Abteilung Siedlungswasserwirtschaft

Entwicklung eines kontaktlosen Sensors für das Monitoring der Wasserqualität in Kanalisationen

Warum brauchen wir mehr Informationen über unsere Kanalisationen?

Im Gegensatz zu Kläranlagen werden in Kanalisationen kaum Abwasserparameter gemessen, die über Wasserspiegel und Abflussmengen hinausgehen. Informationen zur Abwasserbeschaffenheit und –verschmutzung würden jedoch erlauben, unsere Kanalisationssysteme besser zu kennen und entsprechend besser zu planen und managen. Es werden lediglich Wasserspiegel und Abflussmengen erfasst, zusätzliche Informationen bezüglich Abwasserbeschaffenheit und –verschmutzung fehlen grösstenteils. Diese Herausforderungen sind insbesondere im heutigen Kontext bedeutend, wo die Sanitärsysteme infolge Urbanisierung, Bevölkerungswachstum und Klimawandel immer mehr unter Druck geraten.

Das europäische Co-UDlabs Projekt hat zum Ziel, diese Problematik zu lösen. Ein dringendes Bedürfnis der Verbesserung unserer Kanalisationssysteme wurde als eine der aktuellen Hauptherausforderungen identifiziert. Die Entwicklung von neuen Sensoren, um mehr Informationen über Kanalabwasser zu sammeln, gehört zum Fokus der Co-UDlabs Projekt, wobei auch die Eawag eine Rolle spielt (WP6).

Die Methoden, um Abwasserparameter zu messen:

Um eine Schmutzstoffkonzentration zu messen, brauchen die konventionellen Methoden entweder einen Tauchsensor oder eine Probenahme. In beiden Fällen ist der Kontakt mit dem Abwasser unvermeidbar. Dies hat zur Folge, dass die Sensoren schnell beschädigt werden undeine regelmässige Wartung erfordern, wozu eine gute Erreichbarkeit nötig ist. Dies macht die Anwendung in Kanalisationen schwierig. Die einzigen Sensoren, die in diesem Umfeld bisher installiert wurden, basieren auf einer kontaktlosen Messung. Es handelt sich hauptsächlich um Radar Sensoren, die die Oberflächengeschwindigkeit und –höhe messen. Es gibt allerdings noch keine Sensoren, die Parameter bezüglich der Abwasserzusammensetzung in Kanalisation messen können.

Forschungsprojekt: Entwicklung von kontaktlosen Sensoren für die CSB- und Trübstoffmessung in Kanalisationen:

Im Rahmen einer Doktorarbeit wird ein neuer Sensor entwickelt. Das Messprinzip besteht aus einer Beleuchtung der Abwasseroberfläche und der Aufnahme des entsprechenden Reflexionsspektrums im UV und im sichtbaren Bereich. Diese Methode ist ähnlich wie die konventionellen spektrophotometrischen Absorptionsmessungen, die in den Gebieten der Chemie und Biologie weitgehend verwendet werden. Der einzige Unterschied ist, dass statt der Adsorption die Reflexion gemessen wird.

Dank dieser innovativen Methode können Abwasserparameter wie Trübstoffkonzentration oder CSB indirekt gemessen werden, ohne Kontakt mit dem Abwasser. Diese Technologie ist allerdings relativ neu und birgt einige Herausforderung. Dieses Setup wurde bisher nur mit künstlichen Abwässern im Labor ohne Fliessgeschwindigkeit getestet.  Dies ist weit von den realen Bedingungen in Kanalisationen entfernt: Abwässer mit komplexer und variabler Beschaffenheit und Oberflächenbewegung. Eine andere Herausforderung ist die Entwicklung eines effizienten Spektrum-Analyse Algorithmus.

Diese Doktorarbeit inkl. Finanzierung gehört zum europäischen Co-UDlabs-Projekt. An der Eawag wird sie von der Dr. Jörg Rieckermann betreut. Die Eawag-Forschungsinfrastrukturen, insbesondere die Versuchshalle, werden für die praktischen Untersuchungen benutzt.

Kontakt

Projektdauer

4 Jahre ab August 2021

Zugehöriges Projekt

 

 

 

Co-UDLabs