratung, welche Grenzwerte eingehalten werden müssen, bis hin zur Entwicklung von standortübergreifenden Konzepten und deren Umsetzung in passende Gesamtlösungen. Die Zusammenlegung von Industriestandorten zu Industrieparks lässt immer komplexere Organisationen entstehen, die das Reinigen von Abwässern und das Reinhalten von Gewässern verantworten.

Die stark verzweigten und kilometerlangen Abwassernetze stellen besondere Anforderungen an Einzel- und Gemeinschaftskläranlagen. Abwässer vieler verschiedener Einleiter unterschiedlicher Wassergüte werden dort gesammelt. Besonders die Abwässer aus Chemie- oder Industrieparks enthalten komplexere Verunreinigungen als das Abwasser aus einem einzelnen Betrieb. Dies erfordert eine detaillierte Analytik an den Knotenpunkten und den Kläranlageneinläufen. Folglich werden die zu überwachenden Prozess- und Stoffströme gebündelt und die Messaufgaben zentralisiert, um die erforderliche Messtechnik effizient einzusetzen und Qualität und Verfügbarkeit zu gewährleisten.

Die sogenannten Analysen-Container PAT bieten ein zukunftsweisendes Konzept für die zentralisierte Abwasseranalytik. Ob als vollklimatisierte Messstationen, Messcontainer individueller Größe oder einfacher Messschrank instrumentiert – Analysen-Container PAT sind mit allen notwendigen Gerätschaften für die Wasseranalyse ausgestattet. Die Vorteile liegen auf der Hand: Der Anwender kann unterschiedlichste Abwässer in Chemieparks zentral bewerten und so den sicheren Betrieb der Kläranlage gewährleisten. Die Anlagenbetreiber können die Kosten für die Abwasserreinigung nach dem Verursacherprinzip abrechnen, ihren Instandhaltungsaufwand straffen und optimieren.

Messstation sichert Bukarests Trinkwasser

Seit 2001 versorgt Veolia Apa Nova Bukarest mit Trinkwasser und betreibt das Trinkwassernetz ebenso wie das Abwassernetzwerk. Die drei Trinkwasseraufbereitungsanlagen Crivina, Rosu und Arcuda verarbeiten 780000 m3 am Tag. Zwei der Anlagen gewinnen das Trinkwasser aus dem Fluss Arges. Flussaufwärts haben sich Automobil- und Petrochemie-Unternehmen angesiedelt. Frühwarnsysteme in der Trinkwassergewinnung sind hier wichtig. Neben Rückständen aus Industrieabwässern wie Kohlenwasserstoffe, Phenole oder Cyanid besteht die Gefahr der landwirtschaftlichen Verschmutzung durch Pestizide oder Stickstoff. Der installierte Analysen-Container dient als Frühwarnsystem zur Entdeckung jeglicher Art von Verschmutzung, bevor das Rohwasser in den Aufbereitungsprozess gepumpt wird. So wird die Trinkwasseraufbereitungsanlage Apa Nova geschützt.

Die Kooperationspartner BTS und Endress+Hauser wickelten gemeinsam das Projekt ab. Den Zuschlag erhielten die Kooperationspartner für die umfassende Lösung von der Angebotserstellung über die Inbetriebnahme vor Ort bis hin zum Wartungsvertrag. Veolia nutzte ebenfalls das Angebot eines FAT (Factory Acceptance Test). Bei der Inbetriebnahme schulten Trainer von Endress+Hauser das Servicepersonal vor Ort.

Fazit

In Zukunft wird man nicht nur Analytik betreiben, um Grenzwerte zu überwachen. Mehr und mehr werden fertige Konzepte für die Prozessanalytik der Wässer in kommunalen und industriellen Abwassernetzen sowie derer Kläranlagen angeboten. Die Konzepte schaffen die Möglichkeit, sowohl die Investitionskosten als auch die Betriebs- und Instandhaltungskosten weiter zu senken – und das bei verbesserter Qualität der Analysendaten und optimaler Verfügbarkeit. Endress+Hauser und Bayer Technology Services haben dazu ihr Know-how gebündelt. Die kombinierte Erfahrung eines Geräteherstellers mit der eines langjährigen Betreibers dieser Messtechnik hat zu maßgeschneiderten Lösungen geführt.

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