Bild 01: Mit der Armatur Flowfit CYA27 und dem Multiparameter- Messumformer Liquiline von Endress+Hauser erfolgt die gleichzeitige Messung von freiem Chlor und pH-Wert zur Kompensation einfach und effizient. (Quelle: Endress+Hauser)
Laut Umweltbundesamt nutzt im Schnitt jede Person in Deutschland täglich 126 l Trinkwasser im Haushalt. Für die Herstellung von Lebensmitteln, Bekleidung und anderen Bedarfsgütern wird dagegen so viel Wasser verwendet, dass es 7.200 l pro Person und Tag entspricht [1]. Diese enorme Menge an Wasser wird von unterschiedlichen Trinkwasseranlagen in Deutschland zur Verfügung gestellt. Große Versorger liefern beispielsweise Wasser für bis zu 4 Mio. Einwohner täglich und haben ein Leitungsnetz von über 1.500 km. Dort wird das Wasser relativ schnell verbraucht, während bei kleineren Anlagen, deren Netz deutlich kürzer ist, das Wasser bis zu 3 Wochen in der Leitung verbleiben kann. Trotz aller Unterschiedlichkeit müssen die Anlagenbetreiber für eine sichere Trinkwasseraufbereitung und einen adäquaten Schutz des Verteilernetzwerks sorgen.
Der Aufbereitungsprozess
Die Aufbereitung des Trinkwassers stellt sicher, dass das Wasser in physikalisch-chemischer Zusammensetzung den Anforderungen der Trinkwasserverordnung entspricht und dass Mikroorganismen und Schwebstoffe entfernt werden. Die Entfernung der Schwebstoffe erfolgt über Mikrosiebe. Mikroorganismen werden in der Ozonanlage beseitigt. Im Trinkwasserbehälter werden dem Wasser vor der Verteilung geringe Mengen von Chlor zugefügt, damit es auf dem Transportweg sicher vor mikrobiologischen Einflüssen geschützt ist.
In der Ozonanlage und im Trinkwasserbehälter ist eine genaue Überwachung der Desinfektionsmitteldosierung von großer Bedeutung, da einerseits eine ausreichende Entkeimung des Wassers sichergestellt und andererseits eine Überdosierung des Desinfektionsmittels vermieden werden muss. Ozon ist im Aufbereitungsprozess das Mittel der Wahl, da es hochreaktiv ist, alle organischen Substanzen oxidiert und so alle unerwünschten Mikroorganismen abtötet bzw. inaktiviert. Für eine sichere Entkeimung des Wassers sind circa 3 g/m3 Ozon notwendig. Eine höhere Dosierung ist nicht wirtschaftlich und könnte eine Grenzwertüberschreitung verursachen. In der Ozonanlage unterstützt beispielsweise der digitale Ozonsensor Memosens CCS58E (Bild 2) von Endress+Hauser [1]. Er liefert dank seiner amperometrischen Echtzeitmessung und seiner hohen Ozonspezifität äußerst präzise Messwerte. Das amperometrische Messprinzip vermeidet außerdem Störungen durch Trübung, während die konvexe Membran des Sensors für eine geringe Abhängigkeit vom Durchfluss sowie eine geringe Querempfindlichkeit sorgt. Es ist lediglich eine minimale Querempfindlichkeit zu Chlordioxid zu beachten.
Optimale Messtechnik für die Verteilungsnetze
Da Ozon kein Depot bildet, eignet es sich nicht für den Schutz des Verteilungsnetzes. Hier wird häufig freies Chlor oder Chlordioxid eingesetzt. Diese Stoffe stellen die desinfizierende Wirkung auf dem Weg vom Wasserwerk zum Wasserhahn des Anwenders sicher, sodass kein gefährlicher Biofilm entstehen kann. Die Chlordosierung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. In manchen Anlagen wird Chlorgas dem Wasser über einen volumetrischen Regelkreis zugegeben. Das bedeutet, dass je nach umgesetzter Wassermenge eine definierte Menge an Chlorgas eingeleitet wird. Damit bezieht sich die Dosierung auf die zu desinfizierende Wassermenge, nicht auf die gemessene Endkonzentration. In anderen Anlagen wird direkt auf den Messwert des Sensors geregelt und je nach gemessener Konzentration Chlorbleichlauge dem Wasser zugegeben. In beiden Fällen werden zum Beispiel die Sensoren für freies Chlor, Memosens CCS51E (Bild 3), eingesetzt, die durch ihre schnelle Ansprechzeit und präzise Messung eine stabile Regelung gewährleisten.
In einigen Wasserwerken werden mehrere identisch geregelte Wasserleitungen verwendet, um eine maximale Sicherheit durch Redundanz zu erzielen. Auch hier muss die Messtechnik präzise und stabil laufen, da jede Abweichung des zu regelnden Werts einen Alarm auslösen kann, der eine direkte Überprüfung durch das Personal vor Ort zur Folge hat. Deshalb sind übliche Schwierigkeiten bei der Chlormessung, wie vermehrt auftretende Luftblasen, möglichst zu vermeiden. Hier schafft die Durchflussarmatur Flowfit CYA27 (Bild 1) Abhilfe. Sie ermöglicht eine genaue Messung schon bei einem geringen Volumenfluss von 5 l/h und verfügt über eine integrierte Durchflussanzeige, sodass die Messung stets einsatzbereit ist. Die modulare Armatur erlaubt die Überwachung von bis zu sechs Parametern. Daher lässt sich eine pH-Messung einfach in das Messsystem integrieren. Bei der Verwendung von freiem Chlor ist die pH-Kompensation unverzichtbar, um Messwertverfälschungen zu vermeiden. Unterstützt wird die einfache Kombination unterschiedlicher Messungen außerdem durch den Mehrkanal- und Multiparameter-Messumformer Liquiline. Denn die Anlagenbetreiber benötigen nur einen Messumformer für die Verarbeitung und Anzeige der unterschiedlichen Parameter.