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gwf Wasser/Abwasser Energieeffizienz rechnet sich! (Vorschau)

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11/2011<br />

Jahrgang 152<br />

<strong>gwf</strong><strong>Wasser</strong><br />

<strong>Abwasser</strong><br />

Oldenbourg Industrieverlag München<br />

www.<strong>gwf</strong>-wasser-abwasser.de<br />

ISSN 0016-3651<br />

B 5399<br />

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Standpunkt<br />

Die Lebenszykluskosten-Betrachtung zeigt’s:<br />

<strong>Energieeffizienz</strong> <strong>rechnet</strong> <strong>sich</strong>!<br />

Obwohl die deutsche Industrie bereits umfangreiche<br />

<strong>Energieeffizienz</strong>-Maßnahmen eingeleitet<br />

hat, sind weiterhin noch große Energieeinsparpotenziale<br />

zu realisieren – zum Beispiel durch Automatisierungstechnik.<br />

Die Frage des Controllers lautet jedoch:<br />

Das ist lediglich gut für die Umwelt, oder vielleicht auch<br />

für den Geldbeutel des Unternehmens?<br />

Um diese Frage korrekt beantworten zu können, ist<br />

ein gewisser Weitblick notwendig. Nicht nur, weil die<br />

Energiepreise voraus<strong>sich</strong>tlich immer weiter steigen werden.<br />

Sondern auch, weil der Grad der <strong>Energieeffizienz</strong><br />

von Geräten und Anlagen durch Entscheidungen in der<br />

Investitionsphase bestimmt wird. Sinnvoll ist daher eine<br />

mittel- bzw. längerfristige Sicht, wie die Lebenszyklus-<br />

Betrachtung. Ein an schauliches Beispiel liefert die <strong>Wasser</strong>aufbereitung.<br />

Zwar spricht u. a. die öffentliche Vergabeverordnung<br />

davon, Lebenszykluskosten bei der<br />

Auswahl zu berück<strong>sich</strong>tigen. Die Realität sieht aber oft<br />

anders aus: Viele öffentliche und private Akteure nutzen<br />

bei der Beurteilung von Investitionsentscheidungen<br />

lediglich den Anschaffungspreis oder die Amortisationszeit<br />

(Pay-off), nicht aber ein Rentabilitätsmaß (z. B.<br />

Barwert) wie in der Lebenszykluskosten-Betrachtung.<br />

Der ZVEI bietet ein mit Deloitte entwickeltes<br />

betriebswirtschaftliches Lebenszykluskosten-Berechnungstool<br />

Lifecycle Cost Evaluation (LCE) an. Es ist<br />

kostenfrei unter www.zvei.org/Lebenszykluskosten<br />

nutzbar und wurde von neun ZVEI-Mitgliedsunternehmen<br />

finanziert. Transparenz bezüglich betriebswirtschaftlicher<br />

Auswirkungen von verschiedenen Effizienzmaßnahmen<br />

steht dabei im Vordergrund: Das Tool<br />

zeigt, welche Option zu den geringeren Gesamtkosten<br />

führt, und quantifiziert die Unterschiede belastbar. Als<br />

Optionen können einzelne Komponenten, aber auch<br />

Komponentenstränge (z. B. drehzahlgeregelte Pumpen,<br />

energieeffiziente Motoren, Sensoren zur Prozessoptimierung)<br />

miteinander verglichen werden. Da es<br />

<strong>sich</strong> um ein rein betriebswirtschaftliches Tool handelt,<br />

ist es nicht auf bestimmte Anwendungen und Technologien<br />

beschränkt, sondern vielfältig in Industrie<br />

und Infrastruktur einsetzbar.<br />

Am konkreten Anwendungsfall der Kläranlage Bachwis<br />

(Schweiz) soll das Berechnungstool veranschaulicht<br />

werden: Zur Auswahl standen die standardmäßige<br />

Modernisierung, bei der der Sauerstoffeintrag im Belebungsbecken<br />

auf Basis einer Zeitsteuerung erfolgt. Die<br />

Alternative war eine energieeffiziente Modernisierung,<br />

bei der der Sauerstoffeintrag auf Grundlage einer kontinuierlichen<br />

Messung des Sauerstoffgehalts mit Hilfe<br />

von Sensoren gesteuert wird. So lässt er <strong>sich</strong> gezielt und<br />

mit weniger Energieeinsatz vornehmen. Letzteres ist die<br />

auf den ersten Blick teurere Variante mit einem um über<br />

50 Prozent höheren Anschaffungspreis. Auch die jährlichen<br />

Wartungskosten sind hier höher. Dafür lässt <strong>sich</strong><br />

jedoch eine erhebliche Menge Energie einsparen. Die<br />

Berechnung über einen betrachteten Anlagenlebenszyklus<br />

von 15 Jahren ergaben insgesamt um 28 Prozent<br />

geringere Energie- und um 21 Prozent geringere<br />

Gesamtkosten. Über den gesamten Lebenszyklus lassen<br />

<strong>sich</strong> etwa 300 000 Euro Kosten sparen. Die vermeintlich<br />

teurere Variante ist also in Wirklichkeit die wesentlich<br />

preiswertere!<br />

Dies ist nur eines von vielen Beispielen, das zeigt:<br />

Energie- und Kosteneffizienz stellen keinen Widerspruch<br />

dar. Konsequente <strong>Energieeffizienz</strong>maßnahmen<br />

sind vielfach die betriebswirtschaftlich bessere Entscheidung.<br />

Die Lebenszykluskosten-Betrachtung zeigt‘s.<br />

Michael Ziesemer<br />

COO Endress+Hauser Consult AG<br />

Vizepräsident des ZVEI und Vorsitzender des<br />

Fachbereichs Messtechnik und Prozessautomatisierung<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 989


INhalt<br />

Arsen, Nickel und Uran erreichen gelegentlich im Rohwasser, das zur Trinkwassergewinnung<br />

genutzt wird, Konzentrationen, die eine Entfernung dieser<br />

Stoffe erforderlich machen. Ab Seite 1070<br />

Zur Abschätzung der Eliminationseffektivität der oberflächennahen tertiären<br />

Sandschichten an einem Brunnenstandort im Lechtal im Sinne des WHO<br />

Water-Safety-Plans wurden Modellversuche mit verschiedenen Mikroorganismen<br />

durchgeführt. Ab Seite 1058<br />

Fachberichte<br />

<strong>Wasser</strong>versorgung<br />

1058 Ch. Treskatis, M. Exner, Ch. Koch und J. Gebel<br />

Bewertung des Rückhaltevermögens<br />

von tertiären Sandschichten<br />

gegenüber mikrobiologischen<br />

Einträgen in Filterrohrsträngen<br />

eines Horizontalfilterbrunnens<br />

Evaluation of the Retention-Potential of tertiary<br />

Sands Towards Microbiological Contaminations<br />

into the Filter Drains of a Horizontal Filter Well –<br />

Model Experiment with Columns Filled with<br />

in-situ-Material<br />

1070 M. Jekel, C. Bahr, V. Schlitt und D. Stetter<br />

Entfernung von Arsen, Nickel und<br />

Uran bei der <strong>Wasser</strong>aufbereitung<br />

Removal of Arsenic, Nickel and Uranium in<br />

Water Treatment<br />

1080 G. Schneider<br />

Ermittlung der horizontalen und<br />

vertikalen Durchlässigkeitsbeiwerte<br />

aus Pumpversuchen<br />

Determination of the Coefficient of Horizontal<br />

and Vertical Permeability<br />

Tagungsbericht<br />

1090 C. Scholz<br />

Treffpunkt für das <strong>Wasser</strong>fach –<br />

4. Kolloquium der Trinkwasserspeicherung<br />

Meeting Poit fort the Water Supply<br />

Interview<br />

994 DVGW-Technologiezentrum <strong>Wasser</strong>:<br />

Praxisforschung für das <strong>Wasser</strong>fach –<br />

<strong>gwf</strong> im Gespräch mit Geschäftsführer<br />

des TZW, Dr. Josef Klinger<br />

Fokus<br />

Messen • Steuern • Regeln<br />

998 SPS/IPC/DRIVES 2011 – Elektrische Automatisierung<br />

– Systeme und Komponenten<br />

999 Moderne Fernwatungstechnik in Kläranlagen<br />

– GO Serie ermöglicht flexiblen<br />

Einsatz<br />

1000 Fernwirken via SCADA – SCADA-System<br />

unterstützt die Integration von Fernwirkanwendungen<br />

1004 Ableitstromproblematiken in der modernen<br />

<strong>Wasser</strong>- und <strong>Abwasser</strong>technik<br />

November 2011<br />

990 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Inhalt<br />

Im Interview: Dr. Josef Klinger, Geschäftsführer des DVGW-<br />

Technologie-Zentrums <strong>Wasser</strong>, über die Aufgabenstellung<br />

des TZW für die <strong>Wasser</strong>wirtschaft. Ab Seite 994<br />

Im Fokus: Automatisierung in der <strong>Wasser</strong>branche.<br />

Ab Seite 998<br />

1006 Horlemann gewährleistet Betriebs<strong>sich</strong>erheit<br />

– Austausch abgekündigter Automatisierungssysteme<br />

ohne Anlagenstillstand<br />

1008 Klären mit moderner Netzwerktechnik<br />

1012 Ein neues Verfahren zur optischen<br />

Erfassung und Bewertung von Flockungseigenschaften<br />

in Klärprozessen (Prozessund<br />

Laboranwendung)<br />

1016 Mobilfunk-basierte Kommunikation in<br />

einer Kläranlage<br />

1019 Industrieabwasser – vermeiden,<br />

überwachen, behandeln<br />

1022 Sonoxide Ultraschallwasserbehandlungssystem<br />

von Ashland<br />

1024 JUMO mTRON T – Your System –<br />

Sichere Messwerterfassung, Regelung<br />

und Automatisierung<br />

1025 Industrielle Breitbandanbindung mit<br />

INSYS icom-Geräten<br />

1026 Online-Messtechnik für schwierigste<br />

<strong>Abwasser</strong>applikationen<br />

1026 Kleinkläranlagensteuerungen mit und<br />

ohne Stromspar-Ventilblock<br />

1027 C3 Compact-Conditon-Controller<br />

Netzwerk Wissen<br />

Aktuelles aus Bildung und Wissenschaft,<br />

Forschung und Entwicklung<br />

1036 Studienort Aachen im Porträt<br />

1037 „Mehr als nur gute Karrierechancen“ –<br />

RWTH Aachen startet neuen Studiengang<br />

Umweltingenieurwissenschaften<br />

1038 Umwelt- und Gewässerschutz im Fokus –<br />

Das ISA der RWTH Aachen stellt <strong>sich</strong> vor<br />

1040 Vier Projekte, die etwas bewegen –<br />

Forschungsschwerpunkte des Instituts<br />

für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH<br />

Aachen<br />

1044 Die Führungskraft-Schmiede Deutschlands<br />

– Jedes 5. Vorstandsmitglied kommt von<br />

der RWTH Aachen<br />

1045 RWTH ist Spitzenreiter bei Stipendien<br />

1046 Wo der Quell des Lebens sprudelt – Als<br />

„Stadt des <strong>Wasser</strong>s“ blickt Aachen auf eine<br />

geschichtsträchtige Vergangenheit zurück<br />

1048 Sächsische Forscher arbeiten an <strong>Wasser</strong>versorgung<br />

Brasilias<br />

1049 Netzwerk gegen Umweltprobleme im<br />

Mittelmeerraum – Drohender Klimawandel<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 991


INhalt<br />

Netzwerk Wissen: Der Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Siedlungsabfallwirtschaft<br />

und das Institut für Siedlungswasserwirtschaft (ISA) der RWTH<br />

Aachen im Porträt. Ab Seite 1035<br />

Erster Russian-German Water Partnership<br />

Day in Moskau. Seite 1028<br />

1050 Der Bachflohkrebs als Assistent – Eine neue<br />

Studie zeigt, wie Ozonierung <strong>Abwasser</strong><br />

reinigt<br />

Nachrichten<br />

Branche<br />

1028 Sauberes <strong>Wasser</strong> durch deutsch-russische<br />

Kooperation – Erster Russian-German Water<br />

Partnership Day in Moskau<br />

1029 Uferschutz und Ökologie – Internetportal<br />

informiert über technisch-biologische<br />

Ufer<strong>sich</strong>erungen an Binnenwasserstraßen<br />

1030 acqua alta in Hamburg als bedeutendes<br />

internationales Forum für Klimafolgen und<br />

Hochwasserschutz bestätigt<br />

1032 Jubiläum: 10. Goldener Kanaldeckel des IKT<br />

1033 Grün gekauft und Geld gespart – <strong>Wasser</strong>betriebe<br />

beziehen mehrheitlich Strom aus<br />

erneuerbaren Quellen<br />

1034 Deutliche Nachbesserungen beim Pflanzenschutzgesetz<br />

erforderlich<br />

Veranstaltungen<br />

1051 318. <strong>Wasser</strong>rechtliches Kolloquium<br />

Vereine, Verbände und Organisationen<br />

1052 Technisches Sicherheitsmanagement in<br />

China – Eine euro-asiatische Erfolgsstory<br />

Recht und Regelwerk<br />

1055 DVGW-Regelwerk <strong>Wasser</strong><br />

1056 Ankündigung zur Fortschreibung der<br />

DVGW-Regelwerke gemäß GW 100<br />

1057 DWA-Merkblätter erschienen<br />

Praxis<br />

1094 Ohne Experten wird es teuer – Qualitäts<strong>sich</strong>erung<br />

beginnt bei der Auswahl des<br />

Planers<br />

1096 Grabenlose Bauweise in schwierigem<br />

Gelände –Anspruchsvolles Verfahren<br />

schont Natur und Zeitbudget<br />

1100 Duktile Guss-Rohrsysteme: Nachhaltig<br />

überlegen<br />

Produkte und Verfahren<br />

1104 Neue, hochdynamische Rückschlagarmatur<br />

für optimalen Schutz wichtiger Anlagen-<br />

Komponenten und höhere Effizienz<br />

1108 Bürkert entwickelt neue Serie von Magnetventilen<br />

für Flüssigkeiten und Gase<br />

November 2011<br />

992 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Inhalt<br />

Tief und aktiv<br />

Die Instandhaltung von Entwässerungsanlagen trägt neben der Sicherstellung<br />

der wasserwirtschaftlichen Ge<strong>sich</strong>tspunkte zur Erhaltung der vorhandenen<br />

Vermögenswerte bei. Ab Seite 1094<br />

Information<br />

1089 Buchbesprechungen<br />

1109 Impressum<br />

1110 Termine<br />

<strong>gwf</strong> – <strong>Wasser</strong> | <strong>Abwasser</strong> im Dezember 2011<br />

u.a. mit diesen Fachbeiträgen zu<br />

40 Jahre Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren<br />

Zusammenwachsen West und Ost der ATT<br />

Gründung der ATT und ihre Entwicklung<br />

Integrale Talsperrenbewirtschaftung – ein ganzheitlicher<br />

Ansatz<br />

Modernisierung/Neubau der SEBES Trinkwasseraufbereitungsanlage<br />

Esch/Sauer<br />

Der Weg zum Talsperren-Benchmarking<br />

Organische Spurenstoffe in Gewässern – Vorkommen<br />

und Bewertung<br />

Erscheinungstermin: 15.12.2011<br />

Anzeigenschluss: 24.11.2011<br />

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Interview<br />

DVGW-Technologiezentrum <strong>Wasser</strong>:<br />

Praxisforschung für das <strong>Wasser</strong>fach<br />

<strong>Wasser</strong>forschung hat in Karlsruhe Tradition. Bereits ab Mitte des letzten Jahrhunderts beschäftigte <strong>sich</strong> eine<br />

Fachabteilung des Engler-Bunte-Instituts an der Universität Karlsruhe mit wissenschaftlichen Untersuchungen<br />

des Trinkwassers. Später, in den 70er-Jahren, wurde hier als Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Praxis<br />

eine DVGW-Forschungsstelle eingerichtet. Anfang der 90er-Jahre beschloss der Vorstand des DVGW (Deutscher<br />

Verein des Gas- und <strong>Wasser</strong>faches e.V.), den stark angewachsenen technischen Dienst <strong>Wasser</strong> aus der<br />

Forschungsstelle auszugliedern und das DVGW-Technologiezentrum <strong>Wasser</strong> (TZW), zu gründen. Im kurz darauf<br />

errichteten TZW-Gebäude in Karlsruhe-Hagsfeld, in der Prüfstelle im Durlacher Wald und im Heinrich-<br />

Sontheimer-Laboratorium (HSL) sowie in den beiden Außenstellen in Hamburg und Dresden befassen <strong>sich</strong> die<br />

Mitarbeiter seither mit technisch-wissenschaftlichen Fragestellungen rund um die Trinkwasserversorgung. An<br />

den verschiedenen Standorten werden zahlreiche Forschungsprojekte bearbeitet – zu den Themen Stoffbewertung,<br />

Aufbereitung und Mikrobiologie, Korrosion, Materialprüfung und Verteilungssysteme bis hin zu Fragen<br />

des Ressourcenschutzes. Über die Aufgabenstellung des TZW für die <strong>Wasser</strong>wirtschaft und die Bedeutung<br />

umfassender Forschungsarbeit für die Versorgung der Bevölkerung mit hochwertigem Trinkwasser sprach<br />

Dr. Josef Klinger, Geschäftsführer des TZW, mit Christine Ziegler von <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong>|<strong>Abwasser</strong>.<br />

Dr. Josef Klinger, Geschäftsführer<br />

des TZW: DVGW-Technologiezentrum<br />

<strong>Wasser</strong>. © Christine Ziegler<br />

<strong>gwf</strong>: Das DVGW-Technologiezentrum<br />

<strong>Wasser</strong>, kurz TZW, wurde vor<br />

rund zwanzig Jahren auf DVGW-<br />

Beschluss gegründet – allerdings gab<br />

es bereits eine traditionsreiche Vorgeschichte<br />

…?<br />

Dr. Klinger: Genau betrachtet<br />

beginnt unsere Historie vor gut<br />

einem Jahrhundert, als im Jahr 1907<br />

auf Empfehlung des Deutschen<br />

Vereins des Gas- und <strong>Wasser</strong>faches<br />

(DVGW) eine Lehr- und Versuchsanstalt<br />

für Gas an der Universität Karlsruhe<br />

etabliert wurde. Im Jahr 1949<br />

entstand dann eine weitere Abteilung<br />

mit dem Aufgabenbereich<br />

<strong>Wasser</strong>forschung. Im Jahr 1971 entstand<br />

dann das heutige Engler-<br />

Bunte-Institut, benannt nach den<br />

beiden Wissenschaftlern Carl Engler<br />

und Hans Bunte, wegweisende Pioniere<br />

auf dem Gebiet der Brennstoffund<br />

Feuerungstechnik. Mit den<br />

Fachbereichen chemische Energieträger/Brenn<br />

stofftechnologie, Verbrennungstechnik<br />

und <strong>Wasser</strong>chemie<br />

wurde 1977 die DVGW-Forschungsstelle<br />

ins Engler-Bunte-Institut<br />

integriert.<br />

Die <strong>Wasser</strong>seite dieser Forschungsstelle<br />

umfasste den technischen<br />

Dienst, der <strong>Wasser</strong>versorger<br />

bei ihren Problemen beriet. Denn<br />

Unser Anspruch ist es, mit unserer Forschungsarbeit<br />

den gesamten <strong>Wasser</strong>kreislauf im Sinne der<br />

Trinkwasserversorgung abzudecken – praktisch<br />

vom Ressourcenschutz bis zur Entnahmearmatur.<br />

der Fokus bestand schon zu Zeiten<br />

nicht allein auf Forschung und<br />

Lehre sondern auch auf der praktischen<br />

Anwendung. Da diese Einheit<br />

immer aktiver und somit immer<br />

umfangreicher wurde, führten letztendlich<br />

Platzprobleme in der Universität<br />

Karlsruhe dazu, dass der<br />

DVGW-Vorstand im Jahr 1991<br />

beschloss, das DVGW-Technologiezentrum<br />

<strong>Wasser</strong> zu gründen und<br />

dafür ein neues Gebäude in Karlsruhe-Hagsfeld<br />

errichten zu lassen,<br />

welches wir schließlich im Jahr 1995<br />

beziehen konnten. Nahezu zeitgleich,<br />

kurz nach der Maueröffnung,<br />

mündete die bereits bestehende<br />

Kooperation mit der Forschungsstelle<br />

Dresden in deren Eingliederung<br />

ins TZW, später kam die enge<br />

Verbindung zur Universität Hamburg-Harburg<br />

hinzu. Dementsprechend<br />

lässt <strong>sich</strong> die Frage nach dem<br />

tatsächlichen Gründungsjahr nicht<br />

wirklich an einem einzigen Datum<br />

festmachen.<br />

<strong>gwf</strong>: Zum Technologiezentrum <strong>Wasser</strong><br />

zählt ja auch das Heinrich-Sontheimer-Laboratorium<br />

(HSL) …?<br />

Dr. Klinger: Bei Heinrich Sontheimer<br />

haben nicht nur Generationen<br />

von <strong>Wasser</strong>fachleuten ihre wissenschaftlichen<br />

Meriten erworben, er<br />

war gewissermaßen der Initiator<br />

unseres heutigen technischen Bera-<br />

November 2011<br />

994 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Interview<br />

tungsangebotes für die <strong>Wasser</strong>versorgung.<br />

Er hat diesen Bereich am<br />

Engler-Bunte-Institut aufgebaut,<br />

indem er die Fragen und Probleme<br />

der <strong>Wasser</strong>werkspraxis in zahlreichen<br />

Projekten wissenschaftlich<br />

untersuchte. Das HSL entstand<br />

dann aus der „Forschungsgruppe<br />

Sontheimer“ im Laboratorium des<br />

<strong>Wasser</strong>werks Durlacher Wald, wo er<br />

seine wissenschaftlichen Aktivitäten<br />

nach seiner Emeritierung als<br />

Professor für <strong>Wasser</strong>chemie ab 1987<br />

fortsetzte. Auf dieser von Prof. Sontheimer<br />

erarbeiteten Basis erfolgte<br />

wenige Jahre später der erste Spatenstich<br />

für das DVGW-Technologiezentrum<br />

<strong>Wasser</strong> durch Peter Scherer,<br />

seinerzeit Vizepräsident <strong>Wasser</strong> des<br />

DVGW und Prof. Jürgen Ulmer,<br />

damals Geschäftsführer der Stadtwerke<br />

Karlsruhe. Nicht zu vergessen<br />

sind natürlich die Herren Prof. Dr.<br />

Gerhard Naber, Prof. Dr. Wolfgang<br />

Merkel und natürlich unser Prof.<br />

Wolfgang Kühn, der dann als Ge -<br />

schäftsführer berufen wurde, sowie<br />

die vielen Unterstützer aus der <strong>Wasser</strong>versorgung,<br />

die die Realisierung<br />

des Baus erst ermöglicht haben.<br />

<strong>gwf</strong>: Wie hat <strong>sich</strong> das TZW seither<br />

entwickelt, wie viele Mitarbeiter<br />

beschäftigen Sie heute?<br />

Dr. Klinger: Mittlerweile arbeiten<br />

rund 180 Mitarbeiter am TZW, der<br />

größte Teil davon in Vollzeit. Hier am<br />

Hauptstandort in Karlsruhe-Hagsfeld<br />

haben wir etwa 120 Beschäftigte,<br />

25 bis 30 Leute sind im <strong>Wasser</strong>werk<br />

der Stadtwerke Karlsruhe<br />

im Durlacher Wald eingesetzt, etwa<br />

ebenso viele sind in Dresden tätig<br />

und in Hamburg-Harburg sind es<br />

etwa fünf Mitarbeiter. Das sind insgesamt<br />

rund dreimal so viele Mitarbeiter<br />

wie zu Beginn. Denn seither<br />

hat <strong>sich</strong> unser Tätigkeitsfeld enorm<br />

entwickelt. Das seinerzeit auf<br />

Zuwachs geplante Hauptgebäude<br />

hier in Karlsruhe beginnt bereits<br />

langsam eng zu werden.<br />

<strong>gwf</strong>: Am TZW laufen etliche Forschungsvorhaben.<br />

Welches sind die<br />

Themen, mit denen <strong>sich</strong> Ihre Mitarbeiter<br />

dabei hauptsächlich beschäftigen?<br />

Dr. Klinger: Unser Anspruch ist es,<br />

mit unserer Forschungsarbeit den<br />

gesamten <strong>Wasser</strong>kreislauf im Sinne<br />

der Trinkwasserversorgung abzudecken<br />

– praktisch vom Ressourcenschutz<br />

bis zur Entnahmearmatur.<br />

Darin liegt auch die Vielfalt<br />

unserer Forschungsgebiete sowie<br />

der Umfang unserer Aufgaben be -<br />

gründet. Derzeit bearbeiten wir<br />

rund 50 Forschungsprojekte, dabei<br />

beginnen wir bereits im Vorfeld der<br />

<strong>Wasser</strong>gewinnung, also bei Fragen<br />

der Umweltbiotechnologie und der<br />

Altlastenproblematik: Wie lassen<br />

<strong>sich</strong> kontaminierte Flächen sanieren,<br />

Schadstoffe abbauen oder Problemgebiete<br />

behandeln? Wir untersuchen,<br />

welchen Einfluss alte Industrieaktivitäten<br />

auf Boden und<br />

Grundwasser haben oder wie <strong>sich</strong><br />

Die <strong>Wasser</strong>wirtschaft braucht hier tragfähige<br />

Informationen, denn es geht schließlich um recht<br />

langfristige Investitionen, um die zu erwartenden<br />

Szenarien in den Griff zu bekommen.<br />

Agrarnutzung oder große Bauvorhaben<br />

auf deren Beschaffenheit<br />

auswirken – Stichwort <strong>Wasser</strong>schutzgebiete.<br />

Ein weiterer Bereich<br />

befasst <strong>sich</strong> mit der Analytik und<br />

insbesondere Bewertung von <strong>Wasser</strong>inhaltsstoffen,<br />

speziell auch von<br />

Spurenstoffen, deren Verhalten und<br />

Eliminierbarkeit in der <strong>Wasser</strong>aufbereitung.<br />

In einer anderen Abteilung<br />

wird die <strong>Wasser</strong>versorgung einer<br />

technologischen und wirtschaftlichen,<br />

aber auch einer strukturellen<br />

Betrachtung unterzogen. Wir forschen<br />

auch über Verkeimungspotentiale<br />

in Trinkwassersystemen<br />

und Technologien zu deren Beseitigung.<br />

Zudem werden die Themen<br />

Verteilungssysteme – dazu gehören<br />

natürlich auch die Hausinstallationen<br />

–, Korrosion und Materialprüfung<br />

intensiv bearbeitet.<br />

Eine wesentliche Schnittstelle<br />

zwischen Forschung und Praxis ist<br />

die Prüfstelle <strong>Wasser</strong> am TZW, die im<br />

Sinne der Satzung des DVGW arbeitet.<br />

Hier prüfen wir nahezu 90 Prozent<br />

der zur <strong>Wasser</strong>verteilung oder<br />

<strong>Wasser</strong>verwendung eingesetzten<br />

Produkte – in vollem Umfang oder<br />

auch in Teilbereichen – bevor sie<br />

von den Kollegen der DVGW Cert<br />

GmbH in Bonn zertifiziert werden.<br />

Zu diesen Produkten zählen die<br />

großvolumigen Versorgungsleitungen<br />

ebenso wie die Entnahmearmaturen<br />

in einer normalen Küche.<br />

<strong>gwf</strong>: Für diese Bandbreite an Aufgaben<br />

ist <strong>sich</strong>er eine umfangreiche<br />

Ausstattung notwendig...?<br />

Dr. Klinger: An den Karlsruher<br />

Standorten in der Hagsfelder Straße<br />

und im Durlacher Wald beträgt die<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 995


Interview<br />

Nutzfläche insgesamt über 4000<br />

Quadratmeter, dazu kommen noch<br />

die Flächen in Dresden und Hamburg.<br />

Etwa die Hälfte dieser Flächen<br />

ist mit technischen Räumen oder<br />

Laboren belegt. Die Ausstattung<br />

mit Geräten oder Prüfständen be -<br />

dingt eine hohe jährliche Investitionssumme.<br />

Sämtliche Geräte aus<br />

älterem Bestand tauschen wir nach<br />

und nach aus, sodass wir hier auf<br />

dem neuesten Stand sind. Selbst bei<br />

Analysegeräten, die im Nanogrammbereich<br />

arbeiten und entsprechend<br />

viel kosten, sind wir mit<br />

der aktuellen Generation ausgestattet.<br />

Ich denke, das spricht dafür,<br />

dass wir sehr aktiv, sehr erfolgreich,<br />

aber auch sehr innovativ sind.<br />

Unsere Prüfstände und Versuchsanlagen<br />

bauen wir übrigens<br />

selbst, das hat <strong>sich</strong> inzwischen<br />

bewährt. Der Arbeitsaufwand ist<br />

zwar entsprechend hoch, aber von<br />

Vorteil ist, dass unsere Mitarbeiter<br />

mit den eigenen Anlagen umzugehen<br />

wissen und diese bei Bedarf<br />

auch weiter modifizieren können.<br />

So waren wir die ersten, die einen<br />

Prüfstand zur Untersuchung neuer<br />

Metallwerkstoffe entwickelt und<br />

gebaut haben, mittlerweile wurde<br />

der in die deutsche und europäische<br />

Normung aufgenommen.<br />

Heute gibt es deutschlandweit über<br />

ein Dutzend solcher Prüfstände und<br />

auch aus dem Ausland erhalten wir<br />

regelmäßig Anfragen.<br />

<strong>gwf</strong>: Werden die Forschungsansätze<br />

im Haus entwickelt oder kommen die<br />

Anstöße zu neuen Projekten eher von<br />

außen?<br />

Dr. Klinger: Anlass für unsere Arbeit<br />

sind natürlich aktuelle Fragen aus<br />

der Praxis. Strategisch arbeiten wir<br />

an den Themen, mit denen <strong>sich</strong> die<br />

<strong>Wasser</strong>wirtschaft bereits beschäftigt<br />

oder über kurz oder lang<br />

beschäftigen muss – sei es im<br />

Zusammenhang mit technischen,<br />

gesellschaftlichen oder klimatischen<br />

Veränderungen. Beispiel<br />

Eine Thematisierung in den Medien, etwa<br />

von Spurenstoffen im Trinkwasser, betrifft<br />

natürlich auch unsere Arbeit. Unser Bestreben ist<br />

jedoch, bereits im Vorfeld fundierte Daten zu generieren,<br />

bevor <strong>sich</strong> die Gemüter öffentlich erhitzen.<br />

Versorgungsnetze: Zu untersuchen<br />

ist, welche Auswirkungen <strong>sich</strong><br />

ändernde Parameter wie Demografie,<br />

Klima oder Sicherheitsbedürfnisse<br />

auf die Infrastruktur haben<br />

werden. Wie werden <strong>sich</strong> die prognostizierten<br />

Änderungen auf die<br />

Regionen auswirken, auf örtliche<br />

<strong>Wasser</strong>ressourcen, Verteilungssysteme<br />

oder Aufbereitungsmechanismen,<br />

wenn <strong>sich</strong> beispielsweise die<br />

Rohwasserqualitäten ändern? Die<br />

<strong>Wasser</strong>wirtschaft braucht hier tragfähige<br />

Informationen, denn es geht<br />

schließlich um recht langfristige<br />

Investitionen, um die zu erwartenden<br />

Szenarien in den Griff zu<br />

bekommen.<br />

<strong>gwf</strong>: Kommt es vor, dass Forschungsvorhaben<br />

auch durch öffentliche Diskussionen<br />

angeregt werden, beispielsweise<br />

durch die Debatte über<br />

Uran im Trinkwasser?<br />

Dr. Klinger: Eine Thematisierung in<br />

den Medien, etwa von Spurenstoffen<br />

im Trinkwasser, betrifft natürlich<br />

auch unsere Arbeit. Unser Bestreben<br />

ist jedoch, bereits im Vorfeld<br />

fundierte Daten zu generieren,<br />

bevor <strong>sich</strong> die Gemüter öffentlich<br />

erhitzen. Schließlich ist unser<br />

Anspruch, Themen für die <strong>Wasser</strong>versorgung<br />

von morgen bereits<br />

heute zu bearbeiten.<br />

<strong>gwf</strong>: Als da wären...?<br />

Dr. Klinger: Ein wichtiges Thema ist<br />

im Augenblick der mögliche Interessenskonflikt<br />

zwischen Energiewende<br />

und Gewässerschutz. Im Verbund<br />

mit den Kollegen von der Gasseite<br />

bearbeiten wir in diesem<br />

Zusammenhang eine Reihe ge -<br />

meinsamer Projekte. Ebenso be -<br />

schäftigt uns die Energiegewinnung<br />

mittels Geothermie hin<strong>sich</strong>tlich der<br />

möglichen Auswirkungen auf das<br />

Grundwasser und das Stichwort Fracking<br />

ist derzeit ja in aller Munde.<br />

Weiterhin spannend bleibt das<br />

Thema anthropogener, in die<br />

Umwelt freigesetzter Spurenstoffe<br />

und deren Abbau- und Transformationsprodukte.<br />

Es gilt herauszufinden,<br />

wie <strong>sich</strong> diese in der Umwelt<br />

verhalten, um sie hin<strong>sich</strong>tlich einer<br />

einwandfreien <strong>Wasser</strong>versorgung<br />

bewerten und daraus dann Konsequenzen<br />

ziehen zu können. Ein<br />

wichtiger Punkt dabei ist, neben der<br />

wissenschaftlichen Betrachtung<br />

auch den Dialog mit der Gesellschaft<br />

zu suchen.<br />

Außerdem wird uns die Globalisierung<br />

vor immer neue Herausforderungen<br />

stellen. Ich will nur<br />

ein Beispiel anführen: Aktivkohle<br />

kommt in ganz unterschiedlichen<br />

Qualitäten auf den internationalen<br />

Markt. Für die <strong>Wasser</strong>versorgung ist<br />

es jedoch notwendig, hier ein hinreichendes<br />

Qualitätslevel zu etablieren.<br />

Daran müssen wir arbeiten.<br />

Schließlich beschäftigen wir uns<br />

auch laufend mit Fragen der Sicherheit.<br />

Einmal, um den Betrieb und<br />

die Prozessabläufe in der <strong>Wasser</strong>versorgung<br />

<strong>sich</strong>erzustellen, zum anderen<br />

aber auch, um mögliche Szenarien<br />

krimineller oder terroristischer<br />

Aktivitäten zu bewerten – ein<br />

Thema, das inbesondere aus dem<br />

internationalen Kontext stammt.<br />

<strong>gwf</strong>: Sehen Sie <strong>sich</strong> auch bei politischen<br />

Fragen als Ansprechpartner?<br />

Dr. Klinger: Aus der direkten Politik<br />

halten wir uns möglichst raus.<br />

November 2011<br />

996 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Interview<br />

Natürlich liefern wir, wissenschaftlich<br />

fundierte Zahlen und Fakten,<br />

die politischen Entscheidungsträgern<br />

dazu dienen, Sachverhalte der<br />

<strong>Wasser</strong>versorgung richtig zu bewerten.<br />

Aber Sie wissen ja, zwischen<br />

belegbaren objektiven Fakten und<br />

politischen Diskussionen klafft oftmals<br />

eine große Lücke.<br />

<strong>gwf</strong>: Wie wird die Arbeit des TZW<br />

finanziert?<br />

Dr. Klinger: Im Wesentlichen verfügen<br />

wir über zwei Standbeine. Zum<br />

einen führen wir technisch-wissenschaftliche<br />

Beratungen und Prüfungen<br />

direkt für <strong>Wasser</strong>versorger,<br />

Unternehmen oder Kommunen<br />

durch. Zum anderen bewerben wir<br />

uns um Fördermittel zur Finanzierung<br />

unserer Forschungsprojekte<br />

vom DVGW, vom Bundesministerium<br />

für Bildung und Forschung<br />

oder vom Bundeswirtschaftsministerium,<br />

aber auch aus Innovationsfonds<br />

größerer <strong>Wasser</strong>versorger<br />

oder von Industrieverbänden. Geldgeber<br />

für <strong>Wasser</strong>forschung finden<br />

<strong>sich</strong> aber nicht nur hierzulande sondern<br />

auch im europäischen Raum<br />

und darüber hinaus.<br />

<strong>gwf</strong>: Sehen Sie die Aufgaben des TZW<br />

eher im nationalen oder auch im<br />

internationalen Bereich?<br />

Dr. Klinger: Unser Hauptklientel<br />

sind natürlich die <strong>Wasser</strong>versorger<br />

und Unternehmen in Deutschland.<br />

<strong>Wasser</strong>technologische Beratung<br />

<strong>Wasser</strong> ist ja nicht nur eine Ware,<br />

<strong>Wasser</strong> ist ein Wert – ein gesellschaftliches<br />

Gut. Dieses gilt es zu schützen<br />

und zu bewahren.<br />

soll te meines Erachtens nicht von<br />

internationalen Finanzinteressen<br />

ge trieben sein, um Vertrauen zu<br />

wahren und glaubwürdig zu bleiben.<br />

Natürlich kooperieren wir, mit<br />

internationalen Partnern, um Ressourcen<br />

zu bündeln und Synergien<br />

zu schaffen. So sind wir gewissermaßen<br />

wissenschaftliches Bindeglied<br />

der Arbeitsgemeinschaften<br />

der <strong>Wasser</strong>werke an den internationalen<br />

Gewässern, insbesondere am<br />

Rhein und Bodensee (IAWR, ARW,<br />

AWBR), aber auch an der Donau<br />

(IAWD) und an der Elbe (AWE). Seit<br />

jeher besteht in diesem Rahmen ein<br />

intensiver Kontakt mit <strong>Wasser</strong>versorgern<br />

der angrenzenden Staaten<br />

Schweiz, Österreich, Frankreich,<br />

Holland, aber auch mit Versorgern<br />

in östlichen Ländern. Außerdem<br />

pflegen wir enge Beziehungen zu<br />

verwandten Forschungseinrichtungen<br />

im Ausland. Das TZW ist beispielsweise<br />

Mitglied in der internationalen<br />

Vereinigung für <strong>Wasser</strong>forschung<br />

(GWRC – Global Water<br />

Research Coalition) und wir sind<br />

Gründungsmitglied des Europäischen<br />

EUREKA-Clusters ACQUEAU,<br />

der die Europäische <strong>Wasser</strong>forschung<br />

bündelt.<br />

<strong>gwf</strong>: Welche Ziele verbinden Sie persönlich<br />

mit Ihrer Arbeit im <strong>Wasser</strong>fach?<br />

Dr. Klinger: <strong>Wasser</strong> ist ja nicht nur<br />

eine Ware, <strong>Wasser</strong> ist ein Wert – ein<br />

gesellschaftliches Gut. Dieses gilt es<br />

zu schützen und zu bewahren. Das<br />

sehe ich als meine, als unsere Aufgabe<br />

hier am TZW. Wichtig ist aber,<br />

diese Wertediskussion auch öffentlich<br />

zu führen. Denn ohne Werte<br />

funktioniert eine Gesellschaft nicht.<br />

Die Versorgung mit hochwertigem<br />

Trinkwasser ist hierzulande etwas so<br />

Selbstverständliches geworden,<br />

dass <strong>sich</strong> kaum jemand näher damit<br />

beschäftigt, welche Leistung bei der<br />

Gewinnung, Aufbereitung und Verteilung<br />

betrieben werden muss.<br />

Trotz immer wieder aufflammender<br />

Diskussionen über <strong>Wasser</strong>preise ist<br />

<strong>Wasser</strong> hierzulande so kostengünstig,<br />

dass sein Wert und insbesondere<br />

die in Deutschland bestehende<br />

hohe Qualität nicht mehr richtig<br />

geschätzt wird. Deshalb ist es ganz<br />

wichtig, den Bürgern die Zusammenhänge<br />

nahezubringen – am<br />

besten sollten wir damit bereits<br />

ganz früh in den Kindergärten und<br />

Schulen beginnen.<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 997


Fokus<br />

Messen · Steuern · Regeln<br />

SPS/IPC/DRIVES 2011<br />

Elektrische Automatisierung –<br />

Systeme und Komponenten<br />

22. bis 24. November 2011 in Nürnberg<br />

Die Fachmesse zur elektrischen<br />

Automatisierung, die SPS/IPC/<br />

DRIVES präsentiert <strong>sich</strong> 2011 größer<br />

und internationaler als je zuvor.<br />

Erstmals werden zwölf Messehallen<br />

und mehr als 100 000 m 2 Ausstellungsfläche<br />

belegt sein. Nahezu<br />

1400 Aussteller aus dem In- und<br />

Ausland werden erwartet. Alle Keyplayer<br />

der Branche sind wieder vertreten.<br />

Die SPS/IPC/DRIVES 2011<br />

bietet somit ein noch umfangreicheres<br />

Angebot an Produkten und<br />

Lösungen zur elektrischen Automatisierung.<br />

Hohe Beteiligung<br />

internationaler Aussteller<br />

und Besucher<br />

Aussteller aus fast 40 Ländern nehmen<br />

an der Messe teil. Das entspricht<br />

einer Steigerung von 20 %.<br />

Mit derzeit 76 Unternehmen ist Italien<br />

auch in diesem Jahr die stärkste<br />

ausstellende Nation aus dem Ausland,<br />

gefolgt von der Schweiz (36),<br />

China (35) und Österreich (27).<br />

www.wassertermine.de<br />

Nach dem Besucherrekord in<br />

2010 ist auch für 2011 mit deutlich<br />

über 50 000 Fachbesuchern zu rechnen.<br />

Rund 20 % der Besucher werden<br />

aus dem Ausland erwartet;<br />

der Anteil der internationalen Fachbesucher<br />

wächst kontinuierlich.<br />

Die neu hinzugenommene Halle 3<br />

mit 10 000 m 2 Ausstellungsfläche<br />

beinhaltet die Thematik Antriebs-<br />

und Steuerungstechnik. Halle 8<br />

bekommt neben der Steuerungstechnik<br />

den neuen Themenschwerpunkt<br />

Bedienen und Beobachten.<br />

Umfassendes<br />

Rahmenprogramm<br />

Die Gemeinschaftsstände „wireless<br />

in automation“, „AMA Zentrum für<br />

Sensorik, Mess- und Prüftechnik“<br />

sowie „open source meets industry“<br />

liefern den Besuchern einen gezielten<br />

Überblick zum jeweiligen<br />

Thema. Auf den beiden Messeforen<br />

der Verbände VDMA und ZVEI<br />

finden hochwertige Vorträge und<br />

Podiumsdiskussionen statt, die die<br />

Branche aktuell bewegen.<br />

Kongress erstmals mit<br />

Anwendersessions<br />

Neu im diesjährigen Kongressprogramm<br />

sind vier spezielle Anwendersessions.<br />

Anwender stellen darin<br />

vor, wie spezifische Applikationen<br />

innovativ und erfolgreich realisiert<br />

wurden. Sie laden zum intensiven<br />

Dialog zwischen Kongressbesuchern<br />

und Anwendern ein und versprechen<br />

interessante Erfahrungsberichte<br />

direkt vom anwendenden<br />

Unternehmen. Das Gesamtprogramm<br />

des SPS/IPC/DRIVES Kongresses<br />

2011 umfasst 69 Vorträge<br />

zu Themen der elektrischen Automatisierung,<br />

eine Trendsession<br />

sowie drei Tutorials.<br />

Weitere Informationen:<br />

www.mesago.de/sps<br />

November 2011<br />

998 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Messen · Steuern · Regeln<br />

Fokus<br />

Moderne Fernwartungstechnik in Kläranlagen<br />

GO Serie ermöglicht flexiblen Einsatz<br />

Die Aufgabenstellungen in Kläranlagen ähneln <strong>sich</strong> sehr häufig. Gefragt sind flexible und kostengünstige<br />

Fernwartungslösungen, da die Kassen vielerorts leer sind. Die Stadtwerke von heute haben nicht mehr das<br />

Geld für teuren Vor-Ort-Support und große Investitionen.<br />

Meist sind die Kläranlagen mit<br />

mehreren schaltenden Sensoren<br />

ausgestattet. Die Daten sollen<br />

mit Hilfe von Fernwartungs- und<br />

Fernwirktechnik in einer Datenbank<br />

abgelegt werden, wobei im Fall kritischer<br />

Messwerte oder Störmeldungen<br />

(z. B. Ausfall wichtiger Pumpen)<br />

eine Alarmmeldung an die<br />

zuständigen Mitarbeiter des <strong>Abwasser</strong>zweckverbands<br />

gesandt werden<br />

soll. Zusätzlich möchte das Wartungspersonal<br />

den gesamten<br />

Datenbestand über ein Internetportal<br />

verfolgen.<br />

Das Unternehmen wireless netcontrol<br />

hat <strong>sich</strong> auf den Bereich der<br />

Fernwartung spezialisiert und bietet<br />

mit der Go Serie eine flexible<br />

Lösungsmöglichkeit, um alle Messsignale<br />

zu erfassen und Schaltaufgaben<br />

auszuführen. Die Module<br />

können digitale oder analoge Einbzw.<br />

Ausgänge besitzen und der<br />

Anwender kann bis zu 15 Module<br />

anschließen.<br />

Ziel aller Daten ist eine Datenbank,<br />

die mittels GPRS über eine<br />

direkte IP- Verbindung erreicht wird.<br />

Die Datenbank ist der Datenlogger<br />

für das Gesamtsystem. Die zusätzliche<br />

Speicherung auf der SD-Karte<br />

Kläranlage.<br />

der GO-Zentrale ist möglich. Die<br />

Daten werden in Tabellenform<br />

angezeigt, können aber auch graphisch<br />

dargestellt und im Anlagenschema<br />

eingeblendet werden. Der<br />

Anwender kann über einen ge<strong>sich</strong>erten<br />

Zugang von beliebigen<br />

Standorten aus den Zustand der<br />

Anlage über eine Internetverbindung<br />

einsehen und Schaltvorgänge<br />

in der Anlage auslösen.<br />

Kontakt:<br />

WIRELESS-NETCONTROL GmbH,<br />

Berliner Straße. 4a,<br />

D-16540 Hohen Neuendorf,<br />

Marco Riedel,<br />

Marketing & Vertrieb,<br />

Tel. (03303) 409-692,<br />

Fax (03303) 409-691,<br />

E-Mail: mr@wireless-netcontrol.de,<br />

www.wireless-netcontrol.com<br />

INFO<br />

Die wireless netcontrol GmbH ist ein IT- und Datenkommunikationsunternehmen<br />

in den Bereichen Industrie, Energie- und Umweltwirtschaft.<br />

Die Kunden profitieren von innovativen Lösungen zur<br />

Fernüberwachung und Fernsteuerung von Sensoren, Zählern und<br />

Anlagen. Anwendungsbereiche sind z. B. Smart Metering, Energie<br />

Controlling, Gebäudetechnik, <strong>Wasser</strong>- und <strong>Abwasser</strong>systeme,<br />

EEG-Erzeuger, Straßenbeleuchtung und das Verkehrsmanagement.<br />

GO Zentrale mit Modul.<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 999


Fokus<br />

Messen · Steuern · Regeln<br />

Fernwirken via SCADA<br />

Führendes SCADA-System unterstützt die Integration von Fernwirkanwendungen<br />

Automatisieren und Fernwirken in einem – das geht ab sofort mit Europas führendem SCADA-System. Ein<br />

Optionspaket ermöglicht die einfache Integration entfernter Anlagenteile in ein zentrales, vereinheitlichtes<br />

Steuerungs-, Visualisierungs- und Archivierungskonzept. Hardware-Basis sind bewährte Standard-Steuerungen<br />

und ‐Kommunikationsbaugruppen, für „Weltoffenheit“ stehen international genormte Fernwirk-Treiberprotokolle,<br />

die auch im Mix genutzt werden können.<br />

In weitläufig verteilten Automatisierungssystemen<br />

stellt <strong>sich</strong> häufig<br />

die Frage, wie man die entfernten<br />

Anlagenteile effizient und wirtschaftlich<br />

anbindet, wie die<br />

Prozesse steuert, überwacht und<br />

wichtige Informationen zentral verfügbar<br />

macht (WAN). Insbesondere<br />

dann, wenn die Entfernung für eine<br />

Anbindung an ein lokales Netzwerk<br />

(LAN/WLAN) zu groß oder aber der<br />

Aufwand dafür zu hoch ist. Weil<br />

entweder die Zahl der verteilten<br />

Außenstationen groß ist und/oder<br />

der Steuerungsanteil und die Performance,<br />

die Zahl der Baugruppen<br />

und Ein-/Ausgabesignale aber eher<br />

gering sind. Das ist häufig bei<br />

Außenanlagen in der <strong>Wasser</strong>- und<br />

<strong>Abwasser</strong>technik der Fall, wie z. B.<br />

Pumpwerken, Regenüberlaufbecken,<br />

Messstationen (Bild 1 und<br />

2), ebenso bei Anwendungen im<br />

Bereich der Fernwärme, dem Bergbau<br />

und der Verkehrstechnik und<br />

vor allem auch bei der Öl- und Gaswirtschaft<br />

(beispielsweise bei Ventil-<br />

oder Druckerhöhungsstationen<br />

in langen Pipelines).<br />

Fernwirken integriert –<br />

effizient und wirtschaftlich<br />

Ein bewährter Weg aus der Zwickmühle<br />

zwischen Kosten (Aufwand)<br />

und Nutzen ist in diesen Fällen Fernwirktechnik.<br />

Darunter versteht man<br />

die Anbindung der externen<br />

Anlagenteile über ihre Steuerungen,<br />

dann üblicherweise als Remote<br />

Terminal Units (RTUs) 1 bezeichet, in<br />

einem Telekommunikations-/Weitbereichsnetzwerk<br />

(Wide Area Network,<br />

WAN) an eine Fernwirkzentrale.<br />

Dazu werden verschiedene<br />

Übertragungsmedien genutzt, von<br />

Standleitungen über Wählverbindungen<br />

(analog, ISDN) bis zu Funksystemen<br />

(GSM, privat). In jüngerer<br />

Zeit gewinnen vor allem TCP/IPbasierte<br />

Lösungen (DSL, GPRS,<br />

UMTS) zunehmend an Bedeutung.<br />

1<br />

Remote Terminal Units sind praktisch<br />

Steuerungen an einer räumlich entfernten<br />

Stelle, die über verschiedene Kommunikationswege<br />

(Funk, GPRS, …) in<br />

das zentrale SCADA System eingebunden<br />

sein können.<br />

Bild 1. Typische Anwendungsgebiete für Fernwirkanwendungen<br />

finden <strong>sich</strong> im Bereich <strong>Wasser</strong>/Ab -<br />

wasser, z. B. bei Regenüberlaufbecken oder wie hier<br />

dargestellt, bei einem Trinkwasser-Reservoir. Anwendungen<br />

für WinCC/Telecontrol sind relativ einfach<br />

aufgebaut und es müssen nur wenige Daten ereignisgesteuert<br />

zu einer Fernwirkzentrale übertragen werden.<br />

Bild 2. Prozessablauf bei der <strong>Wasser</strong>aufbereitung. Im Bereich der Trinkwasserversorgung<br />

sind die Pumpstationen häufig weit voneinander<br />

entfernt und werden deshalb nicht selten unbemannt betrieben. Mit<br />

einer WinCC Fernwirklösung ist es möglich, stets alle relevanten Informationen<br />

im Blick zu haben: Pumpenleistung, aktuelle Fördermenge,<br />

Qualitäts- und Energiedaten etc., unabhängig davon, wie weit sie voneinander<br />

entfernt liegen.<br />

November 2011<br />

1000 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Messen · Steuern · Regeln<br />

Fokus<br />

Bild 4. Die Integration von Automatisierungs- und Fernwirkanwendungen<br />

in einem Simatic WinCC-System vereinheitlicht die Bedienung<br />

und spart Aufwand bei Installation, Inbetriebnahme und Wartung.<br />

Bild 3. Typische Konfiguration. Mit WinCC/TeleControl lassen <strong>sich</strong><br />

aber auch komplexere Fernwirkanwendungen integrieren, beispielsweise<br />

über ein TCP/IP-basiertes WAN mit Kabel- und GPRS-Netz via IEC<br />

60870-5 104.<br />

Alle diese Wege nutzt nun auch<br />

das SCADA-System 2 Simatic WinCC<br />

(Version 7.0 mit Service Pack 2) von<br />

Siemens, um zusätzlich zu den üblichen<br />

Automatisierungs- auch Fernwirkaufgaben<br />

zu erfüllen. Mit dem<br />

neuen Optionspaket WinCC/Tele-<br />

Control (vgl. Bild 3) können fortan<br />

sowohl lokale als auch entfernte<br />

Gewerke zu einem durchgängigen<br />

Gesamtsystem integriert werden<br />

(Bild 4). Mit einheitlichem Look &<br />

Feel beim Bedienen sämtlicher<br />

Anlagenteile, was den Schulungsaufwand<br />

minimiert, die Über<strong>sich</strong>tlichkeit<br />

und somit wiederum die<br />

Bedien<strong>sich</strong>erheit fördert. Ein<br />

gemeinsames SCADA-System für<br />

Automatisierungs- und Fernwirkanwendungen<br />

reduziert zudem den<br />

Aufwand für Installation, Inbetriebnahme<br />

und Wartung und damit<br />

Kosten (Bild 5).<br />

2<br />

Supervisory Control and Data Acquisition.<br />

Alles für rationelles<br />

Fernwirken<br />

Das Optionspaket fügt <strong>sich</strong> nahtlos<br />

in das Basissystem ein und berück<strong>sich</strong>tigt<br />

die spezifischen Anforderungen<br />

und Besonderheiten beim<br />

Fernwirken. Denn im Gegensatz zur<br />

üblichen Kommunikation in einem<br />

lokalen Automatisierungsnetzwerk<br />

(LAN) erfordert der Datenaustausch<br />

in einem WAN an erster Stelle Möglichkeiten<br />

zur zyklischen oder ereignisgesteuerten,<br />

also nicht ständigen<br />

Übertragung. Vorrangig werden<br />

kleinere Datenmengen zu einer<br />

Zentrale zu übertragen. Es werden<br />

auch Steuerbefehle von der Zentrale<br />

an die entfernte Station gesendet,<br />

allerdings ist der Steuerungsanteil<br />

im Vergleich zur Datenübertragung<br />

in die Gegenrichtung dann<br />

häufig gering. Mit ereignisgesteuerter<br />

oder zyklischer (stündlich, täglich,<br />

wöchentlich, …) Kommunikation<br />

lässt <strong>sich</strong> der Datenverkehr<br />

über Wählverbindungen minimieren,<br />

so dass auch Kommunikationsmedien<br />

mit niedrigerer Bandbreite<br />

kosteneffizient nutzbar sind. Gefordert<br />

ist außerdem die Pufferung von<br />

Daten in den Außenanlagen, um<br />

Datenverluste nach Ausfällen von<br />

Teilen des Steuerungssystems oder<br />

Unterbrechungen der Kommunikation<br />

<strong>sich</strong>er zu vermeiden. Ein weite-<br />

<br />

Bild 5. WinCC Visualisierung in einer Telecontrol<br />

Anwendung. Das SCADA-System Simatic WinCC<br />

V7.0 von Siemens integriert über das Optionspaket<br />

WinCC/TeleControl neben Automatisierungs- nun<br />

auch Fernwirkanwendungen unter einem Dach.<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1001


Fokus<br />

Messen · Steuern · Regeln<br />

Insert<br />

rer Unterschied besteht darin, dass<br />

die dezentralen Fernwirkstationen<br />

nach dem Anlauf oder Wiederanlauf<br />

üblicherweise selbstständig alle<br />

anstehenden Daten an die zentrale<br />

Leitstelle senden.<br />

Zu den Kernaufgaben von<br />

WinCC/TeleControl gehört es außerdem,<br />

eine korrekte Zeitstempelung<br />

für alle Alarme, Meldungen und<br />

archivierungsrelevante Messwerte<br />

in den RTUs zu gewährleisten, eine<br />

zeitverzögerte Übertragung sowie<br />

die Zeitsynchronisation aller beteiligten<br />

RTUs zu ermöglichen. Das<br />

sind die Grundvoraussetzungen für<br />

eine chronologisch korrekte Datenarchivierung<br />

und in der Folge für ein<br />

funktionierendes Berichts- und Meldewesen,<br />

wie es u. a. in der <strong>Wasser</strong>und<br />

<strong>Abwasser</strong>wirtschaft gefordert<br />

ist. Mit WinCC Telecontrol Automatisierungslösungen<br />

ist die Überwachung<br />

aller Fernwirkstationen möglich,<br />

damit die Zentrale (der Bediener)<br />

bei Ausfall einer Station oder<br />

Tabelle 1. Mit den verschiedenen Fernwirkprotokollen nutzbare RTUs und<br />

Kommunikationsbaugruppen/‐möglichkeiten (TIM = Hardwarebaugruppe mit Modem<br />

und Pufferung der Daten / IEConS7 = Paket mit Hardware-Baugruppe inkl.<br />

Kommunikationsbaustein-Bibliotheken). 1<br />

Protokoll ET 200S S7 300 S7 400 Fremd-RTUs<br />

Sinaut seriell – TIM 3V‐IE TIM 4R‐IE –<br />

Sinaut TCP – TIM 3V‐IE TIM 4R‐IE –<br />

IEC 60870-5-101 seriell IEConS7 2 IEConS7 + CP341 3 IEConS7 + CP441 4<br />

IEC 60870-5-104 TCP IEConS7 5 IEConS7 + CP343 6,7 IEConS7 + CP443 8,9<br />

DNP3 seriell – TIM 3V-IE DNP3 TIM 4R-IE DNP3<br />

DNP3 TCP – TIM 3V-IE DNP3 TIM 4R-IE DNP3<br />

1 https://www.automation.siemens.com/mcms/topics/de/siplus/ric-telecontrol/Seiten/home.aspx<br />

2 Bundle bestehend aus IEC-Kommunikationsbausteinen und Simatic-Hardware<br />

3 Bundle bestehend aus IEC-Kommunikationsbausteinen und Simatic-Hardware<br />

4 Bundle bestehend aus IEC-Kommunikationsbausteinen und Simatic-Hardware<br />

5 Bundle bestehend aus IEC-Kommunikationsbausteinen und Simatic-Hardware<br />

6 Bundle bestehend aus IEC-Kommunikationsbausteinen und Simatic-Hardware<br />

7 auch als PROFINET Variante erhältlich<br />

8 Bundle bestehend aus IEC-Kommunikationsbausteinen und Simatic-Hardware<br />

9 auch als PROFINET Variante erhältlich<br />

Remote Terminal Units (RTUs)<br />

Simatic ET200S<br />

Simatic S7-300<br />

Simatic S7-400<br />

Fremd-RTUs<br />

Telecontrol Interface Modules (TIMs)<br />

TIM 3V‐IE / TIM 3V-IE DNP3 für Simatic S7-300<br />

TIM 4R‐IE / TIM 4R-IE DNP3 für Simatic S7-400<br />

Kommunikationsprozessoren CPs<br />

CP341 (seriell) bzw. CP343 (TCP/IP, parallel) für Simatic S7-300<br />

CP441 (seriell) bzw. CP443 (TCP/IP, parallel) für Simatic S7-400<br />

Modems und Router (MDs)<br />

Standleitungsmodem MD2<br />

Telefonmodem MD3<br />

GSM/GPRS-Modem MD720-3<br />

EGPRS-Router MD741-1<br />

einer Verbindung automatisch informiert<br />

wird. Es ermöglicht darüber<br />

hinaus die Programmierung/Parametrierung<br />

und Diagnose von RTU<br />

(Simatic-Steuerungen), unabhängig<br />

vom genutzten Übertragungsmedium<br />

der Fernwirkverbindung.<br />

Soft- und Hardware/<br />

Alles aus einer Hand<br />

Die Fernwirkoption für Simatic<br />

WinCC zielt ab auf einfache Integration<br />

externer Anlagenteile mit<br />

geringem bis mittlerem Steuerungsanteil<br />

und stellt dazu alle<br />

Funktionalitäten bereit:<br />

""<br />

ein Basic Engineering System<br />

zur Konfiguration von Kommunikationsverbindungen,<br />

Gateways,<br />

Remote Terminal Units (RTUs)<br />

und von WinCC-Tags als TeleControl-Tags,<br />

""<br />

ein Operator System für ska lierbare,<br />

dadurch immer kostenoptimierte<br />

Installationen vom<br />

Einzelplatzsystem bis zu Client-<br />

Server-Installationen auch in<br />

redundanter Ausführung, sowie<br />

""<br />

international genormte<br />

Fernwirk-Protokolltreiber.<br />

Fernwirkprotokolle für den<br />

weltweiten Einsatz<br />

WinCC/TeleControl unterstützt mit<br />

IEC 60870‐5 101/104, DNP3 (Distributed<br />

Network Protocol) sowie dem<br />

von Siemens entwickelten Sinaut<br />

ST7 drei der wichtigsten, weit<br />

verbreiteten seriellen oder parallen<br />

Fernwirkprotokolle. Auch eine<br />

gemischte Nutzung dieser Protokolle<br />

ist möglich, so dass <strong>sich</strong> auch<br />

„gewachsene“ Installationen zu<br />

homogenen Lösungen mit vereinheitlichter<br />

Bedienoberfläche integrieren<br />

lassen. Auch unterschiedliche<br />

Übertragungswege in redundanten<br />

Systemen sind somit einfach realisierbar.<br />

Mit diesen Protokollen ist<br />

das Optionspaket prädestiniert für<br />

den weltweiten Einsatz.<br />

Skalierbare Hardware<br />

für alle Aufgaben<br />

Das Produktspektrum von Siemens<br />

bietet auch die Hardware für die<br />

November 2011<br />

1002 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Messen · Steuern · Regeln<br />

Fokus<br />

Kommunikation und die unterlagerten<br />

RTUs in verschiedenen, in<br />

der Leistung skalierbaren Ausprägungen.<br />

So können als fernwirkende Einheiten<br />

(RTU) die Standard-Steuerung<br />

Simatic ET200S für einfachere<br />

Anwendungen, Simatic S7-300 und<br />

Simatic S7-400 für höhere An -<br />

sprüche, aber auch Fremdsteuerungen<br />

eingesetzt werden. Damit sind<br />

Hardware-seitig exakt den jeweiligen<br />

Aufgaben und Anforderungen<br />

angepasste Installationen möglich,<br />

von kleinen Messstationen über Re -<br />

genüberlaufbecken mittlerer Größe<br />

bis hin zu komplexeren Anlagen.<br />

Auch für die physikalische Anbindung<br />

der RTUs an ein WAN stehen<br />

verschiedene Möglichkeiten zur<br />

Auswahl. Für die Kommunikation<br />

bietet das Siemens-Portfolio verschiedene<br />

Modems (MDs) und Telecontrol<br />

Interface Modules (TIMs) aus<br />

der Sinaut-Reihe, dazu Kommunikationsprozessoren<br />

(CPs) aus dem<br />

Simatic Net-Programm (Tabelle 1).<br />

Auch hierfür sind diverse Komponenten<br />

von Drittanbietern nutzbar.<br />

Die industrieerprobten Geräte von<br />

Siemens sind grundsätzlich für raue<br />

Umgebungsbedingungen konzipiert.<br />

Darüber hinaus sind spezielle<br />

Siplus-Ausführungen für den Einsatz<br />

in einem erweiterten Temperaturbereich<br />

von –25 bis +70 °C verfügbar.<br />

Individuelle<br />

Netzwerktopologien<br />

WinCC/TeleControl unterstützt alle<br />

gängigen Netzwerktopologien wie<br />

Peer-to-Peer-, Multidrop-, Stern- und<br />

Ringstrukturen, in unterschiedlichsten<br />

Varianten und Kombinationen<br />

(Bild 6), so dass in der Regel alle vorhandenen<br />

Installationen ohne große<br />

Umbauarbeiten in ein WinCC-System<br />

eingebunden werden können.<br />

Wobei Server-Runtime-Lizenzen<br />

für 6, 12, 256 oder „unbegrenzter<br />

Anzahl“ Remote Terminal Units<br />

auch in punkto Kosten eine gute<br />

Skalierbarkeit für unterschiedlichste<br />

Ausbaugrade ermöglichen.<br />

Autoren:<br />

Markus Tannert,<br />

Produkt Manager,<br />

Dipl.-Inf. (FH) Carsten Schmidt,<br />

Marketing Management HMI,<br />

Siemens AG,<br />

Industry Sector,<br />

Industry Automation Division,<br />

Industrial Automation Systems,<br />

Gleiwitzer Strße 555,<br />

D-90475 Nürnberg,<br />

www.siemens.de/wincc<br />

Bild 6.<br />

Unterstützte<br />

Netzwerktopologien.<br />

WinCC/Tele-<br />

Control<br />

unterstützt alle<br />

gängigen<br />

Protokolle und<br />

Netzwerktopologien.<br />

Grundformen<br />

genauso wie<br />

Kombinationen<br />

dieser<br />

Grundformen<br />

sind<br />

realisierbar.<br />

HYDRUS<br />

Ultraschall-<strong>Wasser</strong>zähler<br />

www.hydrometer.de<br />

Smart Metering kommt – HYDRUS ist jetzt schon bereit. Bauen Sie Ihre Infrastuktur zur automatisierten<br />

Fernauslesung beliebig aus; an den Zählern sind keine zusätzlichen Parametrierungen<br />

notwendig, denn HYDRUS liefert smarte Daten von Anfang an. Machen Sie den <strong>Wasser</strong>verbrauch<br />

transparent und profitieren Sie von den kommenden Chancen der Energiebranche.<br />

HYDRUS_Smart Metering_GWF.indd 1 12.10.2011 15:01:10


Fokus<br />

Messen · Steuern · Regeln<br />

Ableitstromproblematiken in der modernen<br />

<strong>Wasser</strong>- und <strong>Abwasser</strong>technik<br />

Nahezu alle modernen Pumpund<br />

Förderanlagen enthalten<br />

elektronische Steuereinheiten, die<br />

es ermöglichen, die Anlagen optimal<br />

auf die jeweiligen Bedürfnisse<br />

einzustellen. Pumpen werden elektronisch<br />

mit Frequenzumrichtern<br />

geregelt, um effektiv zu arbeiten.<br />

Das wirft jedoch ein großes Problem<br />

auf: Ableitströme.<br />

Was sind Ableitströme, wo<br />

entstehen sie und was kann<br />

man dagegen tun?<br />

Ableitströme kann man generell<br />

in zwei Kategorien unterteilen.<br />

Erstens, betriebsbedingte Ableitströme.<br />

Dies sind Ableitströme, die<br />

durch ein funktionierendes Gerät im<br />

Betrieb erzeugt werden. Zweitens,<br />

nicht betriebsbedingte Ableitströme<br />

auch Fehlerströme genannt.<br />

Diese werden durch ein Bauteil<br />

erzeugt, das nicht regelrecht funktioniert<br />

und bei dem es über parasitäre<br />

Wege zu einem Stromfluss<br />

kommt. Dies kann auch durch<br />

Feuchtigkeit und Verschmutzung<br />

der Fall sein.<br />

Betriebsbedingte Ableitströme<br />

können verschiedene Ursachen<br />

haben.<br />

Statische Ableitströme<br />

Statische Ableitströme fließen während<br />

des Betriebs eines Verbrauchers<br />

ohne Vorliegen eines Isolationsfehlers<br />

über den Schutzleiter oder<br />

andere leitfähige Teile gegen Erde<br />

ab. Verursacht werden diese häufig<br />

durch EMV-Maßnahmen (Entstörkondensatoren,<br />

Schirmungen, Leitungskapazitäten,<br />

Filterschaltungen,<br />

etc.). Einen wesentlichen Einfluss<br />

auf Frequenz und Amplitude der<br />

betriebsbedingten Ableitströme<br />

haben die Taktfrequenzen (z.B. bei<br />

Servo- oder Frequenzumrichtern)<br />

und die Tatsache, ob die Geräte<br />

einen einphasigen oder dreiphasigen<br />

Netzanschluss besitzen.<br />

Bild 1. Schema Ableitstrommessung mit dem EPA LEAKWATCH<br />

Messwandler.<br />

Dynamische Ableitströme<br />

Dynamische Ableitströme treten<br />

nur kurzzeitig auf. Insbesondere bei<br />

Schaltvorgängen (Ein-/Ausschalten)<br />

von Geräten mit einer Filterbeschaltung<br />

können hier kurzzeitig Stromspitzen<br />

von einigen mA bis A auftreten.<br />

Während des Schaltvorgangs<br />

ergeben <strong>sich</strong> durch ungleichmäßige<br />

Kontaktgabe unsymmetrische Verhältnisse<br />

(Sternpunktverschiebung<br />

der Kapazitäten), welche meist nur<br />

wenige ms andauern. Diese reichen<br />

häufig aus, um FI-Schutzschalter<br />

(engl. RCD = Residual Current protective<br />

Device) zum Auslösen zu<br />

bringen.<br />

Um Fehlerströme, die einen<br />

Menschen gefährden können, zu<br />

ver meiden, werden im Allgemeinen<br />

Bild 2. EPA RCCB,<br />

Allstromsensitiver RCD Typ B.<br />

handelsübliche RCDs vom Typ A<br />

eingesetzt. Diese lösen bei einem<br />

50 Hz Fehlerstrom innerhalb der<br />

Personen- (≤ 30 mA) und Brandschutzgrenze<br />

(≤ 300 mA) zuverlässig<br />

aus. Mit einem Frequenzumrichter<br />

(kurz FU) können aber nicht<br />

nur 50 Hz Ableitströme entstehen.<br />

Sollte im Zwischenkreis des Frequenzumrichters<br />

ein Fehler auftreten,<br />

wird ein glatter Gleichfehlerstrom<br />

fließen. Am Ausgang des FUs<br />

oder an der Motorleitung können<br />

Ableitströme, bedingt durch die<br />

Taktfrequenz, auch im Frequenzbereich<br />

bis zu 16 kHz und höher<br />

auftreten. Diese Fehlerströme können<br />

von einem RCD Typ A nicht<br />

<strong>sich</strong>er erfasst werden bzw. kann es<br />

durch einen Gleichfehlerstrom so -<br />

gar zu einer Sättigung des RCD-<br />

Wandlerkerns kommen. Dies führt<br />

zu einer un<strong>sich</strong>eren oder im<br />

schlechtesten Fall gar keiner Auslösung,<br />

auch bei gleichzeitig auftretenden<br />

50 Hz Fehlerströmen. Daher<br />

gilt nach:<br />

""<br />

VdS 3501 2008-10 (02) Teil 4.2:<br />

„Können im Fehlerfall glatte<br />

Gleichfehlerströme auftreten,<br />

müssen nach DIN EN 61800-5-1<br />

VDE 0160-105-1, DIN EN 50178<br />

VDE 0160 und DIN VDE 0100 530<br />

allstromsensitive Fehlerstrom-<br />

Schutzeinrichtungen (RCD) vom<br />

November 2011<br />

1004 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Messen · Steuern · Regeln<br />

Fokus<br />

Typ B eingesetzt werden (siehe<br />

Abschnitt 4.4 letzter Absatz). Glatte<br />

Gleichfehlerströme können in Stromkreisen<br />

mit elektronischen Verbrauchsmitteln<br />

z. B. Frequenzumrichtern entstehen.<br />

Sie werden in der Regel durch<br />

eine pulsstromsensitive RCD Typ A<br />

nicht erfasst und können sogar deren<br />

Funktion derart störend beeinflussen,<br />

dass die geforderte Schutzwirkung<br />

hinter der RCD vom Typ A nicht mehr<br />

<strong>sich</strong>er gestellt wird.“<br />

Die Fehlerstromschutzschalter der Reihe<br />

EPA RCCB erfassen alle Fehlerstromarten<br />

entsprechend der Auslösecharakteristik<br />

der Publikation IEC 60755; d.h. glatte<br />

Gleichfehlerströme werden zuverlässig<br />

erfasst. Alle Schalter des Typs EPA RCCB<br />

sprechen auch bei Wechselfehlerströmen<br />

mit allen Frequenzen und Mischfrequenzen<br />

bis 100 kHz an.<br />

Frequenzumrichter an RCD<br />

Ein weit verbreitetes Problem sind ungewollte<br />

Auslösungen des RCD durch<br />

betriebsbedingte Ableitströme von Frequenzumrichtern.<br />

Um die Ursachen verstehen<br />

zu können, muss man das komplette<br />

Umfeld des FUs betrachten. Vor<br />

allem die im Rahmen der Elektromagnetischen<br />

Verträglichkeit (EMV) geforderten<br />

Emissionsgrenzen zwingen die Hersteller<br />

und Betreiber zu Maßnahmen,<br />

die <strong>sich</strong> negativ auf Ableitströme auswirken<br />

können. So werden zum Beispiel<br />

EMV-Filter in Frequenzumrichtern verbaut,<br />

die Störungen über Kondensatoren<br />

in den PE ableiten. Diese Störungen<br />

entstehen z.B. im Eingangsgleichrichter<br />

des FUs (Sechspuls-Brücke) oder durch<br />

Takt- und Motorfrequenzen. Ähnlich<br />

verhält es <strong>sich</strong> bei langen, abgeschirmten<br />

Motorleitungen, die eine kapazitive<br />

Ableitung erzeugen. Ein RCD kann<br />

betriebs bedingte Ableitströme und Fehlerströme<br />

nicht voneinander unterscheiden.<br />

Es kommt zu ungewollten Auslösungen,<br />

obwohl kein Defekt am Gerät<br />

vorliegt.<br />

Lösungsansätze für die Ableitstromreduzierung<br />

Um Ableitströme effektiv zu reduzieren<br />

ist es wichtig zu wissen, in welchem Frequenzbereich<br />

die Ab leitungen liegen.<br />

Dies erreicht man mit einer Differenzstromanalyse<br />

im Bereich von 50 Hz bis<br />

100 kHz. Mit einer Fourieranalyse kann<br />

man die Amplituden der Störungen im<br />

Frequenzspektrum erfassen. Eine einfache<br />

und komfortable Möglichkeit dazu<br />

bietet das von EPA entwickelte Messund<br />

Analysesystem LEAKWATCH. Mit<br />

diesem System kann man <strong>sich</strong> zusätzlich<br />

die Auslastung des RCDs anzeigen lassen,<br />

sowie Trigger- und Langzeitaufzeichnungen<br />

durchführen. Wurde nun<br />

der entsprechende Frequenzbereich er -<br />

mittelt, kann man wirksame Maßnahmen<br />

ergreifen. Dabei ist immer zu<br />

beachten, dass die gültigen EMV-Vorschriften<br />

eingehalten werden. Ein erster<br />

Weg gegen Ableitungen der Sechspuls-<br />

Brücke ist das eingebaute EMV-Filter im<br />

FU zu deaktivieren und ein externes<br />

ableitstromarmes (low leakage) Filter<br />

zum Einsatz zu bringen. Eine gute Alternative<br />

sind auch so genannte 4-Leiter<br />

oder 3+N Filter. Dabei werden Großteile<br />

der Störungen über den Neutralleiter<br />

abge leitet und stellen damit keine Auslösegefährdung<br />

dar. Für besonders hartnäckige<br />

Fälle hat EPA das Ableitstromkompensationsgerät<br />

LEAKCOMP entwickelt,<br />

welches die Ableitungen bei 150<br />

Hz, 450 Hz, 750 Hz (B6 Brücke) wirksam<br />

reduziert. Bei Ableitungen im Bereich<br />

der Taktfrequenzen (> 1 kHz) bietet EPA<br />

das spezielle Filter DAR an. Grundsätzlich<br />

sollte bei einer Ver änderung der Filtermaßnahmen<br />

immer die Einhaltung<br />

der EMV-Emissionsgrenzwerte durch<br />

eine EMV-Messung überprüft werden.<br />

Was bietet EPA?<br />

Die EP Antriebstechnik GmbH bietet<br />

Lösungen für alle Belange der modernen<br />

Antriebstechnik. Das Unternehmen führt<br />

Frequenzumrichter, DS-Motore, Servo-<br />

Motore, Zubehör und Komplettsysteme;<br />

ist Ansprechpartner im Bereich EMV und<br />

Ableitstrom; Hersteller von EMV-Filtern<br />

und führt EMV-Prüfungen im hauseigenen<br />

Prüflabor oder vor Ort durch.<br />

Kontakt:<br />

EP Antriebstechnik GmbH,<br />

Fliederstraße 8, D-63486 Bruchköbel,<br />

Tel. (06181) 9704-0, Fax (06181) 9704-99,<br />

E-Mail: info@epa-antriebe.de,<br />

www.epa-antriebe.de, www.epa-filter.de


Fokus<br />

Messen · Steuern · Regeln<br />

Horlemann gewährleistet Betriebs<strong>sich</strong>erheit<br />

Austausch abgekündigter Automatisierungssysteme ohne Anlagenstillstand<br />

Zur Störung kommt es häufig<br />

gerade dann, wenn der Defekt nicht<br />

problemlos behoben werden kann<br />

– etwa an Feiertagen oder nachts.<br />

Um dem vorzubeugen und die<br />

Betriebs<strong>sich</strong>erheit zu garantieren,<br />

hat das Unternehmen ein Konzept<br />

für die gezielte Umstellung des Systems<br />

entwickelt. Hier arbeiten die<br />

Experten aus den Bereichen Automatisierung<br />

und Informationstechnik<br />

Hand in Hand – und können so<br />

den Austausch der Automatisierung,<br />

des Bussystems oder des Leitsystems<br />

ganzheitlich in Angriff nehmen,<br />

ohne längere Betriebsstillstände<br />

und daraus resultierenden<br />

Produktionsausfall. So bieten die<br />

Spezialisten von Horlemann ein<br />

Gesamtpaket zur Umstellung der<br />

Steuerung an, damit es erst gar<br />

nicht zum Ausfall kommt und der<br />

Übergang so nahtlos wie möglich<br />

verläuft – von der Beratung und<br />

Erstellung des Konzeptes für die<br />

Anlage über die Programmierung<br />

bis hin zum Umbau vor Ort.<br />

Die Horlemann-Fachleute verfügen<br />

über langjährige Erfahrungen<br />

in der <strong>Wasser</strong>aufbereitungs- und<br />

Automatisierungsbranche, beherrschen<br />

die Programmierung der<br />

Hochsprachen und der unterschiedlichen<br />

Automatisierungs- und Visualisierungssysteme.<br />

Zum Beispiel<br />

können sie auf erfolgreiche Projekte<br />

bei der System-Migration von Siemens<br />

und AEG oder Emerson DeltaV-System<br />

zurückblicken. So können<br />

die Programmierer <strong>sich</strong> auch<br />

schnell und flexibel auf das umzustellende<br />

System einstellen und die<br />

Software jeweils spezifisch an die<br />

Bedürfnisse ihrer Kunden anpassen.<br />

Zudem besteht die Möglichkeit, bei<br />

modernen Automatisierungssystemen<br />

die Daten zu archivieren,<br />

bestehende Systeme zu erweitern<br />

und mit anderen Netzwerken zu<br />

verknüpfen – beispielsweise mit<br />

dem Finanzwesen oder dem Quali-<br />

Automatisierungssystem<br />

im <strong>Wasser</strong>werk<br />

in der Gegenüberstellung<br />

alt und neu.<br />

Veraltete Technik kann im <strong>Wasser</strong>werk<br />

folgenschwere Störungen<br />

hervorrufen. Mit ihrem Gesamtpaket<br />

zum Austausch von Automatisierungssystemen<br />

beugt die<br />

Unternehmensgruppe Horlemann<br />

dem Totalausfall im <strong>Wasser</strong>werk vor:<br />

Das niederrheinische Unternehmen<br />

bietet für diese Umstellung ein Konzept<br />

aus einer Hand an. Von der IT<br />

über die Automatisierungstechnik<br />

bis hin zur Elektrotechnik – alles<br />

kommt hier von einem Anbieter. So<br />

kann die Systemumstellung so nahtlos<br />

wie möglich erfolgen, eine einheitliche<br />

Datenbank für das gesamte<br />

Unternehmen eingeführt werden –<br />

und die Betriebs<strong>sich</strong>erheit ist in<br />

Zukunft wieder voll gewährleistet.<br />

Denn der Worst Case für <strong>Wasser</strong>werke<br />

und andere Betriebe, die auf<br />

automatisierte Anlagen setzen, ist<br />

der Komplettausfall der Anlage. Er<br />

ist stets mit erheblichen Produktionsausfällen<br />

und damit auch wirtschaftlichen<br />

Verlusten verbunden.<br />

Gerade bei Anlagen, in denen noch<br />

veraltete Technik verbaut ist, ist<br />

dieses Risiko hoch: Die einzelnen<br />

Systemkomponenten sind allein<br />

schon aufgrund ihrer Laufzeit anfälliger<br />

für Fehler. Die Reparatur kann<br />

dabei zum schwierigen Unterfangen<br />

werden: Viele Einzelteile der<br />

veralteten Anlagen werden heute<br />

nicht mehr produziert, vorrätige<br />

Ersatzteile weisen oft ebenfalls<br />

Altersschwächen auf.<br />

November 2011<br />

1006 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Messen · Steuern · Regeln<br />

Fokus<br />

tätsmanagement. Die Folge: Es entsteht<br />

ein durchgängiges System mit<br />

einer einheitlichen Datenbank, und<br />

die Daten können – ganz nach<br />

Wunsch und Bedarf, ohne zweites<br />

Netz – im gesamten Unternehmen<br />

genutzt werden.<br />

Kontakt:<br />

Horlemann Gesellschaft für<br />

Elektroanlagen mbH,<br />

Horlemann Unternehmensgruppe,<br />

Daniel Sengpiel,<br />

Weezer Straße 16, D-47589 Uedem,<br />

Tel. (02825) 89-303,<br />

Fax (02825) 89-9303,<br />

E-Mail: Sengpiel.daniel@horlemann.de,<br />

www.horlemann.de<br />

Digitale Visualisierung eines <strong>Wasser</strong>werkes.<br />

Pumpen verbrauchen 10 Prozent des weltweiten Stroms!<br />

Durch den Einsatz von energieeffizienten Pumpen und Motoren<br />

kann ein erheblicher Beitrag zur Energieeinsparung geleistet werden.<br />

Meet the<br />

energy challenge<br />

N W<br />

Wir bieten Ihnen die energieeffiziente Motorentechnologie: Grundfos Blueflux®<br />

Bei Grundfos Blueflux® handelt es <strong>sich</strong> um eine Motorentechnologie auf hohem Energieniveau speziell für den<br />

Antrieb von Pumpen. Halten Sie Ausschau nach dem Grundfos Blueflux® Label, um den Energieverbrauch Ihrer<br />

Pumpen um bis zu 60% zu senken. Bestellen Sie die Grundfos Blueflux Broschüre unter: www.grundfos.com/energy


Fokus<br />

Messen · Steuern · Regeln<br />

Klären mit moderner Netzwerktechnik<br />

In Villach reinigt eine der größten kommunalen Kläranlagen Österreichs mit einer Schmutzfracht von 200 000<br />

Einwohnerwerten die Abwässer des Großraumes Villach. Das Wiener Unternehmen IAS hat die Anlage mit<br />

Steuerungs-, Netzwerk- und Visualisierungstechnik von Rockwell Automation rundum modernisiert.<br />

Es ist viel Unrat und Abfall im<br />

Spiel, mit dem die IAS GmbH und<br />

Albert Steinwender ihr Geld verdient.<br />

Doch daran ist durchaus<br />

nichts Unehrenhaftes. Im Gegenteil,<br />

trägt der Unternehmer und Vollbluttechniker<br />

doch seit mehr als<br />

30 Jahren dazu bei, dass Umwelt<br />

und Gewässer sauber bleiben.<br />

Seine Firma IAS (Internationale<br />

Automationssysteme) hat <strong>sich</strong> als<br />

kompetenter Partner in Sachen Um -<br />

welttechnik weltweit einen hervorragenden<br />

Ruf erarbeitet.<br />

Eine der größten kommunalen Kläranlagen Österreichs<br />

steht in Villach und reinigt täglich etwa<br />

20 000 Einwohnerwerte an Schmutzfracht.<br />

Anspruchsvolle Technologie agiert im Hintergrund,<br />

damit aus schmutzigem <strong>Wasser</strong> wieder sauberes<br />

<strong>Wasser</strong> wird.<br />

Spezialität der Wiener sind Planung<br />

und Engineering elektrotechnischer<br />

Einrichtungen für Kläranlagen,<br />

Trinkwasseraufbereitungsanlagen<br />

und Deponien. „Unser Angebot<br />

reicht von der Auswahl mess- und<br />

regeltechnischer Komponenten bis<br />

hin zu kompletten Automatisierungssystemen“,<br />

sagt Steinwender.<br />

„Auch die Software wird komplett<br />

bei uns im Haus geschrieben. Nur so<br />

können wir garantieren, dass die<br />

Anlage später genau das tut, was sie<br />

soll.“<br />

Mit Rockwell Automation verbindet<br />

Steinwender seit vielen Jahren<br />

eine enge Partnerschaft. Deren<br />

Vorzüge kamen auch bei einem großen<br />

Projekt zur Geltung, das IAS<br />

GmbH für die Stadt Villach umgesetzt<br />

hat. Der Auftrag umfasste die<br />

komplette automationstechnische<br />

Modernisierung der städtischen<br />

Kläranlage, sowie der An- und Einbindung<br />

von 35 umliegenden<br />

Pumpstationen.<br />

Neben dem Austausch zahlreicher<br />

Komponenten und Steuerungen<br />

wurde auch ein neues übergreifendes<br />

Leitsystem implementiert<br />

und ein dreischichtiges Netzwerk<br />

aufgebaut.<br />

Eine besondere Herausforderung<br />

war es, dass die Erneuerung<br />

der Anlage im laufenden Betrieb<br />

erfolgen musste. Die einfache und<br />

effiziente Programmierbarkeit der<br />

Allen-Bradley-Komponenten erwies<br />

<strong>sich</strong> hierbei als ein beschleunigender<br />

Faktor. Dank der Durchgängigkeit<br />

der Software konnte das um -<br />

fangreiche Projekt in nur 18 Monaten<br />

abgeschlossen werden. Die<br />

Skalierbarkeit der Rockwell-Produkte<br />

erlaubt es zudem, künftige<br />

Erweiterungen oder Änderungen<br />

an der Kläranlage problemlos<br />

durchzuführen.<br />

Hochkomplexes Verfahren<br />

„Viele Leute meinen, in einer Kläranlage<br />

fließt vorne schmutziges <strong>Wasser</strong><br />

rein und hinten sauberes <strong>Wasser</strong><br />

raus“, schmunzelt Steinwender.<br />

Grob vereinfacht ist das zwar richtig.<br />

Doch nur der Profi sieht die<br />

anspruchsvollen Technologien, die<br />

hinter den Kulissen für einen reibungslosen<br />

Ablauf sorgen. „Eine<br />

Kläranlage muss auf unterschiedliche<br />

Situationen reagieren und<br />

trotzdem immer gleich bleibende<br />

<strong>Wasser</strong>qualität liefern können.“ So<br />

gibt es Tagesspitzen mit großen<br />

<strong>Abwasser</strong>mengen, saisonale<br />

Schwankungen und typische Belastungshochs<br />

an Feiertagen. Auch<br />

Regenwasser passiert die Anlage.<br />

Chemischer und biologischer Verschmutzungsgrad<br />

des angelieferten<br />

<strong>Wasser</strong>s wird permanent durch<br />

Onlinemessungen und Probenehmer<br />

kontrolliert, die Prozessparameter<br />

dementsprechend vollautomatisch<br />

eingestellt – 24 Stunden<br />

am Tag, 365 Tage im Jahr. Ausfälle<br />

darf es nicht geben, denn strenge<br />

wasserrechtliche Vorgaben lassen<br />

keine Abstriche zu. „Nur wenige<br />

Industrieprozesse erfordern so viel<br />

Online-Kontrolle wie die <strong>Abwasser</strong>reinigung“,<br />

weiß Steinwender. Das<br />

hochkomplexe Verfahren umfasst<br />

mehrere mechanische Vorreinigungen<br />

durch Rechen und Absetzbecken.<br />

In der nachfolgenden Belebungsstufe<br />

werden Kohlenstoff-,<br />

Stickstoff- und Phosphorverbindungen<br />

durch Bakterien und andere<br />

Mikroorganismen abgebaut bzw.<br />

gebunden. Der dabei entstehende<br />

Klärschlamm kann – so geschieht<br />

das auch in Villach – zur Erzeugung<br />

von Klärgas genutzt werden. Dieses<br />

lässt <strong>sich</strong> anschließend in Blockheizkraftwerken<br />

in Strom und Wärme<br />

umwandeln.<br />

November 2011<br />

1008 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Messen · Steuern · Regeln<br />

Fokus<br />

Anzeige ED Allg_Layout 1 26.10.11 07:53 Seite 1<br />

Aufgrund der Komplexität von<br />

Kläranlagen ist eine komplette<br />

Modernisierung kaum weniger aufwendig<br />

als die Erstinstallation.<br />

Gründliche Planung und Termintreue<br />

sind deshalb unverzichtbar.<br />

Minimale Belastung<br />

für Pumpen<br />

Im Villacher Projekt brachte IAS in<br />

einem ersten Schritt mehr als<br />

30 Pump- und Hebestationen, die<br />

Abwässer vom Umland zur Kläranlage<br />

pumpen, auf einen einheitlichen<br />

Automatisierungsstandard.<br />

Jede Station wurde mit einem Allen-<br />

Bradley ® PanelView Plus 400-Display<br />

ausgestattet, das Betriebszustände<br />

leicht lesbar sowohl in vollgrafischen<br />

Verfahrensbildern wie<br />

auch in Klartext anzeigt.<br />

Diese Informationen sind parallel<br />

gleichzeitig in der Leitstelle einsehbar.<br />

Die drahtlose Kommunikation<br />

dorthin erfolgt über Funk- und<br />

GSM-Modems. Bei jenen Stationen,<br />

welche über Funk angebunden<br />

sind, wird in einem Zeitraster von<br />

etwa 20 Sekunden der aktuelle<br />

Betriebszustand abgefragt. Stationen<br />

mit GSM-Anbindung werden<br />

zweimal täglich von der Leitstelle<br />

abgefragt und melden Störungen<br />

unverzüglich in der Leitzentrale und<br />

übertragen die relevanten Daten.<br />

Zusätzlich werden im 15-Minuten-<br />

Takt Stromverbrauch-Betriebsdaten<br />

(Energieverbrauch, Pumpenlaufzeiten,<br />

er<strong>rechnet</strong>e gepumpte <strong>Abwasser</strong>menge,<br />

usw.) zur späteren Auswertung<br />

gesendet.<br />

Alle Pumpen erhielten eine<br />

Motorstromüberwachung, die verhindert,<br />

dass die Aggregate in Überoder<br />

Unterlast laufen. Sobald eine<br />

Pumpe ihr definiertes Kennfeld verlässt,<br />

erhält die Leitstelle einen im<br />

Klartext definierten Alarmtext (SMS<br />

an den diensthabenden Klärwärter<br />

und am PLS). Zudem tauschten die<br />

IAS-Techniker die alten Stern-Dreieck-Anläufer<br />

der Pumpaggregate<br />

gegen Allen-Bradley-Softstarter aus.<br />

Das reduziert die Belastung der<br />

Pumpen beim Hochfahren auf ein<br />

Minimum, was deren Lebensdauer<br />

erhöht und damit langfristig die<br />

Betriebskosten senkt. Als Steuerung<br />

kommt in jeder Pumpstation eine<br />

MicroLogix 1400 zum Einsatz,<br />

auch alle Schütze und Bedienelemente<br />

für den manuellen Betrieb<br />

wurden durch Allen Bradley-Komponenten<br />

ersetzt. Dieses Design hat<br />

den Kunden <strong>sich</strong>tlich überzeugt:<br />

„Jede zusätzliche Pumpstation, die<br />

in Zukunft neu dazukommt, muss<br />

nach diesem Standard gebaut werden“,<br />

sagt Steinwender stolz.<br />

Umfassendes Netzwerk-<br />

Konzept<br />

Als Nächstes nahm <strong>sich</strong> das IAS-<br />

Team die Leittechnik vor. Die alten<br />

PLC5-Steuerungen durften zwar im<br />

System als I/O Ebene verbleiben,<br />

fungieren jetzt aber nur mehr als<br />

Schnittstellen zu den neuen Allen-<br />

Bradley ControlLogix ® -Geräten.<br />

Diese erledigen die eigentlichen<br />

Steuer- und Regelabläufe. „Das<br />

Schöne an den ControlLogix ist,<br />

dass man dafür seine eigenen<br />

Makros (Funktionsblöcke) schreiben<br />

kann“, sagt Steinwender. „Wenn<br />

neue Komponenten ins System<br />

dazu kommen, kann ich diese Makros<br />

einfach wieder verwenden wie<br />

Legobausteine.“ Dadurch verkürzt<br />

<strong>sich</strong> der Aufwand für das Engineering,<br />

wie auch für das Testen.<br />

Die Prozessvisualisierung erfolgt<br />

über die Visualisierungssoftware<br />

FactoryTalk View ® SE von Rockwell<br />

Automation. Auf der Kläranlage<br />

sind 12 Bedienstationen installiert<br />

von denen fünf mit Industrie-PC<br />

und Touchpanel ausgerüstet sind.<br />

Die restlichen Anbindungen zum<br />

PLS werden über die Büro PCs, welche<br />

von der hausinternen IT-Abteilung<br />

zur Verfügung gestellt werden,<br />

realisiert. Das erleichtert das Handling<br />

in dem immerhin sechs Hektar<br />

großen Areal. Zwei weitere mobile<br />

Stationen erlauben es den Angestellten,<br />

die im Bereitschaftsdienst<br />

sind, die Kläranlage von Zuhause<br />

aus zu überwachen und im Falle<br />

eines Störfalles einzugreifen. Das<br />

neu geschaffene Netzwerk umfasst<br />

drei Ebenen. Auf der Steuerungs-<br />

<br />

Mit Edelstahl<br />

perfekt<br />

ausgerüstet...<br />

... für <strong>Wasser</strong>versorgung,<br />

<strong>Abwasser</strong>entsorgung und<br />

Biogaserzeugung<br />

Wir liefern höchstwertige Produkte<br />

aus Edelstahl für die verschiedensten<br />

Anwendungsbereiche.<br />

Unsere Produkte sind:<br />

➤ korrosions<strong>sich</strong>er<br />

➤ dauerhaft<br />

➤ wirtschaftlich<br />

➤ <strong>sich</strong>er für Mensch und Umwelt<br />

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www.huber.de<br />

WASTE WATER Solutions<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1009


Fokus<br />

Messen · Steuern · Regeln<br />

Alle Pumpenund<br />

Hebestationen<br />

erhielten<br />

einen einheitlichen<br />

Automatisierungsstandard<br />

mit<br />

einem Allen-<br />

Bradley Panel-<br />

View Plus<br />

400-Display.<br />

Neben der komplett automationstechnischen Modernisierung<br />

der städtischen Anlage in Villach, wurden<br />

auch 35 umliegende Pumpstationen an- und eingebunden.<br />

ebene sind alle ControlLogix-Steuerungen<br />

über einen Glasfaserring<br />

miteinander verbunden. Der Ring<br />

endet bei zwei baugleichen Servern,<br />

was für Redundanz sorgt, falls<br />

ein Server ausfallen sollte. Die<br />

zweite Ebene besteht aus den einzelnen<br />

Bedien- und Beobachtungsstationen.<br />

Eine dritte Ebene leitet<br />

Betriebsbilanzdaten und diverse<br />

Auswertungen an den SQL-Datenserver<br />

der Stadt Villach. Von diesem<br />

können Trend- und Protokolldaten<br />

jederzeit über eine hierfür entwickelte<br />

Software an die PC-Arbeitsplätze<br />

der Kläranlage abgerufen<br />

werden. Zusätzlich gibt es einige<br />

Anlagenteile, etwa für Qualitätsmessungen<br />

oder die unabhängige<br />

Stromversorgung, die über eine<br />

ProfiBus DB-Karte mit dem System<br />

verbunden sind. Die Haustechnik<br />

hängt außerdem via Point-I/Os via<br />

EtherNet am System. „Es gibt fast<br />

keine Kommunikationsart, die wir<br />

bei dem Projekt nicht umgesetzt<br />

haben“, stellt Steinwender fest.<br />

Fernwartung als effizienter<br />

Service<br />

Eine große Herausforderung des<br />

Projektes war der hohe Zeitdruck.<br />

Parallel zur Modernisierung der<br />

Kläranlage realisierte die Stadt Villach<br />

nämlich eine Nahwärmeversorgung,<br />

die mit vertraglich vereinbartem<br />

Stichtag betriebsbereit sein<br />

musste. Ein wesentlicher Teil der<br />

dafür benötigten Wärme kommt<br />

aus einem Blockheizkraftwerk, das<br />

mit Klärgas betrieben wird, welches<br />

wiederum in den Faultürmen aus<br />

dem anfallenden Klärschlamm der<br />

Kläranlage erzeugt wird. Dennoch<br />

konnte das neue System 18 Monate<br />

nach Projektstart erfolgreich in<br />

Betrieb genommen werden. Wie bei<br />

fast jedem Projekt nutzt IAS auch in<br />

Villach die in den ControlLogix-<br />

Steuerungen standardmäßig integrierte<br />

Möglichkeit zur Ferndiagnose.<br />

Über ein virtuelles privates Netz<br />

(Virtual Private Network – VPN)<br />

haben die Wiener Techniker von<br />

jedem Ort der Welt aus Zugriff auf<br />

das Leitsystem in Villach. Dieser<br />

Zugang ist durch eine Firewall der<br />

hauseigenen IT-Abteilung ge<strong>sich</strong>ert.<br />

In Verbindung mit einer<br />

Modemkarte kann sogar bis auf einzelne<br />

Steuerungen zugegriffen werden.<br />

Im Fall einer Störung kann das<br />

lokale Bedienpersonal somit effizient<br />

bei der Fehlersuche unterstützt<br />

werden. Im Zuge der Modernisierung<br />

in Villach hat IAS erstmals die<br />

Schaltschränke für die Pumpstationen<br />

selber gebaut. „Früher haben<br />

wir das an Drittfirmen vergeben,<br />

aber ich war zu oft nicht mit der<br />

Qualität der Ausführung zufrieden.<br />

Deshalb machen wir das jetzt selber<br />

bei uns im Haus“, sagt Steinwender.<br />

Mit der Eigenfertigung ist der<br />

Bedarf des Unternehmens an Allen-<br />

Bradley-Hardware Komponenten<br />

zusätzlich angestiegen. „Unsere<br />

gute Beziehung zu Rockwell Automation<br />

hat <strong>sich</strong> damit weiter vertieft.“<br />

Side Bar<br />

Die Lösung<br />

""<br />

Komplette Modernisierung der<br />

elektrotechnischen Einrichtung<br />

in der Kläranlage Villach<br />

""<br />

Integrierte Steuerungs- und<br />

Visualisierungslösung von Rockwell<br />

Automation, bestehend aus<br />

– Allen-Bradley MicroLogix<br />

– Allen-Bradley CompactLogix<br />

– Allen-Bradley ControlLogix<br />

– Allen-Bradley Softstarter<br />

– Visualisierung mit FactoryTalk<br />

View SE<br />

– Allen-Bradley PanelView Plus<br />

400 Displays<br />

""<br />

Durchgängige Netzwerkarchitektur<br />

mit drei Ebenen<br />

Das Ergebnis<br />

""<br />

Projektumsetzung in nur 18<br />

Monaten während des laufenden<br />

Betriebes<br />

""<br />

Einfache Programmierung der<br />

Allen-Bradley-Komponenten<br />

beschleunigte die Implementierung<br />

""<br />

Einfacher Service durch IAS via<br />

Remote Zugriff auf die Anlage<br />

""<br />

Einheitlicher Standard in allen<br />

Pump- und Hebestationen<br />

""<br />

Skalierbare Steuerungen vereinfachen<br />

künftig eine Veränderung<br />

oder Ausweitung des Systems<br />

""<br />

Softstarter reduzieren die Belastung<br />

der Pumpen beim Hochfahren,<br />

was deren Lebensdauer<br />

erhöht und langfristig die<br />

Betriebskosten senkt<br />

""<br />

12 Bedienstationen ermöglichen<br />

effizienten Zugriff auf das Leitsystem<br />

von mehreren Orten in<br />

der Anlage<br />

Kontakt:<br />

Rockwell Automation GmbH,<br />

Düsselberger Straße 15,<br />

D-42781 Haan,<br />

Tel. (02104) 960-0,<br />

Fax (02194) 960-121,<br />

www.rockwellautomation.de<br />

November 2011<br />

1010 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


SPS | iQ Platform | HMI | Frequenzumrichter | Servo / Motion | Roboter | Schütze/Schalter<br />

kaiserberg.com<br />

Funktionen.<br />

Im Überfluss.<br />

Beste <strong>Wasser</strong>qualität hat oft eine gemeinsame Quelle: leistungsstarke Klärund<br />

<strong>Wasser</strong>aufbereitungsanlagen. Für diese hat Mitsubishi Electric spezielle<br />

Lösungen mit vielen Vorteilen entwickelt. Mit an Bord: die extrem zuverlässigen<br />

Frequenzumrichter. Durch automatische Motordatenerkennung, sensorlose<br />

Vektorenregelung und Online-Autotuning bieten sie Bestwerte bei Drehmoment<br />

und Drehzahlkonstanz. Selbstverständlich kommen einfache Installation und<br />

Bedienung sowie die vorhandenen EMSR-Konzepte hinzu. Und mittels der<br />

modularen iQ Platform greifen alle Abläufe synchron ineinander. Glasklares Ergebnis<br />

dieser mit allen <strong>Wasser</strong>n gewaschenen Technologie: bis zu 60 % weniger<br />

Be triebskosten und glückliche Anlagenbetreiber im Überfluss.<br />

Detaillierte Infos: www.mitsubishi-automation.de | Tel. 02102 486-2525


Fokus<br />

Messen · Steuern · Regeln<br />

Ein neues Verfahren zur optischen Erfassung<br />

und Bewertung von Flockungseigenschaften<br />

in Klärprozessen (Prozess- und Laboranwendung)<br />

Bild 1. Beispiel Flockenbildung.<br />

Bild 2. Schema des Sensors.<br />

Die Flocke im Klärprozess<br />

Die Prozesse zur Klärung von<br />

Abwässern werden kontinuierlich<br />

optimiert, eine Aufgabe für den<br />

verantwortlichen Klärwerksleiter<br />

und seine Mannschaft.<br />

Neue Mess- und Regelungstechniken<br />

und eine kontinuierlich ge -<br />

wachsene Prozesserfahrung haben<br />

zur Klärprozessverbesserung beigetragen.<br />

Die Ausgangssituation<br />

Ein System zur Online-Bewertung<br />

von geflockten Partikelsystemen<br />

(Flocken) stand in der hier vorgestellten<br />

Technologie und Messschärfe<br />

bislang nicht zur Verfügung.<br />

Eine Überwachung und Steuerung<br />

zur Optimierung von Entwässerungsprozessen<br />

war daher nicht<br />

bzw. nur schwer realisierbar. Andererseits<br />

kann aber die Entwässerbarkeit<br />

eines geflockten Systems qualitativ<br />

nur anhand des Flockenbildes<br />

bewertet werden.<br />

Zur Beurteilung der Flockengüte<br />

sind hauptsächlich interessant:<br />

""<br />

Die Flockengrößenverteilung<br />

und deren zeitliche Änderung<br />

""<br />

Die Scherstabilität der Flocken<br />

Die Flockengüte (Flockenausprägung)<br />

wirkt auf:<br />

""<br />

Die Effektivität (Menge und<br />

Qualität) von Flockungshilfsmitteln<br />

(Einfluss auf die<br />

Flockenbildung)<br />

""<br />

Die Entwässerbarkeit der konditionierten<br />

Schlämme (Erhöhung<br />

der Trockensubstanz TS und der<br />

Entwässerungsgeschwindigkeit)<br />

""<br />

Die Trennqualität der nachgeschalteten<br />

Entwässerungsstufe<br />

(zur Minimierung der Restschwebstoffe<br />

im Trennwasser)<br />

Ergebnis: Mit Kenntnis der<br />

Flocken güte im Prozess ist eine<br />

höhere Entwässerungsleistung bei<br />

reduziertem Polymereinsatz <strong>sich</strong>er<br />

möglich.<br />

Der Entwässerungsprozess<br />

In der <strong>Abwasser</strong>behandlung sind<br />

polymer-initiierte Eindick- und Entwässerungsprozesse<br />

seit langer Zeit<br />

ein zentraler Bestandteil der Verfahrensführung.<br />

In jüngerer Zeit<br />

werden Flockungsprozesse auch<br />

zunehmend in anderen Bereichen<br />

genutzt, um aus einem Medium<br />

bestimmte Inhaltsstoffe abtrennen<br />

zu können, so z. B. in der Papierindustrie.<br />

Geschichtlich bedingt lag<br />

das bisherige Augenmerk primär<br />

auf den Separationsmaschinen<br />

selbst. Im Regelfall wenig Beachtung<br />

fand jedoch die Erzeugung der<br />

optimalen Flocke für den Separationsprozess.<br />

Mit dem neuen<br />

Augenmerk auf eine Optimierung<br />

der Trennstufe als letzten Prozessschritt<br />

hat <strong>sich</strong> das nun gravierend<br />

geändert. Damit rückt die Flockenbildung<br />

als ein zentraler Prozessbestandteil<br />

in das Blickfeld (Bild 1).<br />

Eine optimale und reproduzierbare<br />

Flockenstruktur ist aber ohne messtechnische<br />

Erfassung nur sehr<br />

schwer realisierbar.<br />

Der Flockungssensor<br />

Der photooptische Flockungssensor<br />

ist ein Online-Messgerät, das<br />

zur Größen- und Strukturcharakterisierung<br />

von dispergierten und<br />

nicht dispergierten Feststoffsystemen<br />

dient (Bild 2). Der Sensor<br />

arbeitet in situ, er kann sowohl<br />

direkt in eine bestehende Förderleitung<br />

bzw. Förderung eingebaut als<br />

auch im Bypass betrieben werden.<br />

Der Flockungssensor arbeitet<br />

als Reflexionsmessgerät, wobei die<br />

Messfläche durch ein Auflichtverfahren<br />

beleuchtet wird. Das zu<br />

untersuchende Gut wird durch ein<br />

Sichtfenster aufgenommen und<br />

analysiert. Eine CCD-Zeilenkamera<br />

misst aufrecht und quer zur Strömungsrichtung<br />

das Partikelsystem<br />

(Bild 3).<br />

Der Messbereich erstreckt <strong>sich</strong><br />

von 50 μm bis 2,9 cm. Die Auswertung<br />

ist eindimensional und seh-<br />

November 2011<br />

1012 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Messen · Steuern · Regeln<br />

Fokus<br />

Bild 3. CCD-Optik und Leuchten (Gerät offen).<br />

Bild 4. Ausgabe Messergebnis.<br />

nenlängenorientiert, daher robust<br />

und wenig störanfällig. Die Berechnung<br />

von spezifischen Merkmalen<br />

basiert auf Sehnenlängenanzahldichte<br />

und -summenverteilungen.<br />

Diese werden durch das Messsystem<br />

sehr schnell in hoher Zahl<br />

be<strong>rechnet</strong>, so dass außerordentlich<br />

zeitnah statistisch abge<strong>sich</strong>erte<br />

Partikel- bzw. Strukturmerkmale<br />

vorliegen.<br />

Bild 4 zeigt die Ausgabe eines<br />

Messergebnisses, abgeleitet aus der<br />

optischen Begutachtung der Flocken.<br />

Aus den Rohdaten des Sensors<br />

werden in einer nachgeschalteten<br />

Recheneinheit die relevanten<br />

Prozessgrößen be<strong>rechnet</strong> und<br />

optisch dargestellt. Normierte<br />

Werte können an Steuerungs- und<br />

Regelungssysteme übergeben werden.<br />

Bild 5 von typ.Flockenhaufen<br />

zeigt ein Beispiel aus der täglichen<br />

Klärwerkspraxis.<br />

Die linke Grafik zeigt die hohe<br />

Anzahl von Kleinstflocken und<br />

Schwebstoffen (Peak bei sehr kleinen<br />

Flockenlängen), die rechte eine<br />

gut erkennbar „grobe“ Pelettierung<br />

der Flocken, Voraussetzung für<br />

leicht entwässerbaren Klärschlamm.<br />

Das Bild spiegelt <strong>sich</strong> in den Messkurven<br />

(rot und blau) wider. Links<br />

ein hoher Anteil (Peak) von Kleinstflocken,<br />

rechts fehlt dieser Anteil<br />

vollständig. Die Kleinstflockenanzahl<br />

kann (als ein Beispiel von mehreren<br />

wählbaren Ausgabeparametern)<br />

als Messgröße zur Steuerung<br />

<br />

Schlecht entwässerbare Flockung:<br />

hohe Anzahl an Kleinstflocken<br />

Restwasser trüb<br />

Gut entwässerbare Flockung:<br />

Gute Flockenpellettierung<br />

Restwasser klar<br />

FlocSens Abbildung Optik<br />

FlocSens Abbildung Optik<br />

(Zeilen-CCD, aneinander gesetzte Abtastungen)<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1013<br />

Bild 5.<br />

typ. Flockenhaufen.


Fokus<br />

Messen · Steuern · Regeln<br />

Bild 7.<br />

Mechanik<br />

Prozessanwendung.<br />

Bild 8.<br />

Laboranwendung.<br />

eines Polymermixers genutzt<br />

werden.<br />

Die Software der Bildauswertung<br />

ist modular und skalierbar<br />

aufgebaut, so dass die Auswertungsroutinen<br />

an verschiedenste<br />

Stoffsysteme angepasst werden<br />

können. Die er<strong>rechnet</strong>en Werte sind<br />

prozessspezifisch und können für<br />

den speziellen Anwendungsfall kalibriert<br />

werden.<br />

Neben einer Messwerterfassung,<br />

z. B. zur Qualitätskontrolle der Flockung,<br />

ist eine Prozessregelung<br />

durch den Flockungssensor möglich<br />

(Bild 6). Durch den Sensor werden<br />

verschiedene spezifische Flockenmerkmale<br />

wie Flockengröße<br />

und Strukturmerkmale getrennt<br />

erfasst. Eine Regelung von einzelnen<br />

Aktoren eines struktur- bzw.<br />

formgebenden Systems kann somit<br />

realisiert werden. Anhand von Installationen<br />

konnte nachgewiesen<br />

werden, dass der Flockungssensor<br />

die Güte der Konditionierung hin<strong>sich</strong>tlich<br />

der Entwässerungsfähigkeit<br />

des behandelten Schlamms<br />

ermitteln kann. Die Korrelation der<br />

Sensorberechnungen zu den tatsächlich<br />

erreichten Entwässerungskennwerten<br />

liegt bei > 0,95, eine<br />

hohe Vorhersagekraft.<br />

Das Messsystem ist sowohl für<br />

die stationäre Anwendung im Prozess<br />

wie auch als Laborapplikation<br />

verfügbar.<br />

Bild 6.<br />

Flockungssensor.<br />

Der mechanische Aufbau<br />

(Prozessanwendung) – Bild 7<br />

Im stationären Einbau arbeitet der<br />

Sensor in situ, er kann sowohl direkt<br />

in eine bestehende Förderleitung<br />

bzw. Förderung eingebaut als auch<br />

im Bypass betrieben werden. Für<br />

diesen Einsatzfall sind Betriebsdrücke<br />

bis max. 65 bar zulässig. In<br />

der Laboranwendung können z. B.<br />

die Flockengrößenverteilungen<br />

oder die Scherstabilität in Abhängigkeit<br />

von den eingesetzten Flockungshilfsmitteln<br />

analysiert werden.<br />

Somit kann ein reproduzierbares<br />

Polymerscreening durchgeführt<br />

werden. Die Ergebnisse sind sehr<br />

gut auf den großtechnischen Einsatz<br />

übertragbar.<br />

Laboranwendung (Beispiel)<br />

– Bild 8<br />

Als Beispiel für eine typische Laboranwendung<br />

wird das Flockungsverhalten<br />

von zwei unterschiedlichen<br />

Polymertypen A und B in einem<br />

Klärschlamm durch Flockengröße<br />

und Flockenstabilität charakterisiert.<br />

Hierzu analysiert der Flockensensor<br />

den Inhalt eines gerührten<br />

Becherglases. Zu Anfang wird der<br />

noch unbehandelte Klärschlamm<br />

gerührt. Dann erfolgt die erste<br />

Zugabe einer bestimmten Polymermenge<br />

(Zeit-Markierung 1 im Diagramm,<br />

links – Bild 9). Die Partikelgrößenverteilungen<br />

ändern <strong>sich</strong><br />

nach der Zugabe. Im Diagramm mit<br />

Polymer A sinkt die Anzahl kleiner<br />

Strukturen (rote Graphen) sofort<br />

signifikant ab.<br />

Im Diagramm mit Polymer B<br />

(Bild 10) fällt die Anzahl der kleinen<br />

Bild 9 und 10.<br />

Polymermenge.<br />

November 2011<br />

1014 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Messen · Steuern · Regeln<br />

Fokus<br />

Strukturen erst nach weiterer Polymerzugabe<br />

(Markierungen 2–4)<br />

deutlich ab. Reziprok steigen die<br />

Fraktionsgrößen der großen Strukturen<br />

(blau) an. Unter weiterem<br />

Rühren werden noch weitere (Markierungen<br />

5–7) Polymerdosierungen<br />

vorgenommen. Am horizontalen<br />

Verlauf der Graphen kann die<br />

Stabilität der erzeugten Flocken<br />

abgeschätzt werden. Zum Zeitpunkt<br />

der Markierungen 8 und 9<br />

wird die Drehzahl des Rührers definiert<br />

gesteigert und somit die eingebrachten<br />

Scherkräfte erhöht. Das<br />

Verhalten der Flocken unter den<br />

erhöhten Scherkraftbedingungen<br />

lässt Rückschlüsse auf die Langzeitstabilität<br />

der gebildeten Flocken zu.<br />

Das Ergebnis des Polymervergleiches<br />

ist, dass Polymer A aufgrund<br />

der schnell entstehenden<br />

großen Flocken gut für eine primäre<br />

Filtration geeignet ist. Polymer B ist<br />

aufgrund seiner relativ kleinen und<br />

stabilen Flocken für eine Entwässerung<br />

im Zentrifugalfeld geeignet.<br />

Weitere Anwendungen sind<br />

überall dort denkbar, wo geflockt<br />

wird. Beispielhaft sei hier aufgeführt,<br />

ohne den Anspruch auf Vollständigkeit:<br />

""<br />

Papierindustrie,<br />

""<br />

Fruchtsaftherstellung,<br />

""<br />

<strong>Abwasser</strong>behandlungen,<br />

""<br />

Schlammaufbereitungen<br />

(z. B. Bohrschlämme) und<br />

""<br />

Eindickungen.<br />

Kontakt:<br />

aquen aqua-engineering GmbH,<br />

Postfach 11 28,<br />

D-38685 Langelsheim,<br />

Tel. (05326) 92977-0,<br />

Fax (05326) 92977-10,<br />

E-Mail: info@aquen.de,<br />

www.aquen.de<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1015


Fokus<br />

Messen · Steuern · Regeln<br />

Mobilfunk-basierte Kommunikation<br />

in einer Kläranlage<br />

Alle Daten stets <strong>sich</strong>er im Blick<br />

Frank Horstmann B.Sc., Mitarbeiter im Global Industry Management <strong>Wasser</strong>/<strong>Abwasser</strong>,<br />

Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont<br />

Für die Betreiber wird eine aussagekräftige<br />

Diagnose und Überwachung<br />

sämtlicher Bauwerke der<br />

zentralen Regenwasserbehandlung<br />

immer wichtiger. Deshalb beauftragte<br />

die Gemeinde Ehningen den<br />

Steuerungs- und Anlagenbauer SAB<br />

GmbH mit der Automatisierung<br />

ihrer Regenüberlaufbecken (RÜB)<br />

sowie deren Integration in das vorhandene<br />

Leitsystem. Da sensible<br />

Daten via Internet übertragen werden,<br />

hat die Sicherheit und Verfügbarkeit<br />

der Lösung oberste Priorität.<br />

Beim Aufdrehen des <strong>Wasser</strong>hahns<br />

ist kaum jemandem bewusst,<br />

wie komplex die Bereitstellung von<br />

Trinkwasser sowie die Entsorgung<br />

des <strong>Abwasser</strong>s ist. Die kontinuierliche<br />

Automatisierung entsprechender<br />

Bauwerke sowie deren Einbindung<br />

in das Leitsystem eröffnen<br />

neue Möglichkeiten zur Diagnose<br />

und Kontrolle der gesamten Lösung.<br />

Eine schnelle Analyse der angefallenen<br />

Daten sowie die gezielte Steuerung<br />

der Prozesse aus der Zentrale<br />

sorgen für einen korrekten Ablauf<br />

und damit für hohe Sicherheit.<br />

Als Teil des Regierungsbezirks<br />

Stuttgart und des Landkreises Böblingen<br />

liegt die Gemeinde Ehningen<br />

im Korngäu, einer Landschaft zwischen<br />

Schwarzwald und Schwäbischer<br />

Alb. Die in der Nachbargemeinde<br />

Nufringen ansässige SAB<br />

GmbH wurde 2010 mit der Automatisierung<br />

der acht Regenüberlaufbecken<br />

(RÜB) sowie deren Integration<br />

in das bestehende Leitsystem<br />

betraut. SAB beschäftigt 49 Mitarbeiter,<br />

die komplette elektrotechnische<br />

Ausrüstungen mit dem<br />

Schwerpunkt Schaltanlagenbau,<br />

Projektierung und Montage umsetzen,<br />

so auch im Projekt der Kläranlage<br />

Ehningen (Bild 1). Zur Automatisierung<br />

der Bauwerke ist hier<br />

ein innovatives Kommunikationskonzept<br />

auf Basis eines effizienten<br />

Protokolls erforderlich, um die einzelnen<br />

Regenüberlaufbecken an<br />

das Leitsystem anzukoppeln. Aufgrund<br />

der Nutzung des Mobilfunknetzes<br />

kommt sowohl der <strong>sich</strong>eren<br />

Datenübertragung als auch der<br />

Verfügbarkeit der Zentrale eine<br />

große Bedeutung zu. Der Betreiber<br />

möchte das Gesamtsystem darüber<br />

hinaus aus der Ferne warten.<br />

Bild 1.<br />

Kläranlage<br />

der Gemeinde<br />

Ehningen<br />

im Landkreis<br />

Böblingen.<br />

Sicherer Datenaustausch<br />

über das Mobilfunknetz<br />

Weil das Kanalsystem nur eine<br />

begrenzte Leistungsfähigkeit hat,<br />

speichern bei einem Regenereignis<br />

in der Gemeinde Ehningen acht<br />

Regenüberlaufbecken das Misch-<br />

November 2011<br />

1016 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Messen · Steuern · Regeln<br />

Fokus<br />

wasser temporär. Nach dem Ende<br />

des Regenereignisses wird es dann<br />

an die Kläranlage weitergeleitet.<br />

Wegen der fehlenden drahtgebundenen<br />

Kommunikations-Infrastruktur<br />

erfolgt die Übertragung der an -<br />

fallenden Daten durchgängig per<br />

GPRS/EDGE über das Mobilfunknetz.<br />

In punkto Datenaustausch<br />

setzt der Betreiber auf die Fernwirklösung<br />

Resy+ von Phoenix Contact,<br />

die per ODP-Protokoll (Open Data<br />

Port) an das Leitsystem angebunden<br />

wird. Dazu stellt der AX ODP<br />

Server dem Leitsystem die Daten<br />

als OPC-Variablen zur Verfügung<br />

(Bild 2). Historische Informationen<br />

liegen im CSV-Format (Character<br />

Separated Value) vor und werden<br />

direkt vom Archivierungssystem<br />

importiert.<br />

Bei der Auswahl der Hardware<br />

hat <strong>sich</strong> der Betreiber ebenfalls<br />

für Komponenten und Systeme<br />

von Phoenix Contact entschieden<br />

(Bild 3). So bauen acht Modems<br />

vom Typ PSI-Modem-GSM/ETH per<br />

VPN-Tunnel (Virtual Private Network)<br />

die Netzwerk-Verbindungen<br />

auf. Die hoch performanten Geräte<br />

unterstützen industrielle Ethernet-<br />

Netzwerke, über die <strong>sich</strong> sensible<br />

Daten <strong>sich</strong>er via GSM-Netz weiterleiten<br />

lassen.<br />

Wirksamer Schutz vor<br />

unbefugten Zugriffen<br />

Werden Ethernet-basierte Produktionssysteme<br />

direkt an das Unternehmensnetzwerk<br />

angekoppelt,<br />

müssen sie vor unberechtigten<br />

Zugriffen und Schadprogrammen<br />

geschützt werden. Deshalb setzt<br />

die Kläranlage Ehningen Security<br />

Appliances FL MGuard RS VPN aus<br />

der Produktlinie Factoryline von<br />

Phoenix Contact ein. Die hutschienenmontable<br />

Sicherheitslösung<br />

trennt die Büronetzwerke von den<br />

industriellen Netzen. Auch alle<br />

Regenüberlaufbecken werden über<br />

<strong>sich</strong>ere VPN-Tunnel aus dem Mobilfunknetz<br />

angebunden und die<br />

Daten per Routing an das industrielle<br />

Netzwerk weitergeleitet<br />

(Bild 4a). Insgesamt verwaltet der<br />

FL MGuard RS VPN vier Subnetze.<br />

Neben dem Büronetzwerk mit<br />

<strong>sich</strong>erem Internet-Zugang sind die<br />

ortsgebundenen Automatisierungskomponenten,<br />

die Leittechnik<br />

und die Außenstationen in jeweils<br />

einem Subnetz abgebildet.<br />

Bild 4a und 4b.<br />

Hutschienenmontable Security<br />

Appliance FL MGuard RS VPN<br />

(links) und portabler Router FL<br />

MGuard smart (rechts).<br />

Bild 2. Neue AX-ODP-Server-Lösung mit Hardware-<br />

Dongle. Die Anbindung entfernter Gewerke per<br />

Standleitung, Funkverbindung oder Mobilfunk<br />

an die Leitzentrale erfolgt in wenigen Schritten<br />

Bild 3. Blick in den Schaltschrank einer<br />

RÜB-Station.<br />

Hohe Verfügbarkeit<br />

durch innovatives<br />

Redundanzkonzept<br />

Die Außenstationen liegen räumlich<br />

weit voneinander entfernt,<br />

sodass die An- und Abfahrt im Service-Fall<br />

einen längeren Zeitaufwand<br />

bedeutet. Axel Kruse, Projektleiter<br />

bei SAB, ist es daher besonders<br />

wichtig, einen zentralen<br />

Zugriffspunkt zu haben (Bild 5). Auf<br />

diese Weise bleiben die Engineering-Kosten<br />

während der Inbetriebnahme<br />

und der späteren Wartung<br />

überschau- und kalkulierbar. Bei<br />

Software-unabhängigen Fernwartungs-Szenarien<br />

bietet <strong>sich</strong> der FL<br />

MGuard smart als portabler VPN-<br />

Client sowie temporäre VPN-Anbindung<br />

für die <strong>sich</strong>ere Fernwartung<br />

über IPsec-verschlüsselte VPN-Tunnel<br />

an (Bild 4b). Durch das robuste<br />

Gehäuse und die Stromversorgung<br />

über einen beliebigen USB-Port ist<br />

der FL MGuard smart sofort an<br />

jedem internetfähigen PC einsatzbereit<br />

und baut eine VPN-Verbindung<br />

zur gewünschten Anlage auf.<br />

Wenn es um die Verfügbarkeit<br />

der Daten geht, favorisiert der<br />

Betreiber ebenfalls ein Konzept von<br />

Phoenix Contact. Sowohl das Leitsystem<br />

als auch der AX ODP Server<br />

sind in der Zentrale redundant auf<br />

<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1017


Fokus<br />

Messen · Steuern · Regeln<br />

getrennten Rechnersystemen in -<br />

stalliert. Bei Ausfall eines ODP Servers<br />

wird sofort auf das zweite<br />

System umgeschaltet. Die Außenstationen<br />

registrieren automatisch<br />

den neuen Zustand und senden die<br />

Bild 5. Projektleiter Axel Kruse (links) und Servicetechniker<br />

Heiko Supper von der SAB GmbH zeigen<br />

<strong>sich</strong> mit dem neuen Automatisierungskonzept<br />

zufrieden.<br />

anfallenden Prozessdaten an das<br />

neue aktive System.<br />

Flexible Anpassung<br />

an die jeweiligen Applikationsanforderungen<br />

Als Steuerungstechnik verwendet<br />

die Kläranlage Ehningen Inline Controller<br />

vom Typ ILC 170 ETH 2TX<br />

(Bild 6). Die Kleinsteuerung der<br />

100er-Leistungsklasse kann je nach<br />

Bedarf flexibel um digitale und analoge<br />

Ein- und Ausgänge ergänzt<br />

werden, die ebenso Bestandteil<br />

des Installationssystems Inline in<br />

Schutzart IP20 sind. Das ermöglicht<br />

eine optimale I/O-Konfiguration<br />

jeder einzelnen Überwachungsund<br />

Steuereinheit eines Regenüberlaufbeckens.<br />

Der ILC 170 ETH 2TX<br />

verfügt über einen großen Datenspeicher,<br />

einen zweiten Ethernet-<br />

Port und eine SD-Karte, die ein Speichervolumen<br />

von 256 MB hat.<br />

Switches aus der Produktlinie<br />

Factoryline wie der FL Switch SFN<br />

5TX erlauben eine kostengünstige<br />

Erweiterung des Ethernet-Netzwerks,<br />

damit Steuerung, dezentrale<br />

I/O-Komponenten und Modem<br />

optimal zusammenarbeiten können.<br />

Als Schutz gegen eine unautorisierte<br />

Nutzung kann der Anwender<br />

unbelegte Switch-Ports einfach<br />

mechanisch verriegeln.<br />

Fazit<br />

Nachdem die Regenüberlaufbecken<br />

auf Basis einer industriegerechten<br />

Steuerungs- und Fernwirktechnik<br />

automatisiert worden sind, kann<br />

der Klärwerksmeister zentral auf<br />

sämtliche Regenüberlaufbecken<br />

zugreifen (Bild 7). Alle sensiblen<br />

Daten werden in der Leitwarte visualisiert<br />

und protokolliert. Sowohl<br />

bei der Daten<strong>sich</strong>erheit als auch der<br />

Verfügbarkeit der Systeme hat der<br />

Betreiber hohe Standards und innovative<br />

Konzepte umgesetzt, die mit<br />

Sicherheit immer die richtigen<br />

Daten liefern. Darüber hinaus<br />

gestattet die IPSec-verschlüsselte<br />

Verbindung für die Fernwartung ein<br />

hohes Maß an Flexibilität hin<strong>sich</strong>tlich<br />

der Wartung und Erweiterung<br />

des Systems.<br />

Kontakt:<br />

Phoenix Contact Electronics GmbH,<br />

Frank Horstmann B.Sc.,<br />

Dringenauer Straße 30,<br />

D-31812 Bad Pyrmont,<br />

Tel. (05281) 946-0,Fax (05281) 946-2299,<br />

E-Mail: fhorstmann@phoenixcontact.com<br />

www. phoenixcontact.com<br />

Fernwirklösung Rey+ – vielfältige Kommunikationsmöglichkeiten<br />

Bild 6. Der Schaltschrank umfasst unter anderem<br />

eine Kleinsteuerung ILC 170 ETH 2TX mit<br />

angereihten Inline-Modulen sowie ein GPRS-Modem<br />

und einen 5-Port-Switch.<br />

Bild 7. Die historischen und aktuellen Online-Werte<br />

werden in der Leitwarte visualisiert.<br />

Die Software-Lösung Resy+ von Phoenix Contact ermöglicht ein<br />

durchgängiges Fernwirken, wobei die Daten sowohl über Ethernet als<br />

auch via Standleitung, Wählverbindung, SMS, GSM, GPRS oder<br />

Funk übertragen werden können. Als Basis der Fernwirklösung fungieren<br />

hochmodulare Inline-Steuerungen in verschiedenen Leistungsklassen,<br />

die <strong>sich</strong> flexibel um die jeweils erforderlichen Standard-<br />

und Funktionsklemmen erweitern lassen. Anschließbar sind<br />

maximal 8192 lokale I/O-Punkte.<br />

Wie alle Steuerungen von Phoenix Contact werden die Inline Controller<br />

mit der Software PC Worx gemäß IEC 61131-3 programmiert.<br />

Wichtiger Bestandteil des Tools ist eine Funktionsbaustein-Bibliothek<br />

für die Konfiguration der Fernwirkverbindung. Zur Parametrierung<br />

der Fernwirktechnik und Programmierung der Steuerungsfunktion<br />

benötigt der Anwender somit nur eine Software. Diese unterstützt<br />

eine Vielzahl von Protokollen wie die Fernwirkstandards IEC<br />

60870-5-101 und 60870-5-104, Modbus TCP/RTU und ODP (Open<br />

Data Protocol), sodass die Steuerung mit fast allen modernen Leitsystemen<br />

kommunizieren kann.<br />

November 2011<br />

1018 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Messen · Steuern · Regeln<br />

Fokus<br />

Industrieabwasser – vermeiden, überwachen,<br />

behandeln<br />

Tim Schrodt, Branchenmanager Lebensmittel, Endress+Hauser, Weil am Rhein<br />

Zur Behandlung von industriellen Abwässern existieren in Deutschland etwa 3000 Klär- und Aufbereitungsanlagen.<br />

Mit 22 Prozent Anteil sind die meisten davon in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie im Einsatz.<br />

Dabei sind nicht nur die <strong>Abwasser</strong>gebühren, sondern auch der Unterhalt dieser Anlagen ein wichtiger<br />

betriebswirtschaftlicher Kostenblock. Neben der <strong>Abwasser</strong>vermeidung und -überwachung ist eine dem Bedarf<br />

entsprechend ausgelegte und gewartete Anlage der Schlüssel zur Erschließung von Einsparpotenzialen.<br />

Von etwa 675 Anlagen bereiten<br />

70 % das <strong>Abwasser</strong> für die indirekte<br />

Einleitung auf. Die restlichen<br />

30 % klären es so gut, dass es direkt<br />

in einen Fluss, Bach oder See als<br />

Vorfluter eingeleitet werden kann.<br />

Was für eine Anlage betrieben wird,<br />

hängt neben der Betriebsgröße von<br />

der Zusammensetzung des <strong>Abwasser</strong>s<br />

und dem Betriebsstandort ab.<br />

Werden die <strong>Abwasser</strong>gebühren<br />

pauschal nur über den Frischwasserverbrauch<br />

ermittelt, zeigt die<br />

Erfahrung, dass die tatsächlich<br />

anfallende <strong>Abwasser</strong>menge niedriger<br />

ist. Viele thermische Prozessschritte<br />

reduzieren durch Verdampfen<br />

oder Verdunstung die eingesetzte<br />

Frischwassermenge. Zudem<br />

können mechanische <strong>Wasser</strong>uhren<br />

Messungenauigkeiten von bis zu<br />

± 8 % aufweisen.<br />

Bild 1. OUSAF11 mit<br />

Memograph CVM40: optische<br />

Detektion von Phasenwechsel<br />

beim Produktausschieben.<br />

Lösungen zur Reduzierung<br />

des <strong>Abwasser</strong>aufkommens<br />

Bereits im Prozess lässt <strong>sich</strong> mit Hilfe<br />

von Messtechnik beim Ausschieben<br />

von Produkt mit <strong>Wasser</strong> durch eine<br />

exakte Feststellung des Phasenübergangs<br />

das <strong>Abwasser</strong>aufkommen<br />

reduzieren. Manchmal wird<br />

dieser vom Anlagenbediener an<br />

einem Schauglas in der Rohrleitung<br />

oder durch eine fest vorgegebene<br />

Zeitkonstante in der Steuerung<br />

ermittelt. Mit einer Leitfähigkeitsmessung<br />

(z. B. Smartec S) lässt <strong>sich</strong><br />

in vielen Anwendungen dieser<br />

Schritt automatisieren. Ist eine Phasentrennung<br />

auf Grund zu ähn -<br />

licher Leitfähigkeitswerte schlecht<br />

möglich, so bieten die Messsysteme<br />

Liquiphant M Dichte mit dem Dichterechner<br />

FML621 oder der glasfreie<br />

und CIP-/SIP-fähige Trübungssensor<br />

OUSAF11 mit dem Memograph<br />

CVM40 weitere Möglichkeiten. Das<br />

letzt genannte Trübungsmesssystem<br />

zeigt auch Milchproduktverluste<br />

im <strong>Abwasser</strong>zulauf an, wie sie<br />

durch zu früh begonnene Reinigungsschritte<br />

am Tankwagen in<br />

der Milchannahme oder an anderen<br />

Produktionsbehältern auftreten<br />

können.<br />

Lösungen zur Überwachung<br />

des <strong>Abwasser</strong>s<br />

An erster Stelle steht die genaue<br />

Mengenerfassung des anfallenden<br />

<strong>Abwasser</strong>s. Das magnetisch-induktive<br />

Durchflussmessgerät Promag P<br />

eignet <strong>sich</strong> sowohl zur Erfassung<br />

der verbrauchten Frischwasser-<br />

<br />

Bild 2. Messstation CE4: Probenahme, Registrierung<br />

und Messung der wichtigsten Parameter<br />

pH, Temperatur, Leitfähigkeit, gelöster<br />

Sauerstoff, Trübung vor Ort.<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1019


Fokus<br />

Messen · Steuern · Regeln<br />

Bild 3. Neutralisationsanlage einer Brauerei:<br />

vollautomatische Behandlung des <strong>Abwasser</strong>s<br />

gemäß Einleitungsvorschriften.<br />

menge als auch des <strong>Abwasser</strong>s. Soll<br />

das <strong>Abwasser</strong> im Labor untersucht<br />

werden, übernehmen Probenehmer<br />

die automatische Sammlung der<br />

<strong>Abwasser</strong>proben. Dieses kann zeitoder<br />

ereignisgesteuert geschehen.<br />

Wichtig ist die gekühlte Aufbewahrung<br />

bis zur Untersuchung. Vom<br />

portablen Gerät Liquiport 2010<br />

über stationäre Lösungen, wie die<br />

Liquistation CSF48, bis hin zur Messstation<br />

CE4, die zusätzlich zur Probenahme<br />

vor Ort auch gleich misst,<br />

können alle Anforderungen der<br />

Überwachung entsprechend abgedeckt<br />

werden. Die Vor-Ort-Messung<br />

durch eine Messstation oder Einzelmessstelle<br />

kann die Parameter pH,<br />

Temperatur, Leitfähigkeit, gelöster<br />

Sauerstoff, Trübung, Nitrat, SAK<br />

(spektraler Absorptionskoeffizient)<br />

und Chlorid erfassen. Zur Überwachung<br />

der Nährstoffe Ammonium,<br />

Bild 4. Automatisierungsschema der<br />

Neutralisationsanlage bei Vivil.<br />

Phosphat haben <strong>sich</strong> die Analysatoren<br />

Stamolys CA71 bewährt, die<br />

einer automatisch entnommenen<br />

und aufbereiteten Probe durch Reagenzienzugabe<br />

den betreffenden<br />

Nährstoffgehalt nach Farbreaktion<br />

photometrisch auswerten. Die Summenparameter<br />

CSB (Chemischer<br />

Sauerstoffbedarf), BSB (Biologischer<br />

Sauerstoffbedarf) und TOC (Total<br />

Organic Carbon) hingegen können<br />

reagenzeinfrei durch die UV/VIS-<br />

Spektrometer-Systeme STIP-scan<br />

erfasst werden. Somit kann eine<br />

Frachtermittlung lückenlos online<br />

erfolgen, bezahlt werden muss nur<br />

die wirklich eingeleitete Fracht.<br />

Lösungen zur<br />

<strong>Abwasser</strong>behandlung<br />

Da in fast allen Bereichen der<br />

Lebensmittel- und Getränkeindustrie<br />

die Reinigung durch einen CIP-<br />

Prozess geschieht, fallen entsprechend<br />

saure oder alkalische Abwässer<br />

an, die vor der Einleitung neutralisiert<br />

werden müssen.<br />

Endress+Hauser bietet hierzu<br />

Lösungen an, die das Engineering<br />

(Pflichtenheft, Verfahren, Hard-/<br />

Software), den Anlagenbau (Behälter,<br />

Pumpen, Ventile), die Messtechnik,<br />

sowie den Schaltschrankbau<br />

mit Steuerung, Visualisierung und<br />

Registrierung beinhalten. Abgerundet<br />

werden diese Pakete durch<br />

Dienstleistungsangebote für Inbetriebnahme<br />

und Schulung des Be -<br />

dien personals. Solche <strong>Abwasser</strong>neutralisationsanlagen<br />

untergliedern<br />

<strong>sich</strong> typischerweise in drei<br />

Bereiche: Stapeltank, Neutralisationstank,<br />

Vorratstanks mit Säure und<br />

Lauge. Anfallende Abwässer werden<br />

in einem Stapelbehälter gesammelt,<br />

welcher mit einem Rührwerk,<br />

einer Füllstands- und pH-Messeinrichtung<br />

ausgestattet ist. Die Zuführung<br />

zum Neutralisationstank re -<br />

guliert eine frequenzgesteuerte<br />

Pumpe, die Förderleistung wird<br />

durch den Höhenstand und pH-<br />

Wert im Stapeltank bestimmt. Auch<br />

der Neutralisationstank ist mit<br />

<strong>Abwasser</strong>neutralisation bei Bonbonhersteller VIVIL<br />

Das Offenburger Unternehmen, das besonders für seine Pfefferminzbonbons<br />

bekannt ist, betraute Endress+Hauser im Zuge einer Modernisierungsmaßnahme<br />

mit der Automatisierung seiner Durchlaufneutralisationsanlage.<br />

Als Indirekteinleiter muss VIVIL den pH-Wert des<br />

mit durchschnittlich 20 m 3 /h anfallenden <strong>Abwasser</strong>s von 2,8 bis 8<br />

auf pH 6,5 bis 10 anheben. Die Anlage besteht aus folgenden Komponenten:<br />

Neutralisationsbecken mit Rührwerk<br />

pH- und Füllstandsmessung<br />

Dosierpumpe mit zwei Lauge-Vorratsbehältern<br />

Schaltschrank mit SPS und Bedienpanel<br />

Bildschirmschreiber<br />

Durchflussmessung im Auslauf<br />

Das saure <strong>Abwasser</strong> aus der Produktion wird in das Neutralisationsbecken<br />

geleitet. Gleichzeitig fließt bereits neutralisiertes <strong>Wasser</strong> über<br />

einen Überlauf aus dem Tank zum öffentlichen Kanalnetz. Die SPS<br />

durch eine pH-Messung, die Dosierung der zur Neutralisation erforderlichen<br />

Laugemenge. Das Rührwerk sorgt für die Durchmischung<br />

des zulaufenden <strong>Abwasser</strong>s. Im Ablauf wird die Menge, Temperatur<br />

und der pH des eingeleiteten <strong>Abwasser</strong>s über den Bildschirmschreiber<br />

Memograph M rückverfolgbar dokumentiert. Damit ist man bei<br />

VIVIL <strong>sich</strong>er, dass das <strong>Abwasser</strong> jederzeit den gesetzlichen Anforderungen<br />

entspricht.<br />

November 2011<br />

1020 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Messen · Steuern · Regeln<br />

Fokus<br />

Einfach <strong>sich</strong>er!<br />

Bild 5. <strong>Abwasser</strong>mengenerfassung mit dem<br />

Promag 50P.<br />

einem Rührwerk, Füll-, Grenzstand- und pH-Messung<br />

ausgestattet. Die zur Neutralisierung entsprechend<br />

ermittelten Mengen an Säure oder Lauge werden über<br />

Dosierpumpen zugeführt. Die Steuerung berück<strong>sich</strong>tigt<br />

entsprechende Anlagen zustände wie Produktionsstillstand,<br />

Urlaubs- oder Wochenendzeiten.<br />

Will man die <strong>Abwasser</strong>kosten durch Fällung oder<br />

Reduzierung von Schadstoffen weiter senken, so sind<br />

diese Anlagen entsprechend erweiterungsfähig.<br />

Bestehende Anlagen<br />

richtig gewartet<br />

Hat man einmal mit einem durchdachten Konzept zur<br />

Transparenz der <strong>Abwasser</strong>mengen und -zusammensetzung<br />

die Kosten im Griff, empfiehlt es <strong>sich</strong>, regelmäßige<br />

Wartungen aller Messstellen durchzuführen.<br />

Endress+Hauser bietet hierzu die passenden Service-<br />

Dienstleistungen an. Von der pH-Messung über die<br />

Durchflussmessstelle bis hin zum Analysator, mit regelmäßigem<br />

Ersatz der Verbrauchsmaterialien, kann ein<br />

entsprechender Wartungsvertrag ab geschlossen werden.<br />

Somit sind auch die Instandhaltungskosten transparent<br />

und einfach budgetierbar zu gestalten.<br />

Fazit<br />

<strong>Abwasser</strong>kosten als fixen Kostenblock zu betrachten,<br />

heißt, den Blick für Einsparpotenziale zu verschließen.<br />

Schon die einfachste Lösung zur Erfassung der anfallenden<br />

<strong>Abwasser</strong>menge mittels Durchflussmessung, die<br />

mit Registrierung und Inbetriebnahme Investitionskosten<br />

von rund 6000,00 Euro verursachen, amortisiert <strong>sich</strong><br />

in vielen Fällen bereits nach einem Jahr. Für weitere<br />

Lösungen lässt <strong>sich</strong> diese Zeit relativ einfach berechnen.<br />

Kontakt:<br />

Endress+Hauser Messtechnik GmbH+Co. KG,<br />

Sabine Benecke, MarCom Manager,<br />

D-79576 Weil am Rhein,<br />

Tel. (07621) 975-410, Fax (07621) 975-20410,<br />

E-Mail: sabine.benecke@de.endress.com<br />

G450/G460 mit Funktionsprüfung<br />

Zur Freimessung in explosionsgefährdeten Bereichen dürfen<br />

nur Gaswarngeräte eingesetzt werden, bei denen die messtechnische<br />

Funktionsfähigkeit für den Explosionsschutz<br />

nachgewiesen ist. Nur mit einem funktionsgeprüften Gerät,<br />

das nach den strengen Richtlinien der EG Baumusterprüfbescheinigung<br />

geprüft wurde, können Sie wirklich <strong>sich</strong>er sein.<br />

Das Mehrgas-Messgerät Microtector II G460 und G450<br />

erfüllt die Normen EN 60079-29-1 und EN 50104.<br />

Das bedeutet für Sie mehr Schutz - vor mehr als 7 Gasen<br />

gleichzeitig - und mehr Sicherheit. Zusammen mit praxiserprobten<br />

Funktionen und dem umfangreichen Systemzubehör<br />

wird das G460/G450 jedem Anforderungsprofil gerecht.<br />

Überzeugen Sie <strong>sich</strong> selbst.<br />

Jetzt mit neuer Ladetechnologie!<br />

www.gasmessung.de


Fokus<br />

Messen · Steuern · Regeln<br />

Sonoxide Ultraschallwasserbehandlungssystem<br />

von Ashland<br />

Das <strong>Wasser</strong>behandlungsprogramm von Ashland bietet verbesserte<br />

Mikrobenbekämpfung und Umweltverträglichkeit<br />

Olaf Pohlmann<br />

Ausgangssituation: Die Marienhütte in Graz, Österreich, ist mit einer Produktionskapazität von 380 000 Tonnen<br />

pro Jahr der einzige österreichische Hersteller von Betonstabstahl für die Verstärkung von Beton. Seit über zehn<br />

Jahren ist Ashland Austria der Partner von Marienhütte im Bereich <strong>Wasser</strong>behandlung und ist verantwortlich für<br />

die Chemikalienlieferung, Dosierung, Kontrolle und dem Service vor Ort.<br />

Kühlsystem Marienhütte. © 2011, Ashland<br />

Im Jahr 2008 installierte Marienhütte<br />

ein neues Tempcore-Verfahren,<br />

bei dem der gerippte Betonstahl<br />

nach der Warmwalzanlage<br />

durch eine spezielle <strong>Wasser</strong>kühlanlage<br />

geführt wird. Dieses innovative<br />

Kühlsystem führte dem System der<br />

Marienhütte weitere 500 m ³ <strong>Wasser</strong><br />

zu und erhöhte somit das gesamte<br />

Kühlwasservolumen auf 1 500 m ³ .<br />

Aufgrund dieser großen Kühlwassermenge<br />

wollte Marienhütte den<br />

Einsatz sowie die Kosten der <strong>Wasser</strong>aufbereitungschemikalien<br />

unter<br />

Berück<strong>sich</strong>tigung ihrer aktuellen<br />

behördlichen Genehmigungen neu<br />

bewerten. Marienhütte forderte<br />

Angebote von mehreren Dienstleistern<br />

in der <strong>Wasser</strong>aufbereitungsbranche<br />

an, darunter auch Ashland.<br />

Ashland schlug das Sonoxide<br />

Ultraschall-<strong>Wasser</strong>behandlungssystem<br />

zur Mikrobenbekämpfung in<br />

Verbindung mit einem Programm<br />

zur Ablagerungsverhinderung,<br />

einem Flockungsmittel zur Entfernung<br />

feiner Eisenpartikel aus dem<br />

Stahlherstellungsprozess und einem<br />

Überwachungsgerät zur Messung<br />

der Leistungskennzahlen vor.<br />

Die Lösung: Da das Sonoxide-<br />

System eine chemikalienfreie<br />

Methode ist, war Marienhütte der<br />

Meinung, dass das Angebot von<br />

Ashland die Erfolgskriterien am besten<br />

erfüllen würde.<br />

Ashland arbeitete mit den Ingenieuren<br />

der Marienhütte zusammen,<br />

um das Sonoxide-System in<br />

einem zweiphasigen Ansatz zu<br />

implementieren. Zuerst wurden<br />

zwei Prototypen der extra entwickelten<br />

Sonoxide B70-Einheiten installiert,<br />

um einen Seitenstrom des<br />

neuen Tempcore-Systems mit<br />

einem Volumen von 140 m ³ /h zu<br />

behandeln. Während dieser<br />

Anfangsphase liefen die Einheiten<br />

gemeinsam mit einer Chlorbehandlung,<br />

um die Behandlung des kompletten<br />

Systems <strong>sich</strong>erzustellen.<br />

Nach einigen Monaten mit<br />

guten Ergebnissen wurde die Chlorbehandlung<br />

abgebrochen und drei<br />

weitere Einheiten installiert, die<br />

Volumen von 210 m ³ /h behandelten.<br />

Durch die Anwendung von Sonoxide<br />

zur Behandlung des kompletten Systems<br />

sank im Laufe der nächsten<br />

Monate das Bakterienniveau deutlich<br />

und blieb anschließend auf einem<br />

konstant niedrigen Niveau.<br />

Die Vorteile: Das Kühlsystem der<br />

Marienhütte ist bereits seit fast zwei<br />

Jahren in Betrieb und zeigt gleich<br />

bleibend gute Ergebnisse durch den<br />

Einsatz der Sonoxide-Behandlung.<br />

Die Mikrobenbekämpfung wird<br />

regelmäßig von Ashland kontrolliert<br />

und zeigt ein Niveau von 10 3 , gelegentlich<br />

10 4 CFU/mL, was dem Industriestandard<br />

entspricht.<br />

Zu den wichtigsten Vorteilen, die<br />

Marienhütte durch dieses Programm<br />

erzielte, gehören:<br />

""<br />

Beständig niedrige Gesamtkeimzahlen<br />

und gute Legionellenbekämpfung<br />

""<br />

Zuverlässigeres <strong>Wasser</strong>aufbereitungsprogramm<br />

""<br />

Reduzierte Umweltbelastung<br />

aufgrund des Abbruchs der<br />

Chlorbehandlung<br />

""<br />

Verbesserte Arbeitsplatz- und<br />

Mitarbeiter<strong>sich</strong>erheit dank<br />

Abbruch der Chlorbehandlung<br />

""<br />

Keine Interaktion der Benutzer<br />

mit der Behandlung<br />

Heute behandelt Marienhütte alle<br />

offenen Kühlwassersysteme mit<br />

dem Sonoxide Ultraschall-<strong>Wasser</strong>behandlungssystem<br />

von Ashland.<br />

November 2011<br />

1022 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Messen · Steuern · Regeln<br />

Fokus<br />

Total Plate Counts (CFU/ml)<br />

10 6 Chemical 2 Sonoxide units<br />

5 Sonoxide units<br />

10 5<br />

Orig. Cooling System<br />

New Tempcore System<br />

10 4<br />

CFU/ml<br />

10 3<br />

10 2<br />

START 2 SONOXIDE<br />

Tempcore<br />

3 SONOXIDE<br />

Original Cooling System<br />

10 1<br />

12. Feb.<br />

13. Mar.<br />

12. Apr.<br />

12. May.<br />

11. Jun.<br />

11. Jul.<br />

10. Aug.<br />

9. Sep.<br />

9. Oct.<br />

8. Nov.<br />

8. Dec.<br />

7. Jan.<br />

6. Feb.<br />

8. Mar.<br />

7. Apr.<br />

7. May.<br />

Date<br />

6. Jun.<br />

6. Jul.<br />

5. Aug.<br />

4. Sep.<br />

4. Oct.<br />

3. Nov.<br />

3. Dec.<br />

2. Jan.<br />

1. Feb.<br />

3. Mar.<br />

2. Apr.<br />

2. May.<br />

1. Jun.<br />

1. Jul.<br />

Anlage Marienhütte. © 2011, Ashland<br />

© 2011, Ashland<br />

Kundenaussage:<br />

„Der Einsatz der Sonoxide-Technik<br />

ist ein wichtiger Bestandteil in der<br />

Reduktion von umweltschädlichen<br />

Substanzen in unserem Unternehmen,<br />

wie zum Beispiel von Bioziden.<br />

Zusätzlich zu geschlossenen <strong>Wasser</strong>systemen<br />

aus Nachhaltigkeitsgründen<br />

ist Sonoxide die zweitbeste<br />

Methode, die uns bei der<br />

Erreichung unserer Ziele im Bereich<br />

Umweltschutz und <strong>Wasser</strong>management<br />

unterstützt. Wir möchten<br />

unsere Sonoxide-Behandlung nicht<br />

mehr missen.“<br />

DI. Fohringer, CTO, Marienhütte<br />

Kontakt:<br />

Olaf Pohlmann,<br />

SONOXIDE Commercial Lead EMEA,<br />

Ashland Hercules Water Technologies,<br />

Ashland Industries Nederland BV,<br />

Pesetastraat 5,<br />

NL-2991 XT Barendrecht,<br />

E-Mail: opohlmann@ashland.com<br />

7.-9.2.2012<br />

Essen /Germany<br />

GAS ALS TREIBER DER ENERGIEWENDE<br />

ANALYSIEREN SIE NEUESTE ENTWICKLUNGEN UND STRATEGIEN AUF<br />

DEM KONGRESS DER E-WORLD ENERGY & WATER<br />

Das goldene Zeitalter des Gas<br />

und die Perspektiven für den<br />

deutschen Markt<br />

Gaspreise, Ölpreise, Kohlepreise:<br />

Zusammenhang und Bedeutung<br />

der Preisentwicklungen<br />

Wärmemarkt und Stromerzeugung<br />

im Zeichen der<br />

„Energiewende“<br />

Shale Gas in Europa:<br />

Welche Potenziale<br />

bestehen wirklich?<br />

Gasvertrieb:<br />

Ein Geschäftsmodell für<br />

den Endkundenvertrieb<br />

Wie behaupten <strong>sich</strong> kleinere<br />

Stadtwerke im Gasmarkt?<br />

PROGRAMM UND ANMELDUNG FINDEN SIE UNTER<br />

www.e-world-2012.com/kongress


Fokus<br />

Messen · Steuern · Regeln<br />

JUMO mTRON T – Your System<br />

Sichere Messwerterfassung, Regelung und Automatisierung<br />

JUMO mTRON T ist ein neues Mess-, Regel- und Automatisierungssystem aus dem Hause JUMO – mit durchgängig<br />

aufeinander abgestimmten Komponenten. Das modular aufgebaute System kann mit seinen universellen<br />

I/O Modulen, der flexiblen Anschlusstechnik und der umfangreichen Kommunikations-, Auswerte- und<br />

Automatisierungssoftware in den unterschiedlichsten Branchen eingesetzt werden. Angefangen bei der<br />

Lebensmittelindustrie über den Ofenbau bis hin zum Maschinenbau. Die hohe Messgenauigkeit und Regelgüte<br />

sowie die robuste und servicefreundliche Mechanik des Systems runden das Angebot für den Anwender ab.<br />

Der Sicherheitsaspekt stand<br />

während des Engineeringprozesses<br />

im Vordergrund. Alle Eingänge<br />

des Mehrkanal-Reglermoduls<br />

sowie des Analogeingangmoduls<br />

4-Kanal sind galvanisch<br />

getrennt. Dies bedeutet für den<br />

Anwender eine <strong>sich</strong>ere und störungsresistente<br />

Erfassung seiner<br />

Messwerte.<br />

Die erfassten Messdaten können<br />

komfortabel mittels einer Software<br />

visualisiert und anschließend für<br />

weitere Zwecke manipulations<strong>sich</strong>er<br />

archiviert werden. Der Anwender<br />

hat von der Messdatenerfassung<br />

bis zur Archivierung keine<br />

Sicherheitslücken im Aufzeichnungs-<br />

und Automatisierungsprozess.<br />

Ein weiterer Sicherheitsaspekt,<br />

der berück<strong>sich</strong>tigt wurde, ist die<br />

bewährte und autarke Regelung.<br />

JUMO mTRONT T kann mit bis zu 30<br />

modularen Mehrkanal-Reglermodulen<br />

pro CPU 120 autarke Regelkreise<br />

gleichzeitig steuern. Das<br />

bedeutet, dass im Fall eines CPU-<br />

Stopps die Regelkreise weiterhin<br />

zuverlässig ihre Regelaufgabe erfüllen<br />

können.<br />

Bei Ausfall eines der Mehrkanal-<br />

Reglermodule kann dieses ohne<br />

großen Aufwand mittels Plug-and-<br />

Play ersetzt werden, sodass der Prozess<br />

keinen langen Stillstandszeiten<br />

ausgesetzt ist. Der Anwender erhält<br />

durch diese Funktionen ein Höchstmaß<br />

an Sicherheit und Zuverlässigkeit<br />

für seine Anlage. Der 100 000-<br />

fach bewährte JUMO-Regelalgorithmus<br />

rundet die Anforderungen an<br />

ein zuverlässiges System ab. Durch<br />

die Freischaltung der Soft-SPS<br />

CoDeSys V3 ist JUMO mTRON T in -<br />

dividuell erweiterbar zu einem vollständigen<br />

und leistungsfähigen<br />

Automatisierungssystem.<br />

JUMO mTRON T bietet dem<br />

Anwender durch seine komplett<br />

aufeinander abgestimmten Komponenten<br />

eine funktionsübergreifende<br />

Gesamtlösung aus einer<br />

Hand.<br />

Multifunktionspanel<br />

mit Modulanordnung<br />

auf<br />

Hutschiene.<br />

Kontakt:<br />

JUMO GmbH & Co. KG,<br />

Moritz-Juchheim-Straße 1,<br />

D-36039 Fulda,<br />

Thomas Diel, Product Manager,<br />

Tel. (0661) 6003-648,<br />

Fax (0661) 6003-508,<br />

E-Mail: thomas.diel@jumo.net<br />

November 2011<br />

1024 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Messen · Steuern · Regeln<br />

Fokus<br />

Industrielle Breitbandanbindung<br />

mit INSYS icom-Geräten<br />

Die industrielle Welt wird zunehmend<br />

dezentral, und immer<br />

häufiger entstehen virtuelle Unternehmen.<br />

Lokale Netzwerke müssen<br />

in solchen Fällen intelligent erweitert<br />

werden, entfernte Stationen<br />

und Anwendungen benötigen effiziente<br />

Anbindungen. Moderne<br />

Applikationen erfordern dabei leistungsfähige<br />

Netze – Breitbandanbindungen<br />

mit industrietauglichen<br />

Geräten werden daher zunehmend<br />

zum Erfolgsfaktor. Der Ausbau und<br />

die Modernisierung vorhandener<br />

Firmennetze z. B. über Glasfaserkabel<br />

sind allerdings teure Unterfangen.<br />

DSL – im Konsumentengeschäft<br />

längst als Standard etabliert<br />

– ist eine kostengünstige Alternative.<br />

Anwendungsgebiete sind beispielsweise<br />

<strong>Wasser</strong>-/<strong>Abwasser</strong>systeme,<br />

Energieverteilung, Facility<br />

Management oder Videoüberwachung.<br />

SDSL-Lösungen verbinden<br />

lokale Netzwerke oder entfernte<br />

Ethernet-Geräte über konventionelle<br />

Telefondrähte, die oftmals<br />

bereits vorhanden sind. Über SDSL<br />

werden gleichzeitig sowohl Netzwerkdaten<br />

(IP) als auch serielle<br />

Daten (RS232) transportiert. Damit<br />

bieten SDSL-Router auch schnellen<br />

Ersatz für serielle Standleitungen<br />

und überbrücken dabei Distanzen<br />

von bis zu 7 km.<br />

Die neuen SDSL/SHDSL-Router<br />

von INSYS icom erreichen mittels<br />

zwei paralleler SDSL-Kanäle bis zu<br />

11,4 Mbit/s. Die hohe Datenrate<br />

wird in beiden Richtungen (Up- und<br />

Download) erreicht. Je nach Einsatzsituation<br />

können zwei Geräte im<br />

Das DSL-Portfolio von INSYS icom.<br />

paarweisen Einsatz eine Standleitung<br />

zur transparenten Netzwerkverbindung<br />

(Bridging, Ethernet-<br />

Extender) aufbauen oder zwei<br />

getrennte Netzsegmente als Router<br />

miteinander verbinden. ADSL-<br />

Lösun gen realisieren den schnellen<br />

Fernzugriff als Zugang zum Internet.<br />

Die neuen ADSL-Lösungen von<br />

INSYS icom ermöglichen auf Basis<br />

der aktuellen Standards ADSL/<br />

ADSL2/ADSL2+ Datenraten von bis<br />

zu 25 Mbit/s. Sind eine PC-basierte<br />

Steuerung oder ein Datenlogger<br />

bereits vorhanden, kann alternativ<br />

zu den Routern auf kostengünstige<br />

INSYS icom-Modems zurückgegriffen<br />

werden. INSYS icom-Lösungen<br />

sind als embedded-Module oder<br />

zur Montage auf DIN-Hutschienen<br />

erhältlich. Die reinen ADSL-Modems<br />

lassen <strong>sich</strong> einfach per Telnet oder<br />

Browser (lokal, remote) konfigurieren;<br />

die Konfiguration der Router<br />

erfolgt über eine Weboberfläche<br />

mit Schnellstartseite für die einfache<br />

Erstinbetriebnahme. Alle erweiterten<br />

Funktionen für Sicherheit<br />

(Firewall, VPN) und Adressverwaltung<br />

(NAT, DHCP) sind auf INSYS<br />

icom-Routern vorhanden. Dank<br />

einer so genannten Linux-Sandbox,<br />

die in den Routern integriert ist,<br />

können Anwender Skripte und Programme<br />

selbst programmieren und<br />

starten sowie Daten sammeln und<br />

verarbeiten, ohne dass der Router in<br />

seiner Funktionalität beeinträchtigt<br />

wird. Alternativ bietet INSYS icom<br />

für die schnelle Datenübertragung<br />

über das Stromnetz den zur Montage<br />

auf DIN-Hutschienen geeigneten<br />

INSYS Powerline-Adapter an.<br />

Kontakt:<br />

INSYS MICROELECTRONICS GmbH,<br />

Waffnergasse 8,<br />

D-93047 Regensburg,<br />

Tel. (0941) 5 86 92 – 0,<br />

Fax (0941) 5 86 92 – 45,<br />

E-Mail: info@insys-icom.de,<br />

www.insys-icom.de<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1025


Fokus<br />

Messen · Steuern · Regeln<br />

Online-Messtechnik für schwierigste<br />

<strong>Abwasser</strong>applikationen<br />

Die Anforderungen an ein<br />

Online-TOC-Messsystem für<br />

schwierige <strong>Wasser</strong>applikationen<br />

sind hoch. Es wird eine robuste<br />

Technik für hohe Partikeldichten<br />

und hohe Salzgehalte gefordert.<br />

Der QuickTOC ultra , eine Weiterentwicklung<br />

der erfolgreichen<br />

QuickTOC®-Reihe der LAR AG, integriert<br />

alle Anforderungen in einem<br />

Gerät. Mit Hilfe des einzigartigen<br />

Injektionssystems werden partikelhaltige<br />

Proben problemlos injiziert<br />

und gemessen. Die bewährte und<br />

patentierte katalysator-freie Hochtemperaturmethode<br />

bei 1200 °C<br />

gewährleistet eine Oxidation aller<br />

organischen Bestandteile der Probe.<br />

Bei einer derart hohen Temperatur<br />

werden Salze problemlos aufgeschmolzen.<br />

Verstopfungen durch<br />

Salzablagerungen im Reaktor werden<br />

somit vermieden. Die Multistrom-Option<br />

ermöglicht die gleichzeitige<br />

Messung von bis zu sechs<br />

Probenströmen.<br />

Mit all diesen Eigenschaften eignet<br />

<strong>sich</strong> der QuickTOC ultra besonders<br />

zur Überwachung und Steuerung<br />

von industriellen Prozessen<br />

sowie in der industriellen und kommunalen<br />

<strong>Abwasser</strong>behandlung.<br />

Kontakt:<br />

LAR Process Analysers AG,<br />

Neukoellnische Allee 134,<br />

D-12057 Berlin,<br />

Tel. (030) 278958-59,<br />

Fax (030) 278958-700,<br />

E-Mail: marketing@lar.com,<br />

www.lar.com<br />

Der BonBloc. © BIBUS GmbH<br />

Kleinkläranlagensteuerungen mit und<br />

ohne Stromspar-Ventilblock<br />

Energieverbrauch und Ablaufoptimierung<br />

haben höchste Priorität.<br />

Eine bedarfsgerechte Steuerung<br />

von Ablaufprozessen schont aber<br />

nicht nur den Energieverbrauch<br />

und damit die Umwelt, sondern<br />

auch den Verschleiß der eingesetzten<br />

Maschinenbauteile.<br />

Unter diesen Aspekten hat die<br />

BIBUS GmbH mit dem Sequetrol<br />

und dem BonBloc das Portfolio im<br />

Bereich Umwelttechnik erweitert.<br />

Der Sequetrol bietet in der Basisversion<br />

eine einfache Steuerung mit<br />

LED-Display und Betriebsstundenzähler.<br />

Ein Netzausfallalarm ist<br />

ebenfalls enthalten. Die über<strong>sich</strong>tliche<br />

Programmerstellung erfolgt<br />

mit Hilfe einer Excel®Tabelle. Auf<br />

Kundenwunsch kann diese Steuerung<br />

optional erweitert werden.<br />

Weitere Bausteine sind unter anderem<br />

LCD-Display, frei programmierbare<br />

Menüstruktur, Touchscreen,<br />

Fernabfrage/-steuerung über GSM<br />

oder W-LAN. Der BonBloc vereint<br />

einen Stromsparventilblock mit<br />

einer integrierten Ablaufsteuerung<br />

für SBR-Kleinkläranlagen.<br />

Die Steuerungsbausteine sind<br />

analog zur Sequetrol frei und kundenspezifisch<br />

wählbar.<br />

Der Ventilblock besteht aus<br />

einem Eingang 1“ oder ½“ und vier<br />

Ausgängen ½“ oder ¼“. Anstelle der<br />

herkömmlich verwendeten elektromagnetischen<br />

Ventile, bedient <strong>sich</strong><br />

der BonBloc einer bewährten<br />

Schrittmotoren-Technik aus der<br />

Automobilindustrie. Die wesentlichen<br />

Vorteile dieser Ventiltechnik<br />

sind zuverlässige und geräuschreduzierte<br />

Schaltvorgänge sowie<br />

ein geringerer Energieverbrauch.<br />

Kontakt:<br />

BIBUS GmbH,<br />

Oliver Howein,<br />

Lise-Meitner-Ring 13,<br />

D-89231 Neu-Ulm,<br />

Tel. (0731) 20769-686, Fax (0731) 20769-620,<br />

E-Mail: oh@bibus.de, www.sauerbibus.de<br />

November 2011<br />

1026 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Messen · Steuern · Regeln<br />

Fokus<br />

C3 Compact-Condition-Controller<br />

Die Firma Unitro-Fleischmann<br />

stellt auf der SPS, 22. bis<br />

24. November 2011, Nürnberg, erstmalig<br />

ihre C3 Serie vor.<br />

Bei dieser Serie handelt es <strong>sich</strong><br />

um eine in Kooperation mit einer<br />

Hochschule durchgeführten, völligen<br />

Neuentwicklung von kompakten,<br />

intelligenten, modularen Fernwirk-Komponenten<br />

im 22,5 mm<br />

Aufschnappgehäuse mit integriertem<br />

Hutschienenbus.<br />

Die momentane Ausbaustufe<br />

beinhaltet:<br />

""<br />

Digitale 8fach I/O Module 24V<br />

AC/DC bzw. Relaisausgänge<br />

potenzialfrei.<br />

""<br />

Analogmodul 4fach wahlweise<br />

IN/Out 0–10V/0–20mA/PT 100<br />

mit Potenzialtrennung.<br />

""<br />

LON-Bus Modul FT 5000 und<br />

""<br />

LON-Bus Powerline Modul PL<br />

3150 jeweils mit USB Parametrierschnittstelle.<br />

In Kürze sind folgende Schnittstellen<br />

lieferbar:<br />

""<br />

Ethernet- TCP/IP mit Remote<br />

Manager<br />

""<br />

Telefon-Sprachmeldung<br />

""<br />

Fernalarmierung über<br />

VDS-Protokoll<br />

""<br />

GSM/GPRS<br />

Drahtlos Datenübertragung<br />

""<br />

LWL Datenübertragung<br />

""<br />

Klartextanzeige mit<br />

Protokolldrucker<br />

Durch die verschiedenen Schnittstellen<br />

und die montagefreundlichen<br />

Aufschnappgehäuse mit<br />

Steck-Schraubklemmenanschluss<br />

ist das System universell einsetzbar<br />

zur Steuerung und Überwachung<br />

von Versorgungs- und Betriebseinrichtungen.<br />

Der C3 Compact-Condition-Controller.<br />

Kontakt:<br />

Unitro-Fleischmann,<br />

Inhaber: Jürgen Fleischmann,<br />

Gaildorfer Straße 15,<br />

D-71522 Backnang,<br />

Tel. (07191) 141-0,<br />

Fax (07191) 141-299,<br />

www.unitro.de<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1027


Nachrichten<br />

Branche<br />

Sauberes <strong>Wasser</strong> durch deutsch-russische Kooperation<br />

Erster Russian-German Water Partnership Day in Moskau<br />

Im Pestrowski-<br />

Schloss startete<br />

die zweitägige<br />

Veranstaltung<br />

von<br />

German Water<br />

Partnership.<br />

Quelle GWP<br />

Der erste Russian-German Water<br />

Partnership Day fand vom 26.<br />

bis 27. Oktober 2011 in Moskau<br />

statt. Ziel der Veranstaltung war es,<br />

sowohl die politischen Aspekte als<br />

auch die wirtschaftlichen Möglichkeiten<br />

und Rahmenbedingungen<br />

für eine internationale Zusammenarbeit<br />

im Bereich der <strong>Wasser</strong>wirtschaft<br />

zu diskutieren, bestehende<br />

Kontakte und Netzwerke zu intensivieren<br />

und neue Vernetzungen zu<br />

initiieren.<br />

Am ersten Tag der Veranstaltung<br />

sprachen im Petrowski-Schloss,<br />

dem Empfangshaus der Moskauer<br />

Regierung, hochrangige Vertreter<br />

aus dem Föderationsrat der Russischen<br />

Föderation, den deutschen<br />

und russischen Ministerien sowie<br />

den <strong>Wasser</strong>vereinigungen und -Verbänden<br />

beider Länder über politische<br />

und wirtschaftliche Ansätze für<br />

effektive Kooperation im Bereich<br />

<strong>Wasser</strong> und <strong>Abwasser</strong>.<br />

Im Fokus des zweiten Veranstaltungstages<br />

standen verschiedene<br />

informative Fachvorträge deutscher<br />

Unternehmen und russischer Entscheidungsträger<br />

sowie Roundtable-Gespräche<br />

zu den Themen<br />

Finanzierung, Kommunale <strong>Wasser</strong>wirtschaft<br />

und Industriewasserwirtschaft.<br />

Hintergrundinformation<br />

Landesweit sind erst 75 Prozent der<br />

Bevölkerung an die zentrale Trinkwasserversorgung<br />

angeschlossen.<br />

Das bedeutet, dass über 30 Millionen<br />

Menschen ihr <strong>Wasser</strong> aus dem<br />

Brunnen oder aus anderen Quellen<br />

beziehen. Doch auch die zentrale<br />

Versorgung garantiert kein sauberes<br />

<strong>Wasser</strong> aus dem Hahn. Laut <strong>Wasser</strong>strategie<br />

werden nur knapp 60<br />

Prozent der in die zentrale <strong>Wasser</strong>versorgung<br />

eingespeisten Menge<br />

(pro Jahr 18 Kubikkilometer) zuvor<br />

aufbereitet und gereinigt. Nicht<br />

zuletzt vor diesem Hintergrund hat<br />

die Regierung in Moskau die strategische<br />

Bedeutung der kostbaren<br />

Ressource erkannt und eine <strong>Wasser</strong>strategie<br />

verabschiedet, die Maßnahmen<br />

für die nächsten zehn Jahre<br />

definiert. Von der rationelleren Nutzung<br />

der Ressourcen, über die Verringerung<br />

der Transportverluste<br />

und Verbesserung der Trinkwasserqualität<br />

bis hin zur Verringerung der<br />

<strong>Wasser</strong>intensität des Bruttoinlandsprodukts.<br />

Die <strong>Wasser</strong>strategie und das<br />

Programm „Reines <strong>Wasser</strong>“<br />

Neben der <strong>Wasser</strong>strategie hat Moskau<br />

noch ein staatliches Programm<br />

„Sauberes <strong>Wasser</strong>“ erarbeitet, in<br />

dem konkret Maßnahmen zur Trinkwasserversorgung<br />

und <strong>Abwasser</strong>aufbereitung<br />

beschrieben werden.<br />

In dieses Programm sollen jährlich<br />

20 Mrd. Rubel (rund 500 Mio. Euro)<br />

aus dem Staatshaushalt fließen.<br />

Dafür ist Russland auf die<br />

Unterstützung privater Partner<br />

angewiesen, die im Rahmen von<br />

Public Private Partnerships die<br />

Anlagen modernisieren und das<br />

entsprechende Know-how für den<br />

Betrieb mitbringen.<br />

Für die deutschen Unternehmen<br />

sind somit zentrale Fragestellungen:<br />

Wie können Know-how, Technologie<br />

und Erfahrung aus der ganzen<br />

Breite des <strong>Wasser</strong>sektors in die Weiterentwicklung<br />

der russischen <strong>Wasser</strong>wirtschaft<br />

integriert werden?<br />

Welche Kooperationen und Finanzierungsmodelle<br />

sind geeignet?<br />

GWP als zentraler<br />

Ansprechpartner<br />

Aktuell bündelt GWP 332 Mitglieder<br />

aus dem gesamten <strong>Wasser</strong>sektor<br />

unter dem Dach von German Water<br />

Partnership ihr Wissen und ihre<br />

Erfahrungen, und transferieren<br />

deutsches Know-how und innovative<br />

Technologien international.<br />

Experten der <strong>Wasser</strong>branche aus<br />

Industrie und Forschung haben <strong>sich</strong><br />

im Länderforum Russland, eines der<br />

17 internationalen regionalspezifischen<br />

Arbeitsgremien von GWP,<br />

zusammengeschlossen. Ziel des<br />

Länderforums ist es, in der Zielregion<br />

langfristige Kontakte aufzubauen,<br />

Projekte anzustoßen und<br />

nach den Anforderungen des Landes<br />

individuell angepasste wasserwirtschaftliche<br />

Lösungen zu erarbeiten.<br />

Weitere Informationen:<br />

www.germanwaterpartnership.de<br />

November 2011<br />

1028 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Branche<br />

Nachrichten<br />

Uferschutz und Ökologie<br />

Internetportal informiert über technisch-biologische Ufer<strong>sich</strong>erungen<br />

an Binnenwasserstraßen<br />

Um die Ufer von Binnenschifffahrtsstraßen<br />

dauerhaft vor<br />

Erosion und hydraulischen Belastungen<br />

durch den Schiffsverkehr zu<br />

schützen, <strong>sich</strong>erte man sie im<br />

Bereich der <strong>Wasser</strong>- und Schifffahrtsverwaltung<br />

des Bundes (WSV)<br />

bislang in der Regel mit Steinschüttungen<br />

oder Spundwänden. Inzwischen<br />

bieten <strong>sich</strong> jedoch komplex<br />

aufgebaute technisch-biologische<br />

Ufer<strong>sich</strong>erungen als ökologisch verträgliche<br />

Alternative dazu an: Der<br />

innovative Uferschutz setzt auf eine<br />

geschickte Kombination technischer<br />

Maßnahmen mit einem darauf<br />

abgestimmten Bewuchs unterschiedlicher<br />

Pflanzenarten.<br />

Allerdings sind die technischbiologischen<br />

Uferbefestigungen<br />

noch nicht ausgereift. Erste Erfahrungen<br />

liegen vor, wurden allerdings<br />

hauptsächlich an kleineren<br />

Fließgewässern gesammelt. Bei der<br />

Umsetzung der Europäischen <strong>Wasser</strong>rahmenrichtlinie<br />

(EG-WRRL), die<br />

einen Schwerpunkt auf die ökologischen<br />

Aspekte bei Aus- und Neubauten<br />

sowie beim Unterhalt von<br />

<strong>Wasser</strong>straßen legt, geht es nun<br />

auch darum, ein den bisherigen<br />

Uferschutzmaßnahmen entsprechendes,<br />

verlässliches Regelwerk<br />

für technisch-biologische Ufer<strong>sich</strong>erungen<br />

zu schaffen.<br />

In einem gemeinsamen Forschungsprojekt<br />

ermitteln deshalb<br />

Wissenschaftler und Ingenieure der<br />

Bundesanstalt für <strong>Wasser</strong>bau (BAW)<br />

und der Bundesanstalt für Gewässerkunde<br />

(BfG) systematisch das<br />

Potenzial der technisch-biologischen<br />

Uferbefestigungen. In um -<br />

fangreichen Untersuchungen testen<br />

sie unter anderem deren hydraulische<br />

Belastbarkeit unter<br />

Schifffahrtsbedingungen und entwickeln<br />

Ansätze für die Weiterentwicklung<br />

dieser innovativen Ufer<strong>sich</strong>erungsmaßnahmen.<br />

Relaunch des Internetportals<br />

Unter der Adresse http://ufer<strong>sich</strong>erung.baw.de<br />

gibt jetzt ein neu<br />

gestaltetes und über<strong>sich</strong>tlich<br />

strukturiertes Internetportal<br />

Auskunft zum Stand<br />

der gemeinsamen Forschungs-<br />

und Entwicklungsarbeiten<br />

von BAW<br />

und BfG. Die Website bietet<br />

dem Nutzer jetzt noch<br />

mehr Service, gleichzeitig<br />

sind die Informa tionen zur<br />

technisch-biologischen<br />

Ufer<strong>sich</strong>erung nun auch in<br />

englischer Sprache hinterlegt.<br />

Ebenfalls neu sind<br />

spezielle Hinweise für die<br />

Praxis. In einem Downloadbereich<br />

stehen Forschungsberichte,<br />

Vorträge<br />

und Veröffentlichungen,<br />

die aus dem Forschungsund<br />

Entwicklungsprojekt<br />

der beiden Bundeseinrichtungen<br />

heraus entstanden<br />

sind, zeitnah zur Verfügung.<br />

Weitere Informationen:<br />

www.baw.de<br />

Aufbau eines Deckwerks. Die Ufer<strong>sich</strong>erung mit<br />

Deckwerken hat <strong>sich</strong> an der <strong>Wasser</strong>straße bewährt.<br />

Quelle/Urheberinfo: BAW<br />

Trinkwasserbehälter<br />

In bewährter Wiedemanntechnik sanieren wir jedes Jahr nahezu<br />

100 Trinkwasserbehälter, seit 1947, Jahr für Jahr.<br />

Von der Zustandsanalyse, Beratung und Ausarbeitung des<br />

Sanierungs kon zeptes bis zur fix und fertigen Ausführung.<br />

Abdichtung<br />

Betoninstandsetzung<br />

Rissinjektion<br />

Stahlkorrosionsschutz<br />

Zentrale<br />

65189 Wiesbaden<br />

Weidenbornstr. 7-9<br />

Tel. 0611/7908-0<br />

Fax 0611/761185<br />

Niederlassung<br />

01159 Dresden<br />

Ebertplatz 7-9<br />

Tel. 0651/42441-0<br />

Fax 0351/42441-11<br />

Wiedemann<br />

Instandsetzung und Schutz von Betonbauwerken<br />

Statische Verstärkung -CFK-Lamellen-<br />

Vergelung<br />

Spritzbeton / Spritzmörtel<br />

Mineralische Beschichtung<br />

Unsere Fachleuchte sind für Sie da, rufen Sie an!<br />

Besuchen Sie uns im Internet:<br />

www.wiedemann-gmbh.com<br />

Zertifiziert nach<br />

DIN EN ISO 9001:2008<br />

seit 1947<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1029


Nachrichten<br />

Branche<br />

acqua alta in Hamburg als bedeutendes<br />

internationales Forum für Klimafolgen<br />

und Hochwasserschutz bestätigt<br />

Rund 70 Aussteller<br />

aus<br />

neun Ländern<br />

präsentierten<br />

<strong>sich</strong> auf der<br />

aqua alta.<br />

© Stephan<br />

Wallocha (WA)<br />

Unter dem aktuellen Eindruck<br />

der Flutkatastrophe in Südostasien<br />

ist in der europäischen<br />

Umwelthauptstadt Hamburg die<br />

acqua alta, Fachmesse mit internationalem<br />

Kongress für Klimafolgen,<br />

Hochwasserschutz und <strong>Wasser</strong>bau,<br />

zu Ende gegangen. Drei Tage, vom<br />

11. bis 13. Oktober 2011, lang präsentierten<br />

mehr als 70 Referenten<br />

aus 13 Nationen im CCH-Congress<br />

Center Hamburg neueste Forschungsergebnisse<br />

und diskutierten<br />

über Anpassungsstrategien in<br />

Deutschland und anderen Ländern<br />

sowie konkrete Maßnahmen insbesondere<br />

für den Hochwasser- und<br />

Küstenschutz. „Besonders erfreulich<br />

ist, dass <strong>sich</strong> der Auslandsanteil<br />

der Fachbesucher mit 39 Prozent<br />

nahezu verdoppelt hat. Damit hat<br />

die acqua alta erneut gezeigt, dass<br />

sie für Experten aus Wirtschaft, Wissenschaft<br />

und öffentlicher Hand ein<br />

wichtiges Forum für intensiven Wissenstransfer,<br />

Dialog und Networking<br />

ist“, zog Bernd Aufderheide,<br />

Vorsitzender der Geschäftsführung<br />

der Hamburg Messe und Congress,<br />

Bilanz. „Wir haben viel Bestätigung<br />

für die Notwendigkeit dieser Fachveranstaltung<br />

und für unser Konzept<br />

bekommen. Gerade jetzt wird<br />

deutlich, dass <strong>sich</strong> die globalen Folgen<br />

des Klimawandels nur durch<br />

gemeinsame internationale Bemühungen<br />

bewältigen lassen.“<br />

Insgesamt besuchten rund 800<br />

Teilnehmer aus 17 Nationen die<br />

Messe, um <strong>sich</strong> über neueste Forschungsergebnisse,<br />

Projekte und<br />

Anpassungsstrategien zu informieren.<br />

Auf großes Interesse stießen<br />

ebenso die rund 70 Aussteller aus<br />

neun Ländern, die ihre Produktneuheiten<br />

und Dienstleistungen, unter<br />

anderem für Hochwasser- und Küstenschutz,<br />

Risiko- und Katastrophenmanagement,<br />

<strong>Wasser</strong>bau sowie<br />

Forschung und Entwicklung,<br />

präsentierten.<br />

Dr. Helge Wendenburg, Ministerialdirektor<br />

im Bundesumweltministerium,<br />

das die Schirmherrschaft über<br />

die Fachveranstaltung übernommen<br />

hatte: „Von der acqua alta sind<br />

wertvolle Impulse dafür ausgegangen,<br />

wie man Städte und Gemeinden<br />

fit macht, auch unter Klimawandel-Bedingungen<br />

zukunftsfest zu<br />

sein oder zu werden. Diese Fachveranstaltung<br />

hat deutlich gezeigt, dass<br />

man <strong>sich</strong> verstärkt über flexible und<br />

nachrüstbare Lösungen unterhält.<br />

Dies wird für alle Städte und Kommunen<br />

ganz wesentlich sein. Wir<br />

müssen die Verantwortlichen befähigen,<br />

mit den Risiken des Klimawandels<br />

umzugehen.“<br />

Prof. Dr. Walter Leal, Leiter des<br />

Forschungszentrums „Applications<br />

of Life Sciences“ an der Hochschule<br />

für angewandte Wissenschaften<br />

Hamburg: „Die acqua alta ist sehr<br />

wichtig und stößt auch auf großes<br />

internationale Interesse – gerade<br />

jetzt, wo die Ereignisse in Südostasien<br />

zeigen, wie aktuell die Themen<br />

Klimafolgen und Hochwasserschutz<br />

sind. Zum einen ist sie ein<br />

gutes Forum, bei dem man die neuesten<br />

technologischen Entwicklungen<br />

präsentieren und über sie diskutieren<br />

kann. Zum anderen kamen<br />

hier nicht nur Wissenschaftler, sondern<br />

auch Vertreter von Industrie<br />

und öffentlicher Hand zusammen.<br />

Es ist leider eine Tatsache, dass <strong>sich</strong><br />

Extremwetterereignisse wiederholen,<br />

daher wird die acqua alta weiter<br />

an Bedeutung gewinnen.“ Dr. Lam<br />

Hung Son, Mekong River Commission,<br />

Kambodscha: „Die Teilnahme<br />

an diesem internationalen Kongress<br />

war für uns eine sehr gute Gelegenheit,<br />

andere Experten zu treffen und<br />

unsere Arbeit darzustellen. Vor<br />

allem für das Networking war die<br />

acqua alta gut. Es ist sehr wichtig,<br />

hin<strong>sich</strong>tlich der Anpassungsstrategien<br />

international voneinander zu<br />

lernen.“<br />

Die nächste acqua alta findet im<br />

Herbst 2013 auf dem Gelände der<br />

Hamburg Messe und Congress statt.<br />

Weitere Informationen:<br />

www.acqua-alta.de<br />

November 2011<br />

1030 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


ECWATECH 10TH ANNIVERSARY<br />

ECWATECH<br />

5-8 June 2012<br />

IEC «Crocus Expo», Moscow, Russia<br />

The Best Water Event<br />

in Russia, CIS and<br />

Eastern Europe<br />

ECWATECH-2012<br />

For more information visit<br />

www.ecwatech.com<br />

Approved<br />

Event


Nachrichten<br />

Branche<br />

Jubiläum: 10. Goldener Kanaldeckel des IKT<br />

Der „Goldene Kanaldeckel“ des IKT wird zehn Jahre alt<br />

Der „Goldene Kanaldeckel“ feiert<br />

in diesem Jahr sein 10. Jubiläum.<br />

Der „Oscar“ der Kanalbranche<br />

wird auf dem IKT-Forum „Klima,<br />

Energie und Kanalisation“ am 31.<br />

Begehrte Trophäe: „Oscar“ der Kanalbranche.<br />

Goldener Kanaldeckel 2010: Hans-Josef Düwel, Ludger<br />

Wördemann, Lothar Dören, Andrea Hollenberg,<br />

Mario Hecker, Roland W. Waniek (v.l.n.r.).<br />

Der Goldene Kanaldeckel wird während des IKT-<br />

Forums „Klima, Energie und Kanalisation“ verliehen.<br />

Januar 2012 verliehen. Weitere<br />

Informationen unter www.ikt.de/<br />

klima2012<br />

Der „Goldene Kanaldeckel“ richtet<br />

<strong>sich</strong> an Mitarbeiter von Kanalnetzbetreibern<br />

wie Stadtentwässerungen,<br />

Tiefbauämter und Stadtwerken,<br />

sei es in öffentlicher oder<br />

privater Trägerschaft. Ziel des Goldenen<br />

Kanaldeckels ist es, die<br />

Bedeutung der Kanalisation in das<br />

Bewusstsein der Öffentlichkeit zu<br />

rufen.<br />

Mit dem „Goldenen Kanaldeckel“<br />

werden herausragende Leistungen<br />

einzelner Mitarbeiter prämiert. Der<br />

Öffentlichkeit wird damit beispielhaft<br />

verdeutlicht, welche Technologien,<br />

welche wirtschaftliche Dimension<br />

und welche Leistungen für den<br />

Gewässerschutz hinter einer als<br />

selbstverständlich wahrgenommenen<br />

<strong>Abwasser</strong>ableitung stehen. Auf<br />

diese Weise wird ein positives Image<br />

der gesamten Branche gefördert,<br />

also auch der Industrie, der Bauunternehmen<br />

und der Dienstleister.<br />

Als Symbol für diesen Preis steht ein<br />

Kanaldeckel, weil die Kanaldeckel in<br />

öffentlichen Straßen die <strong>sich</strong>tbare<br />

Schnittstelle zwischen Bürger und<br />

Kanalisation sind.<br />

Fakten und Fristen<br />

Der „Goldene Kanaldeckel“ des IKT<br />

wird im gesamten Bundesgebiet<br />

öffentlich ausgelobt und für die drei<br />

Schwerpunkte Neubau, Sanierung<br />

und Betrieb verliehen:<br />

""<br />

1. Preis: 2 000,00 Euro<br />

""<br />

2. Preis: 1 000,00 Euro<br />

""<br />

3. Preis: 500,00 Euro<br />

Kandidatenvorschläge können bis<br />

zum 11. Januar 2012 per Post, Fax<br />

oder E-Mail an das IKT gesendet<br />

werden. Dafür gibt es keinerlei<br />

Formvorschriften. Es ist vielmehr<br />

dem Kandidaten überlassen, die<br />

Bewerbung interessant und aufschlussreich<br />

zu gestalten. Es muss<br />

der Jury eine nachvollziehbare und<br />

stichhaltige, schriftliche Begründung<br />

vorgelegt werden. Schließlich<br />

entscheidet die Jury nach Aktenlage.<br />

Worauf es der Jury ankommt<br />

und wie eine Bewerbung zielgerichtet<br />

und Erfolg versprechend gestaltet<br />

werden kann, verraten sieben<br />

Tipps: Dazu mehr unter www.ikt.de/<br />

down/11_09_siebentipps.pdf<br />

Jury<br />

Eine unabhängige Jury aus anerkannten<br />

Fachleuten wird entscheiden,<br />

wem in diesem Jahr der „Goldene<br />

Kanaldeckel“ verliehen wird.<br />

Die Mitglieder der Jury sind:<br />

""<br />

Artur Graf zu Eulenburg<br />

(bi-UmweltBau)<br />

""<br />

Dr.-Ing. Marco Künster<br />

(Güteschutz Kanalbau)<br />

""<br />

Dipl.-Ing. Otto Schaaf<br />

(DWA-Präsident)<br />

""<br />

Roland W. Waniek (IKT)<br />

Öffentlichwirksam<br />

Die Projekte der Preisträger werden<br />

vom IKT ausführlich dargestellt und<br />

sowohl der Fachöffentlichkeit als<br />

auch einem breiten Publikum, beispielsweise<br />

Kommunal- und Landespolitikern,<br />

vorgestellt. Damit<br />

wird gezeigt, dass bei Kanalnetzbetreibern<br />

Menschen tätig sind, deren<br />

Projekte, Engagement, Innovationsfreude<br />

und Kreativität Vorbildfunktion<br />

haben.<br />

Kontakt:<br />

IKT – Institut für Unterirdische<br />

Infrastruktur gGmbH,<br />

Exterbruch 1,<br />

D-45886 Gelsenkirchen,<br />

Tel. (0209) 17806-0,<br />

Fax (0209) 17806-88,<br />

E-Mail: info@ikt.de,<br />

www.ikt.de<br />

November 2011<br />

1032 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Branche<br />

Grün gekauft<br />

und Geld gespart<br />

Nachrichten<br />

<strong>Wasser</strong>betriebe beziehen mehrheitlich<br />

Strom aus erneuerbaren Quellen<br />

Die Berliner <strong>Wasser</strong>betriebe beziehen im zweiten Halbjahr<br />

2011 mehr als die Hälfte ihres Stroms aus regenerativen<br />

Energien und sparen dabei Geld ein. Dafür nutzt das<br />

Unternehmen den Paragrafen 37 des Erneuerbare-Energien-Gesetzes<br />

(EEG). Er regelt, dass der gesamte Stromverbrauch<br />

von der EEG-Umlage befreit wird, wenn mehr als<br />

50 % des Stromverbrauchs durch regenerative Energien ge -<br />

deckt wird.<br />

Um das Preisrisiko zu beherrschen, beschafft das Unternehmen<br />

seinen Strom in Teilen ein bis drei Jahre vor dem<br />

Bezug. Und zwar in einem Mix aus Strom aus herkömmlichen<br />

(„Graustrom“) und erneuerbaren („Grünstrom“) Energiequellen.<br />

Dieser Strommix entsprach bisher dem deutschen<br />

Durchschnitt aus etwa 50 % Kohle, 20 % Kernkraft,<br />

18 % erneuerbaren Energien und 12 % aus Gas- und Ölkraftwerken.<br />

Der „Grünstrom“ ist komplett aus regenerativer<br />

Erzeugung, also aus Wind, Biogas und Fotovoltaik.<br />

Die Berliner <strong>Wasser</strong>betriebe brauchen pro Jahr rund 314<br />

Gigawattstunden (GWh, Giga = Milliarde) Strom, von denen<br />

etwa 250 GWh eingekauft und rund 64 GWh selbst erzeugt<br />

werden – aus den erneuerbaren Energiequellen Klärschlamm<br />

in allen sechs Klärwerken sowie Sonnenlicht mit der größten<br />

Solaranlage Berlins im <strong>Wasser</strong>werk Tegel. Setzt man einen<br />

Vierpersonen-Haushalt mit einem Jahresverbrauch von<br />

4500 kWh voraus, dann entspricht die von den <strong>Wasser</strong>betrieben<br />

be nötigte Energiemenge der einer Stadt mit 280 000<br />

Einwohnern. So viele Menschen leben in etwa im Berliner<br />

Bezirk Friedrichshain-Kreuzberg (271 000 Einwohner) oder in<br />

der hessischen Hauptstadt Wiesbaden (276 000 Einwohner).<br />

Weitere Informationen:<br />

www.bwb.de<br />

<strong>gwf</strong>Gas<br />

Erdgas<br />

Die Fachzeitschrift für<br />

Gasversorgung und<br />

Gaswirtschaft<br />

Jedes zweite Heft mit<br />

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Recht und Steuern im<br />

Gas- und <strong>Wasser</strong>fach<br />

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alle Fragen zur Gewinnung, Erzeugung, Verteilung<br />

und Verwendung von Gas und Erdgas.<br />

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Kennenlernen!<br />

Vorteilsanforderung per Fax: +49 (0)931 / 4170-492<br />

oder per Post: Leserservice <strong>gwf</strong> • Postfach 91 61 • 97091 Würzburg<br />

Ja, senden Sie mir die nächsten beiden Ausgaben des Fachmagazins <strong>gwf</strong> Gas/<br />

Erdgas gratis zu. Nur wenn ich überzeugt bin und nicht innerhalb von 14 Tagen<br />

nach Erhalt des zweiten Hefts schriftlich absage, bekomme ich <strong>gwf</strong> Gas/Erdgas<br />

für zunächst ein Jahr (12 Ausgaben) zum Preis von € 170,- zzgl. Versand<br />

(Deutschland: € 15,- / Ausland: € 17,50) pro Halbjahr.<br />

Vorzugspreis für Schüler und Studenten (gegen Nachweis) € 85,- zzgl. Versand<br />

pro Halbjahr.<br />

Firma/Institution<br />

Vorname, Name des Empfängers<br />

Straße/Postfach, Nr.<br />

PLZ, Ort<br />

Telefon<br />

Telefax<br />

E-Mail<br />

Branche/Wirtschaftszweig<br />

Regenerative Erzeugung<br />

aus Windkraft.<br />

© Margot Kessler<br />

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Datum, Unterschrift<br />

PAGWFW1111<br />

Widerrufsrecht: Sie können Ihre Vertragserklärung innerhalb von zwei Wochen ohne Angabe von Gründen in Textform (z.B. Brief, Fax, E-Mail)<br />

oder durch Rücksendung der Sache widerrufen. Die Frist beginnt nach Erhalt dieser Belehrung in Textform. Zur Wahrung der Widerrufsfrist genügt<br />

die rechtzeitige Absendung des Widerrufs oder der Sache an den Leserservice <strong>gwf</strong>, Postfach 91 61, 97091 Würzburg<br />

Nutzung personenbezogener Daten: Für die Auftragsabwicklung und zur Pflege der laufenden Kommunikation werden personenbezogene<br />

Daten erfasst, gespeichert und verarbeitet. Mit dieser Anforderung erkläre ich mich damit einverstanden, dass ich vom Oldenbourg Industrieverlag<br />

oder vom Vulkan-Verlag per Post, per Telefon, per Telefax, per E-Mail, nicht über interessante Fachangebote informiert und beworben<br />

werde. Diese Erklärung kann ich mit Wirkung für die Zukunft jederzeit widerrufen.


Nachrichten<br />

Branche<br />

Deutliche Nachbesserungen<br />

beim Pflanzenschutzgesetz erforderlich<br />

Konsequente<br />

Regelungen für<br />

Gewässerrandstreifen<br />

sind<br />

notwendig.<br />

@ Tim Gaspary<br />

ass <strong>sich</strong> der Bundesrat auf<br />

„Dklare und verbindliche<br />

Vorgaben zu den Gewässerrandstreifen<br />

einigen konnte, ist ein erster<br />

Schritt in die richtige Richtung.<br />

Die vor gesehenen Gewässerrandstreifen<br />

mit einer Breite von nur<br />

einem Meter sind jedoch für den<br />

Schutz der Gewässerressourcen<br />

nicht ausreichend. Aus unserer<br />

Sicht sind Pufferzonen mit einer<br />

Breite von zehn Metern erforderlich“,<br />

so Martin Weyand, Hauptgeschäftsführer<br />

<strong>Wasser</strong>/ <strong>Abwasser</strong> des<br />

Bundesverbandes der Energie- und<br />

<strong>Wasser</strong>wirtschaft (BDEW) in Berlin.<br />

„Wichtig sind jetzt die Beratungen<br />

im Deutschen Bundestag zur Gesetzesvorlage.“<br />

Die Festlegung ausreichender<br />

Pufferzonen gehöre zu den<br />

wichtigsten und effektivsten Maßnahmen<br />

zum Schutz der Gewässer.<br />

Sie seien besonders geeignet, um<br />

den Eintrag unerwünschter Stoffe<br />

beispielsweise von angrenzenden<br />

Ackerflächen in die Gewässer zu<br />

vermeiden oder zumindest zu reduzieren.<br />

Die Anwendung von Pflanzenschutzmitteln<br />

in <strong>Wasser</strong>schutz-<br />

und Trinkwassergewinnungsgebieten<br />

müsse zudem gesondert geregelt<br />

werden. Dabei müsse der Fokus<br />

darauf liegen, eine Gefährdung der<br />

Grund- und Oberflächengewässer<br />

in solchen Gebieten unter allen<br />

Umständen zu vermeiden.<br />

Positiv bewerte der BDEW die<br />

Entscheidungen des Bundesrates<br />

zum Internet- und Versandhandel<br />

mit Pflanzenschutzmitteln. „Wir<br />

begrüßen das Votum des Bundesrats,<br />

nach dem Internetanbieter<br />

zukünftig ihren aktuellen Sachkundenachweis<br />

im Internet veröffentlichen<br />

müssen“ so Weyand. Konsequent<br />

und richtig sei auch das<br />

Votum des Bundesrates, die Pflicht<br />

zur Wiederauffrischung der Sachkunde<br />

schon nach drei statt erst<br />

nach fünf Jahren zu verankern. „Mit<br />

dem neuen Pflanzenschutzgesetz<br />

muss der Gesetzgeber neuen Trends<br />

wie dem zunehmenden Internetund<br />

Versandhandel von Pflanzenschutzmitteln<br />

ausreichend Rechnung<br />

tragen. Aus BDEW-Sicht<br />

besteht hier die große Gefahr einer<br />

Ausweitung des illegalen Handels.<br />

Der Gesetzgeber sowie die zuständigen<br />

Behörden müssen dafür sorgen,<br />

dass in Deutschland nur zugelassene<br />

Pflanzenschutzmittel verkauft<br />

und eingesetzt werden. Es gilt,<br />

den Verbraucher, die Umwelt und<br />

die Gewässer inklusive des Trinkwassers<br />

vor diesen Stoffen zu schützen“,<br />

so Weyand. „Der Schutz der<br />

Gewässerressourcen hat für die<br />

<strong>Wasser</strong>wirtschaft hohe Priorität. Das<br />

neue Pflanzenschutzgesetz muss<br />

eine Balance zwischen den Interessen<br />

der landwirtschaftlichen Produktion<br />

und dem Ressourcenschutz<br />

finden.“<br />

Weitere Informationen:<br />

www.bdew.de<br />

<strong>Wasser</strong>aufbereitung GmbH<br />

Grasstraße 11 • 45356 Essen<br />

Telefon (02 01) 8 61 48-60<br />

Telefax (02 01) 8 61 48-48<br />

www.aquadosil.de<br />

November 2011<br />

1034 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong>|<strong>Abwasser</strong><br />

NETZWERK WISSEN<br />

Aktuelles aus Bildung und Wissenschaft,<br />

Forschung und Entwicklung<br />

© Trexer Wikipedia.de<br />

Studienort Aachen im Porträt<br />

""<br />

Einleitung von Prof. Dr. Johannes Pinnekamp<br />

""<br />

„Mehr als nur gute Karrierechancen“ –<br />

RWTH Aachen startet neuen Studiengang Umweltingenieurwissenschaften<br />

""<br />

Umwelt- und Gewässerschutz im Fokus – Das ISA der RWTH Aachen stellt <strong>sich</strong> vor<br />

""<br />

Vier Projekte, die etwas bewegen – Die Forschungsschwerpunkte des Instituts für<br />

Siedlungswasserwirtschaft (ISA)<br />

""<br />

Die Führungskraft-Schmiede Deutschlands –<br />

Jedes 5. Vorstandsmitglied kommt von der RWTH Aachen<br />

""<br />

RWTH ist Spitzenreiter bei Stipendien<br />

""<br />

Wo der Quell des Lebens sprudelt – Als „Stadt des <strong>Wasser</strong>s“ blickt Aachen auf<br />

eine geschichtsträchtige Vergangenheit zurück<br />

Forschungs-Vorhaben und -Ergebnisse<br />

""<br />

Sächsische Forscher arbeiten an <strong>Wasser</strong>versorgung Brasílias<br />

""<br />

Netzwerk gegen Umweltprobleme im Mittelmeerraum –<br />

Drohender Klimawandel<strong>Wasser</strong>versorgung Brasilias<br />

""<br />

Der Bachflohkrebs als Assistent – Eine neue Studie zeigt, wie Ozonierung <strong>Abwasser</strong> reinigt


NETZWERK WISSEN Einleitung<br />

Forschung und Lehre für das <strong>Wasser</strong><br />

Univ.-Prof. Dr.-<br />

Ing. Johannes<br />

Pinnekamp<br />

<strong>Wasser</strong> ist die Grundvoraussetzung<br />

allen Lebens. Es hat für<br />

den Menschen die gleiche essentielle<br />

Bedeutung wie Nahrung oder<br />

Sauerstoff. <strong>Wasser</strong> ist nicht nur ein<br />

Lebensmittel, sondern ein Überlebensmittel.<br />

Die Menschheit nutzt<br />

<strong>Wasser</strong> für viele unterschiedliche<br />

Zwecke: als Nahrungsmittel, aber<br />

auch zur Bewässerung in der Landwirtschaft,<br />

für die verschiedenen<br />

Arten der Energiegewinnung, zu<br />

Transportzwecken oder für Freizeit<br />

und Erholung.<br />

<strong>Wasser</strong> ist aber auch eine be -<br />

drohte Ressource. Vor wenigen<br />

Tagen hat die Zahl der Menschen<br />

auf der Erde die 7 Milliarden überschritten.<br />

Mehr als die Hälfte davon<br />

lebt in urbanen Zentren, das Wachstum<br />

der Weltbevölkerung findet<br />

fast ausschließlich in Entwicklungsund<br />

Schwellenländern statt. Die<br />

Bereitstellung von Trinkwasser in<br />

ausreichender Menge und Qualität,<br />

aber auch die Ableitung und Reinigung<br />

der anfallenden Abwässer<br />

sind Probleme von hoher Dringlichkeit.<br />

Eine weitere wichtige Herausforderung<br />

für die Ressource <strong>Wasser</strong> ist<br />

der Klimawandel mit den durch ihn<br />

verursachten Änderungen der Niederschlagscharakteristik.<br />

Als Antwort<br />

auf diese Veränderungen werden<br />

wir die Bemessungsgrundlagen,<br />

die Struktur und den Betrieb<br />

unserer Entwässerungssysteme an -<br />

passen müssen. Der demographische<br />

Wandel in Deutschland und<br />

Änderungen im Verbrauchsverhalten<br />

führen, regional allerdings<br />

unterschiedlich, zu Reduzierungen<br />

der benötigten Trinkwassermengen<br />

mit erheblichen Folgen für den<br />

Betrieb und die Finanzierung der<br />

<strong>Wasser</strong>- und <strong>Abwasser</strong>netze.<br />

Der Gebrauch einer stetig wachsenden<br />

Zahl von Chemikalien in<br />

Haushalt, Landwirtschaft und In -<br />

dustrie, aber auch die immer feiner<br />

werdenden Analysenverfahren führen<br />

dazu, dass wir in großem<br />

Umfang im <strong>Abwasser</strong>, im Oberflächenwasser,<br />

aber immer häufiger<br />

auch im Trinkwasser Mikroverunreinigungen<br />

identifizieren. Die Fachwelt<br />

forscht und diskutiert intensiv<br />

über die Frage, ob diese einen negativen<br />

Einfluss auf die Gesundheit<br />

des Menschen haben können und<br />

mit welchen Strategien und Technologien<br />

die Belastung vermindert<br />

werden kann. Auch die hygienischen<br />

Fragen, denen lange Zeit nur<br />

noch wenig Beachtung geschenkt<br />

wurde, spielen wieder eine wichtigere<br />

Rolle.<br />

Die Lösung der geschilderten<br />

Probleme erfordert eine Bündelung<br />

von Erfahrungen und Kompetenzen.<br />

<strong>Wasser</strong> ist ein idealer Kristallisationskern<br />

für interdisziplinäre<br />

Forschung und Entwicklung. Das<br />

Thema tangiert so viele Bereiche<br />

und bietet so unterschiedliche<br />

Aspekte, dass nur durch eine<br />

Zusammenarbeit von Natur, Kulturund<br />

Ingenieurwissenschaften zu -<br />

kunftsfähige Lösungen gefunden<br />

werden können. Die RWTH Aachen<br />

bietet hierfür ein exzellentes<br />

Umfeld.<br />

Die <strong>Wasser</strong>- und Abfallwirtschaft<br />

ist international einer der am stärksten<br />

wachsenden Märkte. Deutsche<br />

Technologie und deutsches Knowhow<br />

sind weltweit hoch angesehen.<br />

Der Engpass bei der Erschließung<br />

dieser Märkte liegt in der Zahl und<br />

der Kompetenz gut ausgebildeter<br />

Ingeneurinnen und Ingenieure.<br />

Dabei ändern <strong>sich</strong> klassische Berufsbilder<br />

und Ausbildungsgänge. Die<br />

RWTH Aachen hat darauf reagiert,<br />

indem sie den neuen Studiengang<br />

„Umweltingenieurwissenschaften“<br />

geschaffen hat, der ein hohes Interesse<br />

bei den Studienanfängern,<br />

aber auch bei potentiellen Arbeitgebern<br />

gefunden hat. Wir sind<br />

überzeugt, damit für die zukünftigen<br />

Herausforderungen in Forschung<br />

und Lehre bestens gerüstet<br />

zu sein!<br />

Univ.-Prof. Dr.-Ing.<br />

Johannes Pinnekamp<br />

Institut für Siedlungswasserwirtschaft<br />

der RWTH Aachen<br />

November 2011<br />

1036 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Porträt NETZWERK WISSEN<br />

„Umwelt- und Gewässerschutz wird unter<br />

deutschen Studenten immer beliebter“<br />

(c) Gerd Altmann_Pixelio.de<br />

„Mehr als nur gute Karrierechancen“<br />

RWTH Aachen startet neuen Studiengang Umweltingenieurwissenschaften<br />

Umweltthemen werden unter Studienanfängern immer beliebter: Mehr als 250 junger Menschen schrieben <strong>sich</strong><br />

im Wintersemester 2010/2011 für den neu konzipierten Bachelor-Studiengang „Umweltingenieurwissenschaften“<br />

an der RWTH Aachen, Fakultät für Bauingenieurwesen, ein. Und das, obwohl der Studiengang<br />

zuvor kaum beworben worden war. Allein die inhaltliche Gestaltung schien Anreiz genug gewesen zu sein.<br />

Im Wintersemester 2011/2012 starteten bereits fast 600 Erstsemester.<br />

In ingenieurtypischen Vorlesungen<br />

und Übungen sowie in eigenen<br />

schriftlichen Ausarbeitungen wie<br />

Studien- und Bachelorarbeiten sollen<br />

die Studierenden auf wissenschaftlichem<br />

Niveau Antworten auf<br />

die drängenden umwelttechnischen<br />

Fragen erarbeiten. Daneben<br />

erhalten sie eine Grundausbildung<br />

in Mathematik, Mechanik, Thermodynamik,<br />

Hydromechanik, Chemie<br />

und Ökologie. „Die Bezeichnung<br />

Umweltingenieurwissenschaften ist<br />

ganz bewusst gewählt. Wir wollen<br />

ingenieurmäßige Antworten auf die<br />

drängenden umwelttechnischen<br />

Fragen auf wissenschaftlichem<br />

Niveau geben“, erklärt der Initiator<br />

des neuen Studiengangs und Vorsitzende<br />

des Prüfungsausschusses<br />

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Johannes Pinnekamp<br />

vom Institut für Siedlungswasserwirtschaft<br />

der RWTH-Fakultät<br />

für Bauingenieurwesen.<br />

„Es handelt <strong>sich</strong> <strong>sich</strong>erlich um<br />

eine anspruchsvolle Ausbildung,<br />

aber diese bietet den zukünftigen<br />

Absolventen auch breite Anwendungsfelder“,<br />

sagt Professor Pinnekamp.<br />

Klassische Berufsgebiete sind<br />

Planung, Bau und Betrieb von<br />

umwelttechnischen Anlagen, Lehre<br />

und Forschung, Umweltverbände<br />

und -verwaltungen sowie die Entwicklungszusammenarbeit.<br />

„Aktuelle<br />

Studien zeigen, dass Deutschland<br />

<strong>sich</strong> in Richtung GreenTech<br />

entwickeln muss und wird“, meint<br />

Professor Pinnekamp. „Den begrenzenden<br />

Faktor dabei bilden ausreichend<br />

qualifizierte Absolventen.<br />

Deshalb sind wir <strong>sich</strong>er, dass die<br />

Absolventen des neuen Studiengangs<br />

mehr als nur gute Berufs- und<br />

Karrierechancen haben.“<br />

Der neue Bachelor-Studiengang<br />

wird ergänzt durch einen Master-<br />

Studiengang, der im Wintersemester<br />

2011/12 gestartet ist, und fünf<br />

thematische Schwerpunkte um -<br />

fasst: Urban Water, Water Resources<br />

Management, Energie und Umwelt<br />

im Bauwesen, Recycling sowie<br />

Umweltverfahrenstechnik. Damit<br />

sind Ingenieurwissenschaften und<br />

Umweltfragen an der RWTH Aachen<br />

stärker verzahnt als an anderen Universitäten.<br />

Weitere Informationen bei:<br />

www.rwth-aachen.de<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1037


NETZWERK WISSEN Porträt<br />

Umwelt- und Gewässerschutz im Fokus<br />

Das ISA der RWTH Aachen stellt <strong>sich</strong> vor<br />

Der Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Siedlungsabfallwirtschaft und das Institut für Siedlungswasserwirtschaft<br />

(ISA) der RWTH Aachen unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Johannes Pinnekamp ist eine seit<br />

vielen Jahren vor allem im Dienste des Umwelt- und Gewässerschutzes tätige Einrichtung der Fakultät für<br />

Bauingenieurwesen.<br />

Essener Tagung für <strong>Wasser</strong>- und Abfallwirtschaft<br />

Ein besonderes Markenzeichen der dreitägigen ESSENER TAGUNG für <strong>Wasser</strong>- und<br />

Abfallwirtschaft ist die Breite der Themen. Diese reichen von perspektivischen, umweltpolitischen<br />

und -rechtlichen Entwicklungen bis zu Problemen und technischen Innovationen<br />

in der <strong>Wasser</strong>- und Abfallwirtschaft.<br />

Jedes Jahr greifen die Veranstalter aktuelle und zukunftsweisende Themenkomplexe auf.<br />

In über 70 Vorträgen stellen namhafte Fachleute aus Wissenschaft, Politik und Praxis<br />

neueste Forschungsergebnisse und Entwicklungen vor. Über 900 Teilnehmer besuchen<br />

die Tagung jährlich, die <strong>sich</strong> in den vergangenen 44 Jahren als Treffpunkt der Fachwelt<br />

aus der <strong>Wasser</strong>- und Abfallwirtschaft etabliert hat. Tagungsbegleitend finden Exkursionen<br />

statt, die moderne Umwelttechnik in der Praxis vorführen.<br />

Eine ergänzende Fachausstellung mit integriertem Technologieforum bietet Unternehmen<br />

die Möglichkeit, ihre Produkte und Dienstleistungen vorzustellen. Die Veranstaltung<br />

findet jährlich abwechselnd in Aachen und Essen statt, nächster Termin ist der<br />

4. bis 16. März 2012.<br />

Website: www.essenertagung.de<br />

Kölner Kanal und Kläranlagen Kolloquium<br />

Seit über elf Jahren behandelt das Kölner Kanal und Kläranlagen Kolloquium Fragestellungen<br />

zur Kanalisationstechnik. Im Mittelpunkt stehen Themen wie Bau, Betrieb,<br />

Zustandserfassung, Instandhaltung und Sanierung von Kanälen, die Erfassung und<br />

Bewertung des Umweltgefährdungspotenzials oder durch Fremdwasser bestehende Einflüsse,<br />

ebenso wie die Einschätzung der rechtlichen Situation. Daneben werden auch<br />

aktuelle Fragen zu Technik, Betrieb und Unterhaltung von <strong>Abwasser</strong>reinigungsanlagen<br />

behandelt. Die Veranstaltung findet jährlich in Köln statt.<br />

Website: www.kanalkolloquium.de<br />

(c) Rosel Eckstein_pixelio.de<br />

Im Jahr 1966 ging das ISA aus dem<br />

Lehrstuhl und Institut für Stadtbauwesen,<br />

Stadtverkehr und Siedlungswasserwirtschaft<br />

hervor. Erster<br />

Institutsdirektor wurde Prof.<br />

Dr.-Ing. B. Böhnke, dem von 1987<br />

bis 2004 Prof. Dr.-Ing. M. Dohmann<br />

folgte. Die vielfältigen Forschungsund<br />

Entwicklungsarbeiten aus allen<br />

Bereichen der Siedlungsentwässerung,<br />

<strong>Abwasser</strong>behandlung und<br />

Gewässergütewirtschaft sowie der<br />

Abfallwirtschaft werden am ISA<br />

durch rund 25 wissenschaftliche<br />

Mitarbeiter/innen in interdisziplinärer<br />

Zusammenarbeit durchgeführt.<br />

Der Mitarbeiterstab setzt <strong>sich</strong><br />

zusammen aus Ingenieurwissenschaftlern<br />

der Sparten Bauingenieurwesen,<br />

Verfahrenstechnik und<br />

Entsorgungsingenieurwesen sowie<br />

aus Naturwissenschaftlern der Disziplinen<br />

Biologie und Chemie. Eine<br />

leistungsfähige Werkstatt schafft<br />

die Grundlagen für die erfolgreiche<br />

Abwicklung der Forschungs- und<br />

Entwicklungsvorhaben. Das ISA verfügt<br />

zudem über zwei eigene Versuchsfelder<br />

und zwei Versuchshallen.<br />

Zahlreiche studentische Mitarbeiter<br />

unterstützen die Arbeit der<br />

Wissenschaftler.<br />

Die Aufbereitung und Analytik<br />

der täglich in großer Anzahl anfallenden<br />

Proben aus den Bereichen<br />

der <strong>Abwasser</strong>-, Schlamm-, Abfallund<br />

Altlasten- sowie der Bodenund<br />

Luftuntersuchungen werden in<br />

dem gerätetechnisch hochmodern<br />

ausgestatteten umweltanalytischen<br />

Laboratorium des ISA vorgenommen.<br />

Spuren- und Ultraspurenanalytik<br />

wird mittels hochauflösender<br />

Massenspektrometrie nach<br />

hochaufgelöster gaschromatogra-<br />

November 2011<br />

1038 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Porträt NETZWERK WISSEN<br />

phischer Trennung (HR-GC/MS-MS)<br />

bzw. nach hochauflösender flüssigkeitschromatographischer<br />

(HR-<br />

HPLC/MS n ) Trennung durchgeführt.<br />

International anerkannt<br />

Neben den von verschiedenen<br />

Fördermittelgebern – wie BMBF,<br />

DBU, DFG, AiF, Umweltministerium<br />

(MKULNV) NRW – finanzierten Forschungsprojekten<br />

zu wasserwirtschaftlichen<br />

Fragestellungen werden<br />

am ISA auch Aufträge von<br />

Industrieunternehmen bearbeitet.<br />

Mit der „Essener Tagung für <strong>Wasser</strong>und<br />

Abfallwirtschaft“ und der<br />

„Aachener Tagung <strong>Wasser</strong> und<br />

Membranen“, die 2011 als IWA<br />

Specialist Conference on Membrane<br />

Technology for Water & Wastewater<br />

Treatment stattgefunden hat, organisiert<br />

das ISA zwei international<br />

anerkannte Fachtagungen, die eine<br />

hervorragende Plattform zum<br />

Wissens transfer bilden. Weitere<br />

Ta gungs veranstaltungen mit langer<br />

jährlicher Tradition sind das Kölner<br />

Kanal- und Kläranlagen Kolloquium<br />

sowie das Aachener Kolloquium<br />

Abfallwirtschaft. In loser Folge findet<br />

zudem der Aachener Kongress<br />

Dezentrale Infrastruktur statt.<br />

Publikationen<br />

Das ISA unterhält mehrere bedeutende<br />

Schriftenreihen, allen voran<br />

die als „Gelbe Reihe“ bekannte Serie<br />

„Gewässerschutz – <strong>Wasser</strong> – <strong>Abwasser</strong>“<br />

(GWA), außerdem die „Aachener<br />

Schriften zur Stadtentwässerung“<br />

und die Reihe „Abfall – Recycling<br />

– Altlasten“.<br />

Das ISA hat zwei An-Institute: das<br />

Forschungsinstitut für <strong>Wasser</strong>- und<br />

Abfallwirtschaft an der RWTH Aachen<br />

(FiW) e.V. sowie das Prüf- und Entwicklungsinstitut<br />

für <strong>Abwasser</strong>technik<br />

an der RWTH Aachen (PIA) e.V.<br />

Diese drei Institute haben <strong>sich</strong> unter<br />

dem Namen acwa (Aachen <strong>Wasser</strong>)<br />

ein gemeinsames Dach gegeben.<br />

Aachener Kolloquium Abfallwirtschaft<br />

Jährlich präsentiert das Aachener Kolloquium Abfallwirtschaft Fachleuten aus Industrie,<br />

Ingenieurbüros und Umweltverwaltung ein besonders relevantes abfallwirtschaftliches<br />

Kernthema in konzentrierter Form. Dabei werden nachhaltige und zukunftsfähige<br />

Entwicklungen sowie Antworten auf gegenwärtige Probleme in der Abfallwirtschaft aufgezeigt<br />

und diskutiert. Die Veranstaltung findet jährlich in Aachen statt. Die 24. Auflage<br />

ist auf den 24. November 2011 terminiert, Veranstaltungsort ist das Forum M der Mayerschen<br />

Buchhandlung in Aachen.<br />

Website: www.aka-ac.de<br />

acwa Aachen <strong>Wasser</strong><br />

Unter dem Namen acwa Aachen <strong>Wasser</strong> zusammengeschlossen haben <strong>sich</strong> die siedlungswasserwirtschaftlichen<br />

Institute:<br />

Institut für<br />

Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen (ISA)<br />

Forschungsinstitut für<br />

<strong>Wasser</strong>- und Abfallwirtschaft an der RWTH Aachen (FiW)<br />

Prüf- und Entwicklungsinstitut für <strong>Abwasser</strong>technik an der RWTH Aachen (PIA)<br />

Das Forschungsspektrum von acwa umfasst Grundlagenforschung, angewandte Forschung<br />

sowie wissenschaftliche Begleitungen, z. B. von Baumaßnahmen und Inbetriebnahmen.<br />

Außerdem wird eine Vielzahl von Dienstleistungen angeboten, die von praktischen<br />

Anwendungen wie Zulassungsprüfungen von abwassertechnischen Anlagen,<br />

Labor analysen und Durchflussmessungen über Organisationsberatung bis zum Technologietransfer<br />

im In- und Ausland reichen.<br />

Verbunden durch acwa verfügen die drei Institute über mehrere eigene Versuchsfelder und<br />

-hallen, ein modernes umweltanalytisches Laboratorium sowie über zahlreiche fachspezifische<br />

Softwareanwendungen. Die insgesamt etwa 50 wissenschaftlichen und weiteren<br />

40 technischen und administrativen Mitarbeiter sorgen für eine zuverlässige Bearbeitung<br />

siedlungswasserwirtschaftlicher Projekte.<br />

Aachener Tagung <strong>Wasser</strong> und Membranen<br />

Hauptinhalt der Konferenz ist die Vorstellung und Reflexion aktueller Erkenntnisse aus<br />

Forschung, Wissenschaft und Technik. Sie möchte den Austausch zwischen Experten<br />

aus den Bereichen Membranherstellung, <strong>Wasser</strong>wirtschaftsverwaltung sowie Betreibern<br />

von <strong>Wasser</strong>aufbereitungs- und <strong>Abwasser</strong>behandlungsanlagen fördern. Mit über 500 Teilnehmern<br />

bietet die Veranstaltung ein breites Diskussionsforum für Vertreter aus Industrie,<br />

Forschungseinrichtungen und Verwaltung. Die Themenfelder decken die Bereiche<br />

Anlagenplanung, Neuentwicklungen sowie Betriebserfahrungen mit bereits im Betrieb<br />

befindlichen Anlagen ab. Das Vortragsprogramm wird durch eine Fachausstellung im<br />

Foyer abgerundet. Die zweijährlich abgehaltene Tagung wird das nächste Mal im Oktober<br />

2013 in Aachen stattfinden.<br />

Website: www.awm.rwth-aachen.de<br />

(c) Torsten Lohse_pixelio.de<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1039


NETZWERK WISSEN Porträt<br />

Vier Projekte, die etwas bewegen<br />

Forschungsschwerpunkte des Instituts für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen<br />

Aktuell beschäftigen <strong>sich</strong> die Wissenschaftler am Institut für Siedlungswasserwirtschaft (ISA) unter anderem<br />

mit den folgenden Forschungsschwerpunkten: Elimination von Spurenstoffen in kommunalen Kläranlagen,<br />

Ressourcenschonung: Phosphorrückgewinnung, <strong>Wasser</strong>sensible Stadtentwicklung zur Anpassung der Infrastruktur<br />

an Klimatrends und Energieoptimierung in der <strong>Abwasser</strong>reinigung<br />

Das ISA erforscht Möglichkeiten und Grenzen der Technologien zur Elimination von<br />

Spurenstoffen in kommunalen Kläranlagen. © RWTH Aachen<br />

Elimination von Spurenstoffen<br />

in kommunalen<br />

Kläran lagen – Mikroverunreinigungen<br />

in der aquatischen<br />

Umwelt<br />

Spurenstoffe, die auch als Mikroverunreinigungen<br />

bezeichnet<br />

werden, sind in der aquatischen<br />

Umwelt allgegenwärtig und aufgrund<br />

des Fortschritts hochauflösender<br />

Analyseverfahren in den<br />

letzten Jahren vermehrt detektiert<br />

worden. Neben Stoffen wie Industriechemikalien<br />

und Flammschutzmitteln<br />

rückten in den vergangenen<br />

Jahren die pharmazeutischen Wirkstoffe<br />

in den Fokus von Wissenschaftlern<br />

und Öffentlichkeit.<br />

Humanpharmaka werden entweder<br />

unverändert oder nach Umbau im<br />

menschlichen Organismus als Konjugate<br />

bzw. Metaboliten ausgeschieden<br />

und gelangen so ins<br />

<strong>Abwasser</strong>. Da eine gezielte Elimination<br />

dieser Stoffe nicht dem Stand<br />

der Technik kommunaler Kläranlagen<br />

entspricht, werden Humanpharmaka<br />

und ihre Metaboliten zu<br />

nennenswerten An teilen über den<br />

Kläranlagenablauf in die als Vorfluter<br />

genutzten Oberflächengewässer<br />

geleitet. Veterinärpharmaka werden<br />

mit der Gülle auf die Felder ausgebracht<br />

und gelangen überwiegend<br />

durch Abspülungen in die Oberflächengewässer.<br />

Bislang wurden weit<br />

über 100 Arzneimittelwirkstoffe teilweise<br />

in relevanten Konzentrationen<br />

oberhalb ökotoxikologischer<br />

Wirkschwellen im aquatischen<br />

Kreislauf nachgewiesen.<br />

Humanpharmaka werden, insbesondere<br />

vor dem Hintergrund<br />

des demographischen Wandels, der<br />

steigenden individuellen Lebenserwartung<br />

und des damit verknüpften<br />

steigenden Arzneimittelkonsums,<br />

in Zukunft in noch größerer<br />

Anzahl und Menge über die kommunalen<br />

<strong>Abwasser</strong>wege in die<br />

Umwelt eingebracht werden.<br />

Aufgrund der Persistenz, des Bioakkumulationspotenzials<br />

und der<br />

Toxizität von Spurenstoffen sind<br />

breit gefächerte Bestrebungen<br />

unerlässlich, den Eintrag von Spurenstoffen<br />

in die Kanalisation bzw.<br />

in die Gewässer zu minimieren.<br />

Dazu bedarf es zunächst der Bilanzierung<br />

von Spurenstoffen aus<br />

Direkt- und Indirekteinleiter-Punktquellen,<br />

wie Industriebetrieben,<br />

Krankenhäusern und Kläranlagen.<br />

Zudem sind Untersuchungen verschiedener<br />

Verfahren und Verfahrenskombinationen<br />

nötig, durch<br />

deren Einsatz der Eintrag von Spurenstoffen<br />

in die aquatische Umwelt<br />

vermindert werden kann. Derzeit<br />

werden insbesondere die Oxidation<br />

mittels Ozon und die Adsorption<br />

der Spurenstoffe an Aktivkohle wissenschaftlich<br />

untersucht. Darüber<br />

hinaus sind erweiterte Oxidationsverfahren<br />

(advanced oxidation processes<br />

– AOP) sowie der Einsatz von<br />

Membrantechnik (als Vorbehandlungsschritt<br />

oder in Verbindung mit<br />

einer anderen Verfahrenstechnik)<br />

Gegenstand der Forschung. Zu allen<br />

Technologien erforscht das ISA<br />

November 2011<br />

1040 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Porträt NETZWERK WISSEN<br />

Möglichkeiten und Grenzen hin<strong>sich</strong>tlich<br />

des Einsatzes zur Spurenstoffelimination<br />

in kommunalen<br />

Kläranlagen und befasst <strong>sich</strong> außerdem<br />

mit dem Energiebedarf und<br />

den Kosten dieser zusätzlichen Verfahrensstufen.<br />

Viele dieser Projekte gehören<br />

einem großen Forschungsschwerpunkt<br />

an, den das Ministerium für<br />

Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft,<br />

Natur- und Verbraucherschutz<br />

(MKULNV) des Landes Nordrhein-Westfalen<br />

2008 durch eine<br />

europaweite Ausschreibung eines<br />

Ideenwettbewerbes initiierte. Dem<br />

Themenschwerpunkt „Elimination<br />

von Arzneimitteln und organischen<br />

Spurenstoffen“ fielen zehn Projekte<br />

zu, deren Bearbeitung Mitte 2010<br />

gestartet wurde. In den meisten<br />

Projekten ist das ISA maßgeblich<br />

beteiligt. Insgesamt sind über<br />

30 Institutionen mit der Bearbeitung<br />

der Projekte betraut. Informationen<br />

zu den Projektinhalten und<br />

-teams sind unter der vom ISA un -<br />

terhaltenen Internetpräsenz www.<br />

spurenstoffe.net zu finden.<br />

Ressourcenschonung:<br />

Phosphorrückgewinnung<br />

Seit zehn Jahren befassen <strong>sich</strong> die<br />

Wissenschaftler am ISA mit Möglichkeiten,<br />

Nährstoffe – vor allem<br />

Phosphor – im Bereich der <strong>Abwasser</strong>reinigung<br />

und Klärschlammbehandlung<br />

rückzugewinnen.<br />

Phosphor ist neben Stickstoff<br />

von essentieller Wichtigkeit für alle<br />

biologischen Organismen. Für das<br />

Wachstum der Pflanzen ist Phosphor<br />

ein limitierender Faktor und<br />

daher ein Hauptbestandteil jedes<br />

Pflanzendüngers. In dieser Funktion<br />

ist Phosphor nicht durch andere<br />

Stoffe substituierbar. Zentrale Be -<br />

deutung im Sinne eines nachhaltigen<br />

Wirtschaftens erhält Phosphor<br />

bereits heute, da die statische<br />

Reichweite der weltweit verfügbaren<br />

und heute wirtschaftlich abbaubaren<br />

Lagerstätten auf etwa 100<br />

Jahre beziffert wird.<br />

In der Siedlungswasserwirtschaft<br />

hat Phosphor eine besondere<br />

Bedeutung, da er seit vielen Jahren<br />

gezielt aus dem <strong>Abwasser</strong> eliminiert<br />

wird, um einer Eutrophierung der<br />

Vorfluter und nachfolgenden Ge -<br />

wässer vorzubeugen. Der bei der<br />

<strong>Abwasser</strong>reinigung in den Klärschlamm<br />

überführte Phosphor wird<br />

seit Jahrzehnten in unterschiedlichem<br />

Maße in der Landwirtschaft<br />

eingesetzt und trägt so zur Düngung<br />

der angebauten Nutzpflanzen<br />

bei. Mit dem Klärschlamm werden<br />

allerdings nicht nur Nährstoffe sondern<br />

auch organische und anorganische<br />

Schadstoffe auf die Felder<br />

ausgebracht, weshalb diese Entsorgungsoption<br />

immer mehr im Brennpunkt<br />

steht. In gleichem Maße<br />

ansteigend sind dadurch die Klärschlammmengen,<br />

die einer thermischen<br />

Entsorgung ohne stoffliche<br />

Nutzung der enthaltenen Nährstoffe<br />

zugeführt werden.<br />

Verfahren zur Phosphorrückgewinnung<br />

aus <strong>Abwasser</strong> oder Klärschlamm,<br />

die den Phosphor gezielt<br />

rückgewinnen und dabei eine Trennung<br />

der Wertstoffe von den Schadstoffen<br />

ermöglichen, können dieses<br />

Dilemma lösen: Einerseits werden<br />

die Nährstoffe in den Kreislauf<br />

zurückgeführt, andererseits kann<br />

eine schadlose Klärschlammentsorgung<br />

über thermische Prozesse<br />

erfolgen.<br />

Die erzeugten Sekundärphosphate,<br />

die als Dünger oder als Ausgangsstoffe<br />

für die Düngemittelindustrie<br />

eingesetzt werden können,<br />

müssen folgende zwei<br />

Bedingungen erfüllen:<br />

1. Die enthaltenen Pflanzennährstoffe<br />

müssen ausreichend löslich<br />

sein, um über die Pflanzenwurzeln<br />

aufgenommen werden<br />

zu können.<br />

2. Der Gehalt an Schadstoffen soll<br />

die gesetzlichen Vorgaben für<br />

Düngemittel deutlich unterschreiten<br />

und bei sachgerechter<br />

Anwendung der Düngemittel<br />

nicht zu einer Schadstoffanreicherung<br />

im Boden führen.<br />

Zum Themenbereich „Phosphorrecycling“<br />

wurde Mitte September die<br />

von BMBF und BMU getragene Förderinitiative<br />

„Kreislaufwirtschaft für<br />

Pflanzennährstoffe, insbesondere<br />

Phosphor“ im Rahmen einer<br />

Schlusspräsentation in der Auferstehungskirche<br />

in Berlin abgeschlossen.<br />

Die vielfältigen Arbeitsergebnisse<br />

wurden von den Projektbearbeitern<br />

der Öffentlichkeit präsentiert.<br />

An mehreren Projekten der<br />

Förderinitiative war das ISA beteiligt,<br />

u.a. am wissenschaftlichen Koordinierungsprojekt.<br />

Die Textbeiträge zu<br />

den Schlusspräsentationen aller Forschungsnehmer<br />

sind im Band 228<br />

der Schriftenreihe Ge wässerschutz<br />

– <strong>Wasser</strong> – <strong>Abwasser</strong> doku mentiert<br />

und stehen auf der Home page der<br />

Förderinitiative zur Verfügung<br />

(www.phosphorrecycling.eu).<br />

<br />

Phosphor ist<br />

neben Stickstoff<br />

von essentieller<br />

Wichtigkeit für<br />

alle biologischen<br />

Organismen.<br />

© RWTH Aachen<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1041


NETZWERK WISSEN Porträt<br />

Im Rahmen des Projektes „Prozessoptimierung von<br />

Membranbelebungsanlagen“ (ProM) wird untersucht, wie<br />

<strong>sich</strong> der Energiebedarf senken lässt.<br />

© RWTH Aachen<br />

<strong>Wasser</strong>sensible Stadtentwicklung<br />

zur Anpassung der<br />

Infrastruktur an Klimatrends<br />

Im Rahmen des Forschungsvorhabens<br />

„<strong>Wasser</strong>sensible Stadtentwicklung“<br />

wurden im ISA Anpassungsmaßnahmen<br />

für die Siedlungsentwässerung<br />

entwickelt, die es er -<br />

möglichen, die Folgen des Klimawandels<br />

zu kompensieren und die<br />

zielgerichtete Regenwasserbehandlung<br />

und -ableitung auch zukünftig<br />

zu gewährleisten. Das Projekt steht<br />

für einen weiteren Arbeitsschwerpunkt<br />

des ISA.<br />

Die bisherigen Ergebnisse der<br />

Klimamodelle lassen zukünftig eine<br />

Häufung von Starkniederschlägen<br />

erwarten. Damit verbunden ist mit<br />

einer Zunahme von Sturzfluten in<br />

besiedelten Räumen wie auch mit<br />

einer Zunahme von Mischwasserentlastungen<br />

in die Gewässer zu<br />

rechnen. Deshalb ist es wichtig, die<br />

nur langsam transformierbaren Entwässerungsanlagen<br />

rechtzeitig an<br />

die <strong>sich</strong> verändernden Niederschlagsverhältnisse<br />

anzupassen. So<br />

zeigt das Projekt „<strong>Wasser</strong>sensible<br />

Stadtentwicklung“ Lösungen, wie<br />

den Herausforderungen des Klimawandels<br />

begegnet werden kann:<br />

Um die Auswirkungen des Klimawandels<br />

zu kompensieren und<br />

dabei den bisherigen Un<strong>sich</strong>erheiten<br />

bei der Bestimmung der<br />

zukünftigen Bemessungsniederschläge<br />

Rechnung zu tragen, ist<br />

eine Reduzierung der an das zentrale<br />

Entwässerungssystem angeschlossenen<br />

Flächen ein erster<br />

Schritt. Ergänzend sind flexible<br />

Anpassungsmaßnahmen zu entwickeln,<br />

die eine Reduzierung der<br />

Folgen von Überflutungen nach<br />

Extremereignissen zum Ziel haben.<br />

Der Umgang mit Extremereignissen<br />

kann nicht ausschließlich über den<br />

Ausbau des Kanalisationssystems<br />

geschehen. Die Ableitung derartiger<br />

Abflüsse kann ergänzend zu der<br />

Ableitung über die Kanalisation nur<br />

auf der Oberfläche der Gebiete<br />

erfolgen. Insbesondere in innerstädtischen<br />

Bereichen kann mit<br />

einer multi-funktionalen Flächennutzung<br />

eine Reduzierung der Folgen<br />

von Überflutungsereignissen<br />

erreicht werden. Zur Entwicklung<br />

von Maßnahmen einer wassersensiblen<br />

Stadtentwicklungen wurden in<br />

den Gebieten Bochum, Essen und<br />

Herne gekoppelte 1D/2D-Simulationen<br />

von Oberfläche und Kanalnetz<br />

durchgeführt. So war es möglich,<br />

detaillierte Überflutungsbetrachtungen<br />

durchzuführen und zielgerichtet<br />

Maßnahmen zu ergreifen.<br />

Die siedlungswasserwirtschaftlichen<br />

Planungen und die Simulationsberechnungen<br />

wurden ergänzend<br />

intensiv zwischen <strong>Wasser</strong>wirtschaftlern<br />

und Stadtplanern sowie weiteren<br />

Beteiligten des Forschungsprojektes<br />

diskutiert, um offen Vorteile<br />

aber auch Probleme der wassersensiblen<br />

Stadtentwicklung darzustellen.<br />

Die Ergebnisse wurden 2010 in<br />

einer Handlungsempfehlung zur<br />

wassersensiblen Stadtentwicklung<br />

zusammengestellt. Diese Handlungsempfehlung<br />

soll der Planungspraxis<br />

(Stadtbau, Stadtplanung,<br />

Straßenbau, Grünflächen,<br />

Siedlungswasserwirtschaft u.w.) zeigen,<br />

wie eine wassersensible Stadtentwicklung<br />

gelingen kann und<br />

welche Rahmenbedingungen zur<br />

Umsetzung und Akzeptanz der<br />

Maßnahmen auf lokaler Ebene<br />

geschaffen werden müssen.<br />

Die Forschungsarbeiten des ISA<br />

werden aktuell u.a. im Rahmen des<br />

BMBF-Verbundvorhabens „dynaklim“<br />

(www.dynaklim.de) fortgesetzt.<br />

Auf den Ergebnissen aufbauend<br />

setzt z. B. die Stadt Bochum vertiefende<br />

Planungen um.<br />

Energiebedarf und -optimierung<br />

der <strong>Abwasser</strong>reinigung<br />

Membranbioreaktoren (MBR) erreichen<br />

eine sehr gute, völlig feststofffreie<br />

Ablaufqualität, die in hygienischer<br />

Hin<strong>sich</strong>t die Anforderungen<br />

der EU-Badegewässerrichtlinie er -<br />

füllt. Ein weiterer Vorteil von MBR<br />

besteht in ihrer kompakten Bauweise.<br />

Ihr größter Nachteil ist jedoch<br />

der gegenüber Be lebungsanlagen<br />

mit Nachklärung erhöhte Energieverbrauch.<br />

Für eine weitere Verbreitung<br />

dieser aus Ge wässer schutzgründen<br />

vorteilhaften Technologie<br />

sind Energieoptimierungen zu identifizieren<br />

und vorzunehmen.<br />

Die Erarbeitung und Zusammenstellung<br />

von Optimierungsmöglichkeiten<br />

an großtechnischen MBR ist<br />

Ziel im Projekt „Prozessoptimierung<br />

von Membranbelebungsanlagen“<br />

(ProM). Hierzu gibt es erfolgreiche<br />

Beispiele, die den Energiebedarf<br />

einzelner Anlagen bereits wesentlich<br />

senken konnten, ohne die<br />

Betriebs<strong>sich</strong>erheit oder Langzeitbeständigkeit<br />

der Membranen zu<br />

vernachlässigen. Zum einen stehen<br />

die energieintensiven Membrangebläse<br />

zur Deckschichtkontrolle<br />

als Hauptverbraucher im Mittelpunkt.<br />

Die erzeugte Cross-Flow-<br />

Strömung sollte durch den Betrieb<br />

mit hohen Filtratflüssen bestmöglich<br />

ausgenutzt werden. Des Weiteren<br />

sind die Membrangebläse nicht<br />

zum primären Zweck des Sauerstoffeintrages<br />

zu aktivieren, und die<br />

Funktion der Durchmischung der<br />

November 2011<br />

1042 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Porträt NETZWERK WISSEN<br />

Ein Blick zurück auf die über 140 Jahre alte Geschichte der RWTH Aachen<br />

Mit 32 Lehrern und 223 Studenten eröffnete die RWTH Aachen als „Königlich Rheinisch-Westphälische Polytechnische<br />

Schule zu Aachen“ im Jahr 1870 den Lehrbetrieb, mitten im Deutsch-Französischen Krieg. Die lange Bauzeit von der Gründung<br />

eines privaten „Komitee zur Errichtung einer Polytechnischen Schule in Aachen“ 1858 über die Grundsteinlegung 1865<br />

bis zur Eröffnung 1870 lag unter anderem an den Schwierigkeiten bei der Beschaffung der Baumaterialien: Das noch heute<br />

imposant wirkende Gebäude war in einer nicht einmal 80 000 Einwohner zählenden Stadt entstanden. Noch während der<br />

Planungs- und ersten Bauphase galt die polytechnische Schule als erste Einrichtung ihrer Art in Preußen. Im Sommer 1866<br />

verlor sie diesen Rang an das Polytechnikum zu Hannover. Preußen annektierte in diesem Jahr das gleichnamige Königreich.<br />

Ein Stich aus dem Jahr 1879 zeigt das Hauptgebäude und das chemische Laboratorium. ©Hochschularchiv RWTH Aachen.<br />

Im Jahr 1880 wurde aus der direktorgeführten Polytechnischen Schule eine „Technische Hochschule“ mit einer Rektoratsverfassung.<br />

Der Erste Weltkrieg bedeutete einen ernsten Rückschlag. Doch zwischen 1925 und 1932 wurden die bisherigen<br />

Studierendenzahlen wieder aufgeholt und neue Gebäude errichtet. Während des Nationalsozialismus wurde die RWTH wie<br />

andere Hochschulen politisch gleichgeschaltet: Die Freiheit der Lehre und der Forschung wurde eingeschränkt, führenden<br />

Dozenten wurde die Lehrerlaubnis entzogen und viele Studenten mussten die RWTH verlassen. Wegen der Grenznähe zu den<br />

Niederlanden und Belgien war die Hochschule während des Zweiten Weltkriegs ein Jahr lang geschlossen. Sobald der Krieg<br />

beendet war, nahm die RWTH ihren Lehrbetrieb wieder auf. Neue technikferne Fakultäten entstanden: 1965 für Philosophie<br />

und 1966 für Medizin. So wurde aus der technischen Hochschule eine Universität. 1980 wurde die Pädagogische Hochschule<br />

Aachen eingegliedert. Während <strong>sich</strong> andere bundesdeutsche Technische Hochschulen (TH) in Technische Universitäten (TU)<br />

umbenannten, behielt die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen in die Bezeichnung als Technische Hochschule<br />

bei.<br />

Weitere Informationen unter: www.rwth-aachen.de<br />

Membrankammern ist weitgehend<br />

durch andere Maßnahmen <strong>sich</strong>erzustellen.<br />

Darüber hinaus stellen<br />

Rührwerke und Rezirkulationspumpen<br />

weitere Verbraucher dar, denen<br />

im energieoptimierten Betrieb<br />

eines MBR besondere Berück<strong>sich</strong>tigung<br />

gebührt.<br />

Neben filtrationsbedingten<br />

Mehr aufwendungen besteht ein<br />

energetischer Nachteil von MBR<br />

darin, dass sie als aerob stabilisierende<br />

Anlagen betrieben werden,<br />

was mit erhöhtem Sauerstoffbedarf<br />

verbunden ist. Die Energiebilanz<br />

der Kläranlage wird weiterhin<br />

dadurch verschlechtert, dass der<br />

MBR-Schlamm somit keiner anaeroben<br />

Stabilisierung mit Energieerzeugung<br />

durch die Verstromung<br />

des anfallenden Klärgases zugeführt<br />

wird.<br />

Im Projekt „EnReMem“ wird<br />

daher die Implementierung einer<br />

anaeroben Stabilisierungsstufe in<br />

die Verfahrenskette von MBR untersucht.<br />

Wesentliche Projektinhalte<br />

sind die Ermittlung des Klärgasanfalls<br />

bei der Faulung von MBR-<br />

Schlämmen, Untersuchung der Entwässerbarkeit<br />

von MBR-Schlämmen<br />

vor und nach der Faulung sowie<br />

eine Energie- und Kostenbetrachtung<br />

anhand von Modellanlagen.<br />

Des Weiteren werden CO 2 -Bilanzen<br />

für MBR mit und ohne Vorklärung<br />

bzw. Faulung durchgeführt und die<br />

Auswirkungen einer Vorklärung<br />

und Umstellung der Betriebseinstellungen<br />

in Richtung höherer Gasausbeute<br />

auf die Filtrierbarkeit und das<br />

Membranfouling untersucht.<br />

Weitere Informationen:<br />

Institut für Siedlungswasserwirtschaft der<br />

RWTH Aachen<br />

E-Mail: isa@isa.rwth-aachen.de<br />

Telefon: (0241) 8025207<br />

Internet: www.isa.rwth-aachen.de<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1043


NETZWERK WISSEN Porträt<br />

Die Führungskraft-Schmiede Deutschlands<br />

Jedes 5. Vorstandsmitglied kommt von der RWTH Aachen<br />

Mit ihren 260 Instituten in neun Fakultäten gehört die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (RWTH)<br />

Aachen zu den drei größten Universitäten für technische Studiengänge in Deutschland und zu den wichtigsten<br />

Wissenschafts- und Forschungseinrichtungen in Europa. Derzeit sind rund 33 000 Studenten in über 100 Studiengängen<br />

eingeschrieben. Davon kommen über 5200 ausländische Studierende aus 130 Ländern.<br />

Anzahl von 1250 Existenzgründungen.<br />

Daraus wuchsen in den letzten<br />

20 Jahren rund 30 000 neue Arbeitsplätze<br />

in der Region Aachen.<br />

Das imposante Hauptgebäude der RWTH Aachen. © Andreas Herrmann/ats<br />

Die wissenschaftliche Ausbildung<br />

an der RWTH Aachen ist<br />

stark praxisbezogen. Deshalb sind<br />

die Absolventen in der Wirtschaft<br />

gefragte Nachwuchs- und Führungskräfte.<br />

Nationale Rankings<br />

und internationale Bewertungen<br />

bescheinigen den RWTH-Absolventen<br />

eine ausgeprägte Befähigung<br />

zur Bewältigung komplexer Aufgabenstellungen,<br />

zu konstruktiver<br />

Problemlösung in Teamarbeit und<br />

zur Übernahme von Leitungsaufgaben.<br />

Kein Wunder also, dass jedes<br />

fünfte Vorstandsmitglied deutscher<br />

Konzerne von der RWTH Aachen<br />

kommt.<br />

Die Forschungszentren der<br />

RWTH Aachen orientieren <strong>sich</strong> stark<br />

an den aktuellen Erfordernissen der<br />

Industrie. Die Kompetenzzentren<br />

der RWTH Aachen pflegen eine sehr<br />

effektive fach- und fakultätsübergreifende<br />

Zusammenarbeit in interdisziplinären<br />

Verbünden und Foren.<br />

Die Bereiche Informatik und Biologie<br />

beispielsweise, aber auch die<br />

Gesellschaftswissenschaften haben<br />

einen deutlichen Bezug zum ingenieurwissenschaftlichen<br />

Schwerpunkt<br />

der Hochschule. Deshalb entschieden<br />

<strong>sich</strong> unter anderem so<br />

internationale Unternehmen wie<br />

Philips, Microsoft oder Ford dafür,<br />

ihre Forschungseinrichtungen in<br />

der Aachener Region zu bauen. Die<br />

Innovationskraft der Hochschule<br />

zeigt <strong>sich</strong> zudem in der hohen<br />

Hohe Qualität<br />

Daneben ist die RWTH Aachen<br />

größte Arbeitgeberin und Ausbilderin<br />

der Region. Den erfolgreichen<br />

Wandel vom Bergbaugebiet zur<br />

Hightech-Region wird die Hochschule<br />

auch weiterhin als treibende<br />

Kraft entscheidend prägen und mitgestalten.<br />

Hohe Qualität in Lehre<br />

und Forschung bilden auch den<br />

Ausgangspunkt für die internationale<br />

Zusammenarbeit der RWTH<br />

Aachen. In Netzwerken wie der<br />

IDEA League setzt die RWTH Aachen<br />

mit führenden Technischen Universitäten<br />

anderer Länder die Qualitätsstandards<br />

für Studiengänge und<br />

wissenschaftliche Weiterbildung.<br />

Mit Universitätsgründungen nach<br />

Vorbild der RWTH Aachen in Thailand<br />

und im Oman wird diese<br />

erfolgreiche Wissenschaftsstruktur<br />

auch international vermarktet.<br />

Im Rahmen der Exzellenzinitiative<br />

erhielt die RWTH Aachen durch<br />

die Bewilligung von insgesamt drei<br />

Exzellenzclustern, einer Graduiertenschule<br />

und des Zukunftskonzepts<br />

„RWTH Aachen 2020: Meeting<br />

Global Challenges“ weitere Impulse<br />

für eine ausgeprägte internationale<br />

Wettbewerbsfähigkeit.<br />

Weitere Informationen:<br />

www.rwth-aachen.de<br />

November 2011<br />

1044 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Porträt NETZWERK WISSEN<br />

RWTH ist Spitzenreiter bei Stipendien<br />

Im laufenden Wintersemester werden an der RWTH 589 Stipendiaten durch den Bildungsfonds gefördert. Damit<br />

ist die Aachener Hochschule zum dritten Mal Spitzenreiter bei der Stipendienvergabe in Nordrhein-Westfalen.<br />

Beim Bildungsfonds müssen die<br />

Universitäten jeweils 1800 Euro<br />

pro Stipendiat von Privaten, Unternehmen<br />

oder Organisationen einwerben,<br />

dann legen Land oder<br />

Bund noch einmal den gleichen<br />

Betrag drauf. Mehr als 1 Mio. Euro<br />

hat die Abteilung Fundraising der<br />

RWTH bislang für den 2009 eingerichteten<br />

Bildungsfonds von rund<br />

80 Geldgebern eingesammelt, darunter<br />

große Unternehmen wie<br />

Bosch, Continental und Aachen-<br />

Münchener, aber auch regionale<br />

Firmen und Ehemalige der Technischen<br />

Hochschule. 2012 will die<br />

RWTH insgesamt 800 Stipendien<br />

vergeben.<br />

Weitere Informationen unter:<br />

www.rwth-aachen.de/go/id/bbkg/<br />

© Andreas Herrmann/ats<br />

Bonding schlägt Brücken zwischen Studenten und Unternehmern<br />

Aachener Initiative verbreitete <strong>sich</strong> über ganz Deutschland<br />

Studenten schon während des Studiums Einblicke ins spätere Berufsleben zu ermöglichen und Kontakte zu<br />

möglichen Arbeitgebern zu knüpfen – das ist das Ziel der bonding-studenteninitiative e.V. Seit über 20 Jahren<br />

organisiert die Initiative dazu verschiedene für Studenten kostenlose Veranstaltungen. So ist der<br />

Verbund unter anderem<br />

größter Anbieter von Firmenkontaktmessen<br />

in<br />

Deutschland.<br />

Im Jahr 1988 von Studenten<br />

der RWTH Aachen gegründet<br />

sprach <strong>sich</strong> das Konzept<br />

der bonding-studenteninitiative<br />

e.V. bald in ganz<br />

Deutschland herum wie ein<br />

Lauffeuer. Schon bald wurden<br />

weitere Gruppen auch<br />

an anderen Hochschulen<br />

gegründet. Inzwischen ist<br />

bonding deutschlandweit<br />

an 11 Standorten vertreten<br />

und zählt insgesamt ca. 350<br />

aktive Mitglieder. Auch international ist bonding aktiv. Zusammen mit der Partnerinitiative BEST (Board of<br />

European Students of Technology), einer internationalen unpolitischen Non-Profit-Organisation, engagiert<br />

<strong>sich</strong> die Studenteninitiative weltweit.<br />

Als eingetragener gemeinnütziger Verein arbeiten alle Mitarbeiter ehrenamtlich. Sämtliche Veranstaltungen<br />

sind für Studenten kostenlos.<br />

Weitere Informationen unter: www.bonding.de<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1045


NETZWERK WISSEN Porträt<br />

Der Aachener<br />

Dom.<br />

© Andreas<br />

Herrmann/ats<br />

Wo der Quell des Lebens sprudelt<br />

Als „Stadt des <strong>Wasser</strong>s“ blickt Aachen auf eine geschichtsträchtige<br />

Vergangenheit zurück<br />

Schon der Name verrät es: Aachen ist eine Stadt des <strong>Wasser</strong>s. So leitet <strong>sich</strong> der Name vom Altgermanischen<br />

Ahha – „<strong>Wasser</strong>“ ab. Denn bis zur Erbauung des Aachener Doms um 800 n. Chr. war die Stadt vor allem wegen<br />

ihrer zahlreichen Quellen bekannt, die stark schwefelhaltiges, bis zu 74 °C heißes <strong>Wasser</strong> sprudeln lassen.<br />

Bereits Kelten und Römer wussten<br />

um die wohltuende Kraft<br />

der „Aquae Granni“, wie Aachen auf<br />

Latein heißt. Diesen im Mittelalter<br />

verbreiteten Namen soll die Stadt<br />

dem keltischen <strong>Wasser</strong>- und Bädergott<br />

Grannus verdanken. Auch Karl<br />

der Große (747 bis 814 n. Chr.) soll<br />

schon von der Stadt geschwärmt<br />

haben: „Oft und mit besonderer<br />

Lust hat er die warmen <strong>Wasser</strong><br />

geliebt und sie gebraucht“, berichtet<br />

Karls Biograph Einhard (770 bis<br />

840 n. Chr.), ebenso, dass die Stadt<br />

eben jener kaiserlichen Vorliebe<br />

den Aufstieg zur Residenzstadt verdankte.<br />

Als Kurstadt darf <strong>sich</strong> die<br />

Stadt, die im heutigen Dreiländereck<br />

Deutschland-Belgien-Niederlande<br />

liegt, eigentlich Bad Aachen<br />

nennen. Diese Bezeichnung wird<br />

allerdings kaum verwendet, da der<br />

Name ansonsten in Listen und Verzeichnissen<br />

nicht mehr an erster<br />

Stelle erscheint.<br />

Mineral- und Heilquellen<br />

Ihr guter Ruf und der unverkennbare<br />

Schwefelgeruch der Quellen<br />

eilten Aachen weit voraus und<br />

machten es weithin berühmt. Während<br />

andernorts die Mineral- und<br />

Heilquellen noch im Nebel mittelalterlichen<br />

Aberglaubens gefangen<br />

hingen, entwickelte man in Aachen<br />

schon wegweisende Fremdenverkehrsstrategien<br />

rund um die heißen<br />

Quellen. Aus allen Teilen Europas<br />

eilten die Menschen herbei, um <strong>sich</strong><br />

November 2011<br />

1046 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Porträt NETZWERK WISSEN<br />

hier die vielgepriesenen Wonnen<br />

einer Bade- oder Trinkkur zu gönnen.<br />

Einzig Friedrich der Große<br />

(1712 bis 1786 n. Chr.) äußerte <strong>sich</strong><br />

kritisch über die sprudelnde Vielfalt<br />

des Aachener Badelebens: „wo<br />

soviel Leute hinkommen, um <strong>sich</strong><br />

abzulenken, und von wo so viele<br />

andere fortgehen, ohne gesund zu<br />

sein, wo Ruhmredigkeit der Ärzte<br />

wie Liebesintrigen ihr Spiel gleichermaßen<br />

treiben, wo schließlich<br />

Gebrechlichkeit und die Vorurteile<br />

so viele Personen aus allen Enden<br />

der Welt heranziehen“.<br />

Heute hat die moderne Wissenschaft<br />

Friedrichs Zweifel an der<br />

Heilkraft des Aachener <strong>Wasser</strong>s<br />

längst widerlegt. Es gilt als erwiesen,<br />

dass die Wärme und insgesamt<br />

19 verschiedene Mineral-Elemente<br />

der schwefelhaltigen NatriumchloridHydrogen-Carbonat-Thermen<br />

einen positiven Einfluss auf Erkrankungen<br />

der Knochen, Muskeln,<br />

Gelenke und Haut üben. Dies und<br />

wahrscheinlich auch das Ambiente<br />

dieser Kurstadt locken pro Jahr<br />

rund 8000 Besucher, <strong>sich</strong> in einem<br />

der drei Sanatorien einer Behandlung<br />

mit dem Aachener Quellwasser<br />

zu unterziehen.<br />

Schon Kaiser Karl der Große soll<br />

von Aachens Quellen geschwärmt<br />

haben. © Andreas Herrmann/ats<br />

Der Spatzenbrunnen erfrischt<br />

Mensch und Tier.<br />

© Andreas Herrmann/ats<br />

Weitere Informationen:<br />

aachen tourist service e.v.<br />

Tel. (0241) 180 29 60<br />

E-Mail: info@aachen-tourist.de<br />

www.aachen-tourist.de<br />

Der Elisenbrunnen. © Andreas Herrmann/ats<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1047<br />

Der Quell des<br />

Lebens sprudelt<br />

überall in<br />

Aachen.<br />

© Helene Souza_<br />

pixelio.de


NETZWERK WISSEN Aktuell<br />

Sächsische Forscher arbeiten<br />

an <strong>Wasser</strong>versorgung Brasílias<br />

Die Trinkwasserversorgung der Hauptstadt Brasiliens wird ab 2013 problematisch. Zu schaffen macht Brasília<br />

neben dem schnellen Wachstum der Bevölkerung vor allem der Wandel der Landnutzung im Bundesdistrikt<br />

um die Hauptstadt herum. Forscher aus Deutschland und Brasilien haben <strong>sich</strong> daher im Rahmen der Internationalen<br />

<strong>Wasser</strong>forschungsAllianz Sachsen zum Ziel gesetzt, die wissenschaftliche Grundlage zu schaffen,<br />

damit die <strong>Wasser</strong>ressourcen Brasílias und seiner Umgebung künftig nachhaltig bewirtschaftet werden.<br />

Im Jahr 1956 wurde Brasília für<br />

600 000 Menschen geplant. Mehr<br />

als 50 Jahre später stößt der Distrikt<br />

an seine Grenzen: 2,5 Mio. Menschen<br />

bevölkern die Hauptstadtregion.<br />

2025 werden es wahrscheinlich<br />

über 3,2 Mio. sein. Das ungebrochene<br />

Bevölkerungswachstum wird<br />

in naher Zukunft problematisch,<br />

besonders für die <strong>Wasser</strong>versorgung:<br />

„Die Stadt und der Bundesdistrikt<br />

Brasília werden ab 2013<br />

Schwierigkeiten mit der Trinkwasserversorgung<br />

bekommen“, sagt<br />

Prof. Holger Weiß. Der Leiter des<br />

UFZ-Departments Grundwassersanierung<br />

koordiniert zusammen mit<br />

Prof. Franz Makeschin von der Technischen<br />

Universität Dresden eines<br />

der fünf Projekte der Internationalen<br />

<strong>Wasser</strong>forschungsAllianz<br />

Sachsen (IWAS) in der Modellregion<br />

Lateinamerika, das Projekt IWAS<br />

Água DF.<br />

Geowissenschaftler suchen im Abstrom der Deponie<br />

Lixão do Jóquei nach belastetem Sickerwasser.<br />

© Reiner Stollberg/UFZ<br />

Die <strong>Wasser</strong>vorräte von Brasiliens Hauptstadt können in absehbarer<br />

Zeit dem Wachstum der Millionenstadt nicht mehr standhalten. Ein<br />

deutsch-brasilianisches Forscherteam hat <strong>sich</strong> zum Ziel gesetzt, bis<br />

2013 die wissenschaftlichen Grundlagen dafür zu schaffen, dass die<br />

<strong>Wasser</strong>ressourcen Brasílias und seiner Umgebung in Zukunft<br />

nachhaltig bewirtschaftet werden können. © Prof. Dr. Georg Teutsch/UFZ<br />

Deutsches Know-how<br />

Ziel des vom Bundesforschungsministerium<br />

seit 2008 finanzierten<br />

Vorhabens ist es, für die Stadt und<br />

ihre Einwohner die wissenschaftlichen<br />

Grundlagen einer nachhaltigen<br />

Bewirtschaftung der <strong>Wasser</strong>ressourcen<br />

im Rahmen eines Integrierten<br />

<strong>Wasser</strong>ressourcenmanagements<br />

(IWRM) zu schaffen. Ein Ansatz, der<br />

für Brasília sowie für ganz Südamerika<br />

noch weitgehend Neuland ist<br />

und gute Chancen bietet, deutsches<br />

Know-how zu vermarkten. Die<br />

schwierige <strong>Wasser</strong>versorgung ist<br />

typisch für viele boomende Städte in<br />

Lateinamerika und Asien: Die Anlage<br />

der Infrastruktur für die Versorgung<br />

und Entsorgung von <strong>Wasser</strong>, etwa<br />

der Bau von <strong>Abwasser</strong>leitungen,<br />

Kläranlagen und die Trinkwasseraufbereitung,<br />

hält mit der Bevölkerungsentwicklung<br />

kaum Schritt.<br />

Die Internationale <strong>Wasser</strong>forschungsAllianz<br />

Sachsen (IWAS) soll<br />

konkrete Beiträge zu einem integrierten<br />

<strong>Wasser</strong>ressourcen-Management<br />

(IWRM) in fünf hydrologisch<br />

sensitiven Regionen liefern. Ausgehend<br />

von drängenden <strong>Wasser</strong>problemen<br />

weltweit werden spezifische<br />

Fragestellungen in verschiedenen<br />

Weltregionen untersucht. IWAS ist<br />

ein Verbundprojekt des Helmholtz-<br />

Zentrums für Umweltforschung<br />

(UFZ), der Technischen Universität<br />

Dresden und der Stadtentwässerung<br />

Dresden GmbH als unternehmerischem<br />

Partner.<br />

Weitere Informationen bei:<br />

Helmholtz Centre For Environmental<br />

Research – UFZ<br />

www.ufz.de<br />

November 2011<br />

1048 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Aktuell NETZWERK WISSEN<br />

Netzwerk gegen Umweltprobleme<br />

im Mittelmeerraum<br />

Drohender Klimawandel<br />

Forschungszentren aus Frankreich und Deutschland haben ein Memorandum<br />

of Understanding unterzeichnet. In dieser Kooperation wollen<br />

deutsche und französische Forschungseinrichtungen Lösungen zur<br />

Anpassung an den globalen Wandel im Mittelmeerraum entwickeln.<br />

Das französische Forschungskonsortium SICMED vereint seine Kräfte<br />

mit dem deutschen TERENO-MED-Netzwerk, dessen Ziel es ist, Effekte<br />

des demografischen, ökonomischen und klimatischen Wandels auf<br />

mediterrane <strong>Wasser</strong>ressourcen und Ökosysteme zu untersuchen. Das<br />

Netzwerk wird geleitet vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung<br />

(UFZ) in Kooperation mit dem Forschungszentrum Jülich.<br />

Der Mittelmeerraum, der die Länder<br />

Südeuropas, des östlichen<br />

Mittelmeerraums sowie Nordafrika<br />

einschließt, wird besonders stark<br />

von den Auswirkungen des globalen<br />

Klimawandels betroffen sein,<br />

etwa durch Dürren und <strong>Wasser</strong>knappheit.<br />

Hinzu kommen die politischen<br />

Entwicklungen in Nordafrika<br />

und dem Nahen Osten, die<br />

Bevölkerungszunahme, insbesondere<br />

durch Migration und die ökonomischen<br />

Entwicklungen in der<br />

Region. Diese werden die Land- und<br />

<strong>Wasser</strong>nutzung sowie Maßnahmen<br />

zur Sicherung von Nahrung, Energie<br />

und ökonomischem Wachstum in<br />

hohem Maße beeinflussen. Auch<br />

auf Europa werden <strong>sich</strong> die Veränderungen<br />

auswirken.<br />

Deshalb haben Deutschland und<br />

Frankreich ihre Aktivitäten vernetzt:<br />

Die Helmholtz-Gemeinschaft erweitert<br />

ihre integrierten Langzeit-<br />

Umweltobservatorien durch ein<br />

Observatoriennetzwerk im Mittelmeerraum<br />

zu „TERENO-MED“. Auf<br />

französischer Seite haben <strong>sich</strong> eine<br />

Reihe von Forschungsinitiativen<br />

zum übergreifenden „MISTRALS“-<br />

Verbund zusammengeschlossen.<br />

Hierzu gehört das Projekt SICMED,<br />

welches Landnutzungsänderungen<br />

und Effekte auf Ökologie und <strong>Wasser</strong><br />

beobachtet, ähnlich TERENO-<br />

MED. Beide Forschungskonsortien<br />

wollen Lösungsstrategien für eine<br />

nachhaltige Entwicklung der Mittelmeerregion<br />

entwickeln und streben<br />

daher eine verstärkte Zusammenarbeit<br />

an, bei der die Konzepte,<br />

Methoden und Modelle harmonisiert<br />

und gemeinsame Untersuchungsstandorte<br />

aufgebaut werden<br />

sollen.<br />

Deutschland und Frankreich<br />

stellen somit zusätzliche Mittel zur<br />

Verfügung, um die Richtlinie der<br />

Europäischen Kommission gegen<br />

<strong>Wasser</strong>knappheit und Dürren sowie<br />

die Ziele der <strong>Wasser</strong>rahmenrichtlinie<br />

im wasserknappen Südeuropa<br />

und die Ziele des EU-Programms<br />

„Horizon 2020“ umzusetzen. Darüber<br />

hinaus können die Ergebnisse<br />

dazu beitragen, wichtige internationale<br />

politische Prozesse voranzutreiben,<br />

wie beispielsweise die<br />

Union für das Mittelmeer oder den<br />

„Blue Plan“ (MAP-UNEP) und eine<br />

verbesserte Zusammenarbeit zwischen<br />

Europa und Nordafrika.<br />

Zudem möchten das französische<br />

Umweltkonsortium „AllEnvie“, die<br />

Mitglieder des Forschungsbereichs<br />

„Erde und Umwelt“ der Helmholtz-<br />

Gemeinschaft und seine Partner das<br />

Forum nutzen, um die deutsch-französische<br />

Kooperation im Bereich<br />

der integrierten Umweltforschung<br />

zu vertiefen.<br />

Weitere Informationen unter:<br />

www.tereno.net<br />

www.ufz.de/index.php?de=21439<br />

www.sicmed.net/<br />

Helmholtz-Zentrum<br />

Im Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung<br />

(UFZ) erforschen Wissenschaftler die Ursachen<br />

und Folgen der weit reichenden Veränderungen<br />

der Umwelt. Sie befassen <strong>sich</strong> mit <strong>Wasser</strong>ressourcen,<br />

biologischer Vielfalt, den Folgen des Klimawandels<br />

und Anpassungsmöglichkeiten, Umweltund<br />

Biotechnologien, Bioenergie, dem Verhalten<br />

von Chemikalien in der Umwelt, ihrer Wirkung<br />

auf die Gesundheit, Modellierung und sozialwissenschaftlichen<br />

Fragestellungen. Ihr Leitmotiv:<br />

Unsere Forschung dient der nachhaltigen Nutzung<br />

natürlicher Ressourcen und hilft, diese<br />

Lebensgrundlagen unter dem Einfluss des globalen<br />

Wandels langfristig zu <strong>sich</strong>ern. Das UFZ<br />

beschäftigt an den Standorten Leipzig, Halle und<br />

Magdeburg 1000 Mitarbeiter. Es wird vom Bund<br />

sowie von Sachsen und Sachsen-Anhalt finanziert.<br />

Website: http://www.ufz.de/<br />

UFZ-Standort Leipzig, Hauptgebäude 1.0<br />

© Norma Neuheiser<br />

Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung<br />

(UFZ)<br />

Elisabeth Helen Krüger<br />

Koordination <strong>Wasser</strong>forschung<br />

Tel. (0341) 235 1671<br />

www.ufz.de/index.php?de=1432<br />

Forschungszentrum Jülich<br />

Prof. Harry Vereecken<br />

Tel. (02461) 61-4570<br />

www2.fz-juelich.de/icg/icg-4/index.<br />

php?index=139<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1049


NETZWERK WISSEN Aktuell<br />

Der Bachflohkrebs als Assistent<br />

Eine neue Studie zeigt, wie Ozonierung <strong>Abwasser</strong> reinigt<br />

Die Zufuhr von Ozon in Abwässer kann problematische Mikroverunreinigungen wie Pharmaka, Pflanzenschutzmittel<br />

oder Kosmetika aus Abwässern entfernen. Das weist eine neu entwickelte Test-Methode nach, die<br />

am Institut für Umweltwissenschaften der Universität Koblenz-Landau zusammen mit dem Schweizerischen<br />

Bundesamt für Umwelt im Rahmen des Pilotprojektes „Strategie MicroPoll“ entwickelt wurde. Diese Test-<br />

Methode basiert auf einem ganzheitlichen ökologischen Ansatz und untersucht anhand der Laubfraßrate des<br />

Bachflohkrebses Gammarus fossarum, wie wirksam Abwässer durch die Ozonierung gereinigt werden.<br />

Die Laubfraßrate<br />

des Bachflohkrebses<br />

gibt Auskunft<br />

über mögliche<br />

Verunreinigungen<br />

des <strong>Wasser</strong>s.<br />

© Wikipedia<br />

Moderne Kläranlagen haben es<br />

möglich gemacht: In Flüsse,<br />

die vor wenigen Jahrzehnten noch<br />

als stark verschmutzte Kloaken<br />

durch die Landschaft strömten,<br />

kehrte die Natur zurück. Dieser<br />

Erfolg basiert wesentlich auf der<br />

dreistufigen Reinigung der Abwässer:<br />

Grober Dreck wird mechanisch<br />

mit Rechen und Absetzbecken entfernt;<br />

in der biologischen Stufe fressen<br />

Milliarden von Mikroorganismen<br />

gelöste Stoffe; Phosphat wird<br />

schließlich chemisch durch Fällung<br />

entfernt. Doch Mikroverunreinigungen<br />

wie Medikamente, Kosmetika<br />

und Industriechemikalien können<br />

in den Kläranlagenausläufen noch<br />

in einer Konzentration im Nanound<br />

Milligramm-pro-Liter-Bereich<br />

gemessen werden. Besonders in<br />

dicht besiedelten Regionen können<br />

Fließgewässer einen hohen Anteil<br />

an biologisch gereinigtem <strong>Abwasser</strong><br />

aufwei sen. Dort verschlechtern<br />

die Mi kro verunreinigungen die<br />

Ge sund heit der <strong>Wasser</strong>lebewesen<br />

und belasten die Trinkwasservorkommen.<br />

Daher werden geeignete<br />

Technologien zur Reduzierung dieser<br />

Mikroverunreinigung gesucht,<br />

um Einträge in das Ökosystem und<br />

somit negative Auswirkungen auf<br />

Gesundheit des Menschen oder auf<br />

die Umwelt zu verhindern. Bei der<br />

Ozonierung wird Ozon in der dritten<br />

Reinigungsstufe in die weitestgehend<br />

geklärten Abwässer geleitet.<br />

Dort reagiert Ozon hauptsächlich<br />

mit organischen Substanzen<br />

und oxidiert diese auf.<br />

Die Methode<br />

Im Zentrum der Untersuchungen<br />

stand der ökologische Prozess rund<br />

um den Bachflohkrebs Gammarus<br />

fossarum. Dieser typische Bachbewohner<br />

hat die wichtige Aufgabe<br />

im Gewässerökosystem, die im Laub<br />

gebundene Energie anderen Organismen<br />

nutzbar zu machen.<br />

Welche Auswirkungen Mikroverunreinigungen<br />

und die Ozonierung<br />

von Ab wasser auf dieses Mikrosystem<br />

der Energiebereitstellung hat,<br />

un ter suchten die Landauer Wissenschaftler<br />

anhand der Laubfraßrate<br />

der Gammariden, also wie eifrig die<br />

Tierchen das Laub verspeisten oder<br />

verschmähten. In zahlreichen Experimenten<br />

im Labor und im Freiland<br />

zeigte <strong>sich</strong> ein deutlicher Zusammenhang<br />

zwischen Ozonierung,<br />

Schadstoffgehalt und dem Fressverhalten<br />

der Gammariden. In <strong>Wasser</strong>,<br />

das nicht mit Ozon behandelt war<br />

und somit eine erhöhte Schadstoffbelastung<br />

aufwies, war die Laubfraßrate<br />

träge, wohingegen die<br />

Gammariden in ozoniertem <strong>Wasser</strong><br />

eifrig fraßen. Andere Einflussgrößen<br />

auf das Fressverhalten wie veränderter<br />

Geschmack der Blätter oder<br />

der Anteil von gelöstem Kohlenstoff<br />

im Gewässer konnten die Wissenschaftler<br />

als Ursache ausschließen.<br />

Mit diesem Testsystem zeigt <strong>sich</strong><br />

darüber hinaus deutlich: „Mikroverunreinigungen<br />

können die chemische<br />

und ökologische Beschaffenheit<br />

von Gewässern stark beeinflussen“,<br />

unterstreicht Dr. Mirco<br />

Bundschuh, Leiter der Studie am<br />

Landauer Institut für Umweltwissenschaften.<br />

Damit die Vorgaben der<br />

europäischen <strong>Wasser</strong>rahmenrichtlinie<br />

eingehalten werden können, die<br />

bis 2015 eine gute chemische und<br />

ökologische Qualität in Gewässern<br />

vorsieht, sollten die Einträge von<br />

Mikroverunreinigungen durch Kläranlagen<br />

dringend reduziert werden,<br />

so Bundschuh weiter. Mit den derzeitigen<br />

Reinigungstechnologien in<br />

Kläranlagen könne nicht ausreichend<br />

<strong>sich</strong>ergestellt werden, dass<br />

das <strong>Abwasser</strong> hinreichend sauber<br />

und frei von Schadstoffen werde.<br />

„Die effiziente Reinigung von<br />

<strong>Abwasser</strong>n ist ein Zukunftsthema“,<br />

betont Bundschuh. Denn aufgrund<br />

des Klimawandels wird es künftig<br />

teilweise weniger Niederschlag im<br />

Sommer geben, so dass der Anteil<br />

an <strong>Abwasser</strong> in Oberflächengewässern<br />

aufgrund der mangelnden Verdünnung<br />

durch Regenwasser prozentual,<br />

zumindest lokal, zunehmen<br />

wird.<br />

Die Studie ist nachzulesen in<br />

„Water Research“ unter http://www.<br />

elsevier.com/locate/watres oder<br />

direkt bei den Autoren zu beziehen<br />

unter bundschuh@uni-landau.de<br />

oder r.schulz@uni-landau.de<br />

November 2011<br />

1050 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Veranstaltungen<br />

Nachrichten<br />

318. <strong>Wasser</strong>rechtliches Kolloquium<br />

09. Dezember 2011, Curtius-Konfernzaum des Bonner Universitätsclubs, Bonn<br />

Dr. Katharina Kern, Helmholtz-<br />

Zentrum für Umweltforschung<br />

Leipzig, Department Umwelt- und<br />

Planungsrecht, hält einen Vortrag<br />

zum Thema: Arzneimittel als potenzielle<br />

Umweltschadstoffe – Wie geht<br />

das Recht mit dieser Gefährdungslage<br />

um?<br />

Arzneimittelwirkstoffe werden<br />

zunehmend in der Umwelt (Flüsse,<br />

Seen, Grundwasser, Boden) und<br />

sogar im Trinkwasser gefunden. Sie<br />

gelten heute als potenzielle Umweltschadstoffe,<br />

denn sie können durch<br />

Persistenz und Akkumulation nachhaltig<br />

Tiere schädigen und möglicherweise<br />

auch den Menschen<br />

gefährden.<br />

In diesem Vortrag wird skizziert,<br />

wie das ursprünglich als reines<br />

Gesundheitsrecht konzipierte Arzneimittelrecht<br />

mit dieser Gefährdungslage<br />

der Umwelt durch Arzneistoffe<br />

umgeht. Wie wird das<br />

Umweltrisiko von Arzneimitteln<br />

bestimmt und in welchem Ausmaß<br />

und mit welchen Folgewirkungen<br />

wird es in den arzneimittelrechtlichen<br />

Instrumenten der Vormarktund<br />

der Nachmarktkontrolle be -<br />

rück<strong>sich</strong>tigt? Welche Probleme er -<br />

geben <strong>sich</strong> aufgrund der Eigenart<br />

der Umweltrisiken in der Regulierung<br />

und im Vollzug? An welchen<br />

Stellen und warum werden Humanund<br />

Tierarzneimittel unterschiedlich<br />

vom Gesetz behandelt?<br />

Diesen Fragen geht der Vortrag<br />

nach. Daneben soll ein Blick in sektorale<br />

Umweltgesetze (Chemikalien-,<br />

<strong>Wasser</strong>- und Agrarrecht) und<br />

deren Reaktion auf den Eintrag von<br />

umweltgefährlichen Arzneistoffen<br />

in die Umwelt geworfen werden.<br />

Außerdem werden rechtliche und<br />

gesellschaftspolitische Handlungsstrategien<br />

zur Reduzierung der<br />

Umweltrisiken von Arzneistoffen<br />

aufgezeigt.<br />

Dr. Katharina Kern ist wissenschaftliche<br />

Mitarbeiterin am Helmholtz-Zentrum<br />

für Umweltforschung<br />

in Leipzig, im Department<br />

Umwelt- und Planungsrecht. Ein<br />

Arbeitsschwerpunkt von Dr. Kern<br />

umfasst Fragen der Regulierung von<br />

gesundheits- und umweltschädlichen<br />

Risiken von Stoffen (Arzneimittel,<br />

Biozide, Pestizide, Kosmetika,<br />

Chemikalien) durch das europäische<br />

und nationale Stoffrecht sowie<br />

durch angrenzende Rechtsgebiete<br />

wie z. B. das <strong>Wasser</strong>recht. Die Dissertation<br />

„Rechtliche Regulierung der<br />

Umweltrisiken von Human- und<br />

Tierarzneimitteln“, die diesem Vortrag<br />

zu Grunde liegt, wurde mit drei<br />

Preisen ausgezeichnet.<br />

Anmeldung bis zum 01.12.2011<br />

per E-Mail an irwe@uni-bonn.de<br />

Weitere Informationen:<br />

www.jura.uni-bonn.de<br />

BDEW Bundesverband der Energie- und <strong>Wasser</strong>wirtschaft e.V.<br />

Aktuelle Veranstaltungen<br />

<strong>Wasser</strong>- und <strong>Abwasser</strong>hausanschlüsse<br />

15. November 2011, Düsseldorf<br />

<strong>Wasser</strong>entgelte – so kalkulieren Sie richtig<br />

22. November 2011, Düsseldorf<br />

Streitpunkt <strong>Wasser</strong>zähler<br />

8. Dezember 2011, Erfurt<br />

Jetzt informieren und anmelden:<br />

www.ew-online.de<br />

BDEW_AZ_86x59_<strong>Wasser</strong>.indd 1 November 2011<br />

13.10.11 10:15<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1051


Nachrichten<br />

Vereine, Verbände und Organsisationen<br />

Technisches Sicherheitsmanagement in China –<br />

Eine euro-asiatische Erfolgsstory<br />

Gespräche<br />

zum TSM im<br />

<strong>Wasser</strong>werk<br />

Shenzhen<br />

(Liming Zhou,<br />

stellv.<br />

Geschäftsführer<br />

WW<br />

Shenzhen<br />

(2. v. l.),<br />

Thomas Zenz,<br />

DVGW<br />

(3. v. l.)).<br />

Quelle: DVGW<br />

Der DVGW Deutscher Verein des<br />

Gas- und <strong>Wasser</strong>faches e. V. hat<br />

mit Förderung durch das Bundesministerium<br />

für Umwelt, Naturschutz<br />

und Reaktor<strong>sich</strong>erheit (BMU) einen<br />

Meilenstein bei Aufbau und Im -<br />

plementierung des Technischen<br />

Sicherheitsmanagements (TSM) für<br />

die <strong>Wasser</strong>versorgung in China<br />

gelegt [1]. Nach vor<strong>sich</strong>tigen Schätzungen<br />

der chinesischen Vereinigung<br />

für die städtische <strong>Wasser</strong>versorgung<br />

CUWA (Chinese Urban<br />

Water Association) haben bereits<br />

über 200 <strong>Wasser</strong>werke eine interne<br />

TSM-Selbstüberprüfung vorgenommen.<br />

Hintergrund<br />

Seit über vier Jahren unterstützt der<br />

DVGW die CUWA beim Aufbau eines<br />

eigenen TSM auf der Grundlage des<br />

DVGW TSM [2, 3, 4]. Diese Entwicklungen<br />

basieren auf einer Kooperation<br />

zwischen CUWA und DVGW<br />

einschließlich der Übernahme und<br />

Anpassung einiger zentraler Regelwerke<br />

des DVGW. China hat <strong>sich</strong><br />

bewusst nach einem globalen Ranking<br />

dafür entschieden, Elemente<br />

der <strong>Wasser</strong>versorgung nach deutschem<br />

Vorbild zu übernehmen. Dies<br />

gilt insbesondere für das Technische<br />

Sicherheitsmanagement TSM des<br />

DVGW.<br />

Die Tatsache, dass die chinesische<br />

<strong>Wasser</strong>behörde bereits im Jahr<br />

2008 vier TSM-Pilotprojekte durchgeführt<br />

hat, unterstreicht den Willen<br />

Chinas, das deutsche TSM flächendeckend<br />

einzuführen.<br />

Die viel versprechende Entwicklung<br />

des TSM in China hat das BMU<br />

veranlasst, das DVGW Projekt<br />

„Aufbau und Implementierung<br />

eines technischen Sicherheitsmanagementsystems<br />

für die <strong>Wasser</strong>versorgung<br />

in der Volksrepublik<br />

China auf Basis des DVGW-Regelwerkes<br />

W 1000 (DVGW-TSM)“ für<br />

das Jahr 2009 zu fördern.<br />

Erfolgsbilanz<br />

Das TSM-Verfahren ist auf eine<br />

breite Zustimmung bei den chinesischen<br />

<strong>Wasser</strong>versorgern und Behörden<br />

gestoßen. Folgendes Ergebnis<br />

ist Beleg für den Gesamterfolg der<br />

Projektarbeit:<br />

""<br />

Nach zurückhaltenden Schätzungen<br />

der CUWA haben bereits<br />

über 200 <strong>Wasser</strong>versorger aus<br />

etwa acht Provinzen eine interne<br />

TSM-Selbstüberprüfung vollzogen.<br />

Dabei haben die <strong>Wasser</strong>versorger<br />

anhand eines Fragebogens<br />

ihr eigenes Unternehmen<br />

auf freiwilliger Basis überprüft.<br />

Die Erwartungen von DVGW und<br />

CUWA wurden bei Weitem übertroffen.<br />

Dieser Gesamterfolg ist das Ergebnis<br />

einer Reihe von Einzelelementen.<br />

Hier sind u. a. folgende Aspekte<br />

hervorzuheben:<br />

""<br />

Das einheitliche Verständnis von<br />

Prozessen und Randbedingungen<br />

des TSM-Verfahrens konnte<br />

wesentlich verbessert werden,<br />

insbesondere vor dem Hintergrund<br />

unterschiedlicher Sprachen<br />

und Mentalitäten. Gute<br />

Voraussetzungen für diese<br />

erfolgreiche Kommunikation<br />

haben vor allem die direkten,<br />

persönlichen Gespräche im Rahmen<br />

von gemeinsamen Arbeitstreffen<br />

geboten.<br />

""<br />

Grundlage für die Zusammenarbeit<br />

von CUWA und DVGW sind<br />

bislang drei aufeinander aufbauende<br />

Kooperationsvereinbarungen.<br />

Diese beziehen <strong>sich</strong> u. a. auf<br />

die Randbedingungen, Strukturen<br />

und Prozesse des TSM-Verfahrens.<br />

""<br />

Aufgrund der im Rahmen von<br />

TSM-Pilotprojekten erzielten Er -<br />

gebnisse haben die beteiligten<br />

<strong>Wasser</strong>versorger unmittelbar Verbesserungsmaßnahmen<br />

eingeleitet.<br />

TSM-Experten wurden<br />

nach ihren Erfahrungen zur verfahrenstechnischen<br />

Abwicklung<br />

der TSM-Vor-Ort-Überprüfungen<br />

bei jenen Pilotprojekten befragt.<br />

Diese wurden zur Fortentwicklung<br />

des TSM-Verfahrens genutzt.<br />

""<br />

DVGW und CUWA haben den<br />

Trinkwasserversorgungsunternehmen<br />

TSM u. a. im Rahmen<br />

mehrerer Veranstaltungen erläutert<br />

und die Vorteile bekannt<br />

gemacht.<br />

""<br />

Das Feedback aus den chinesischen<br />

<strong>Wasser</strong>versorgungsunter-<br />

November 2011<br />

1052 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Vereine, Verbände und Organsisationen<br />

Nachrichten<br />

nehmen zum TSM-Leitfaden ist<br />

durchweg positiv. Die Tatsache,<br />

dass einige große <strong>Wasser</strong>versorger<br />

bei der Erarbeitung des TSM-<br />

Leitfadens beteiligt wurden, hat<br />

den Imagetransfer wesentlich<br />

unterstützt.<br />

""<br />

CUWA hat den TSM-Leitfaden,<br />

der die Grundlage der internen,<br />

sowie externen TSM-Überprüfungen<br />

bildet, mit den Erfahrungen<br />

aus den Pilotprojekten fortgeschrieben<br />

und als offizielle<br />

Fassung veröffentlicht.<br />

""<br />

Das TSM-Verfahren ist mittlerweile<br />

weithin anerkannt und wird<br />

durch das zuständige Bauministerium<br />

zunehmend unterstützt.<br />

Dies wird z. B. durch die Art der<br />

Veröffentlichung des TSM-Leitfadens<br />

er<strong>sich</strong>tlich. So ordnete das<br />

Bauministerium offiziell an, den<br />

Leitfaden nicht nur an die CUWA-<br />

Mitgliedsunternehmen, sondern<br />

an alle städtischen <strong>Wasser</strong>versorgungsunternehmen<br />

zu versenden.<br />

Ein weiteres Beispiel für die<br />

Unterstützung durch das Bauministerium<br />

bestand in der besonderen<br />

Art der Bekanntmachung<br />

des TSM-Leitfadens in der zu<br />

CUWA gehörenden „Zeitung für<br />

<strong>Wasser</strong>versorgung und -Sparen“,<br />

die einer „Werbung“ für dieses<br />

Verfahren gleich kam. Beide Aktionen<br />

sind für chinesische Verhältnisse<br />

außergewöhnlich und ein<br />

deutliches Zeichen für die <strong>Wasser</strong>versorger,<br />

dass das TSM staatliche<br />

Unterstützung findet.<br />

""<br />

Von grundsätzlicher und wesentlicher<br />

Bedeutung wird seitens<br />

CUWA und den chinesischen<br />

<strong>Wasser</strong>versorgern die neue Art<br />

der technischen Regelwerksentwicklung<br />

herausgestellt, die mit<br />

dem TSM verbunden ist. Bisher<br />

wurden ähnliche Prozesse oder<br />

Dokumente seitens der chinesischen<br />

Regierung „Top-Down“<br />

eingeführt. Der TSM-Leitfaden<br />

und das TSM-Verfahren wurden<br />

aber „von unten nach oben“<br />

nach dem „Bottom-Up Prinzip“<br />

erstellt. Damit ist es dem DVGW<br />

gelungen, in China Grundlagen<br />

Die Erfolge auf einen Blick:<br />

Interne TSM-Selbstüberprüfungen bei über 200 chinesischen <strong>Wasser</strong>versorgern<br />

Überaus positives Feedback aus den chinesischen <strong>Wasser</strong>versorgungsunternehmen<br />

zum TSM<br />

Fortschritte hin zu einem einheitlichen Verständnis des TSM-Verfahrens<br />

Verbesserungsmaßnahmen bei den <strong>Wasser</strong>versorgern durch TSM-Pilotprojekte<br />

Wachsende Zustimmung zur DVGW/CUWA Kooperation in China und Deutschland<br />

Veranstaltungen zur Bekanntmachung des TSM in vielen chinesischen Provinzen<br />

Offizielle Fassung des TSM-Leitfadens im April 2009 von CUWA veröffentlicht<br />

Anerkennung und Unterstützung des TSM durch das zuständige Bauministerium<br />

Stärkung der technischen Selbstverwaltung international<br />

Etablierung des DVGW als internationaler „Systemgarant“ für TSM<br />

für die Entstehung einer technischen<br />

Selbstverwaltung zu<br />

legen, ein Prinzip, das für<br />

Deutschland und nur wenige<br />

andere Länder die entscheidende<br />

Basis für eigenverantwortliches<br />

wirtschaftliches Handeln<br />

bildet.<br />

""<br />

TSM wurde 2011 in das so<br />

genannte „Chinesische <strong>Wasser</strong>projekt“<br />

aufgenommen, ein Forschungsprojekt,<br />

das mit mehreren<br />

Mrd. Euro ausgestattet ist.<br />

Auch in Deutschland hat die Kooperation<br />

zwischen DVGW und CUWA<br />

bei den Mitgliedern des DVGW und<br />

der <strong>Wasser</strong>wirtschaft insgesamt<br />

eine neue Akzeptanz erfahren. Dies<br />

wurde durch die CUWA/DVGW<br />

Arbeitstreffen zum 150-Jahre-Jubiläumskongress<br />

des DVGW deutlich.<br />

Als öffentliche Demonstration der<br />

Bedeutung der CUWA-DVGW<br />

Kooperation wurde der CUWA-Präsident<br />

Zhengdong Li als Ehrenmitglied<br />

in den DVGW aufgenommen.<br />

Nächste Schritte<br />

Wesentliche nächste Schritte zur<br />

weiteren Einrichtung und dauerhaften<br />

Etablierung des TSM-Verfahrens<br />

in China sind:<br />

""<br />

das TSM-Verfahren innerhalb<br />

des institutionellen Rahmens in<br />

China zu implementieren und zu<br />

stabilisieren<br />

""<br />

eine Gremienstruktur in der<br />

CUWA zur Abwicklung und<br />

Fortentwicklung des TSM aufzubauen<br />

""<br />

ein System und eine geregelte<br />

Verfahrensweise zur externen<br />

Überprüfung der <strong>Wasser</strong>versorger<br />

auf der Grundlage des TSM-<br />

Leitfadens zu entwickeln<br />

""<br />

Prozesse zur Fortschreibung der<br />

chinesischen technischen Regeln<br />

und Anforderungen aufgrund<br />

der gewonnenen Erfahrungen<br />

Gespräche mit der chinesischen Delegation im Rahmen des 150 Jahre-<br />

Jubiläums-Kongresses des DVGW (v.r.n.l.: Dr. Thielen, Prof. Mehlhorn, Dr.<br />

Hörsgen, Dr. Hames, Prof. Li, Wenxing Ma, Thomas Zenz). Quelle: DVGW<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1053


Nachrichten<br />

Vereine, Verbände und Organsisationen<br />

im Rahmen des TSM-Verfahrens<br />

zu implementieren<br />

""<br />

einen unterstützenden fachlichen<br />

Rahmen für die <strong>Wasser</strong>versorger<br />

zur Verbesserung ihrer<br />

Leistungsfähigkeit zu schaffen.<br />

Dazu gehören beispielsweise<br />

Schulungsmaßnahmen für Personal,<br />

Bereitstellung einer In -<br />

formationsplattform für die verschiedensten<br />

technischen Be -<br />

lange, einschließlich Forschungsvorhaben,<br />

Organisation von Veranstaltungen<br />

zum fach lichen<br />

Erfahrungsaustausch.<br />

Zur Umsetzung der nächsten<br />

Schritte ist ein TSM Workshop in<br />

China geplant. Dabei soll auch der<br />

mögliche Aufbau eines TSM-Verfahrens<br />

in China für Gas einbezogen<br />

werden.<br />

Zusammenfassung<br />

Das CUWA TSM-Verfahren hat mit<br />

Hilfe des DVGW die angestrebte<br />

breite Zustimmung bei den chinesischen<br />

<strong>Wasser</strong>versorgern und Behörden<br />

gefunden. Die finanzielle Förderung<br />

durch das BMU war sehr<br />

hilfreich.<br />

Deutlicher Beleg für den Gesamterfolg<br />

der Projektarbeit ist die Tatsache,<br />

dass bereits eine große Anzahl<br />

von <strong>Wasser</strong>versorgern aus unterschiedlichen<br />

Gebieten Chinas auf<br />

freiwilliger Basis eine interne TSM-<br />

Selbstüberprüfung durchgeführt<br />

hat.<br />

Die neue Art der technischen<br />

Regelwerksentwicklung, die mit<br />

dem TSM verbunden ist, wird auch<br />

auf chinesischer Seite als eine<br />

erfolgreiche Entwicklung von<br />

grundsätzlicher Bedeutung gewertet.<br />

Bisher wurden ähnliche Prozesse<br />

oder Dokumente seitens der<br />

chinesischen Regierung „Top-Down“<br />

eingeführt. Der TSM-Leitfaden und<br />

das TSM-Verfahren wurden aber<br />

„von unten nach oben“ nach dem<br />

„Bottom-Up Prinzip“ erstellt. Dieses<br />

Prinzip ist auch grundlegendes Element<br />

der technischen Selbstverwaltung<br />

in Deutschland.<br />

CUWA Präsident Zhendong Li<br />

dankte dem DVGW und dem BMU<br />

für die Unterstützung: „Dies ist eine<br />

wertvolle Hilfe für die künftige Verbreitung<br />

und Zustimmung zum<br />

CUWA TSM. Ich schätze das TSM als<br />

besonders wertvoll und bedanke<br />

mich ausdrücklich beim DVGW als<br />

dessen Systementwickler sowie bei<br />

den dafür zuständigen internationalen<br />

Systemgaranten“, erklärte Li.<br />

Literatur<br />

[1] Abschluss zum Fördervorhaben des<br />

Bundesministeriums für Umwelt,<br />

Naturschutz und Reaktor<strong>sich</strong>erheit<br />

„Aufbau und Implementierung eines<br />

technischen Sicherheitsmanagementsystems<br />

für die <strong>Wasser</strong> versorgung in<br />

der Volksrepublik China auf Basis des<br />

DVGW-Regelwerkes W 1000 (DVGW-<br />

TSM)“ des DVGW, Ansprechpartner:<br />

Dipl.-Ing. Thomas Zenz, Internetseite<br />

des DVGW www.dvgw/angeboteleistungen/<br />

technisches<strong>sich</strong>erheitsmangement-tsm/<br />

[2] DVGW Internet „Zusammenarbeit<br />

zwischen DVGW und CUWA besiegelt<br />

– Chinesischer <strong>Wasser</strong>verband CUWA<br />

baut mit Unterstützung des DVGW<br />

ein Technisches Sicherheitsmanagement<br />

TSM in China auf „http://www.<br />

dvgw.de/dvgw/dvgw-international/<br />

meldungsdetails/meldung/8531/<br />

liste/11631/link//4937cc4a6dbe1d29<br />

d03cac5ad2665afb/“<br />

[3] Dipl.-Ing. Thomas Zenz, Wenxing Ma:<br />

Kooperation mit dem chinesischen<br />

<strong>Wasser</strong>verband. DVGW energie|<br />

wasser- praxis (2009) Nr. 3, S. 94-95.<br />

[4] Dipl.-Ing. Thomas Zenz, Wenxing Ma<br />

„Die Trinkwasserversorgung in<br />

China“, DVGW energie|wasser-praxis,<br />

Jahresrevue 2007/2008, S. 94–97.<br />

Prof. Dr.-Ing. Hans Mehlhorn, Li Zehndong<br />

„Zusammenkommen ist ein<br />

Beginn, zusammenbleiben ein Fortschritt,<br />

zusammenarbeiten ein<br />

Erfolg“, Geleitwort zur Jahresausgabe<br />

2007 /2008, S. 3.<br />

Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Frank<br />

Gröschl „Kooperationsvereinbarung<br />

mit CWSA“, DVGW energie|wasserpraxis,<br />

Nr. 7/2005, S. 63.<br />

Autor:<br />

Dipl.-Ing. Thomas Zenz,<br />

DVGW Deutscher Verein des Gas- und<br />

<strong>Wasser</strong>faches e. V.,<br />

Technisch wissenschaftlicher Verein,<br />

Josef-Wirmer-Straße 3-6,<br />

D-53123 Bonn,<br />

Tel. (0228) 9188- 858,<br />

Fax (0228) 9188-990,<br />

E-Mail: zenz@dvgw.de,<br />

www.dvgw.de<br />

Ihre Hotlines für <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong>|<strong>Abwasser</strong><br />

Redaktion<br />

Mediaberatung<br />

Dipl.-Ing. Christine Ziegler, München<br />

Inge Matos Feliz, München<br />

Telefon (089) 45051-318 Telefon (089) 45051-228<br />

Telefax (089) 45051-323 Telefax (089) 45051-207<br />

e-mail: ziegler@oiv.de<br />

e-mail: matos.feliz@oiv.de<br />

Abonnement/Einzelheftbestellungen<br />

Anzeigenverwaltung<br />

Leserservice <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong>|<strong>Abwasser</strong><br />

Brigitte Krawczyk, München<br />

Postfach 9161, 97091 Würzburg Telefon (089) 45051-226<br />

Telefon +49 (0) 931/4170-1615 Telefax (089) 45051-300<br />

Telefax +49 (0) 931/4170-492<br />

e-mail: krawczyk@oiv.de<br />

e-mail: leserservice@oldenbourg.de<br />

Wenn Sie spezielle Fragen haben, helfen wir Ihnen gerne.<br />

November 2011<br />

1054 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Recht und Regelwerk<br />

Regelwerk <strong>Wasser</strong><br />

W 213-5 Entwurf: Filtrationsverfahren zur Partikelentfernung –<br />

Teil 5: Membranfiltration<br />

Einspruchsfrist: Die Einspruchsfrist<br />

endet am 31. Januar 2012<br />

Dieses Arbeitsblatt wurde vom Projektkreis<br />

„Membran- und Feinfiltration“<br />

im Technischen Komitee „<strong>Wasser</strong>aufbereitungsverfahren“<br />

überarbeitet<br />

und um ein Kapitel zur<br />

Durchführung von Integritätstests<br />

erweitert. Es gilt für die Entfernung<br />

von Partikeln bei der Aufbereitung<br />

von <strong>Wasser</strong> zu Trinkwasser mittels<br />

Membranfiltration (Ultra- und Mikrofiltration).<br />

Es erläutert die spezifischen<br />

Begriffe, die Spül- und Reinigungsverfahren<br />

sowie die Einflussgrößen<br />

auf den Betrieb, deren<br />

Kenntnisse für Planung, Betrieb,<br />

Überwachung und Instandhaltung<br />

von Membranfiltrationsanlagen in<br />

der Trinkwasseraufbereitung erforderlich<br />

sind.<br />

Anlagentechnische Details, die<br />

auf den Verfahrensschritt Membranfiltration<br />

keinen Einfluss haben,<br />

sind nicht Gegenstand dieses<br />

Arbeitsblattes.<br />

Einsprüche an die DVGW-Hauptgeschäftsführung,<br />

Postfach 140362,<br />

D-53058 Bonn.<br />

Preis:<br />

€ 27,61 für Mitglieder,<br />

€ 36,82 für Nichtmitglieder.<br />

W 235-3 Entwurf: Zentrale Enthärtung in der Trinkwasserversorgung –<br />

Teil 3: Ionenaustauschverfahren, 9/2011<br />

Einspruchsfrist: Die Einspruchsfrist<br />

endet am 31. Dezember 2011<br />

Bezüglich der Härte des Trinkwassers<br />

stellt auch die im November<br />

inkrafttretende Trinkwasserverordnung<br />

keine Anforderung. Aufgrund<br />

der mit hohen Härtegraden verbundenen<br />

technischen Nachteile, wie<br />

beispielsweise störende Kalkablagerungen<br />

in Warmwasserbereitern,<br />

ist es jedoch Aufgabe des <strong>Wasser</strong>versorgers,<br />

die Notwendigkeit einer<br />

zentralen Enthärtung zu prüfen. Die<br />

dazu in Frage kommenden zentralen<br />

Enthärtungsverfahren und ihre<br />

Vor- und Nachteile sind in W 235-1<br />

„Grundlagen und Verfahren“ be -<br />

schrieben. Darauf aufbauend geht<br />

der nun erschienene Teil 3 auf die<br />

verfahrenstechnischen Eigenheiten<br />

von Ionenaustauschanlagen in<br />

einer Variante ein, wie sie zur zentralen<br />

Enthärtung in der Trinkwasseraufbereitung<br />

eingesetzt werden.<br />

Zudem werden Hinweise zu Planung<br />

und Betrieb dieser Ionenaustauschanlagen<br />

und Anforderungen<br />

an die erforderlichen Aufbereitungsstoffe<br />

benannt. Da bei dieser Verfahrensvariante<br />

auch Neutralsalzanionen<br />

entfernt werden können,<br />

wird deren Konzentrations ver minderung<br />

als Nebenziel im Arbeitsblatt<br />

mitbehandelt. Als informativen<br />

Anhang enthält das Arbeitsblatt<br />

Fallbeispiele zur orientierenden<br />

Ableitung der mittleren<br />

Beschaffenheit eines durch Ionenaustausch<br />

enthärteten <strong>Wasser</strong>s.<br />

Besonderheiten der Trinkwasserenthärtung<br />

für industrielle Sonderanwendungen<br />

und dezentrale Enthärtung<br />

mittels stark saurer Kationenaustauscher<br />

sind nicht Gegenstand<br />

des Arbeitsblattes.<br />

Teil 2 des Arbeitsblattes zu<br />

Fällungsverfahren wird derzeit im<br />

Projektkreis erarbeitet.<br />

Preis:<br />

€ 27,61 für Mitglieder,<br />

€ 36,82 für Nichtmitglieder.<br />

W 112: Grundsätze der Grundwasserprobennahme aus Grundwassermessstellen, 9/2011<br />

Der<br />

Grundwasserprobennahme<br />

kommt im Zusammenhang mit<br />

der Überwachung und dem Schutz<br />

des Grundwassers sowie als Grundlage<br />

für ein hydrogeochemisches<br />

System- und Prozessverständnis<br />

eine zentrale Bedeutung zu. Repräsentative<br />

und qualitätsge<strong>sich</strong>erte<br />

Grundwasserproben sind nur als<br />

Ergebnis zahlreicher ineinandergreifende<br />

Arbeitsabläufe zu erhalten.<br />

Das Arbeitsblatt behandelt die<br />

Arbeitsschritte der Grundwasserprobennahme<br />

beginnend mit einer<br />

fachlich fundierten Planung über<br />

die Durchführung einschließlich<br />

der Probenübergabe an ein Laboratorium<br />

bis hin zur Auswertung und<br />

Dokumentation. Für den gesamten<br />

Arbeitsablauf werden durchgängig<br />

qualitäts<strong>sich</strong>ernde Maßnahmen be -<br />

schrieben.<br />

Die qualitätsge<strong>sich</strong>erte Grundwasserprobennahme<br />

verursacht<br />

zwangsläufig höhere finanzielle<br />

Aufwendungen. Sie sind jedoch<br />

angemessen und verhältnismäßig,<br />

weil bei der Probennahme begangene<br />

Fehler im Labor nicht mehr<br />

korrigiert werden können und weil<br />

häufig weitreichende Entscheidungen<br />

auf der Grundlage der Analysenergebnisse<br />

getroffen werden<br />

<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1055


Recht und Regelwerk<br />

müssen. Bei der Grundwasserüberwachung<br />

sind Einsparpotenziale<br />

nicht durch Qualitätsabstriche, sondern<br />

in erster Linie durch die Optimierung<br />

des Messnetzbetriebes,<br />

z. B. bei der Anzahl der zu beprobenden<br />

Messstellen, der Probennahmeintervalle<br />

und des Parameterumfangs<br />

gegeben.<br />

Das Arbeitsblatt ersetzt das<br />

Merkblatt W 112 „Entnahme von<br />

<strong>Wasser</strong>proben bei der Erschließung,<br />

Gewinnung und Überwachung von<br />

Grundwasser“ vom Juli 2001.<br />

Zudem integriert es die DVWK-<br />

Regel 128/1992 „Entnahme und<br />

Untersuchungsumfang von Grundwasserproben“<br />

sowie das DVWK-<br />

Merkblatt 245/1997 „Tiefenorientierte<br />

Probennahme aus Grundwassermessstellen“.<br />

Dieses Arbeitsblatt erscheint<br />

inhaltlich gleich im DWA-Regelwerk<br />

als DWA-A 909.<br />

Preis:<br />

€ 20,59 für Mitglieder,<br />

€ 27,45 für Nichtmitglieder.<br />

Bezugsquelle:<br />

wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft<br />

Gas und <strong>Wasser</strong> mbH,<br />

Josef-Wirmer-Straße 3, D-53123 Bonn,<br />

Tel. (0228) 9191-40, Fax (0228) 9191-499,<br />

www.wvgw.de<br />

Ankündigung zur Fortschreibung der<br />

DVGW-Regelwerke gemäß GW 100<br />

Folgende Regelwerke werden erarbeitet:<br />

""<br />

DVGW-Merkblattes GW 13:<br />

Durch den kathodischen Korrosionsschutz<br />

(KKS) gestützte<br />

zustandsorientierte Instandhaltung<br />

von Gas- und <strong>Wasser</strong>verteilungsnetzen<br />

Das technische Komitee G-TK-1-10<br />

Außenkorrosion hat die Erarbeitung<br />

des DVGW-Merkblattes „Durch den<br />

kathodischen Korrosionsschutz<br />

(KKS) gestützte zustandsorientierte<br />

Instandhaltung von Gas- und <strong>Wasser</strong>verteilungsnetzen“<br />

beschlossen.<br />

Dazu wurde ein entsprechender<br />

Projektkreis einberufen.<br />

""<br />

DVGW-Merkblatt GW 17: Kathodischer<br />

Korrosionsschutz (KKS) –<br />

Praxishinweise zum Umgang mit<br />

der Referenzwertmethode<br />

Das technische Komitee G-TK-1-10<br />

Außenkorrosion hat die Erarbeitung<br />

des DVGW-Merkblattes GW 17<br />

„Kathodischer Korrosionsschutz<br />

(KKS) – Praxishinweise zum Umgang<br />

mit der Referenzwertmethode“<br />

beschlossen. Dazu wurde ein entsprechender<br />

Projektkreis einberufen.<br />

Folgende Regelwerke werden überarbeitet:<br />

""<br />

DVGW-Arbeitsblatt GW 306: Verbinden<br />

von Blitzschutzanlagen<br />

mit metallenen Gas- und <strong>Wasser</strong>leitungen<br />

in Verbrauchsanlagen<br />

Das technische Komitee G-TK-1-10<br />

Außenkorrosion hat die Überarbeitung<br />

des DVGW-Arbeitsblattes GW<br />

306 „Verbinden von Blitzschutzanlagen<br />

mit metallenen Gas- und <strong>Wasser</strong>leitungen<br />

in Verbrauchsanlagen“<br />

beschlossen. Dazu wurde ein entsprechender<br />

Projektkreis einberufen.<br />

""<br />

DVGW-Arbeitsblatt W 316<br />

Instandsetzung von Trinkwasserbehältern–<br />

Qualifikationskriterien<br />

für Fachunternehmen –<br />

Fachauf<strong>sich</strong>t und Fachpersonal<br />

für die Instandsetzung von<br />

Trinkwasserbehältern; Lehr- und<br />

Prüfungsplan<br />

Das technische Komitee W-TK-2-2<br />

<strong>Wasser</strong>speicherung hat die Überarbeitung<br />

des DVGW-Arbeitsblattes W<br />

316:2004-03 „Instandsetzung von<br />

Trinkwasserbehältern – Qualifikationskriterien<br />

für Fachunternehmen –<br />

Fachauf<strong>sich</strong>t und Fachpersonal für<br />

die Instandsetzung von Trinkwasserbehältern;<br />

Lehr- und Prüfungsplan“<br />

beschlossen. Dazu wurde ein entsprechender<br />

Projektkreis einberufen.<br />

Bei Interesse und Rückfragen:<br />

Dipl.-Ing. Peter Frenz,<br />

Referent Korrosionsschutz &<br />

<strong>Wasser</strong> speicherung, <strong>Wasser</strong>bereich<br />

Tel. (0228) 9188-654, Fax (0228) 9188-988,<br />

E-Mail: frenz@dvgw.de<br />

November 2011<br />

1056 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


Recht und Regelwerk<br />

Neue Merkblätter erschienen<br />

Entwurf Merkblatt DWA-M 366: Maschinelle Schlammentwässerung<br />

Die Entwässerung von Klärschlämmen<br />

gehört zu den<br />

wichtigsten Grundoperationen der<br />

gesamten Klärschlammbehandlung.<br />

Seit Jahrzehnten werden auf Kläranlagen<br />

zur Entwässerung verschiedene<br />

maschinelle Verfahren eingesetzt<br />

und betrieben. Das Merkblatt<br />

DWA-M 366 stellt die verschiedenen<br />

Verfahren sowie deren Leistungsfähigkeit<br />

und Wirtschaftlichkeit dar.<br />

Darüber hinaus gibt es Hinweise zu<br />

den betrieblichen Anforderungen,<br />

insbesondere zu der beim Einsatz<br />

maschineller Entwässerungsaggregate<br />

erforder lichen Konditionierung<br />

des Schlamms. Über die Vorstellung<br />

der unterschiedlichen Verfahrenstechniken<br />

wie Zentrifugen oder Filterpressen<br />

hinaus – gibt das Merkblatt<br />

Hinweise zu langfristigen<br />

Betriebserfahrungen und widmet<br />

<strong>sich</strong> auch der Frage der Optimierung<br />

des Energieverbrauchs. Das Merkblatt<br />

richtet <strong>sich</strong> damit vor allem an<br />

den Praktiker auf der Kläranlage<br />

sowie an planende und ausführende<br />

Ingenieure und Techniker.<br />

Das Merkblatt DWA-M 366 basiert<br />

auf dem gleichnamigen Merkblatt<br />

DVWK-M 366 aus dem Jahr 2000.<br />

Dieses wurde grundlegend bearbeitet,<br />

um den technischen Weiterentwicklungen<br />

und den veränderten<br />

rechtlichen Rahmenbedingungen<br />

Rechnung zu tragen, und wird jetzt<br />

zur Diskussion gestellt.<br />

Frist zur Stellungnahme<br />

Hinweise und Anregungen zu dieser<br />

Thematik nimmt die DWA-Bundesgeschäftsstelle<br />

gerne entgegen.<br />

Das Merkblatt DWA-M 366 wird bis<br />

zum 31. Dezember 2011 öffentlich<br />

zur Diskussion gestellt. Stellungnahmen<br />

nach Möglichkeit in digitaler<br />

Form an die DWA-Bundesgeschäftsstelle,<br />

Dipl.-Ing. Reinhard<br />

Reifenstuhl, Theodor-Heuss-Allee<br />

17, D-53773 Hennef, Tel. (02242)<br />

872-106, Fax (02242) 872-200,<br />

E-Mail: reifenstuhl@dwa.de<br />

Information:<br />

Oktober 2011, 54 Seiten,<br />

ISBN 978-3-942964-05-0,<br />

Ladenpreis: 59,00 Euro,<br />

fördernde DWA-Mitglieder: 47,20 Euro.<br />

Merkblatt DWA-M 361: Aufbereitung von Biogas<br />

Aus der Vergärung organischer<br />

Stoffe gewonnenes Biogas wird<br />

beim Ausbau erneuerbarer Energien<br />

auch künftig eine wesentliche<br />

Rolle spielen. Das Biogas, welches<br />

unter anderem auf Kläranlagen,<br />

landwirtschaftlichen Biogasanlagen<br />

oder Abfallvergärungsanlagen an -<br />

fällt, kann direkt auf den jeweiligen<br />

Anlagen z. B. zu Heizzwecken oder<br />

zur Stromerzeugung genutzt werden.<br />

Alternativ kann das Biogas nach<br />

entsprechender Aufbereitung als<br />

Biomethan in das Gasnetz eingespeist<br />

werden, sodass es ortsunabhängig<br />

einer weiteren Verwendung<br />

zugeführt werden kann. Die Einspeisung<br />

ins Gasnetz bietet den<br />

Vorteil, dass die energetische Nutzung<br />

an einem Ort erfolgen kann,<br />

an dem sowohl der Strom als auch<br />

die entstehende Wärme mit hoher<br />

Effizienz eingesetzt werden können.<br />

Voraussetzung für diesen Weg ist<br />

jedoch eine besonders hochwertige<br />

Aufbereitung des Biogases. Aber<br />

auch jede andere Nutzung von<br />

Biogas erfordert die Aufbereitung<br />

des Rohgases. In jüngerer Vergangenheit<br />

sind hierzu vielfältige<br />

neue Techniken und Verfahren entwickelt<br />

und auf den Markt gebracht<br />

worden.<br />

Das neue Merkblatt gibt eine<br />

Über<strong>sich</strong>t der für die jeweilige<br />

Aufbereitung des Biogases nötigen<br />

und möglichen Verfahrenstechniken<br />

und deren sinnvoller Kombinationen.<br />

Für die Planung und den wirtschaftlichen<br />

Betrieb von Aufbereitungsanlagen<br />

werden Empfehlungen<br />

und Informationen gegeben,<br />

sowohl hin<strong>sich</strong>tlich einer Einspeisung<br />

ins Gasnetz als auch für anderweitige<br />

Nutzungen von Biogas, z. B.<br />

in Gasmotoren oder Brennstoffzellen.<br />

Information:<br />

Oktober 2011, 37 Seiten,<br />

ISBN 978-3-942964-06-7,<br />

Ladenpreis 45,00 Euro,<br />

fördernde DWA-Mitglieder 36,00 Euro.<br />

Bezug:<br />

DWA Deutsche Vereinigung für<br />

<strong>Wasser</strong>wirtschaft, <strong>Abwasser</strong> und Abfall e.V.,<br />

Theodor-Heuss-Allee 17,<br />

D-53773 Hennef,<br />

Tel. (02242) 872-333,<br />

Fax (02242) 872-100,<br />

E-Mail: info@dwa.de,<br />

DWA-Shop: www.dwa.de/shop<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1057


FachberichtE <strong>Wasser</strong>versorgung<br />

Bewertung des Rückhaltevermögens<br />

von tertiären Sandschichten gegenüber<br />

mikrobiologischen Einträgen in<br />

Filterrohrsträngen eines Horizontalfilterbrunnens<br />

Modellversuche mit Säulen aus in-situ-Material<br />

<strong>Wasser</strong>versorgung, WHO-Water-Safety-Plan, Horizontalfilterbrunnen, Rückhaltevermögen,<br />

eliminationseffektivität, mikrobiologische Belastungen, Rohwasser<br />

Christoph Treskatis, Martin Exner, Christoph Koch und Jürgen Gebel<br />

Zur Abschätzung der Eliminationseffektivität der<br />

oberflächennahen tertiären Sandschichten an einem<br />

Brunnenstandort im Lechtal im Sinne des WHO<br />

Water-Safety-Plans wurden Modellversuche mit verschiedenen<br />

Mikroorganismen durchgeführt. Der<br />

Modellaufbau wurde so gewählt, dass die obersten<br />

vier Meter des am Standort anstehenden Sediments<br />

im Maßstab 1:1 in Säulen eingebaut wurden. Um<br />

lokale Inhomogenitäten des Untergrundes nachzubilden,<br />

wurden zwei Säulen aufgebaut, die Material aus<br />

zwei Bohrungen enthielten. Es konnte durch begleitende<br />

Tracerversuche gezeigt werden, dass die im<br />

Modell erreichten vertikalen Durchflussverhältnisse<br />

den natürlichen heterogenen Bedingungen gut entsprechen.<br />

Innerhalb eines Zeitraumes von zwei Monaten<br />

wurden beide Säulen zweimal mit Suspensionen<br />

von Escherichia coli, Bacillus subtilis-Sporen und<br />

Coliphagen beschickt. Verwendet wurden pro Organismus<br />

jeweils 500 mL Suspension mit Organismengehalten<br />

von etwa 10 10 /100 mL. Diese Konzentrationen<br />

lagen bewusst über den höchsten in der Natur<br />

bzw. im Einzugsgebiet des Brunnens zu erwartenden<br />

Eintragsmengen. Durch Probenahmen konnte gezeigt<br />

werden, dass die Organismen unterschiedlich tief in<br />

die Säulen eingedrungen waren: E. coli konnte nie<br />

tiefer als 75 cm eindringen, die Coliphagen drangen<br />

nur in Einzelnachweisen bis in 3,25 Meter Tiefe vor<br />

und nur die Sporen von Bacillus subtilis wurden an<br />

beiden Säulen bis in 3,75 Meter Tiefe in Konzentrationen<br />

von bis zu 20 KBE/100 mL nachgewiesen. Bezogen<br />

auf die Ausgangskonzentrationen ergibt <strong>sich</strong> eine<br />

Eliminierungseffektivität von neun bzw. zehn Zehnerpotenzen<br />

für die verwendeten Mikroorganismen<br />

durch die im Modell verbauten Sande. Auf diese<br />

Weise übertrifft die Reduktion die für Bewertungen<br />

von Desinfektionsverfahren angelegten Maßstäbe um<br />

mehrere Zehnerpotenzen. Ange<strong>sich</strong>ts der Tatsachen,<br />

dass die im Modellversuch eingesetzten Konzentrationen<br />

von Mikroorganismen nicht in der Natur vorkommen,<br />

der geplante Brunnen in einem gut geschützten<br />

Gebiet liegt und die Mächtigkeit der Sandschichten<br />

über den Filtersträngen des geplanten Brunnens zehn<br />

Meter statt der vier Meter im Modell betragen wird,<br />

erscheinen die Sandschichten aus mikrobiologischhygienischer<br />

Sicht ausreichend <strong>sich</strong>er: Beim Bau des<br />

Brunnens muss Sorge getragen werden, dass durch<br />

das Bohrverfahren die natürliche dichte Lagerung der<br />

Sandschichten nicht gestört wird.<br />

Evaluation of the Retention-Potential of tertiary Sands Towards Microbiological Contaminations into the Filter<br />

Drains of a Horizontal Filter Well – Model Experiment with Columns Filled with in-situ-Material<br />

For the assessment of the elimination efficiency of the<br />

tertiary sands near to the surface at a well location in<br />

the Lech valley according to the water safety plan<br />

concept of the WHO model experiments have been<br />

made with several microorganisms. In the model<br />

design chosen the upper four meters of the filtering<br />

tertiary sand layers from the well location were emulated<br />

in a 1:1 scale. To incorporate local variations,<br />

two columns were built up, that contained material<br />

from two different boreholes. Through accompanying<br />

tracer tests it could be shown, that the vertical flow<br />

conditions in the model columns meet very good with<br />

the heterogeneous natural conditions. Within a two<br />

months period both columns were charged two times<br />

November 2011<br />

1058 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


<strong>Wasser</strong>versorgung<br />

Fachberichte<br />

with suspensions with Escherichia coli, spores of<br />

Bacillus subtilis and MS2-Coliphages. There were<br />

500 mL suspensions of every organism with concentrations<br />

around 10 10 /100 mL respectively. These concentrations<br />

were intentionally above the highest values<br />

to be expected under natural conditions or in the<br />

catchment of the well, even under worst-case scenarios.<br />

By taking water samples over the hole time it was<br />

to show that the three different organisms entered<br />

different depths of the column: E. coli never came<br />

deeper than 0,75 m, MS2-Coliphages only in particular<br />

cases reached up to 3,25 m and only the spores of<br />

B. subtilis could be detected at the last sampling<br />

point at 3,75 m in concentrations up to 20 CFU/<br />

100 mL. Related to the starting concentrations follows<br />

an elimination-efficiency of nine to ten orders of<br />

magnitude from the built-in sand-layers for the<br />

microorganisms tested. Because of these results the<br />

reduction exceeds the demands for disinfectionmethods<br />

by several orders of magnitude. Seeing the<br />

facts that the concentrations of microorganisms used<br />

in the model exceed natural concentrations by far,<br />

that the well is situated in a well protected piece of<br />

land and that the depth of the sand layers above the<br />

planned well will amount to more than ten meters<br />

instead of the four meters in the model, the conclusion<br />

is, that the tertiary sand layers are sufficiently<br />

save from a microbiological and hygienic point of<br />

view. During the construction of the well great care<br />

has to be taken about not to disturb the naturally<br />

dense bedding of the sand layers.<br />

Die Grundwasserleiter des Lechtales sind ergiebige<br />

<strong>Wasser</strong>vorkommen, die bereits seit langem für die Trinkwasserversorgung<br />

der Stadt Augsburg genutzt werden.<br />

Die Grundwasserleiter gliedern <strong>sich</strong> in zwei hydraulisch<br />

eigenständige Stockwerke, von denen die quartären<br />

Schotter des Lechs und die darunter anstehenden<br />

Sande der Oberen Süßwassermolasse (OSM) das erste<br />

Hauptgrundwasserstockwerk bilden und von regionaler<br />

wasserwirtschaftlicher Bedeutung sind. Der zu diesem<br />

ersten Stockwerk gehörende, oberflächennahe tertiäre<br />

Grundwasserleiter beginnt mit seiner sandigen Fazies<br />

ab etwa 7 bis 8 m unter Gelände und reicht in den Fassungsanlagen<br />

der Stadtwerke Augsburg GmbH südlich<br />

der Stadt bis etwa 25 m unter Gelände. Darunter beginnt<br />

der regionale Stauer mit einem Tonhorizont, der das<br />

zweite Hauptgrundwasserstockwerk vom oberflächennahen<br />

Aquifersystem abtrennt.<br />

Die Quartärfassungen (flache Vertikalfilterbrunnen)<br />

sind nach stärkeren Niederschlägen vereinzelt von bakteriologischen<br />

Einträgen betroffen. Dabei handelt es <strong>sich</strong><br />

aber meist um sehr wenige coliforme Keime (i. d. R.<br />

1 Keim/100 mL), die in den sehr gut wasserdurchlässigen<br />

Schottern nicht oder nur ungenügend retardiert werden.<br />

Die mikrobiologischen Befunde treten unregelmäßig auf<br />

und können aufgrund der großen Abstandsgeschwindigkeiten<br />

im quartären Grundwasserleiter und der sehr<br />

gut wasserdurchlässigen Deckschichten rasch in die<br />

flachgründigen, rund 8 m tiefen Fassungen gelangen.<br />

Eine geologische Barriere gegenüber diesen Einträgen ist<br />

für den quartären Grundwasserleiter nicht vorhanden.<br />

Ein Ausweichen in den tertiären Grundwasserleiter<br />

unterhalb des Stockwerkstrenners innerhalb der OSM<br />

ist aus hydrochemischen Gründen nicht möglich, da die<br />

Stadtwerke Augsburg <strong>Wasser</strong> GmbH das gewonnene<br />

Grundwasser ohne weitere Aufbereitung in das Versorgungsgebiet<br />

abgeben können. Im tieferen Tertiär werden<br />

eisen- und manganhaltige, reduzierte Wässer an -<br />

getroffen und die betriebenen Tiefbrunnen zeigen<br />

starke Alterungserscheinungen, so dass diese Gewinnungsoption<br />

derzeit nicht zur Diskussion steht.<br />

Daher betreiben die Stadtwerke ein neues Gewinnungskonzept,<br />

das vermehrt die Nutzung des sandig<br />

ausgebildeten, oberflächennahen Grundwasserleiters<br />

unter dem hochpermeablen quartären Lechkies<br />

anstrebt. Die Sandschicht der OSM soll dabei die Rolle<br />

einer natürlichen Langsamsandfiltration übernehmen<br />

und als Barriere gegenüber dem periodisch belasteten<br />

Quartärwasser fungieren. Die für diesen Fassungshorizont<br />

konzipierten Horizontalfilterbrunnen (HFB)<br />

sollen innerhalb der oberflächennahen Tertiärschichten<br />

ver filtert werden (Bild 1).<br />

Dabei sollten im Rahmen von Modellversuchen mit<br />

in-situ-Material folgende Fragestellungen untersucht<br />

werden:<br />

HFB-<br />

Zentralschacht<br />

H(Sand) = ca. 13,5 bis<br />

14,5 m Retentionspassage<br />

H gesamt inkl. Q = ca.<br />

20 bis 21 m<br />

Grundwasseroberfläche ca. 3,3 m u.<br />

Glände e<br />

Oberkante OSM ca. 6,5 m u. Gelände<br />

Strangniveau ca. 20 bis 21 m u. Gelände<br />

Oberkante Ton ca. 24 bis 26 m u. Gelände<br />

Bild 1. Konzeptionelle Darstellung des HFB-Ausbaus in den<br />

oberflächennahen Tertiärschichten im Lechtal.<br />

© für alle Abbildungen: Autorengruppe<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1059


FachberichtE <strong>Wasser</strong>versorgung<br />

Bild 2.<br />

Materialgewinnung<br />

aus<br />

der Aufweitungsbohrung.<br />

In der Überbohrkrone<br />

ist<br />

die Gesteinsausbildung<br />

im<br />

Grenzbereich<br />

Quartär/OSM<br />

gut erkennbar.<br />

Teufe [m] u. GOK<br />

SW Augsburg <strong>Wasser</strong> GmbH<br />

1,0 10,0 100,0 K-Wert [m/s] 10E-05 1000,0<br />

5,0 bis 5,5<br />

5,5 bis 6,0<br />

6,0 bis 6,4<br />

6,4 bis 6,5<br />

6,5 bis 7,0<br />

7,0 bis 7,5<br />

7,5 bis 8,0<br />

8,0 bis 8,5<br />

8,5 bis 9,0<br />

9,0 bis 9,5<br />

9,5 bis 10,0<br />

Bild 3.<br />

Vertikale<br />

Abfolge der<br />

Durchlässigkeiten<br />

nach<br />

Siebanalysen<br />

der Schichten<br />

aus der Kernbohrung<br />

am<br />

Zentralschacht<br />

des geplanten<br />

HFB.<br />

Bild 4.<br />

Versuchssäulen<br />

mit Probennahmehähnen<br />

und<br />

Ablaufschläuchen<br />

bei der Inbetriebnahme.<br />

<br />

K-Werte Säule 1 2 Periode gleit. Durchschn. (K-Werte Säule 1)<br />

""<br />

Bestimmung der granulometrischen Zusammensetzung<br />

des oberflächennahen Tertiärs im Bereich der<br />

geplanten Strangtrassen ab dem Übergang Quartär/<br />

OSM.<br />

""<br />

Analyse der Mächtigkeiten und Durchlässigkeiten<br />

der geologischen Schichten.<br />

""<br />

Ermittlung der Relation der horizontalen zur<br />

vertikalen Durchlässigkeit des Schichtenpaketes am<br />

Übergang Q/T (k fh /k fv ) über Tracerversuche.<br />

""<br />

Fließweg-Fleißzeit-Abschätzung im in-situ-Material.<br />

""<br />

Analyse der möglichen natürlichen Kurzschlussmöglichkeiten<br />

zwischen dem Quartär und Tertiär<br />

durch präferentielle Fließwege.<br />

""<br />

Nachbildung der örtlichen geologischen<br />

Barriere bedingungen in einem maßstäblichen<br />

Modellversuch mit in-situ-Material.<br />

""<br />

Dotierungsversuche mit Impfung der Säulen mit<br />

Indikatorkeimen unter definierten Eintragsrandbedingungen.<br />

""<br />

Ermittlung der Abbauraten für die eingesetzten<br />

Indikatorkeime.<br />

""<br />

Ermittlung der Einflussfaktoren für die Rückhaltung<br />

bzw. Elimination der Keime.<br />

Die Sandschichten des oberflächennah anstehenden<br />

Tertiärs sollen bei diesem Brunnenkonzept die periodischen<br />

Keimbelastungen <strong>sich</strong>er unterbinden, um weiterhin<br />

ein Trinkwasser ohne vorherige Aufbereitung<br />

abgeben zu können.<br />

1. Vorbereitung der Säulenversuche<br />

1.1 Materialgewinnung und Materialeigenschaften<br />

Für die Bestimmung der Eliminationsraten, der vertikalen<br />

Fließwege bzw. -geschwindigkeiten und der Stabilität<br />

der Sandüberdeckung über den geplanten<br />

horizontalen Fassungssträngen des neues Brunnenkonzeptes<br />

wurden Säulenversuche im Maßstab 1:1<br />

durchgeführt. Für die Materialgewinnung wurden zwei<br />

Inliner-Kernbohrungen am Standort des Zentralschachtes<br />

des geplanten HFB bis rund 10 m unter Gelände<br />

abgeteuft. Die Materialgewinnung für den Bereich des<br />

Übergangs vom Quartär zum Tertiär erfolgte einerseits<br />

aus ungestörten Bohrproben (für Siebanalysen) und<br />

andererseits aus den gestörten Bohrproben der Aufweitungsbohrungen<br />

(Bild 2). Die Sedimentproben aus<br />

den In linerkernen wurden alle 50 cm einer Siebanalyse<br />

unterzogen. Diese Siebanalysen dienten der Ermittlung<br />

der Kornverteilung und der Durchlässigkeit des Sedimentes.<br />

Hinzu kam eine Bestimmung des Kennkorndurchmessers<br />

d k und Schüttkorndurchmessers nach<br />

DVGW-Arbeitsblatt W 113. Für die Säulen selber wurden<br />

die Schichten von 6,0 bis 10,0 m maßstäblich eingebaut.<br />

Die obere Schicht aus den quartären Schottern<br />

schließt die tertiäre Folge in der Säule ab und wurde<br />

aus Platzgründen mit reduzierter Mächtigkeit eingebaut.<br />

November 2011<br />

1060 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


<strong>Wasser</strong>versorgung<br />

Fachberichte<br />

In der Tabelle 1 sind die Ergebnisse der Siebanalysenauswertung<br />

zusammengefasst. Blau gefärbt sind die<br />

Zeilen und Spalten mit den Ergebnissen der quartären<br />

Schichten, gelb ist die Übergangsschicht Quartär/OSM<br />

und orange gefärbt sind die Ergebnisse der Schichten<br />

der oberflächennahen OSM-Sande. Die Untergrunddurchlässigkeit<br />

des Schichtenprofils von Gelände bis<br />

10 m Teufe nimmt vom Hangenden zum Liegenden um<br />

etwa zwei Zehnerpotenzen ab (Bild 3). In den quartären<br />

Schichten werden Durchlässigkeiten der Schichten aus<br />

den Siebanalysen von bis zu 5,5 ∙ 10 –3 m/s be<strong>rechnet</strong>. In<br />

den tertiären Sanden werden im Minimum 3,2 ∙ 10 –5 m/s<br />

be<strong>rechnet</strong>. Der größte Durchlässigkeitskontrast ist<br />

erwartungsgemäß an der Faziesgrenze Quartär/OSM<br />

ausgebildet. Er beträgt Faktor 2,1. Innerhalb der tertiären<br />

Schichten schwanken die Durchlässigkeiten aus<br />

den Siebanalysen zwischen 3,2 ∙ 10 –5 m/s bei 7,0 bis<br />

7,5 m und 3,6 ∙ 10 –4 m/s bei 8,0 bis 8,5 m unter Gelände.<br />

Im Rahmen von hydrogeologischen Voruntersuchungen<br />

wurden für die oberflächennahen Tertiärschichten<br />

folgende Randbedingungen definiert:<br />

""<br />

Die tertiären Sande des 1. Hauptgrundwasserleiters<br />

können lokal vertont oder zum Liegenden hin mit<br />

hohen Schluffanteilen durchsetzt sein.<br />

""<br />

Die prognostizierten resultierenden Durchlässigkeiten<br />

für den Zustrom zum Brunnen HFB 121 aus<br />

dem ungespannten Quartär und den gespannten<br />

ter tiären Sanden liegen bei 0,8 bis 0,9 ∙ 10 –5 m/s<br />

(k fv,h ).<br />

""<br />

Die vertikalen Durchlässigkeiten innerhalb der<br />

Sandschichten liegen bei 2,5 bis 6,0 ∙ 10 –6 m/s (k fv ).<br />

Der Durchlässigkeitskontrast zwischen der vertikalen<br />

und horizontalen Durchlässigkeit beträgt 0,5; die vertikale<br />

Durchlässigkeit ist halb so hoch wie die resultierende<br />

Durchlässigkeit aus vertikaler und horizontaler<br />

Zustromkomponente zum Brunnenstrang.<br />

Tabelle 1. Ergebnisse der Siebanalysenauswertung der Inlinerkerne aus der<br />

Bohrung am Standort des Zentralschachtes für den geplanten HFB 121.<br />

Teufe<br />

[m. u. GOK]<br />

Bodenart<br />

nach DIN<br />

4022<br />

kf-Wert<br />

nach Beyer<br />

[m/s] ∙ 10 –5<br />

dk<br />

[mm]<br />

U / Fg<br />

Schüttkorn nach<br />

DVGW W 113<br />

(Schüttung)<br />

5,0 bis 5,5 G, s, u‘ 550 n.b. 15,6 / 10 n.b.<br />

5,5 bis 6,0 G, s‘, u 47 n.b. 66,6 / 10 n.b.<br />

6,0 bis 6,4 G, s, u 19 n.b. 2–3,15 n.b.<br />

6,4 bis 6,5 S, g, u‘ 9,0 n.b. 4,2 / 9,2 n.b.<br />

6,5 bis 7,0 S, u‘ 9,8 0,29 2,6 / 7,6 2,2 (2–3,15 mm)<br />

7,0 bis 7,5 S, u‘ 3,2 0,34 1,9 / 6,9 2,3 (2–3,15 mm)<br />

7,5 bis 8,0 S, u‘ 10 0,23 2,4 / 7,4 1,7 (1–2 mm)<br />

8,0 bis 8,5 S, u‘ 36 0,23 3,9 / 8,9 2,0 (1–2 mm)<br />

8,5 bis 9,0 S, u‘ 7,1 0,19 2,5 / 7,5 1,4 (1–2 mm]<br />

9,0 bis 9,5 S, u‘ 7,4 0,18 2,2 / 7,2 1,3 (1–2 mm)<br />

9,5 bis 10,0 S, u‘ 4,0 0,16 2,1 / 7,1 1,1 (1–2 mm)<br />

± 0,00<br />

- 0,10<br />

- 0,15<br />

1/1<br />

- 0,35<br />

Säule 1 / V1<br />

Glaskugeln Ø 1,55 - 1,85 mm<br />

fG - gG, gs, ms'-fs', x', u'<br />

(Übergang Q/T: 6,0 - 6,5 m)<br />

± 0,00<br />

- 0,10<br />

1/2<br />

- 0,30<br />

Säule 2 / V2<br />

mG - gG, x, fs'<br />

(5,5 - 6,0 m aus B1)<br />

Bild 5.<br />

Verlängerung<br />

des Probenahmehahns<br />

(unterste<br />

Entnahmetiefe<br />

über der Glaskugelschicht<br />

über dem<br />

Auslauf) mit<br />

Mikrovliesummantelung.<br />

1.2 Konzeption und Aufbau des Säulenmodells<br />

Zur Überprüfung des Rückhaltevermögens der sandigen<br />

Tertiärschichten wurden vom Institut für Hygiene und<br />

Öffentliche Gesundheit der Universität Bonn zwei<br />

Modellsäulen zur Aufnahme des in-situ-Materials aus<br />

den Bohrungen am geplanten Standort des HFB hergestellt.<br />

Als Grundmaterial für die Modellsäulen wurden für<br />

Trinkwasser zugelassene PP-Rohre Nennweite 200 mm<br />

verwendet, aus denen mit Flanschen versehene Stücke<br />

à 1 Meter Länge erstellt wurden (Bild 4). Jedes dieser<br />

Stücke erhielt zwei Probenahmeöffnungen, die jeweils<br />

25 cm von den Enden entfernt waren. Die Bodenstücke<br />

der beiden Modellsäulen wurden auf eine Platte aus gleichem<br />

Material montiert, die einen Bodenablass erhielt.<br />

Die 4 m hohen Säulen werden von einem Untergestell<br />

getragen. In die Probenahmeöffnungen wurden für<br />

Trinkwasser zugelassene Zapfhähne eingesetzt. Je Säule<br />

wurden acht Zapfhähne eingebaut. Um bei der Probe-<br />

2/1<br />

- 0,83<br />

3/1<br />

- 1,35<br />

4/1<br />

- 1,82<br />

5/1<br />

- 2,35<br />

6/1<br />

- 2,82<br />

7/1<br />

- 3,35<br />

8/1<br />

- 3,85<br />

- 4,00<br />

mS, gs', fs', fg' - gg'<br />

(6,5 - 7,0 m)<br />

gS, ms, fs', fg'<br />

(7,0 - 7,5 m)<br />

mS - gS, fs', u'<br />

(7,5 - 8,0 m)<br />

mS, fs, u'<br />

(8,0 - 8,5 m)<br />

fS - mS, u'<br />

(8,5 - 9,0 m)<br />

mS, fs, u'<br />

(9,0 - 9,5 m)<br />

fS, U-Bänder<br />

(9,5 - 10,0 m)<br />

Glaskugeln<br />

Ø 1,55 - 1,85 mm<br />

2/2<br />

- 0,80<br />

3/2<br />

- 1,30<br />

4/2<br />

- 1,80<br />

5/2<br />

- 2,30<br />

6/2<br />

- 2,80<br />

- 3,20<br />

7/2<br />

8/2<br />

- 3,80<br />

- 4,00<br />

fG - gG, ms, fs, u', x'<br />

(Übergang Q/T: 6,2 - 6,7 m aus B2)<br />

mS - gS, fs', u'<br />

(6,7 - 7,2 m)<br />

mS, fs, gs', u'<br />

(7,2 - 7,7 m)<br />

fS - mS, u'<br />

(7,7 - 8,7 m)<br />

(reduzierte Mächtigkeit eingebaut)<br />

mS, fs, u'<br />

(8,7 - 9,2 m)<br />

fS, u'<br />

(9,2 - 9,7 m)<br />

fS, ms', u'<br />

(9,7 - 10,2 m)<br />

Glaskugeln<br />

1,55 - 1,85 mm<br />

Bild 6.<br />

Aufbau und<br />

Schichtenfolge<br />

in den Säulen<br />

mit dem<br />

Grundwasserleitermaterial<br />

am Standort<br />

des HFB.<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1061


FachberichtE <strong>Wasser</strong>versorgung<br />

Leitfähigkeit [Tsd. µS/cm]<br />

6,0<br />

5,0<br />

4,0<br />

3,0<br />

2,0<br />

1,0<br />

nahme Artefakte durch eventuell innen an der Säulenwand<br />

entlang sickerndes <strong>Wasser</strong> zu vermeiden, wurden<br />

die Zapfhähne in das Innere der Säule hinein durch<br />

Edelstahl-Rohre verlängert, die am Ende verschlossen<br />

und im zentralen Bereich der Säule perforiert waren. Die<br />

Perforation wurde durch ein Siebgewebe mit 10 µm<br />

Maschenweite abgedeckt, um Auswaschung von<br />

Bodenpartikeln in die Probenahmeflaschen zu vermeiden<br />

(s. Bild 5).<br />

4. und 5. Tracerversuch 28.04. bis 20.05.2011 in den Modellsäulen<br />

(Ausgangssalzkonzentration 5.500 bzw. 4.900 µS/cm)<br />

Säule 1 Säule 2<br />

0,0<br />

27.04.11 02.05.11 07.05.11 12.05.11 17.05.11 22.05.11<br />

Bild 7. Durchbruchskurven der Salzlösung im Verlauf<br />

des 4. und 5. Tracerversuches charakterisieren die<br />

unterschied lichen Transportmechanismen in den Säulen.<br />

Tabelle 2. Vertikale Fließgeschwindigkeiten in den Säulen.<br />

Versuchsnummer Säule 1<br />

Fließgeschwindigkeiten<br />

Tracer 1<br />

Tracer 2<br />

Tracer 3<br />

Tracer 4<br />

Tracer 5<br />

0,0093 m/h<br />

2,2 m/d<br />

0,082 m/h<br />

1,97 m/d<br />

0,011 m/h<br />

0,26 m/d<br />

0,045 m/h<br />

1,07 m/d<br />

0,049 m/h<br />

1,17 m/d<br />

Säule 2<br />

Fließgeschwindigkeiten<br />

0,14 m/h<br />

3,36 m/d<br />

0,057 m/h<br />

1,37 m/d<br />

0,008 m/h<br />

0,20 m/d<br />

0,136 m/h<br />

3,30 m/d<br />

0,154 m/h<br />

3,70 m/d<br />

Säule 2<br />

Tabelle 3. Vertikale Durchlässigkeiten der Gesamtsäule in Funktion<br />

des Versuchszeitpunktes.<br />

Versuchsnummer Säule 1<br />

k f -Wert [m/s] ∙ 10 –5 k f -Wert [m/s] ∙ 10 –5<br />

Tracer 1 2,58 3,96<br />

Tracer 2 2,26 1,58<br />

Tracer 3 0,31 0,23<br />

Tracer 4 1,25 3,78<br />

Tracer 5 1,36 4,28<br />

Die Gesamthöhe des Aufbaus beträgt etwa<br />

4,50 Meter, wobei die Höhe des Untergestells rund<br />

0,50 Meter ausmacht. Dabei wurde der Bodenablass<br />

mit einer Siebplatte und einem 10 µm-Netzgewebe<br />

abgedeckt. Darüber wurden über einer Schicht Glaskugeln<br />

(∅ 1,55 bis 1,85 mm) die frisch am geplanten<br />

Standort des HFB erbohrten Sedimente in die Säulen<br />

eingebracht. Die schichtgerecht befüllten Säulen<br />

(Bild 6) wurden anschließend drucklos im freien Auslauf<br />

mit <strong>Wasser</strong> aus der Förderung des <strong>Wasser</strong>werks so<br />

beaufschlagt, dass ständig ein Überstand über der<br />

obersten Sedimentschicht erhalten blieb, während die<br />

Bodenabläufe der Säulen ständig vollständig geöffnet<br />

waren.<br />

2. Tracerversuche<br />

Im Verlauf der Versuchsreihen wurden insgesamt fünf<br />

Tracerversuche durchgeführt. Dazu wurde eine hoch<br />

mit Salz aufkonzentrierte Lösung (Leitfähigkeit etwa<br />

5000 µS/cm) auf die Säule beaufschlagt und zur Versickerung<br />

gebracht. Am zentralen Auslauf der beiden<br />

Säulen im Boden der PE-Säulen wurde eine kontinuierliche<br />

Leitfähigkeitsmessung installiert. Damit konnten<br />

die Salzdurchbrüche in den Säulen im Halbstundentakt<br />

oder Stundentakt durchgehend gemessen werden. Eine<br />

Messung an den einzelnen Schichtausläufen wurde<br />

nicht durchgeführt, da die <strong>Wasser</strong>mengen zu Beginn<br />

und im Verlauf der Versuche sehr gering waren und vollständig<br />

für die mikrobiologischen Beprobungen zur<br />

Verfügung stehen sollten.<br />

Bild 7 zeigt beispielhaft die Tracerdurchgangskurven<br />

für den 4. und 5. Tracerversuch. Bei den Tracerversuchen<br />

wurden Salzlösungen mit im Mittel rund<br />

5000 µS/cm Ausgangskonzentration eingegeben. Die<br />

Eingabe erfolgte simultan in den beiden Säulen durch<br />

Zugabe der Lösung in den Freibordbereich der Säule 1<br />

über der Glaskugelschicht bzw. über der Schotterschicht<br />

in der Säule 2 (s. Bild 6). Die vertikale Fließstrecke<br />

des <strong>Wasser</strong>s betrug etwa 3,85 m. Tabelle 2 fasst<br />

die vertikalen Fließgeschwindigkeiten, Tabelle 3 die<br />

vertikalen Durchlässigkeiten der Säulenschichtenfolge<br />

zusammen.<br />

Vergleicht man die Abstandgeschwindigkeiten der<br />

letzten beiden Versuche in den Säulen, dann ergeben<br />

<strong>sich</strong> durchschnittliche Werte von 1,12 m/d für Säule 1<br />

und 3,50 m/d für Säule 2. Der Geschwindigkeitskontrast<br />

zwischen der Säule 2 und 1 beträgt somit 1,8 für alle<br />

Versuche und 3,1 für die Versuche 4 und 5. Im Vergleich<br />

dazu betrug die horizontale Fließgeschwindigkeit aus<br />

den Pumptests in einem bereits realisierten HFB rund<br />

1,1 bis 1,6 m/d. Aus Tabelle 3 ergibt <strong>sich</strong> ein durchschnittlicher<br />

Durchlässigkeitsbeiwert für die vertikale<br />

Durchströmung der 3,85 m langen Sandsäule von<br />

1,55 ∙ 10 –5 m/s für die Säule 1 und von 2,78 ∙ 10 –5 m/s für<br />

die Säule 2. Aufgrund der vereinfachten Gradientenannahme<br />

ergeben <strong>sich</strong> im Vergleich die gleichen Faktoren<br />

November 2011<br />

1062 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


<strong>Wasser</strong>versorgung<br />

Fachberichte<br />

zwischen den Säulen wie bei der Abstandsgeschwindigkeit.<br />

Im Rahmen der Erkundungen wurde für den<br />

Brunnenstandort eine vertikale Durchlässigkeit von<br />

0,375 ∙ 10 –5 m/s bestimmt. Bezogen auf die Säule 1 liegt<br />

deren vertikale Durchlässigkeit um den Faktor 4,1 höher,<br />

bezogen auf die Säule 2 um den Faktor 7,4 höher als der<br />

Wert aus den in-situ-Pumptests.<br />

Anhand der ersten drei Versuche wird angenommen,<br />

dass es zu einer Kompaktion und Setzung des Säuleninhaltes<br />

im Versuchsablauf bei Durchströmung der Säule<br />

gekommen ist; in den Versuchen 4 und 5 wurde die<br />

Säule nach Einstau bzw. Leerlaufen wieder in Betrieb<br />

genommen, daher entspricht das Ergebnis dieser Versuche<br />

den Anfangsrandbedingungen. Mittlerer k f -Wert<br />

(vertikal) beträgt im Mittel der Versuchszeit für beide<br />

Säulen ca. 2 ∙ 10 –5 m/s. Die Relation k v /k fh,v beträgt in<br />

den Säulen rund 0,03; die Schichten in den Säulen sind<br />

somit in der resultierenden Durchlässigkeit um ca. eine<br />

Zehnerpotenz geringer durchlässig als bei den in-situ-<br />

Pumptests. Die horizontale Durchlässigkeit ist unter<br />

Annahme der Versuchsrandbedingungen etwa 30-mal<br />

höher als die vertikale Durchlässigkeit. Nach dem dritten<br />

Tracerversuch erreicht der Durch lässigkeitsbeiwert<br />

der Säulen den Prognosewert für den vertikalen Durchlässigkeitsbeiwert<br />

aus der Erkundung.<br />

3. Verwendete Testorganismen<br />

3.1 Escherichia coli<br />

Escherichia coli ist ein bewegliches, gram-negatives,<br />

stäbchenförmiges Bakterium, das keine Sporen bildet<br />

und peritrich begeißelt ist. Seine Größe beträgt rund<br />

1,3 · 4 µm. Es ist fakultativ anaerob, d. h., es ist in der<br />

Lage, Energie sowohl durch die Atmungskette als auch<br />

durch „Gemischte Säuregärung“ zu gewinnen.<br />

Escherichia coli kommt in hohen Konzentrationen in<br />

der Intestinalflora bei Mensch und Tier vor und löst dort<br />

in der Regel keine Erkrankung aus. In anderen Teilen des<br />

Körpers kann E. coli jedoch ernsthafte Erkrankungen wie<br />

Harnwegsinfektionen, Bakteriämien und Meningitis<br />

auslösen. Eine begrenzte Anzahl enteropathogener<br />

Stämme von E. coli kann eine akute Diarrhö auslösen.<br />

Unterschiedliche enteropathogene E. coli konnten auf<br />

der Basis unterschiedlicher Virulenzfaktoren einschließlich<br />

enterohämorrhagischen E. coli (EHEC), enterotoxigenen<br />

E. coli (ETEC), enteropathogene E. coli (EPEC),<br />

enteroinvasiven E. coli (EIEC), enteroaggregativen E. coli<br />

(EAEC) und diffus adhärente E. coli (DAEC) [1] unterschieden<br />

werden.<br />

E. coli gilt seit über 100 Jahren als der klassische Indikator<br />

für fäkale Verunreinigungen im <strong>Wasser</strong>. Aufgrund<br />

seines natürlichen Habitats ist er wenig resistent gegen<br />

Umwelteinflüsse und Chemikalien. Zum Überleben in<br />

Sedimenten und vor allem zur Vermehrung ist E. coli auf<br />

eine gute Versorgung mit Nährstoffen angewiesen [2].<br />

Der Nachweis von Escherichia coli erfolgte im Labor<br />

Dr. Schell, Augsburg, mit dem Colilert®-2000-System.<br />

Zu Beginn der zweiten Beprobungsserie wurde eine<br />

Parallel-Probe im Institut für Hygiene und Öffentliche<br />

Gesundheit in Bonn mittels Merck CC-Agar ® untersucht.<br />

3.2 MS2-Coliphagen<br />

(Bakterio)-Phagen sind Viren, die Bakterien befallen.<br />

Unter Coliphagen versteht man Phagen, die auf Bakterien<br />

der Art E. coli spezialisiert sind. Die als MS2-Coliphagen<br />

bezeichneten Phagen gehören taxonomisch zur<br />

Gattung Levivirus. Es handelt <strong>sich</strong> dabei um ikosaedrische,<br />

rund 30 Nanometer große RNA-Phagen, die in der<br />

Lage sind, bestimmte Wirtsstämme mit so genanntem<br />

F-Pile zu infizieren und in geschlossenen Bakterienrasen<br />

unter entsprechenden Kulturbedingungen <strong>sich</strong>tbare<br />

Plaques (klare Zonen) zu produzieren.<br />

Coliphagen gelten in Rohwasser als Indikatoren für<br />

Viren aus fäkalen Kontaminationen und als Anzeiger für<br />

unzureichende Filterkapazitäten gegenüber viralen<br />

Krankheitserregern. Sie sind nicht humanpathogen,<br />

wodurch sie <strong>sich</strong> als Modellorganismen für den Transport<br />

von Viren, aber auch von anderen kolloidalen Kontaminationen<br />

(Bales, Gerba et al. 1989) besonders anbieten.<br />

Der Nachweis der MS2-Coliphagen erfolgte im Institut<br />

für Hygiene und Öffentliche Gesundheit nach den<br />

Vorgaben der DIN EN 10705-2 von 2001.<br />

3.3 Bacillus subtilis–Sporen<br />

Das Bacillus subtilis, auch Heubazillus genannt, ist ein<br />

fakultativ anaerobes, peritrich begeißeltes Bodenbakterium.<br />

Die Größe der stäbchenförmigen Bakterien<br />

beträgt va. 0,6 · 2 µm.<br />

Obwohl ubiquitär verbreitet, ist er am häufigsten zu<br />

isolieren aus den oberen Schichten des Bodens. Dort ist<br />

er aufgrund häufig wechselnder Umgebungsbedingungen<br />

fast ständig Stress- und Hungersituationen ausgesetzt,<br />

die er durch die Bildung von Endosporen überdauern<br />

kann. Aufgrund der hohen Hitzeresistenz der<br />

Sporen werden diese auch als Indikator bei entsprechenden<br />

Sterilisationsprozessen in Pharmazie, Medizin<br />

und Lebensmittelindustrie eingesetzt. B. subtilis ist im<br />

Gegensatz zu anderen Bacillaceae (z. B. B. anthracis oder<br />

B. cereus) nicht humanpathogen, was ihn zu einem<br />

idealen Testkeim für Laborarbeiten macht.<br />

4. Versuchsablauf<br />

Um den Systemen etwas Zeit zu geben, <strong>sich</strong> einzuregeln,<br />

wurden beide Säulen rund drei Wochen lang mit<br />

<strong>Wasser</strong> aus dem <strong>Wasser</strong>werk durchspült. Zu Beginn der<br />

eigentlichen Dotierungsversuche wurden jeweils<br />

500 mL von Suspensionen der drei Testorganismen als<br />

Stoßbelastung auf jede Säule gegeben. Die Konzentrationen<br />

der eingesetzten Organismen betrugen jeweils<br />

etwa 10 10 Organismen/100 mL.<br />

Jeweils ab zwei Tage nach Dotierung wurden nacheinander<br />

an allen Entnahmehähnen beider Säulen alle<br />

24 Stunden Proben entnommen. Der ursprüngliche<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1063


FachberichtE <strong>Wasser</strong>versorgung<br />

Entnahmehahn und -tiefe,<br />

Ergebnisse jeweils im zeitlichen Verlauf<br />

Entnahmehahn und -tiefe,<br />

Ergebnisse jeweils imzeitlichen Verlauf<br />

Entnahmehahn und -tiefe,<br />

Ergebnisse jeweils imzeitlichen Verlauf<br />

Hahn 1/1<br />

0,25 m<br />

Hahn 2/1<br />

0,75 m<br />

Hahn 3/1<br />

1,25 m<br />

Hahn 4/1<br />

1,75 m<br />

Hahn 5/1<br />

2,25 m<br />

Hahn 6/1<br />

2,75 m<br />

Hahn 7/1<br />

3,25 m<br />

Hahn 8/1<br />

3,75 m<br />

Hahn 1/2<br />

0,25 m<br />

Hahn 2/2<br />

0,75 m<br />

Hahn 3/2<br />

1,25 m<br />

Hahn 4/2<br />

1,75 m<br />

Hahn 5/2<br />

2,25 m<br />

Hahn 6/2<br />

2,75 m<br />

Hahn 7/2<br />

3,25 m<br />

Hahn 8/2<br />

3,75 m<br />

Hahn 1/1<br />

0,25 m<br />

Hahn 2/1<br />

0,75 m<br />

Hahn 3/1<br />

1,25 m<br />

Hahn 4/1<br />

1,75 m<br />

Hahn 5/1<br />

2,25 m<br />

Hahn 6/1<br />

2,75 m<br />

Hahn 7/1<br />

3,25 m<br />

Hahn 8/1<br />

3,75 m<br />

Modellsäule 1<br />

MS2-Phagen, Eingesetzte Konzentration 5,2 x10 9 /10mL<br />

07.02.2011<br />

08.02.2011<br />

09.02.2011<br />

10.02.2011<br />

11.02.2011<br />

12.02.2011<br />

13.02.2011<br />

14.02.2011<br />

15.02.2011<br />

16.02.2011<br />

09.03.2011<br />

0 1 10 100 1.000 10.000 100.000 1.000.000<br />

PFU /10 mL<br />

Bild 8. Ergebnisse MS2-Phagen, Erste Probenserie, Säule 1.<br />

Modellsäule 2<br />

MS2-Phagen, Eingesetzte Konzentration 5,2 x10 9 /10mL<br />

0 1 10 100 1.000 10.000 100.000 1.000.000 10.000.000 100.000.000<br />

PFU /10mL<br />

Modellsäule 1<br />

B.-subtilis-Sporen, Eingesetzte Konzentration 1,2 x10 10 /100 mL<br />

07.02.2011<br />

08.02.2011<br />

09.02.2011<br />

10.02.2011<br />

11.02.2011<br />

12.02.2011<br />

13.02.2011<br />

14.02.2011<br />

15.02.2011<br />

16.02.2011<br />

09.03.2011<br />

Bild 9. Ergebnisse MS2-Phagen, Erste Probenserie, Säule 2.<br />

07.02.2011<br />

08.02.2011<br />

09.02.2011<br />

10.02.2011<br />

11.02.2011<br />

12.02.2011<br />

13.02.2011<br />

14.02.2011<br />

15.02.2011<br />

16.02.2011<br />

09.03.2011<br />

0 1 10 100 1.000 10.000 100.000 1.000.000 10.000.000<br />

KBE /100 mL<br />

Bild 10. Ergebnisse Bacillus subtilis, Erste Probenserie,<br />

Säule 1.<br />

Plan, Tagessammelproben zu untersuchen, scheiterte<br />

daran, dass wegen des geringen Durchflusses nicht an<br />

allen Zapfhähnen gleichzeitig <strong>Wasser</strong> entnommen werden<br />

konnte. Die Proben für Bacillus subtilis- und Coliphagen-Untersuchungen<br />

wurden nach Probenahme<br />

gekühlt per Über-Nach-Express an das Institut für Hygiene<br />

und Öffentliche Gesundheit, Bonn, die Proben zur<br />

Untersuchung auf Escherichia coli an das Labor Dr.<br />

Scheller, Augsburg, übersandt.<br />

Nach der ersten Dotierung wurden zehn Tage lang<br />

Proben entnommen, danach wurden die Systeme vier<br />

Wochen lang weiter kontinuierlich mit Trinkwasser<br />

durchspült, bevor eine weitere Probe entnommen<br />

wurde. Nach der folgenden zweiten Dotierung wurden<br />

22 Tage lang Proben entnommen, wobei die oberen<br />

Probenhähne gegen Ende der Serie nicht mehr beprobt<br />

wurden. Zwischen und nach den beiden mikrobiologischen<br />

Versuchen (Serie 1 und Serie 2) wurden weitere<br />

Tracerversuche (Versuche 3 bis 5) durchgeführt, um<br />

Setzungs- oder Kolmationseffekte der Sedimente und<br />

damit verbundene Veränderungen der vertikalen Fließgeschwindigkeit<br />

in den Säulen zu erkennen.<br />

5. Erster Dotierungsversuch<br />

Im ersten mikrobiologischen Versuch wurden die Organismen<br />

wie oben beschrieben am 05.02.2011 zugesetzt<br />

und nach etwa 48 Stunden Wartezeit arbeitstäglich Proben<br />

an jeweils allen Entnahmehähnen entnommen. Die<br />

Ergebnisse der Untersuchungen auf MS2-Coliphagen<br />

und Bacillus subtilis sind in den Bildern 8 bis 11 dargestellt.<br />

Die Bilder zeigen von oben nach unten die jeweils<br />

acht Entnahmehähne und an diesen jeweils von oben<br />

nach unten die Ergebnisse im zeitlichen Verlauf (KBE =<br />

Kolonie-bildende Einheiten ≈ vermehrungsfähige Bakterien;<br />

PFU = Plaque-forming Units ≈ infektiöse Viruspartikel).<br />

Escherichia coli konnte in beiden Säulen nur vier Tage<br />

lang an dem jeweils obersten Probenahmehahn nachgewiesen<br />

werden, danach nicht mehr. An den tiefer<br />

gelegenen Probenahmehähnen konnte E. coli nie nachgewiesen<br />

werden.<br />

Über die gesamte Versuchszeit konnten am oberen<br />

Ende der Säulen MS2-Coliphagen und B. subtilis-Sporen<br />

nachgewiesen werden, wenn auch mit fallender Tendenz.<br />

Dabei ist festzuhalten, dass die Abnahme der Phagen<br />

sehr viel deutlicher (in der Säule 2 um mehr als<br />

5 Logarithmen-Stufen) war als die der Sporen. In beiden<br />

Säulen gelangten die Sporen innerhalb von vier bzw.<br />

sieben Tagen bis an den fünften Probenahmehahn, also<br />

bis in rund 225 cm Tiefe. Die MS2-Phagen konnten dagegen<br />

– von einem Einzelnachweis am Hahn 5/1 abgesehen<br />

– über die Dauer des ersten Versuchs nicht weiter als<br />

125 cm in die Säulen vordringen. Es ist nicht auszuschließen,<br />

dass es <strong>sich</strong> bei dem Einzelnachweis um eine Kontamination<br />

bei den Probenahmen handelte.<br />

November 2011<br />

1064 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


<strong>Wasser</strong>versorgung<br />

Fachberichte<br />

Bei beiden Organismen kam es über die jeweils<br />

zurückgelegte Strecke zu einer Reduktion zwischen<br />

etwa fünf (B. subtilis) und rund 6,5 (MS2-Phagen) Logarithmen-Stufen<br />

(99,999 %).<br />

Nach dieser Beprobungsserie wurden die Säulen<br />

weiter mit <strong>Wasser</strong> durchströmt, aber erst nach drei<br />

Wochen wieder beprobt. Es zeigte <strong>sich</strong>, dass Bacillus<br />

subtilis-Sporen in sehr niedriger Konzentration<br />

(1/100 mL) mittlerweile am unteren Ende der Säule 2<br />

angekommen waren; Phagen waren in beiden Säulen<br />

auch nach diesem Zeitraum am untersten Entnahmehahn<br />

nicht nachweisbar.<br />

6. Zweiter Dotierungsversuch<br />

Sechs Wochen nach der ersten Zudosierung wurden<br />

am 12.03.2011 in gleicher Weise nochmals alle drei Mikroorganismen<br />

zu den Säulen zugegeben und die Säulen<br />

in gleicher Weise beprobt. Die Probenserie wurde<br />

diesmal allerdings auf einen Gesamtzeitraum von dreieinhalb<br />

Wochen ausgedehnt, wobei zum Ende hin nur<br />

noch die unteren Entnahmehähne untersucht wurden.<br />

Da die Säulen zwischen den beiden Versuchen nicht<br />

desinfiziert wurden, ergibt <strong>sich</strong> insgesamt eine Beobachtungsdauer<br />

von zwei Monaten für die Barrierewirkung<br />

der Sedimente gegenüber einer stoßweisen Kontamination.<br />

Auch in der zweiten Serie zeigte <strong>sich</strong>, dass der zugesetzte<br />

E. coli <strong>sich</strong> in dem nährstoffarmen <strong>Wasser</strong> nicht<br />

halten konnte und bereits zwei Tage nach Zudosierung<br />

nicht mehr nachzuweisen war. Sicherheitshalber erfolgten<br />

eine zweite Zudosierung von E. coli am 22.03.2011<br />

und eine Kontrolle des obersten Entnahmehahnes<br />

zusätzlich zum Colilert-Verfahren mit Nachweis über<br />

CC-Agar. Dabei wurden am obersten Entnahmehahn<br />

jeweils Konzentrationen von 1,7 bzw. 2,3 · 10 6 KBE /<br />

100 mL E. coli nachgewiesen. An den folgenden Entnahmehähnen<br />

konnte E. coli nie nachgewiesen werden. Die<br />

Ergebnisse der zweiten Versuchsserie für die MS2-Coliphagen<br />

und B. subtilis sind in den Bilder 12 bis 15 dargestellt.<br />

Auch in der zweiten Untersuchungsserie gelangen in<br />

der Säule 1 die MS2-Phagen nicht über die Hälfte der<br />

Filterstrecke hinaus, sondern werden diesmal maximal<br />

bis in 0,75 Meter Tiefe nachgewiesen. In der Säule 2<br />

kommt es sporadisch bis an den vorletzten Hahn zu<br />

Nachweisen von einzelnen MS2-Phagen in 10 mL Untersuchungsvolumen.<br />

Hohe Nachweise von Phagen sind<br />

aber auch hier nur bis in 0,75 Meter Tiefe möglich. Dagegen<br />

können die B. subtilis-Sporen von Beginn der Probenserie<br />

an in beiden Säulen auch an den untersten<br />

Hähnen in Konzentrationen bis maximal 20 KBE /<br />

100 mL nachgewiesen werden. Die gemessenen Konzentrationen<br />

nehmen von oben nach unten bis etwa<br />

zum Hahn Nr. 5 kontinuierlich ab und schwanken an<br />

den Hähnen 6 bis 8 über die Zeit gleichmäßig zwischen<br />

1 und 10 KBE/100 mL.<br />

Entnahmehahn und -tiefe,<br />

Ergebnisse jeweils imzeitlichen Verlauf<br />

Entnahmehahn und -tiefe,<br />

Ergebnisse jeweils im zeitlichen Verlauf<br />

Entnahmehahn und -tiefe,<br />

Ergebnisse jeweils imzeitlichen Verlauf<br />

Hahn 1/2<br />

0,25 m<br />

Hahn 2/2<br />

0,75 m<br />

Hahn 3/2<br />

1,25 m<br />

Hahn 4/2<br />

1,75 m<br />

Hahn 5/2<br />

2,25 m<br />

Hahn 6/2<br />

2,75 m<br />

Hahn 7/2<br />

3,25 m<br />

Hahn 8/2<br />

3,75 m<br />

Hahn 1/1<br />

0,25 m<br />

Hahn 2/1<br />

0,75 m<br />

Hahn 3/1<br />

1,25 m<br />

Hahn 4/1<br />

1,75 m<br />

Hahn 5/1<br />

2,25 m<br />

Hahn 6/1<br />

2,75 m<br />

Hahn 7/1<br />

3,25 m<br />

Hahn 8/1<br />

3,75 m<br />

Hahn 1/2<br />

0,25 m<br />

Hahn 2/2<br />

0,75 m<br />

Hahn 3/2<br />

1,25 m<br />

Hahn 4/2<br />

1,75 m<br />

Hahn 5/2<br />

2,25 m<br />

Hahn 6/2<br />

2,75 m<br />

Hahn 7/2<br />

3,25 m<br />

Hahn 8/2<br />

3,75 m<br />

Modellsäule 2<br />

B.-subtilis-Sporen, Eingesetzte Konzentration 1,2 x10 10 /100 mL<br />

0 1 10 100 1.000 10.000 100.000 1.000.000 10.000.000<br />

KBE /100 mL<br />

Bild 11. Ergebnisse Bacillus subtilis, Erste Probenserie,<br />

Säule 2.<br />

Modellsäule 1<br />

MS2-Phagen, Eingesetzte Konzentration 1,7 x10 9 /10mL<br />

14.03.2011<br />

15.03.2011<br />

17.03.2011<br />

18.03.2011<br />

19.03.2011<br />

20.03.2011<br />

21.03.2011<br />

22.03.2011<br />

23.03.2011<br />

24.03.2011<br />

26.03.2011<br />

27.03.2011<br />

28.03.2011<br />

29.03.2011<br />

30.03.2011<br />

31.03.2011<br />

01.04.2011<br />

03.04.2011<br />

04.04.2011<br />

05.04.2011<br />

06.04.2011<br />

07.04.2011<br />

0 1 10 100 1.000 10.000 100.000 1.000.000 10.000.000<br />

PFU /10 mL<br />

Bild 12. Ergebnisse MS2-Phagen, Zweite Probenserie,<br />

Säule 1.<br />

Modellsäule 2<br />

MS2-Phagen, Eingesetzte Konzentration 1,7 x10 9 /10mL<br />

07.02.2011<br />

08.02.2011<br />

09.02.2011<br />

10.02.2011<br />

11.02.2011<br />

12.02.2011<br />

13.02.2011<br />

14.02.2011<br />

15.02.2011<br />

16.02.2011<br />

09.03.2011<br />

14.03.2011<br />

15.03.2011<br />

17.03.2011<br />

18.03.2011<br />

19.03.2011<br />

20.03.2011<br />

21.03.2011<br />

22.03.2011<br />

23.03.2011<br />

24.03.2011<br />

26.03.2011<br />

27.03.2011<br />

28.03.2011<br />

29.03.2011<br />

30.03.2011<br />

31.03.2011<br />

01.04.2011<br />

03.04.2011<br />

04.04.2011<br />

05.04.2011<br />

06.04.2011<br />

07.04.2011<br />

0 1 10 100 1.000 10.000 100.000<br />

PFU /10 mL<br />

Bild 13. Ergebnisse MS2-Phagen, Zweite Probenserie,<br />

Säule 2.<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1065


FachberichtE <strong>Wasser</strong>versorgung<br />

Entnahmehahn und -tiefe,<br />

Ergebnisse jeweils im zeitlichen Verlauf<br />

Entnahmehahn und -tiefe,<br />

Ergebnisse jeweils im zeitlichen Verlauf<br />

Hahn 1/1<br />

0,25 m<br />

Hahn 2/1<br />

0,75 m<br />

Hahn 3/1<br />

1,25 m<br />

Hahn 4/1<br />

1,75 m<br />

Hahn 5/1<br />

2,25 m<br />

Hahn 6/1<br />

2,75 m<br />

Hahn 7/1<br />

3,25 m<br />

Hahn 8/1<br />

3,75 m<br />

Hahn 1/2<br />

0,25 m<br />

Hahn 2/2<br />

0,75 m<br />

Hahn 3/2<br />

1,25 m<br />

Hahn 4/2<br />

1,75 m<br />

Hahn 5/2<br />

2,25 m<br />

Hahn 6/2<br />

2,75 m<br />

Hahn 7/2<br />

3,25 m<br />

Hahn 8/2<br />

3,75 m<br />

Modellsäule 1<br />

B.-subtilis-Sporen, Eingesetzte Konzentration 1,9 x10 10 / 100 mL<br />

14.03.2011<br />

15.03.2011<br />

17.03.2011<br />

18.03.2011<br />

19.03.2011<br />

20.03.2011<br />

21.03.2011<br />

22.03.2011<br />

23.03.2011<br />

24.03.2011<br />

26.03.2011<br />

27.03.2011<br />

28.03.2011<br />

29.03.2011<br />

30.03.2011<br />

31.03.2011<br />

01.04.2011<br />

03.04.2011<br />

04.04.2011<br />

05.04.2011<br />

06.04.2011<br />

07.04.2011<br />

0 1 10 100 1.000 10.000 100.000 1.000.000 10.000.000 100.000.0001.000.000.000<br />

KBE /100 mL<br />

Bild 14. Ergebnisse Bacillus subtilis, Zweite Probenserie,<br />

Säule 1.<br />

Modellsäule 2<br />

B.-subtilis-Sporen, Eingesetzte Konzentration 1,9 x10 10 / 100 mL<br />

14.03.2011<br />

15.03.2011<br />

17.03.2011<br />

18.03.2011<br />

19.03.2011<br />

20.03.2011<br />

21.03.2011<br />

22.03.2011<br />

23.03.2011<br />

24.03.2011<br />

26.03.2011<br />

27.03.2011<br />

28.03.2011<br />

29.03.2011<br />

30.03.2011<br />

31.03.2011<br />

01.04.2011<br />

03.04.2011<br />

04.04.2011<br />

05.04.2011<br />

06.04.2011<br />

07.04.2011<br />

0 1 10 100 1.000 10.000 100.000 1.000.000 10.000.000 100.000.000<br />

KBE /100 mL<br />

Bild 15. Ergebnisse Bacillus subtilis, Zweite Probenserie,<br />

Säule 2<br />

Die Konzentrationen der eingesetzten Organismen<br />

werden über den Gesamt-Zeitraum betrachtet also um<br />

mehr als zehn (E. coli), zehn (MS2-Phagen) bzw. neun<br />

(B. subtilis) Zehnerpotenzen reduziert.<br />

Art des Einbaus der Materialien begründet liegen. Das<br />

Modell wurde mit Materialien gefüllt, die direkt am<br />

geplanten Standort des HFB erbohrt frisch eingebaut<br />

wurden, und mit <strong>Wasser</strong> betrieben, das in seiner chemischen<br />

Zusammensetzung ebenfalls weitgehend dem an<br />

diesem Standort entspricht.<br />

Das Modell weist also sowohl hin<strong>sich</strong>tlich seiner hydraulischen<br />

Eigenschaften wie auch der chemischen<br />

Zusammensetzung größtmögliche Übereinstimmung<br />

mit den heterogenen natürlichen Verhältnissen auf.<br />

Gerade chemische Verhältnisse in den Sedimenten können<br />

auf den Rückhalt von Mikroorganismen einen entscheidenden<br />

Einfluss haben, weshalb der Auswahl der<br />

verwendeten Sedimente eine große Bedeutung<br />

zukommt [3, 4].<br />

7.2 Vergleich der eingesetzten Konzentrationen<br />

von Mikroorganismen mit Vorkommen in der<br />

Umwelt<br />

In den Modellversuchen wurden bewusst Konzentrationen<br />

von Mikroorganismen eingesetzt, die deutlich<br />

über denen liegen, die im Normalbetrieb oder bei Schadensszenarien<br />

im Einzugsgebiet zu erwarten wären.<br />

Beispielsweise liegt die im Sickerwasser aus Mistmieten<br />

zu erwartende Konzentration von E. coli mit 8 · 10 7 KBE/<br />

100 mL [5] 1000-fach unter der hier eingesetzten Konzentration.<br />

Die Konzentrationen in unbehandeltem<br />

<strong>Abwasser</strong> bewegen <strong>sich</strong> in der gleichen Größenordnung<br />

[6]. Die in Oberflächenwasser zu erwartenden<br />

Konzentrationen liegen drei bis vier Zehnerpotenzen<br />

niedriger, in schlecht geschützten Grundwässern<br />

wurden bis 10 3 KBE/100 mL gemessen [1]. In gut<br />

geschützten Grundwässern ist E. coli normalerweise<br />

nicht nachweisbar.<br />

Durch die stark überhöhten Zudosiermengen sollte<br />

es ermöglicht werden, das Rückhaltevermögen bzw. die<br />

Eliminierungseffektivität der Bodenpassage quantitativ<br />

mikrobiologisch belegen zu können, wie es von der<br />

WHO und der novellierten Trinkwasserverordnung<br />

gefordert und in der in Kürze erscheinenden Begründung<br />

zur Novellierung der Trinkwasserverordnung<br />

präzisiert werden wird.<br />

7. Bewertung<br />

7. 1 Qualität des Modells im Vergleich zur<br />

natürlichen Schichtung<br />

Die Tracerversuche zu Beginn und nach der ersten Versuchsserie<br />

zeigen, dass mit dem Modell nach einer Einlaufzeit<br />

ein System aufgebaut werden konnte, das vergleichbare<br />

Durchlässigkeitsbeiwerte aufweist, wie sie<br />

bei der Erkundung im Gelände ermittelt wurden. Es<br />

kann also davon ausgegangen werden, dass die hydraulischen<br />

Verhältnisse für den vertikalen Fluss in den Säulen<br />

denen in den natürlichen Sandschichten entsprechen.<br />

Gleichwohl sind zwischen den Säulen Unterschiede<br />

erkennbar, die offenbar in der unterschiedlichen<br />

7.3 Kontaminationsrisiken im Umfeld des<br />

geplanten Brunnenstandortes<br />

Der Standort des neu geplanten HFB liegt innerhalb des<br />

<strong>Wasser</strong>schutzgebietes im Augsburger Stadtwald. Das<br />

Gebiet wird als Naherholungsgebiet von Fußgängern,<br />

Radfahrern etc. genutzt. Landwirtschaftliche Nutzung<br />

findet im Einzugsgebiet des Brunnens nicht statt, das<br />

Befahren der Wege ist nicht gestattet und die Zufahrten<br />

mit Schranken abgesperrt. Jagdliche Nutzung findet<br />

ebenfalls nicht statt. In Hochwasserszenarien ist eine<br />

Beeinflussung des Grundwassers durch den benachbarten<br />

Reichskanal und kleinere Oberflächengewässer<br />

nicht auszuschließen.<br />

November 2011<br />

1066 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


<strong>Wasser</strong>versorgung<br />

Fachberichte<br />

Aufgrund der Lage des Brunnens in einem geschützten<br />

Gebiet bestehen allenfalls geringe Risiken eines<br />

erhöhten Eintrags von (fäkalen) Mikroorganismen von<br />

der Oberfläche in die Sandschichten am Brunnenstandort<br />

des geplanten HFB.<br />

8. Bewertung der Eliminierungsleistung<br />

der Sandschichten<br />

Der Rückhalt von Mikroorganismen in wasser-gesättigten<br />

Sandschichten kann auf verschiedenen Mechanismen<br />

beruhen [7, 8, 4, 9, 10]:<br />

""<br />

mechanischer Rückhalt<br />

""<br />

Adsorption an Bodenpartikel<br />

""<br />

Absterben der Mikroorganismen<br />

""<br />

„Grazing“ (Gefressen-werden) durch Protozoen<br />

Der letzte Punkt ist vor allem in Langsamsandfiltern mit<br />

vergleichsweise hoher Strömungsgeschwindigkeit von<br />

Bedeutung [11] und kann im vorliegenden Fall vernachlässigt<br />

werden. Das mechanische Zurückhalten von Mikroorganismen<br />

bestimmt <strong>sich</strong> einerseits durch die Porengröße<br />

der Sedimentschichten und andererseits durch<br />

die Eigenbeweglichkeit der Organismen. Dabei wirkt<br />

der Sedimentkörper als Tiefenfilter. Die physika lische<br />

(reversible) Adsorption von Mikroorganismen, v. a. Viren,<br />

an Bodenpartikel ist abhängig vom pH-Wert und der<br />

Ionendichte des <strong>Wasser</strong>s sowie der Ladungsverteilung<br />

auf der Oberfläche der Organismen [8, 12].<br />

Durch das Wechselspiel dieser verschiedenen Faktoren<br />

ist es zu erklären, dass im vorliegenden Fall die deutlich<br />

kleineren Coliphagen sehr viel besser zurück gehalten<br />

werden als die hydrophoben Sporen von B. subtilis:<br />

Aufgrund der unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften<br />

der Oberflächen adsorbieren erstere stärker an<br />

Sedimentpartikel als letztere. Diese Resultate werden<br />

z. B. auch durch die Untersuchungen von [13] zur „Colloid<br />

Filtration Theory“ bestätigt. Ebenso ist der nahezu<br />

vollständige Rückhalt und das Verschwinden von E. coli<br />

nicht allein durch das mechanische Entfernen der Bakterien<br />

aus der <strong>Wasser</strong>phase zu erklären [14], sondern auch<br />

durch die niedrigen Nährstoffkonzentrationen im versuchstechnisch<br />

verwendeten <strong>Wasser</strong>, an die Fäkalkeime<br />

wie E. coli nicht angepasst sind.<br />

Die am Standort des geplanten HFB angetroffenen<br />

und im Modell verbauten Sedimentschichten waren<br />

geeignet, im Modell die beaufschlagten Mikroorganismenkonzentrationen<br />

über die gesamte Filtrationsstrecke<br />

und den beobachteten Zeitraum von zwei Monaten<br />

um neun bis zehn Zehnerpotenzen zu reduzieren. Bei<br />

der Bewertung ist zu berück<strong>sich</strong>tigen, dass im Modell<br />

die Filtrationsstrecke vier Meter betrug, wogegen der<br />

geplante Brunnen eine Filtrationsstrecke von mehr als<br />

zehn Metern über den Filtersträngen des Brunnens aufweisen<br />

wird.<br />

Die im Modell angetroffenen Eliminierungseffektivitäten<br />

übertreffen die Anforderungen an Trinkwasseraufbereitungen<br />

mit Ultrafiltrationsmembranen um drei bis<br />

vier Logarithmen-Stufen. Darüber hinaus ergibt <strong>sich</strong> aus<br />

der Lage des Brunnenstandortes und der Auswertung<br />

der Literatur [5], dass die am Brunnenstandort an der<br />

Geländeoberfläche zu erwartenden Konzentrationen<br />

von Mikroorganismen um mehrere Zehnerpotenzen<br />

niedriger sind als die hier im Modell eingesetzten.<br />

Die Ergebnisse aus den Säulenmodellen deuten also<br />

insgesamt darauf hin, dass die am Standort des geplanten<br />

HFB angetroffenen Sandschichten eine genügende<br />

Sicherheit bieten, den Grundwasserleiter vor den hier<br />

sporadisch zu erwartenden mikrobiologischen Kontaminationen<br />

zu schützen.<br />

Danksagung<br />

Die Autoren danken der Stadtwerke Augsburg <strong>Wasser</strong> GmbH,<br />

Dr. Franz Otillinger, Robert Hörmann und Thomas Pechmann für die<br />

Projektfinanzierung und die sehr gute und erfolgreiche Zusammenarbeit<br />

bei den Säulenversuchen im <strong>Wasser</strong>werk Lochbach.<br />

Literatur<br />

[1] WHO, Ed.: WHO Guidelines for drinking-water quality –<br />

Second Addendum to third edition. Geneva, World Health<br />

Organisation, 2008.<br />

[2] Davies, C. M. and Long, J. A. et al.: Survival of fecal microorganisms<br />

in marine and freshwater sediments. Appl Environ<br />

Microbiol 61 (1995) No. 5, p. 1888–96.<br />

[3] Walker, S. G. and Flemming, C.A. et al.: Physicochemical interaction<br />

of Escherichia coli cell envelopes and Bacillus subtilis<br />

cell walls with two clays and ability of the composite to<br />

immobilize heavy metals from solution. Applied and Environmental<br />

Microbiology 55 (1989) No. 11, p. 2976–84.<br />

[4] Naclerio, G. and Fardella, G. et al.: Filtration of Bacillus subtilis<br />

and Bacillus cereus spores in a pyroclastic topsoil, carbonate<br />

Apennines, southern Italy. Colloids and surfaces. B, Biointerfaces<br />

70 (2009) No. 1, p. 25–8.<br />

[5] Treskatis, C. und Exner, M. et al.: Konzept einer Hydrogeologisch<br />

mikrobiologischen Risikoanalyse von Trinkwassereinzugsgebieten.<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong>|<strong>Abwasser</strong> 149 (2008) Nr. 9,<br />

S. 667–676.<br />

[6] Kistemann, T. and Rind, E. et al.: A comparison of efficiencies<br />

of microbiological pollution removal in six sewage treatment<br />

plants with different treatment systems. Int J Hyg<br />

Environ Health (2008).<br />

[7] Hijnen, W. A. and Brouwer-Hanzens, A.J. et al.: Transport of<br />

MS2 phage, Escherichia coli, Clostridium perfringens, Cryptosporidium<br />

parvum, and Giardia intestinalis in a gravel and<br />

a sandy soil. Environmental science & technology 39 (2005)<br />

No. 20, p. 7860–8.<br />

[8] Chetochine, A. S. and Brusseau, M.L. et al.: Leaching of phage<br />

from Class B biosolids and potential transport through soil.<br />

Applied and Environmental Microbiology 72 (2006) No. 1,<br />

p. 665–71.<br />

[9] Naclerio, G. and Nerone, V. et al.: Role of organic matter and<br />

clay fraction on migration of Escherichia coli cells through<br />

pyroclastic soils, southern Italy. Colloids and surfaces. B,<br />

Biointerfaces 72 (2009) No. 1, p. 57–61.<br />

[10] Janjaroen, D. and Liu, Y. et al.: Role of divalent cations on<br />

deposition of Cryptosporidium parvum oocysts on natural<br />

organic matter surfaces. Environmental science & technology<br />

44 (2010) No. 12, p. 4519–24.<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1067


FachberichtE <strong>Wasser</strong>versorgung<br />

[11] Waldhoff, A., Ed.: Hygienisierung von Mischwasser in Retentionsbodenfiltern<br />

(RBF). <strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> Umwelt. Kassel,<br />

Kassel University Press, 2008.<br />

[12] Xiao, L. and Qu, X. et al.: Biosorption of nonpolar hydrophobic<br />

organic compounds to Escherichia coli facilitated by<br />

metal and proton surface binding. Environmental science &<br />

technology 41 (2007) No. 8, p. 2750–5.<br />

[13] Gupta, V. and Johnson, W.P. et al.: Riverbank filtration: comparison<br />

of pilot scale transport with theory. Environmental<br />

science & technology 43 (2009) No. 3, p. 669–76.<br />

[14] Bales, R. C. and Gerba, C.P. et al.: Bacteriophage Transport in<br />

Sandy Soil and Fractured Tuff.” Applied and Environmental<br />

Microbiology 55 (1989) No. 8, p. 2061–2067.<br />

Autoren<br />

Prof. Dr. habil. Christoph Treskatis<br />

E-Mail: c.treskatis@bup-gup.de |<br />

Bieske und Partner Beratende Ingenieure GmbH |<br />

Im Pesch 79 |<br />

D-53797 Lohmar<br />

Prof. Dr. med. Martin Exner<br />

E-Mail: Martin.Exner@ukb.uni-bonn.de |<br />

Dr. rer. nat. Christoph Koch<br />

E-Mail: Christoph.Koch@ukb.uni-bonn.de |<br />

Dr. rer. nat. Jürgen Gebel<br />

E-Mail: Juergen.Gebel@ukb.uni-bonn.de |<br />

Eingereicht: 07.08.2011<br />

Im Peer-Review-Verfahren begutachtet<br />

Institut für Hygiene und Öffentliche Gesundheit |<br />

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Jahrgang 152<br />

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FachberichtE <strong>Wasser</strong>versorgung<br />

Entfernung von Arsen, Nickel und Uran<br />

bei der <strong>Wasser</strong>aufbereitung<br />

<strong>Wasser</strong>versorgung, <strong>Wasser</strong>aufbereitung, Trinkwassergrenzwerte, Arsenentfernung,<br />

Nickelentfernung, Uranentfernung, Festbettadsorption<br />

Martin Jekel, Carsten Bahr, Volker Schlitt und Dieter Stetter<br />

In Rohwässern der Trinkwasserversorgung können<br />

gelegentlich erhöhte Konzentrationen von Arsen,<br />

Nickel und Uran auftreten, wodurch die Grenzwerte<br />

überschritten werden (As 10 µg/L, Ni 20 µg/L,<br />

U 10 µg/L, neue Trinkwasserverordnung 2011). Die<br />

Ursache des Auftretens ist meist geochemischer<br />

Natur. Für jeden Stoff existieren Verfahren zur<br />

Entfernung oder wurden dafür entwickelt. Neben<br />

konventionellen Techniken mit einem variablen<br />

Entfernungseffekt sind für die Nachrüstung vor allem<br />

Festbett-Sorp tionsverfahren mit sehr hohen spezifischen<br />

Durchsätzen in Bettvolumen bis zum Durchbruch<br />

empfehlenswert. Für Arsen sind poröse Eisenhydroxidgranulate,<br />

für Nickel chelatbildende Ionentauscher<br />

und für Uran basische Ionenaustauscher<br />

erfolgreich im Einsatz. Bei Nickel- und Uranentfernungsanlagen<br />

kann durch eine chemische Regeneration<br />

das Sorptionsmaterial wieder verwendet<br />

werden. Beladene Eisenhydroxide werden bei der<br />

Arsen entfernung sach gerecht abgelagert.<br />

Removal of Arsenic, Nickel and Uranium<br />

in Water Treatment<br />

Raw waters of drinking water supplies may contain<br />

elevated concentrations of arsenic, nickel and uranium,<br />

exceeding the limit values (As 10 µg/L;<br />

Ni 20 µg/L; U 10 µg/L, in the new German Drinking<br />

Water Directive of 2011). The presence of these metals<br />

is mostly due to natural, geochemical occurrence.<br />

There are existing processes or newly developed ones<br />

for each of the metals. Besides conventional treatment<br />

processes with a variable removal effect, fixedbed<br />

adsorbers are suitable for new process units,<br />

allowing very high specific throughputs (in bed volumes)<br />

until the breakthrough. Porous granular ferrichydroxides<br />

are effective for arsenic, while chelating<br />

ion exchangers are suitable for nickel. Uranium is<br />

removed by anionic exchangers. By a chemical regeneration<br />

of ion exchangers for Ni and U, they can be<br />

reused. Exhausted ferrichydroxides are disposed<br />

safely.<br />

1. Einleitung<br />

Arsen, Nickel und Uran erreichen gelegentlich im<br />

Rohwasser, das zur Trinkwassergewinnung genutzt<br />

wird, Konzentrationen, die eine Entfernung dieser Stoffe<br />

erforderlich machen. In den seltensten Fällen handelt es<br />

<strong>sich</strong> direkt um anthropogene Einträge; meist stammen<br />

diese Stoffe aus natürlichen Quellen. Allerdings können<br />

menschliche Aktivitäten die Mobilisierung der Stoffe<br />

verursacht haben.<br />

In diesem Beitrag werden die wesentlichen Regeln<br />

beschrieben, die bei der Beurteilung von notwendigen<br />

aufbereitungstechnischen Maßnahmen zur Verminderung<br />

der Spurenstoffkonzentration und bei der Auswahl<br />

geeigneter Aufbereitungsverfahren zu beachten<br />

sind. Vorausgesetzt wird, dass Maßnahmen geprüft und<br />

ggf. ergriffen wurden, um die Einträge dieser Spurenstoffe<br />

in das <strong>Wasser</strong> zu verhindern bzw. zu minimieren<br />

und diese Maßnahmen nicht zum Erfolg geführt haben.<br />

Dieser Beitrag ist inhaltlich angelehnt an ein DVGW-<br />

Arbeitsblatt W 249, das in Vorbereitung ist und 2011 als<br />

Gelbdruck erscheinen wird.<br />

2. Prinzipien der Aufbereitung<br />

Im Trinkwasser dürfen chemische Stoffe nicht in Konzentrationen<br />

enthalten sein, die eine Schädigung der<br />

menschlichen Gesundheit besorgen lassen. Für Arsen<br />

und Nickel gibt die Trinkwasserverordnung Grenzwerte<br />

vor, die beim Verbraucher einzuhalten sind. Bei einer<br />

Entscheidung über Maßnahmen zur Konzentrationsverminderung<br />

und deren Ausmaß muss berück<strong>sich</strong>tigt<br />

werden, dass es insbesondere bei Nickel durch Wechselwirkungen<br />

mit Werkstoffen im Verteilsystem und in<br />

Installationen wieder zu Konzentrationszunahmen<br />

kommen kann. Aufgrund seiner Nierentoxizität wird<br />

von Toxikologen für Uran ein gesundheitlicher Leitwert<br />

von 10 µg/L vorgeschlagen, der auch als Grenzwert in<br />

die neue Trinkwasserverordnung übernommen wird [1].<br />

Das Verfahren zur Trinkwasseraufbereitung sollte so<br />

gewählt werden, dass unter Berück<strong>sich</strong>tigung der<br />

Rohwasserbeschaffenheit nicht nur eine gezielte und<br />

selektive Entfernung des Schadstoffes erreicht wird,<br />

sondern dass auch bei der anschließenden Trinkwasserverteilung<br />

keine nachteiligen Effekte auftreten (z. B.<br />

November 2011<br />

1070 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


<strong>Wasser</strong>versorgung<br />

Fachberichte<br />

Korrosion, mikrobiologische Probleme, Bildung von<br />

Nebenprodukten). Es sind dabei die Vorgaben der<br />

TrinkwV 2011 und die jeweiligen DVGW-Arbeitsblätter<br />

zu beachten.<br />

Ferner sollten sehr aufwändige und komplexe Aufbereitungsverfahren<br />

möglichst vermieden werden,<br />

wenn sie eine hohe Störanfälligkeit aufweisen und/oder<br />

eine sehr intensive Überwachung benötigen. Es sollten,<br />

wenn möglich immer, eigen<strong>sich</strong>ere Verfahren mit hoher<br />

Prozess<strong>sich</strong>erheit und Betriebsstabilität und mit geringem<br />

Betreuungs- und Überwachungsaufwand bevorzugt<br />

werden. Die Anlagen zur Trinkwasseraufbereitung<br />

sollten soweit möglich kontinuierlich betrieben werden.<br />

Bei der Wahl des Aufbereitungsverfahren sind das<br />

Minimierungsgebot nach § 6 (3) der TrinkwV 2011 und<br />

die Liste der Aufbereitungsstoffe nach § 11 der TrinkwV<br />

2011, die vom Umweltbundesamt veröffentlicht wird,<br />

zu berück<strong>sich</strong>tigen.<br />

Bei der Aufbereitung fallen feste und/oder flüssige<br />

Rückstände an, die umweltverträglich und entsprechend<br />

den gesetzlichen Bestimmungen entsorgt werden<br />

müssen.<br />

3. Maßnahmen zur Reduzierung<br />

der Belastung<br />

Bei erhöhten Konzentrationen in Rohwässern, die zur<br />

Trinkwasserversorgung genutzt werden, ist der<br />

Ursprung (geogen, anthropogen) der Belastung zu<br />

klären. Besteht der Verdacht auf anthropogene Kontaminationen<br />

ist das BBodSchutzG zu berück<strong>sich</strong>tigen.<br />

Sofern die Belastung zunächst in einem Mischwasser<br />

nachgewiesen wurde, ist zu ermitteln, welche Rohwasservorkommen<br />

bzw. Brunnenwässer von den erhöhten<br />

Spurenmetallgehalten betroffen sind. Normalerweise<br />

sind die Konzentrationen in einem Grundwasser zeitlich<br />

vergleichsweise konstant, können jedoch örtlich stark<br />

variieren. Bei der Variation von Brunnenschaltungen<br />

können <strong>sich</strong> deshalb auch unterschiedliche Rohwasserzusammensetzungen<br />

ergeben.<br />

Die betroffenen Wässer sollen über einen ausreichend<br />

langen Zeitraum unter allen zu erwartenden<br />

Betriebsbedingungen mehrmalig untersucht werden,<br />

um die Gesamtbelastung abschätzen zu können. Insbesondere<br />

für eine ggf. erforderliche Aufbereitung ist es<br />

wichtig, dass für die Spurenstoffe die chemischen<br />

Spezies bekannt sind oder be<strong>rechnet</strong> werden. Die <strong>Wasser</strong>parameter,<br />

die für eine Aufbereitung bedeutsam<br />

sind, und die zugehörigen Schwankungsbereiche<br />

müssen bekannt sein. Um eine Veränderung im Chemismus<br />

der Wässer zu erkennen, sollten die chemisch-physikalischen<br />

<strong>Wasser</strong>parameter der letzten 5 bis 10 Jahre<br />

ausgewertet werden.<br />

Bevor die Errichtung bzw. Erweiterung einer Aufbereitungsanlage<br />

zur Entfernung der Spurenstoffe<br />

betrachtet wird, sollte zunächst geprüft werden, ob zur<br />

Vermeidung einer Grenzwertüberschreitung hin<strong>sich</strong>tlich<br />

der Spurenstoffgehalte im abgegebenen Trinkwasser<br />

eine der folgenden Maßnahmen zielführend ist,<br />

wobei auch wirtschaftliche Ge<strong>sich</strong>tspunkte zu berück<strong>sich</strong>tigen<br />

sind.<br />

Durch Ausweitung des <strong>Wasser</strong>rechts für ein unbelastetes<br />

<strong>Wasser</strong>vorkommen oder Bezug von unbelastetem<br />

Fremdwasser ist ggf. eine ausreichende Konzentrationsverminderung<br />

im abgegebenen Trinkwasser möglich.<br />

Im Vorfeld der <strong>Wasser</strong>gewinnung kann die Errichtung<br />

und der Betrieb von Abwehrbrunnen zum Schutz<br />

der Versorgung genutzt werden. Daher müssen die<br />

hydrogeologischen Gegebenheiten ermittelt und ggf.<br />

ein Grundwassermodell erstellt werden.<br />

Bei anthropogenen Beeinflussungen sind durch die<br />

zuständigen Behörden Maßnahmen zu veranlassen.<br />

Sofern keine dieser Alternativen zu realisieren ist, sind<br />

zur Reduzierung der Belastung aufbereitungstechnische<br />

Maßnahmen zu prüfen.<br />

4. Arsen<br />

Arsen ist ein toxisches Element, das ubiquitär im Untergrund<br />

verteilt ist und in vielen Trinkwasserressourcen<br />

der Erde auftritt. Die dauernde und hohe Aufnahme von<br />

Arsen über das Trinkwasser und die Nahrung verursacht<br />

eine chronisch toxische Wirkung beim Menschen,<br />

welche <strong>sich</strong> z. B. durch Hautschädigungen oder Krebserkrankungen<br />

zeigt [2].<br />

4.1 Vorkommen und Eigenschaften<br />

Arsen ist ein relativ häufiges Begleitelement in der<br />

Erdkruste und findet <strong>sich</strong> insbesondere in sulfidischen<br />

Erzen. Durch Verwitterungsvorgänge kann es <strong>sich</strong> in<br />

Böden und Sedimenten anreichern. Obwohl der<br />

geogene Ursprung des Arsens dominiert, können auch<br />

anthropogene Emissionen zu lokal erheblichen Kontaminationen<br />

führen. Beispiele hierfür sind arsenhaltige<br />

Abraumhalden von Hüttenbetrieben oder industrielle<br />

Altlasten und unge<strong>sich</strong>erte Hausmülldeponien. Die<br />

Mobilisierung des Arsens aus dem Boden in das Grundwasser<br />

wird maßgeblich durch das Redoxpotential und<br />

den pH-Wert im Untergrund beeinflusst. Unter oxidierenden<br />

und leicht reduzierenden Bedingungen ist es<br />

mäßig mobil, im stark reduzierenden Milieu hingegen<br />

als Sulfid festgelegt. In Deutschland kommen Grundwässer<br />

mit geringen geogen bedingten Arsengehalten<br />

unter 10 µg/L relativ häufig vor. Regional begrenzt<br />

finden <strong>sich</strong> aber insbesondere in Kluftgrundwasserleitern<br />

des Buntsandsteins und des Sandsteinkeupers<br />

auch höhere Konzentrationen, die meist zwischen<br />

10 µg/L und 250 µg/L liegen [3].<br />

Arsen liegt im Grundwasser in den Oxidationsstufen<br />

+III (Arsenit) und +V (Arsenat) vor. Im trinkwasserrelevanten<br />

pH-Bereich von 6,0 bis 9,5 dominieren unter<br />

oxidierenden Bedingungen die fünfwertigen Formen<br />

H 2 AsO 4<br />

– und HAsO 4<br />

2– , während unter reduzierenden<br />

Bedingungen die dreiwertige, ungeladene arsenige<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1071


FachberichtE <strong>Wasser</strong>versorgung<br />

Bild 1.<br />

Stabilitätsfelder<br />

für<br />

Arsenverbindungen<br />

in wässriger<br />

Lösung<br />

(25 °C, 1 atm,<br />

10 –5,3 mol/L As,<br />

10 –3 mol S) [3].<br />

Säure H 3 AsO 3 vorherrscht (Bild 1). Beide Arsenformen<br />

können jedoch auch gleichzeitig auftreten.<br />

4.2 Voruntersuchungen zur Verfahrenswahl<br />

Aufgrund seiner Ladungsneutralität ist das dreiwertige<br />

Arsen schlechter entfernbar als das fünfwertige Arsen,<br />

weshalb in der Regel eine Oxidation zum fünfwertigen<br />

Arsen zu empfehlen ist. Diese kann auf biologischem<br />

Wege mit Sauerstoff in Festbettfiltern oder durch den<br />

Einsatz von chemischen Oxidationsmitteln erreicht werden.<br />

Wirksame und zugelassene Oxidationsmittel sind<br />

Ozon, Kaliumpermanganat und <strong>Wasser</strong>stoffperoxid in<br />

Kombination mit Eisen(II)salzen (als Fenton΄s Reagenz).<br />

Der Einsatz von Chlorgas, Chlordioxid und Hypochlorit<br />

für Oxidationszwecke ist entsprechend der Trinkwasserverordnung<br />

in Deutschland nicht zulässig.<br />

Zur Beurteilung der Entfernungsmöglichkeiten für<br />

Arsen ist eine Rohwasseranalyse entsprechend Trinkwasserverordnung<br />

(TrinkwV, Anlage 2 und 3) notwendig,<br />

die durch die Parameter Phosphat, Silikat, Calcium,<br />

Magnesium, Redoxpotential sowie Säure- und Basekapazität<br />

ergänzt wird. Sinnvollerweise wird zusätzlich<br />

die As(III)- und As(V)-Konzentration ermittelt. Aufgrund<br />

der chemischen Ähnlichkeit von Arsenat und Phosphat<br />

ist letzteres als wichtigster Konkurrent bei der spezifischen<br />

Arsenentfernung zu betrachten.<br />

4.3 Entfernung von Arsen im Rahmen<br />

vorhandener Aufbereitungsprozesse<br />

In Enteisenungs- und Entmanganungsfiltern kann sowohl<br />

die Oxidation als auch ein Rückhalt des Arsens stattfinden.<br />

Nach einer Belüftung des Rohwassers werden<br />

gelöstes Eisen(II) und Mangan(II) im Filterbett überkatalytisch-biologische<br />

Reaktionen zu unlöslichen<br />

Eisen- und Manganoxiden/-hydroxiden oxidiert und<br />

dort abgeschieden. Gleichzeit ist eine Oxidation des<br />

Arsen(III) durch die Manganoxide oder auf biologischem<br />

Wege möglich. Die Festlegung des Arsenat erfolgt<br />

durch Adsorption bzw. Mitfällung an den Reaktionsprodukten<br />

der Enteisenung. Die Voraussetzung für die<br />

Wirksamkeit ist ein genügend hoher Eisengehalt im<br />

Rohwasser und eine nicht zu hohe Arsenkonzentration.<br />

Günstig sind molare Eisen- zu Arsenverhältnisse von 10<br />

bis 30. Je nach Beschaffenheit des Rohwassers können<br />

eine zusätzliche Dosierung von Eisen(II) oder von Oxidationsmitteln<br />

oder eine leichte Senkung des pH-Wertes<br />

zur Verbesserung der Arseneliminierung beitragen.<br />

Bei der Flockung mit Eisen- oder Aluminiumsalzen<br />

zur Trübstoffentfernung ist in der Regel eine simultane<br />

Elimination von Arsen zu beobachten, welche von der<br />

guten Adsorption des Arsens an den gebildeten Eisenhydroxid-<br />

bzw. Aluminiumhydroxid-Flocken resultiert.<br />

Aus diesem Grund ist die Flockung auch als gezieltes<br />

Verfahren der Arsenentfernung geeignet.<br />

Während der Fällungsenthärtung ist bei einem pH-<br />

Wert oberhalb von 10,5 eine gleichzeitige Arsenentfernung<br />

zu beobachten. Der Einsatz der Kalkfällung zum<br />

alleinigen Zweck der Arsenentfernung ist aber in der<br />

Praxis nicht sinnvoll, da durch die erhebliche Veränderung<br />

der <strong>Wasser</strong>zusammensetzung in der Regel eine<br />

nachfolgende Stabilisierung des <strong>Wasser</strong>s notwendig ist<br />

(z. B. durch Mischen oder Aufhärtung).<br />

Membranverfahren zur Partikelentfernung (z. B.<br />

Mikrofiltration) haben keinen Einfluss auf die Arsenkonzentration.<br />

Hingegen kann durch Nanofiltration<br />

und Umkehrosmose Arsenat zum Teil zurückgehalten<br />

werden. Zu beachten ist aber, dass das ungeladene<br />

Arsen(III) die Membran weitgehend ungehindert<br />

passiert. Da diese Verfahren generell eine weitgehende<br />

Enthärtung bzw. Entsalzung des <strong>Wasser</strong>s<br />

erzielen, ist die Arsenentfernung nur als Nebeneffekt<br />

zu betrachten.<br />

Stark basische Ionenaustauscher sind zwar prinzipiell<br />

in der Lage, das Anion Arsenat zu entfernen, dies erfolgt<br />

aber nicht selektiv. Aus diesem Grund ist eine gezielte<br />

Arsenentfernung mit Ionenaustauschern ohne eine<br />

parallele bedeutende Entfernung des konkurrierenden<br />

Sulfats und Nitrats nicht möglich. Das ungeladene<br />

Arsen(III) ist durch Ionenaustausch nicht zu entfernen.<br />

Andere Verfahren der Trinkwasseraufbereitung (wie<br />

z. B. Entsäuerung durch Belüftung, Aktivkohleadsorption<br />

oder Desinfektion) haben keine Auswirkung auf die<br />

Arsenkonzentration im <strong>Wasser</strong>.<br />

4.4 Gezielte Entfernung von Arsen<br />

Die Aufbereitungstechniken zur selektiven Arseneliminierung<br />

aus Trinkwasser beruhen auf der Adsorption<br />

der Arsenverbindungen an schwerlösliche Metalloxide/<br />

-hydroxide, die entweder als festes Adsorptionsmedium<br />

eingesetzt werden oder als Reaktionsprodukte nach der<br />

Dosierung von Flockungssalzen vorliegen.<br />

November 2011<br />

1072 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


<strong>Wasser</strong>versorgung<br />

Fachberichte<br />

4.4.1 Adsorption<br />

Festbett-Adsorptionsverfahren sind für die Spurenstoffentfernung<br />

besonders geeignet, da sie bei richtiger Auslegung<br />

lange Standzeiten bei gleichzeitig hoher<br />

Betriebs<strong>sich</strong>erheit und geringem Wartungsaufwand<br />

ermöglichen. Zur Arsenentfernung kommen granulierte<br />

Adsorbentien auf Basis von Metalloxiden/-hydroxiden<br />

zum Einsatz [4]. In Deutschland sind die folgenden<br />

Adsorbentien zugelassen: Eisen(III)hydroxidoxid nach<br />

DIN EN 15029, eisenumlagertes, aktiviertes Aluminiumoxid<br />

nach DIN EN 14369 und aktiviertes, granuliertes<br />

Aluminiumoxid nach DIN EN 13753. In der Praxis hat <strong>sich</strong><br />

gezeigt, dass Eisenoxide/-hydroxide ein wesentlich<br />

höheres Adsorptionsvermögen aufweisen als Aluminiumoxid.<br />

Während des Betriebes erschöpft <strong>sich</strong> das<br />

Adsorptionsmaterial allmählich und muss vor Erreichen<br />

des Grenzwertes im Produktwasser gegen frisches Material<br />

ausgetauscht werden. Eine Reihenwechselschaltung<br />

zweier Adsorber erhöht die Betriebs<strong>sich</strong>erheit.<br />

Die erzielbare Adsorptionskapazität hängt von den<br />

Eigenschaften des Adsorbens (z. B. spezifische Oberfläche)<br />

und von den Rohwasserparametern ab. Ein<br />

geringerer pH-Wert und eine geringe Konzentration<br />

konkurrierender Anionen, insbesondere Phosphat,<br />

führen zu langen Standzeiten der Adsorptionsfilter. Bei<br />

der Auslegung der Festbettadsorber wird in der Regel<br />

von einer Filtergeschwindigkeit von 5 bis 15 m/h und<br />

einer Leerbettverweilzeit von 3 bis 10 Minuten ausgegangen.<br />

Nach vorliegenden Betriebserfahrungen werden<br />

bei Arsenkonzentrationen im Rohwasser von 10 bis<br />

50 µg/L, geringen Phosphat- und Silikatgehalten und<br />

pH-Werten unter 8,0 Beladungen von etwa 1 bis 10 g<br />

Arsen pro kg trockenes Adsorbens erreicht [5]. Beispielhaft<br />

sind drei typische Durchbruchskurven für ein im<br />

Trinkwasser zugelassenes Granuliertes Eisenhydroxid<br />

(GEH) in Bild 2 wiedergegeben.<br />

Bild 2. Arsen-Durchbruchskurven für Granuliertes Eisenhydroxid (GEH)<br />

aus drei verschiedenen <strong>Wasser</strong>werken [6].<br />

4.4.2 Flockung<br />

Bei der Flockung entstehen amorphe Niederschläge aus<br />

Eisen- oder Aluminiumhydroxid, die das Arsen adsorptiv<br />

binden. Die Dosiermengen des Flockungsmittels hängen<br />

von der spezifischen Rohwasserzusammensetzung<br />

ab, insbesondere vom pH-Wert sowie von der Arsenund<br />

Phosphat-Konzentration. In grober Näherung sollte<br />

die molare Fe(III) bzw. Al(III)-Konzentration mindestens<br />

das 10- bis 30-fache der molaren Arsenkonzentration<br />

betragen. Typische Dosiermengen liegen zwischen 0,5<br />

und 5 mg/L als Metallion [7]. Je niedriger der pH-Wert<br />

des Rohwassers ist, desto weniger Flockungsmittel wird<br />

benötigt bzw. desto geringer ist die Arsenkonzentration<br />

im aufbereiteten <strong>Wasser</strong>. Konkurrierende <strong>Wasser</strong>inhaltsstoffe,<br />

wie z. B. Phosphat, können eine Erhöhung der<br />

Flockungsmitteldosierung notwendig machen. Die Flockung<br />

mit Al(III)-Salzen ist gegenüber dem Einsatz von<br />

Fe(III) weniger effektiv und im pH-Bereich des Einsatzes<br />

eingeschränkt. Beide Flockungsmittel zeigen gegenüber<br />

Arsen(III) eine schlechtere Wirksamkeit, deshalb ist<br />

eine chemische Oxidation vor der Flockung erforderlich.<br />

Die Abtrennung der ausgefällten Hydroxide erfolgt<br />

in der Regel durch eine Schnellfiltration, wobei Durchbrüche<br />

besonders zu vermeiden sind (Arbeitsblatt<br />

W 213). Auch eine Verfahrenskombination mit der<br />

Mikrofiltration ist dazu geeignet, die Flocken abzutrennen.<br />

Hierbei ergibt <strong>sich</strong> der Vorteil, dass im Gegensatz<br />

zum herkömmlichen Flockungsverfahren die Ausbildung<br />

von Makroflocken nicht erforderlich ist.<br />

4.4.3 In-situ-Aufbereitung im Aquifer<br />

Unter der Voraussetzung eines geeigneten Eisen-Arsen-<br />

Verhältnisses im Rohwasser sowie guter hydrogeologischer<br />

Bedingungen kommt eine in-situ-Aufbereitung<br />

zur Arsenentfernung in Betracht. Dabei wird Arsen im<br />

Aquifer abgeschieden, analog zur subterrestrischen<br />

Enteisenung und Entmanganung [8].<br />

4.4.4 Entsorgung<br />

Bei den oben genannten Verfahren zur gezielten Arsenentfernung<br />

fallen feste oder schlammartige Rückstände<br />

an, die umweltverträglich und entsprechend den<br />

gesetzlichen Bestimmungen entsorgt werden müssen.<br />

Aufgrund der selektiven Adsorption des Arsens an den<br />

Eisen- bzw. Aluminiumhydroxiden ist eine Elution unter<br />

normalen pH- und Redoxbedingungen nicht wahrscheinlich.<br />

Das beladene Material wird nicht regeneriert,<br />

sondern deponiert. Bei der Entsorgung von Aufbereitungsrückständen<br />

sind die DVGW-Arbeitsblätter<br />

W 221, Teile 1 bis 3, und W 222 zu beachten.<br />

5. Nickel<br />

Der Grenzwert der TrinkwV für Nickel wurde auf 20 µg/L<br />

festgesetzt. Da der Grenzwert am Zapfhahn gilt und da<br />

<strong>sich</strong> vornehmlich in der Hausinstallation die Konzen-<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1073


FachberichtE <strong>Wasser</strong>versorgung<br />

tration noch erhöhen kann, ist für den <strong>Wasser</strong>werksausgang<br />

ein Wert von 10 µg/L anzustreben.<br />

Vorkommen<br />

Das in Deutschland im Grundwasser auftretende Nickel<br />

beruht meist auf geogenem Vorkommen. Die Mobilisierung<br />

des in Grundwasserleitern vorhandenen Nickels ist<br />

jedoch in aller Regel anthropogen. Ursache für erhöhte<br />

Nickelkonzentrationen können Säureeinträge aus der<br />

Atmosphäre oder der Landwirtschaft sein, die in<br />

schlecht gepufferten Böden bzw. Grundwasserleitern<br />

zu einer Mobilisierung von Schwermetallen führen. Weiterhin<br />

kann der Zustrom von nitrathaltigem Grundwasser<br />

in pyrithaltige Grundwasserleiter eine Freisetzung<br />

von Nickel und anderen verwandten Schwermetallen<br />

(Zink, Cobalt) bewirken. In der wässrigen Phase liegt<br />

Nickel als freies zweiwertiges Kation vor [9].<br />

Voruntersuchungen zur Verfahrenswahl<br />

Die Voruntersuchungen sollten neben Nickel die für das<br />

Kalk-Kohlensäuregleichgewicht relevanten Parameter<br />

zuzüglich Eisen, Mangan, Cobalt, Zink, Cadmium, Blei,<br />

Aluminium, Trübung, Temperatur und DOC umfassen.<br />

Sofern ein Membranverfahren zur Nickelentfernung<br />

eingesetzt werden soll, sind zusätzlich Phosphat, Strontium,<br />

Barium sowie Silikat zu bestimmen. Da Nickel in<br />

erhöhter Konzentration primär in Grundwässern anzutreffen<br />

ist, sind starke Schwankungen der <strong>Wasser</strong>beschaffenheit<br />

nahezu auszuschließen. Über die Erfordernisse<br />

von technischen oder Pilotversuchen muss<br />

anhand der bereits vorliegenden Aufbereitungsergebnisse,<br />

der vorhandenen technischen Anlagen und der<br />

Ergebnisse der <strong>Wasser</strong>analyse(n) entschieden werden.<br />

5.1 Entfernung von Nickel im Rahmen<br />

vorhandener Aufbereitungsprozesse<br />

5.1.1 Enteisenung und Entmanganung<br />

Für die Enteisenung ist keine relevante Entfernung von<br />

Nickel bekannt. Nickel kann aber bei der Entmanganung<br />

mit entfernt werden. Der Mechanismus ist der<br />

Adsorption zuzuordnen, da Nickelionen an frisch gefälltem<br />

Manganoxid (MnO x ) und/oder an Braunstein<br />

(MnO 2 ) adsorbiert werden können. Eine merkliche<br />

Nickelentfernung tritt bei der Entmanganung bereits<br />

bei pH-Werten um 7 auf. Die erreichbare Restkonzentration<br />

nimmt mit steigender Mangankonzentration im<br />

Filterzulauf und mit steigendem pH-Wert bei der Entmanganung<br />

ab. Für Eliminationsraten von über 60 %<br />

sind bei ausreichend hohen Mangankonzentrationen<br />

pH-Werte um 8 oder höher erforderlich.<br />

5.1.2 Entsäuerungsfiltration<br />

Die Entsäuerungsfiltration führt als alleiniges Verfahren<br />

in der Regel nicht zu einer ausreichenden Entfernung<br />

von Nickel. Lediglich für sehr weiche Wässer, die bis zu<br />

einem pH-Wert von etwa 9 ohne Probleme filtrativ<br />

entsäuert werden können, ist ggf. eine Entfernung von<br />

Nickel möglich. Wenn das Rohwasser Eisen und/oder<br />

Mangan enthält, gelten die Ausführungen für die Enteisenung<br />

und Entmanganung.<br />

5.1.3 Enthärtung<br />

Bei der Fällungsenthärtung kann Nickel in Abhängigkeit<br />

vom pH-Wert gut bis sehr gut entfernt werden. So werden<br />

für Nickel Eliminationsraten von über 90 % erreicht.<br />

Es ist aber zu berück<strong>sich</strong>tigen, dass nach der Fällung<br />

eine Filtration des behandelten <strong>Wasser</strong>s bei dem hohen<br />

pH-Wert erforderlich sein kann, um entsprechend hohe<br />

Eliminationsraten im Gesamtsystem Fällung-Filtration<br />

zu erhalten [10].<br />

5.1.4 Ionenaustausch<br />

Nickel wird bei der Enthärtung oder Entsalzung mit<br />

schwach oder stark sauren Kationenaustauschern ähnlich<br />

gut oder besser entfernt als Calcium und Magnesium.<br />

Damit ist auch die teilweise Entfernung bei der<br />

Teilentsalzung mit Mischbettaustauschern möglich. Es<br />

ist davon auszugehen, dass die Nickelentfernung direkt<br />

proportional zur Härteentfernung ist. Vor einem ersten<br />

Einsatz für diese Anwendung sollten jedoch Pilotversuche<br />

erfolgen, da beim Einsatz von Ionenaustauschverfahren<br />

immer die Gefahr von Verdrängungseffekten<br />

besteht, die im ungünstigsten Fall gegen Ende einer<br />

Beladungsphase zu einem Anstieg der Ablaufkonzentration<br />

über die Zulaufkonzentration führen könnten.<br />

5.1.5 Membranfiltration<br />

Nickel kann bei der Umkehrosmose oder Nanofiltration<br />

mit entfernt werden. Das Permeat solcher Anlagen muss<br />

allerdings ähnlich wie beim Einsatz von Fällungsverfahren<br />

verschnitten oder weiter aufbereitet werden, um<br />

das Trinkwasser zu stabilisieren. Bei einer Aufbereitung<br />

des gesamten <strong>Wasser</strong>stroms zur weitestgehenden<br />

Nickelentfernung sind aufwändige Remineralisierungsverfahren<br />

erforderlich. Allein zum Zweck der Schwermetallentfernung<br />

ist der Einsatz dieser Verfahren nicht<br />

sinnvoll.<br />

5.2 Gezielte Entfernung von Nickel<br />

5.2.1 Adsorption an Manganoxid<br />

Das Verfahren „Mangandosierung zur Nickelent fernung“<br />

ist vor allem dann interessant, wenn in betroffenen <strong>Wasser</strong>werken<br />

die vorhandenen Filteranlagen im Hinblick<br />

auf die Nickelentfernung optimiert und weitergehend<br />

ausgenutzt werden können. Es sind in jedem Fall Aufbereitungsversuche<br />

erforderlich. Durch die Zugabe von<br />

Mangan(II)-chlorid vor einer Filterstufe zur Entmanganung<br />

und einen möglichst hohen pH-Wert kann die<br />

Nickelelimination bei diesem Prozess verbessert<br />

werden. Durch Umstellung und ggf. Ergänzung der<br />

Verfahrensführung beim Betrieb einer zweistufigen<br />

Enteisenungs- und Entmanganungsanlage, kann die<br />

November 2011<br />

1074 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


<strong>Wasser</strong>versorgung<br />

Fachberichte<br />

Entfernung der natürlichen – bei Bedarf auch aufgestockten<br />

– Mangankonzentration ggf. vollständig in die<br />

erste Filterstufe verschoben werden. Nach Dosierung<br />

von Mangan(II)-chlorid in das Filtrat dieser Stufe steht<br />

die zweite Filterstufe dann für einen weiteren Entmanganungs-<br />

und Entnickelungsschritt zur Verfügung. Bis<br />

zu Nickelkonzentrationen von 80 µg/L im Rohwasser<br />

und einem Gehalt von 0,3 bis 1 mg/L Mangan können<br />

bei pH-Werten von 7,3 bis 8,3 rund 40–60 % des Nickels<br />

entfernt werden [11]. Bei einer geringeren natürlichen<br />

Mangan-Konzentration muss Mangan(II)-chlorid dosiert<br />

werden, um diese Nickel-Eliminationsraten erreichen zu<br />

können.<br />

5.2.2 Selektiver Ionenaustausch<br />

Zur Entfernung von Nickel sehr gut geeignet sind<br />

schwermetallselektive Ionenaustauscher vom Iminodiessigsäure-Typ,<br />

die auch weitere Schwermetall-Ionen,<br />

wie z. B. Blei und Cadmium, selektiv gegen Calcium-<br />

Ionen austauschen und so aus dem Trinkwasser<br />

en tfernen können (Bild 3) [12].<br />

Dieser Austauschertyp ist in der Liste der Aufbereitungsstoffe<br />

und Desinfektionsverfahren nach § 11<br />

TrinkwV 2011 genannt. Kupfer, Zink und auch andere<br />

Schwermetalle wie Blei und Cadmium müssen für die<br />

Beladung der Ionenaustauscher berück<strong>sich</strong>tigt werden.<br />

Iminodiessigsäureaustauscher sind von der Partikelform<br />

und -größe sowie dem grundsätzlichen hydraulischen<br />

Verhalten üblichen Kationenaustauschern gleichzusetzen.<br />

Sie werden in der Regel in der Mono-Natriumform<br />

geliefert. Empfehlenswert für die Trinkwasseraufbereitung<br />

ist die Calciumform, ggf. noch die Mono-<br />

Natrium-Form. Der Einsatz erfolgt in der Regel in Ionenaustauscherkolonnen<br />

im Abstrombetrieb. Der Durchbruch<br />

hängt von der Rohwasserkonzentration ab. In<br />

den bekannten Fällen lag diese unter 200 µg/L.<br />

Darüber hinaus sollte das zu behandelnde <strong>Wasser</strong><br />

folgenden Anforderungen genügen:<br />

""<br />

Cu, Zn möglichst < 500 µg/L, da konkurrierende<br />

Beladung<br />

""<br />

pH-Wert > 6 (Sättigungsindex max. +0,4)<br />

""<br />

Summe der Erdalkalien < 5 mmol/L<br />

""<br />

TOC/DOC möglichst geringer biologisch<br />

abbaubarer Anteil<br />

""<br />

Eisen/ Mangan < 0,02 mg/L<br />

""<br />

Trübung < 0,2 FNU<br />

Bild 3. Wirkungsweise von Iminodiessigsäureaustauschern.<br />

Bild 4. Durchbruchskurven für Nickel in einer zweistufigen<br />

Adsorberanlage mit einem Iminodiessigsäureaustauscher.<br />

Die typischen Filtergeschwindigkeiten liegen zwischen<br />

15 und 50 m/h. Die Harzschütthöhe liegt bei 1–2 m. Die<br />

Totalkapazität des Ionenaustauschers liegt typischerweise<br />

bei etwa 1,8 eq/L für die Calciumform. Die nutzbare<br />

Kapazität hängt vom Zusammenspiel der wichtigsten<br />

Einflussfaktoren Nickel-Zulauf-Konzentration, spezifischer<br />

Durchsatz, Calciumkonzentration und tolerierte<br />

Nickel-Ablauf-Konzentration ab. Bei einer tolerierten<br />

Ablaufkonzentration von 25 % des jeweiligen Grenzwertes<br />

des relevanten Schwermetalls haben <strong>sich</strong> nutzbare<br />

Kapazitäten von 0,5 bis max. 1 eq/L als erreichbar<br />

und wirtschaftlich sinnvoll erwiesen. Ein Beispiel für das<br />

Durchbruchsverhalten von Nickel in einem Chelataustauschersystem<br />

mit zwei Säulen ist in Bild 4 wiedergegeben.<br />

Zur Vor-Ort-Überprüfung der Nickelkonzentration<br />

stehen Küvettentestverfahren für Cadmium (0–80 µg/L),<br />

Blei (0–300 µg/L), Nickel (7–1000 µg/L) und Kupfer<br />

(2–200 µg/L) zur Verfügung. Eine Bestimmung von<br />

Nickel im Bereich von 10 µg/L ist möglich. Mit der<br />

Nutzung dieser Verfahren kann der Einsatz von Labor-<br />

Messverfahren weitgehend verringert und auf die Kontrolle<br />

mit Vor-Ort-Messungen zurückgegriffen werden.<br />

Eine Bestimmung der Schwermetallkonzentrationen im<br />

behandelten <strong>Wasser</strong> mit einem Labor-Messverfahren<br />

sollte jedoch gelegentlich zusätzlich erfolgen.<br />

5.2.3 Entsorgung<br />

Prinzipiell ist eine Regenerierung der Ionentauscher im<br />

<strong>Wasser</strong>werk möglich, wird aber bisher nicht praktiziert.<br />

Zur Vermeidung eines zu großen verfahrenstechnischen<br />

Aufwandes im <strong>Wasser</strong>werk kann ein Regenerierservice<br />

für mobile Austauscherkolonnen oder für loses Harz mit<br />

Hol- und Bringservice in Anspruch genommen werden.<br />

Wird das Harz nicht regeneriert, muss es einer Verbrennung<br />

zugeführt werden.<br />

Das bei der Adsorption an die Manganoxide<br />

eliminierte Nickel wird zum Teil mit diesen in den<br />

<strong>Wasser</strong>werksschlamm überführt, zum Teil verbleibt es<br />

November 2011<br />

<strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong> 1075


FachberichtE <strong>Wasser</strong>versorgung<br />

an den Manganoxidbelägen auf dem Filtermaterial. Je<br />

nach Filtrationsverfahren im <strong>Wasser</strong>werk (Enteisenung,<br />

Entmanganung, Entsäuerung) gelangen noch eine<br />

Reihe anderer Feststoffe in den Schlamm. Je nach<br />

Nickelgehalt im Schlamm kann der <strong>Wasser</strong>werksschlamm<br />

auch mit dem Nickel entsorgt bzw. verwertet<br />

werden.<br />

6. Uran<br />

Die in Deutschland im Grundwasser auftretenden Urangehalte<br />

sind im Allgemeinen auf natürliche Einflüsse<br />

zurückzuführen. Der Grenzwert der kommenden<br />

TrinkwV für Uran wurde auf 10 µg/L aufgrund der chemotoxischen<br />

Wirkung von Uran festgesetzt. Die radiotoxische<br />

Wirkung von natürlichem Uran ist in diesem<br />

Konzentrationsbereich zu vernachlässigen.<br />

6.1 Vorkommen<br />

Uran ist natürlicherweise ubiquitär in der Hydrosphäre<br />

anzutreffen. Die meisten Grundwässer enthalten Uran,<br />

wobei die Konzentration jedoch in der Regel unter<br />

2 µg/L beträgt und nur in den seltenen Fällen 10 µg/L<br />

überschreitet. Die Konzentrationsverteilung von Uran<br />

im Grundwasser ist als sehr kleinräumig differenziert zu<br />

bezeichnen. Zwar gibt es in Deutschland Gebiete, in<br />

denen höhere Urankonzentrationen im Grundwasser<br />

wahrscheinlicher sind als in anderen Gebieten, aber<br />

auch in den betroffenen Gebieten ist Uran sehr kleinräumig<br />

verteilt. Hoch belastete und unbelastete<br />

Brunnen können weniger als 50 bis 200 m voneinander<br />

entfernt liegen.<br />

In der wässrigen Phase liegt Uran nicht als freies Kation<br />

vor. In natürlichen Grundwässern spielt das Uranylkation<br />

UO 2<br />

2+ eine zentrale Rolle, da es das Zentrum von<br />

Uranylkomplexen wie beispielsweise der Uranylcarbonatokomplexe<br />

bildet. Diese sehr stabilen anionischen<br />

Komplexe stellen die dominante Uranspezies in natürlichen<br />

Grundwässern dar. Uran liegt somit nicht wie<br />

Bild 5. Chemische Speziation eines uranhaltigen Modellwassers.<br />

andere Metalle oder Schwermetalle als Kation, sondern<br />

als anionischer Komplex im Grundwasser vor (Bild 5).<br />

Die mit erhöhten Urankonzentrationen belasteten<br />

Grundwässer sind in der Regel sauerstoffhaltig und weisen<br />

vergleichsweise hohe Hydrogencarbonatgehalte<br />

und Härtegrade auf. Neben Carbonat bildet das Uranylkation<br />

auch mit anderen Liganden wie Sulfat oder<br />

Phosphat sowie Huminstoffen stabile Komplexe [13].<br />

6.2 Voruntersuchungen zur Verfahrenswahl<br />

Die Voruntersuchungen sollten die für das Kalk-Kohlensäuregleichgewicht<br />

relevanten Parameter zuzüglich<br />

Eisen, Mangan, Aluminium, Trübung, Temperatur und<br />

DOC umfassen. Sofern ein Membranverfahren zur Uranentfernung<br />

eingesetzt werden soll, ist zusätzlich Phosphat,<br />

Strontium, Barium sowie Silikat mit zu bestimmen.<br />

6.3 Entfernung von Uran im Rahmen vorhandener<br />

Aufbereitungsprozesse<br />

Uran kann mit etablierten Verfahren der Trinkwasseraufbereitung<br />

nur vergleichsweise schlecht entfernt<br />

werden. Bei einigen Verfahren ist prinzipiell eine weitergehende<br />

Entfernung möglich, wobei jedoch gravierende<br />

Nachteile hin<strong>sich</strong>tlich Betriebsbedingungen und<br />

Entsorgung bestehen. Die folgenden Aussagen gelten<br />

insbesondere für Wässer mit Urankonzentrationen unter<br />

100 µg/L.<br />

Durch eine Entmanganungsfiltration kann Uran nicht<br />

aus dem <strong>Wasser</strong> entfernt werden. Durch die Filtration zur<br />

Enteisenung kann abhängig vom Eisengehalt des Rohwassers<br />

und der Urankonzentration ein Teil des Urans<br />

mit aus dem <strong>Wasser</strong> entfernt werden. Eine <strong>sich</strong>ere Einhaltung<br />

des Grenzwertes ist damit nicht gewährleistet.<br />

Uran kann bei der Flockungsfiltration bzw. Flockung<br />

mit Sedimentation zum Teil aus dem <strong>Wasser</strong> entfernt<br />

werden. Der Eliminationsgrad ist im Wesentlichen von<br />

der Urankonzentration des <strong>Wasser</strong>s, dem pH-Wert sowie<br />

der Menge und der Art des zugegeben Flockungsmittels<br />

abhängig. Je niedriger der pH-Wert im pH-Bereich<br />

6,5 bis 9,5 ist, desto besser wird Uran bei der Flockung<br />

entfernt. Flockungsmittel auf Aluminiumbasis sind zur<br />

Uranentfernung besser geeignet als solche auf Basis<br />

von Eisen. Für eine weitgehende Entfernung sind hohe<br />

Flockungsmittelmengen (über 10 mg/Al) erforderlich,<br />

wie sie in der Trinkwasseraufbereitung üblicherweise<br />

nicht eingesetzt werden.<br />

Mit den üblichen zur Trinkwasserenthärtung eingesetzten<br />

Membrantypen zur Nanofiltration und Umkehrosmose<br />

wird Uran mit aus dem <strong>Wasser</strong> entfernt. Hier<br />

sind die entsprechenden technischen Regeln zum<br />

Betrieb von Nanofiltrations- bzw. Umkehrosmoseanlagen<br />

zu berück<strong>sich</strong>tigen.<br />

Die Wirkungsgrade hin<strong>sich</strong>tlich der Entfernung von<br />

Uran sind abhängig von dem gewählten Membrantyp<br />

und können deutlich über 95 % liegen. Diese Verfahren<br />

sind nicht selektiv für die Entfernung von Uran. Die<br />

November 2011<br />

1076 <strong>gwf</strong>-<strong>Wasser</strong> <strong>Abwasser</strong>


<strong>Wasser</strong>versorgung<br />

Fachberichte<br />

Anwendung bedeutet eine gravierende Änderung der<br />

<strong>Wasser</strong>beschaffenheit, da je nach Membrantyp auch 45<br />

bis 100 % der Hauptinhaltsstoffe wie Chlorid, Sulfat,<br />

Magnesium, Calcium etc. aus dem <strong>Wasser</strong> entfernt<br />

werden. Die Entfernungsraten für die Hauptinhaltsstoffe<br />

sind ebenfalls im Wesentlichen abhängig vom gewählten<br />

Verfahren und dem eingesetzten Membrantyp.<br />

In der Regel muss die Entfernung von Uran im<br />

Vollstrom erfolgen. Bei niedrigen Urankonzentrationen<br />

(< 20 µg/L) kann eine Teilstromaufbereitung ausreichend<br />

sein. Es ist zu berück<strong>sich</strong>tigen, dass die<br />

Membranverfahren zumeist mit Ausbeuten zwischen 80<br />

und 90 % betrieben werden und demzufolge ein<br />

entsprechend hohes Rohwasservorkommen zur Verfügung<br />

stehen muss.<br />

6.4 Gezielte Entfernung von Uran<br />

6.4.1 Ionenaustausch<br />

In der Trinkwasseraufbereitung ist zur selektiven Entfernung<br />

von Uran ausschließlich das Ionenaustauschverfahren<br />

unter Einsatz spezieller schwach oder stark basischer<br />

Anionenaustauschertypen geeignet. Mit diesem<br />

Verfahren lässt <strong>sich</strong> Uran selbst bei hohen Urankonzentrationen<br />

im Rohwasser von über 100 µg/L vollständig<br />

und <strong>sich</strong>er aus dem <strong>Wasser</strong> entfernen (Bild 6).<br />

Für den problemlosen Einsatz von Ionenaustauschern<br />

zur Uranentfernung sollte das <strong>Wasser</strong> im Zulauf zur<br />

Ionenaustauscheranlage hin<strong>sich</strong>tlich der chemisch-physikalischen<br />

Beschaffenheit einschließlich Eisen und Mangan<br />

Trinkwasserqualität aufweisen. Eine Calcitabscheidung<br />

im Filterbett sollte in jedem Fall vermieden werden.<br />

Empfehlenswert ist der Einsatz von Ionenaustauschern in<br />

der Sulfatform, um Calcitabscheidung insbesondere in<br />

der Einfahrphase zu verhindern. Wenn hohe Filtergeschwindigkeiten<br />

(> 10–15 m/h) realisiert werden sollen,<br />

sind hin<strong>sich</strong>tlich der Parameter Trübung, Eisen und<br />

Mangan strengere Anforderungen einzuhalten:<br />

""<br />

Trübung < 0,1 FNU,<br />

""<br />

Eisen < 0,01 mg/L<br />

""<br />

Mangan < 0,01 mg/L<br />

Die Schütthöhe an Harz liegt in der Regel bei 1 m bis<br />

2 m. Die Austauschkinetik ist sehr hoch, so dass die<br />

Ionenaustauscherkolonnen für Filtergeschwindigkeiten<br />

von 10 m/h bis maximal rund 50 m/h ausgelegt werden<br />

können. Dies entspricht je nach Schütthöhe spezifischen<br />

Durchsätzen von etwa 5 BV/h bis 50 BV/h.<br />

Die erreichbare Beladung und damit die Filterlaufzeit<br />

sind abhängig von der <strong>Wasser</strong>zusammensetzung. Die<br />

erreichbare Uranbeladung des Ionenaustauschers sinkt<br />

mit steigendem pH-Wert, mit steigender DOC/TOC-<br />

Konzentration und in geringerem Maß mit steigendem<br />

Anionengehalt. Aufgrund des Adsorptionsgleichgewichts<br />

wird die Beladung auch von der Urankonzentration<br />

im Zulauf und der maximal zugelassenen Konzentration<br />

im Filterablauf bestimmt. Unter ungünstigen<br />

Bild 6. Urandurchbruch in verschiedenen Tiefen eines<br />

Anionenaustauschers in einem <strong>Wasser</strong>werk.<br />

Umständen werden Beladungen des Ionenaustauschers<br />

von rund 2 g Uran /L Ionenaustauschermaterial erreicht.<br />

Unter günstigen Bedingungen steigt die Beladung auf<br />

über 30 g/L an. Im praktischen Betrieb resultieren aus<br />

diesen erreichbaren Beladungen Filterlaufzeiten zwischen<br />

50 000 BV und mehr als 300 000 BV [14].<br />

Die durch die Beladung des Ionenaustauschers mit<br />

Uran ausgehende Strahlenbelastung für <strong>Wasser</strong>werkspersonal<br />

beträgt unter sehr konservativen Annahmen<br />

maximal ein Zehntel der durchschnittlichen Strahlenbelastung<br />

von beruflich nicht strahlenexponierten<br />

Bevölkerungsgruppen durch natürliche Quellen von<br />

2,4 mSv. Die überschlägige Berechnung der Strahlenbelastung<br />

sollte für jede Anlage nach dem ersten vollständigen<br />

Filterlauf nachvollzogen werden. Hierfür ist<br />

eine gamma-spektrometrische Untersuchung des beladenen<br />

Ionenaustauschers erforderlich. Neben den<br />

Gehalten der unterschiedlichen Uranisotope sollten<br />

zusätzlich zumindest die Konzentrationen der Radiumisotope<br />

226 und 228, der Thoriumisotope 228 und 230<br />

sowie Blei 210, Kalium 40 und Cäsium 137 mit untersucht<br />

werden [15].<br />

6.4.2 Überwachung<br />

Die betriebliche Überwachung der Ionenaustauscheranlagen<br />

beschränkt <strong>sich</strong> auf die Überwachung des<br />

Durchsatzes und des Druckverlustes. Eine kontinuierliche<br />

Überwachung des Urangehaltes im Filterablauf ist<br />

nicht möglich. Daher sollten in regelmäßigen zeitlichen<br />

Abständen Proben im Filterablauf genommen und auf<br />

Uran untersucht werden. Die Festlegung der zeitlichen<br />

Intervalle ist von der Betriebserfahrung abhängig.<br />

Bei einer Neuanlage wird empfohlen, während des<br />

ersten Filterlaufs bis zur Erschöpfung des Ionenaustauschers<br />

alle rund 15 000 BV (bezogen auf dem Filterablauf)<br />