Gesicherte Trinkwasserhygiene in Solms

Für die Stadtwerke Solms kam Anfang 2013 die Frage auf, bestehende Hochbehälteranlagen, die für die Versorgung von rund 3.000 Haushalten zuständig waren, zu sanieren oder eine Neuanlage zu planen und bauen zu lassen. Man entschied sich im Herbst 2015 schließlich für einen ca. 600  m² großen Neubau inmitten eines bewaldeten Gebiets, um die drei Altanlagen zu ersetzen. Das Gebiet war zwar prädestiniert für das Objekt, allerdings mussten neben politischen Hürden auch strenge Vorgaben eingehalten und Natur-Ersatzmaßnahmen geleistet werden. 

Wie alle Projekte dieser Art, wurde auch dieses öffentlich ausgeschrieben. Die Firma Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH konnte sich im Bieterwettbewerb durchsetzen, was den örtlichen Wassermeister Carsten Kühn freute: „Ich habe mich von Anfang an mit dem System auseinandergesetzt und es favorisiert. Schön, dass es letztlich auch geklappt hat.“ Die Aufgaben waren klar strukturiert: Während die Planung der Hochbehälterseite sowie der notwendigen Leitungsanbindungen (rund 11 km) vom erfahrenen Fachplaner Dipl.-Ing. Klaus Moos aus dem Hause hydrosoft Ingenieure GbR übernommen wurde, konzipierten die Spezialisten aus dem Hause Grünbeck die komplette Wasseraufbereitungsanlage.

Vom Brunnen- zum Trinkwasser

Die Wasseraufbereitungsanlage besteht aus einer Kombination von zweistraßiger Ultrafiltrationsanlage und UV-Desinfektionsanlage, die bei Wasserdargeboten dieser Art vorgeschrieben ist. In Solms werden zukünftig zwei Brunnen und ein Stollen für die Wasserversorgung der Taunusseite eingesetzt. In der Summe werden max. 65 m³/h die Aufbereitung durchlaufen, eine Steigerung auf bis zu 2 x 45 m³/h wäre möglich. Der Volumenstrom pro Straße liegt je nach Zulauf zwischen 1,25 und 45 m³/h bei einem Betriebsdruck von rund 3,5 bar. Die Vorfiltration erfolgt mit einem Grünbeck-Filter Typ FME, der Partikel größer seiner Trenngrenze von 80 µm sicher zurückhält. Danach gelangt das vorfiltrierte Wasser durch die beiden Ultrafiltrationsanlagen mit je 45 m³/h und den nachgeschalteten UV-Desinfektionsanlagen in die bauseitigen Hochbehälter.

Die Grünbeck-Ultrafiltrationsanlage mit einer Membran-Porengröße von ca. 0,02 µm wurde konzipiert, um aus gering belasteten Rohwässern mit gelegentlichen Trübungsspitzen und/oder mikrobieller Belastung Wasser zu erzeugen, das der TrinkwV entspricht. Aufgrund ihrer Filtrationseigenschaften eignet sich eine Ultrafiltrationsanlage insbesondere zur Abtrennung von Kolloiden, Viren, Mikroorganismen, Makromolekülen und ungelösten Kohlenwasserstoffen. Die aktive Filterschicht befindet sich auf der Außenseite der Hohlfasermembran. Die Filtrationsrichtung ist dementsprechend von außen nach innen (engl. outside-in). Wenn man, wie in Solms umgesetzt, den gesamten Wasservolumenstrom durch die Ultrafiltrationsmembranen leitet, wird dies auch als Dead-End-Filtration bezeichnet. Die Abtrennung der Partikel erfolgt dabei nach dem Siebprinzip. Alle Partikel, die größer sind als die Poren der UF-Hohlfasermembran, lagern sich auf der Membranoberfläche ab, dadurch nimmt die Schichtdicke der Ablagerung während des Betriebs stetig zu. Das Resultat: Der Differenzdruck steigt an und das Filtrationsvolumen nimmt ab. Überschreitet der Differenzdruck oder unterschreitet der Filtrationsvolumenstrom einen bestimmten Grenzwert, wird das UF-Modul mit filtriertem Wasser und der Unterstützung von Druckluft entgegen der Filtrationsrichtung rückgespült. Dieser Vorgang erfolgt komplett automatisiert. So ist das Modul schnell und ohne Wartungsarbeiten wieder voll einsatzbereit.

Die zweite Barriere ist die UV-Desinfektion. Das Filtrat der Ultrafiltration strömt in den Reaktor der Anlage. Dort wird es mit UV-C-Licht mit einer Wellenlänge von 254 nm bestrahlt. UV-C-Licht dieser Wellenlänge schädigt das Erbgut der im Wasser vorhandenen Mikroorganismen, was zu deren Vermehrungsunfähigkeit führt.

Die Leistung der UV-Anlagen wird speziell auf die beim Kunden vorliegende Wasserqualität ausgelegt, deshalb kann bei sachgerechtem Betrieb jederzeit von einer Mindestraumbestrahlung (DVGW-Arbeitsblatt W 294-1) von 400 J/m² ausgegangen werden.

Alle Werte, Pegel und Betriebszustände werden auf dem zur Visualisierung der Anlage eingesetzten Touchpanel vom Typ Siemens-„TP 1200“ angezeigt und gespeichert. Zur Steuerung wurde eine „simatic S7 1500“ eingesetzt, welche die komplette Wasseraufbereitungsanlage steuert. Darüber hinaus wurden in Zusammenarbeit mit der Firma Pfeiffer Electronic GmbH auch die Aufschaltung der verschiedenen Wasserdargebote (teilweise über Funk) sowie die Weiterleitung aller relevanten Werte an die ZLT der Stadtwerke Solms realisiert. Die Möglichkeit, sich für eine Fernwartung aufzuschalten, ist ebenfalls integriert.

Planung Hand in Hand

Die Wasseraufbereitung wurde bei Grünbeck in enger Absprache mit dem Ingenieurbüro hydrosoft geplant und anschließend in der Grünbeck-Fertigung komplett vormontiert. Die Vormontage umfasste die komplette Installation (Wasser und Luft), die Verkabelung sowie die Parametrierung aller Messgeräte. Da auch die anlageninterne Verrohrung bei Grünbeck bereits maßgenau vorgefertigt wurde, konnte die Montage in nur zwei Wochen umgesetzt werden. Ursprünglich angesetzt waren dafür acht Wochen. Carsten Kühn: „Ein echter Vorteil, da die Anlage so wesentlich schneller in Betrieb gehen konnte wie geplant – einfach und unkompliziert.“

Die Einbindung der Wasseraufbereitung und die Aufstellung der Edelstahl-Hochbehälter (2 x 900 m³) übernahm das Unternehmen Hydro-Elektrik, welches auf diese Art der Anlagen europaweit spezialisiert ist.

Der zuständige Planer Dipl.-Ing. Klaus Moos (hydrosoft) war ebenfalls begeistert von der Zusammenarbeit: „Das nenne ich gelungene Planung von Anfang bis Ende! Durch die Maßgenauigkeit gab es keine Probleme und die Verbindungen passten auf den Millimeter genau. Großes Lob dafür.“ Allerdings sei das auch nur mit einer stetigen Kommunikation möglich, welche so nicht bei allen Unternehmen zu finden sei.

Edelstahl statt Beton

Eine weitere Besonderheit der Gesamtanlage sieht Dipl.-Ing. Klaus Moos in den zwei jeweils 900 m³ fassenden Hochbehältern aus dem Hause Hydro-Elektrik. Sie sind komplett aus Edelstahl gefertigt worden. Die durchgehend verschweißten HydroSystemTanks erfüllen durch hermetische Kapselung höchste Hygiene-, Qualitäts- und Sicherheitsansprüche. Zudem konnte so auf die sonst üblichen und zum Teil auch problematischen Dichtungsmaterialien gänzlich verzichtet werden. Einzigartig ist ferner das integrierte automatische Reinigungssystem, das eine vollflächige Hochdruck-Wandreinigung ermöglicht, ohne dass der Behälter betreten werden muss. Schaugläser und eine integrierte Beleuchtung sowie entsprechende Bedienpodeste erlauben eine Kontrolle des Speicherinhalts sowie eine bequeme und sichere Bedienung. Zu den zwei Behältersystemen gehören auch die dazugehörigen Anschlüsse, Sicherheitseinrichtungen und Bedieneinrichtungen wie Podeste, Treppen und Geländer.

„Jeder, der die Anlage sieht, kann sich vor Ort selbst von der Qualität der von der Firma Grünbeck gelieferten Wasseraufbereitung überzeugen. Beeindruckend ist, in welch kurzer Zeit die Anlage installiert und in Betrieb genommen wurde“, so Bürgermeister Frank Inderthal. Weiter dazu: „Außerdem hat mir bei dem Projekt besonders gut gefallen, dass der Kostenrahmen – was nicht immer selbstverständlich ist – eingehalten wurde.“