Notwendigkeit neuer Überwachungskonzepte und Überlegungen zur künftigen Datenkommunikation - Zweckverband ...
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Langenauer Wasserforum 2017
Zweckverband
Landeswasserversorgung
Keynote 1 Eine Herausforderung für den Wasser-
versorger: effiziente Überwachung von
Spurenstoffen in Roh- und Trinkwasser
Notwendigkeit neuer Überwachungskonzepte und
Überlegungen zur künftigen Datenkommunikation
Dr. Burkhard Westphal (Westfälische Wasser- und Umweltanalytik GmbH)
Spurenstoffanalytik von Wasser und
Abwasser – Monitoring und Screening
Dr. Uwe Dünnbier (Berliner Wasserbetriebe)
Prozesskontrolle mit Non-Target-Screening 4.0 ?
Dr. Rudi Winzenbacher, Dr. Wolfgang Schulz, Tobias Bader, Thomas Lucke (Landeswasserversorgung)
2
Eine Herausforderung für den Wasserversorger: ...
Prozesskontrolle mit Non-Target-Screening 4.0 ?
Zweckverband
Landeswasserversorgung
Wasserwerk
Wasserabgabe
Langenau ca. 70 Mio. m³/a
Aufbereitung u. a.
von Donauwasser
(2.200 L/s)
Arzneimittel Flockungs- Flockungs-
mittel (Fe+++) hilfsmittel
(z. B. Metoprolol)
Kalkmilch
Überschuss-
schlamm
Industrie-
chemikalien Flockungs-
(z. B. Melamin) mittel (Fe+++)
PSM
(z. B. Glyphosat) Hydroanthrazit UV- Chlor- Ortho-
Ozon Quarzsand Desin- dioxid phosphat
Kontaktschlamm fektion
Donau Richtung
Aktiv- Amstetten
kohle
Richtung
Grundwasser Oster-
(Donauried, Burgberg) buch
Fluss- Flockungs- Mehrschicht- Aktivkohle- Des- Trink-
wasser sedimentation Ozonung filtration filtration infektion wasser
(Donauwasseraufbereitung Wasserwerk Langenau)
3
Eine Herausforderung für den Wasserversorger: ...
Prozesskontrolle mit Non-Target-Screening 4.0 ?
Zweckverband
Landeswasserversorgung
Weitergehende Charakterisierung ?
? Arzneimittel Flockungs- Flockungs-
mittel (Fe+++) hilfsmittel
(z. B. Metoprolol)
? Kalkmilch
Überschuss-
schlamm
Industrie-
chemikalien ? ? ? Flockungs-
(z. B. Melamin) mittel (Fe+++)
?
? PSM ?
(z. B. Glyphosat) Hydroanthrazit UV-
? ?
Chlor- Ortho-
? Kontaktschlamm
Ozon Quarzsand Desin-
fektion
dioxid ? phosphat
Donau Richtung
Aktiv- Amstetten
kohle
Richtung
Grundwasser Oster-
(Donauried, Burgberg) buch
Fluss- Flockungs- Mehrschicht- Aktivkohle- Des- Trink-
wasser sedimentation Ozonung filtration filtration infektion wasser
(Donauwasseraufbereitung Wasserwerk Langenau)
4
Eine Herausforderung für den Wasserversorger: ...
Prozesskontrolle mit Non-Target-Screening 4.0 ?
Zweckverband
Landeswasserversorgung
m/z Rohwasser m/z Reinwasser
Weitergehende
? Charakterisierung ? ?
900 900
700
Non-Target-Screening 700
? ?? ?
500 500
(NTS) ?
300 300 ? ?
?
100 100
4 9 14 RT 19 4 9 14 RT 19
Metroprolol
? Arzneimittel Flockungs- Flockungs-
mittel (Fe+++) hilfsmittel
(z. B. Metoprolol)
? Kalkmilch
Überschuss-
schlamm
Industrie-
chemikalien ? ? ? Flockungs-
(z. B. Melamin) mittel (Fe+++)
?
? PSM ?
(z. B. Glyphosat) Hydroanthrazit UV-
? ?
Chlor- Ortho-
? Kontaktschlamm
Ozon Quarzsand Desin-
fektion
dioxid ? phosphat
Donau Richtung
Aktiv- Amstetten
kohle
Richtung
Grundwasser Oster-
(Donauried, Burgberg) buch
Fluss- Flockungs- Mehrschicht- Aktivkohle- Des- Trink-
wasser sedimentation Ozonung filtration filtration infektion wasser
(Donauwasseraufbereitung Wasserwerk Langenau)
5
Eine Herausforderung für den Wasserversorger: ...
Prozesskontrolle mit Non-Target-Screening 4.0 ?
Zweckverband
Landeswasserversorgung
LC-HRMS-Analytik – Prozessbeschreibung *
Konstanz
Zunahme
Elimination
elimination
bildung
Neu-
Teil-
1,0
0,0 0,2 0,5 2,0 5,0 Inf
relative
Intensitätsänderung
E T K Z N
[ fold change (fc) ]
* nach Bader / Lucke
I-5 I+5
[Lit.] T. Bader et al.: A LC-HRMS I+5 I-5
data processing strategy for the
assessment of water treatment
processes. Analytical Chemistry,
submitted
NSignale
6
Eine Herausforderung für den Wasserversorger: ...
Prozesskontrolle mit Non-Target-Screening 4.0 ?
Zweckverband
Landeswasserversorgung
Weitergehende Charakterisierung von Aufbereitungsprozessen
NTS-Bewertung Donauwasseraufbereitung als Gesamtprozess
Priorisierung für Identifikationsbestrebungen
(1/2015) Messmodus: ESI+
Donau
(Gesamt-
prozess) NTS-WORKFLOW: LW 2.0
Berichtsuntergrenze: 300 cps
P Metoprolol
Melamin
Gabapentin
HMMM
Irbesartan
DAED
z. B. Metformin, Melamin
z. B. Oxamidsäure
bekannt wasserwerksgängig:
Metformin, RKM, Benzotriazol, Süßstoffe, Melamin, Oxamidsäure
7
Eine Herausforderung für den Wasserversorger: ...
Prozesskontrolle mit Non-Target-Screening 4.0 ?
Zweckverband
Landeswasserversorgung
Weitergehende Charakterisierung
(Ozonung)
von Aufbereitungsprozessen
NTS-Bewertung Donauwasseraufbereitung im Detail
detektierte
organische
Stoffe:
(1/2015) Flockungs- Flockungs-
mittel (Fe+++) hilfsmittel
Kalkmilch
Überschuss-
schlamm
~ 430
Flockungs-
mittel (Fe+++)
Hydroanthrazit UV- Chlor- Ortho-
Ozon Quarzsand Desin- dioxid phosphat
Kontaktschlamm fektion
Donau Richtung
Aktiv- Amstetten
kohle
Richtung
Grundwasser Oster-
(Donauried, Burgberg) buch
Fluss- Flockungs- Mehrschicht- Aktivkohle- Des- Trink-
wasser sedimentation Ozonung filtration filtration infektion wasser
(Donauwasseraufbereitung Wasserwerk Langenau)
8
Eine Herausforderung für den Wasserversorger: ...
Prozesskontrolle mit Non-Target-Screening 4.0 ?
Zweckverband
Landeswasserversorgung
Weitergehende Charakterisierung (Mehrschicht-
von Aufbereitungsprozessen
NTS-Bewertung Donauwasseraufbereitung im filtration)
Detail
detektierte ~ 50 %
organische vollst./teilw.
Stoffe: eliminiert
(1/2015) Flockungs- Flockungs-
mittel (Fe+++) hilfsmittel ~ 30 neue
Kalkmilch
Überschuss- Stoffe
schlamm
~ 430
Flockungs-
~ 350
mittel (Fe+++)
Hydroanthrazit UV- Chlor- Ortho-
Ozon Quarzsand Desin- dioxid phosphat
Kontaktschlamm fektion
Donau Richtung
Aktiv- Amstetten
kohle
Richtung
Grundwasser Oster-
(Donauried, Burgberg) buch
Fluss- Flockungs- Mehrschicht- Aktivkohle- Des- Trink-
wasser sedimentation Ozonung filtration filtration infektion wasser
(Donauwasseraufbereitung Wasserwerk Langenau)
9
Eine Herausforderung für den Wasserversorger: ...
Prozesskontrolle mit Non-Target-Screening 4.0 ?
Zweckverband
Landeswasserversorgung
Weitergehende Charakterisierung von Aufbereitungsprozessen
(Aktivkohle-
NTS-Bewertung Donauwasseraufbereitung im Detail filtration)
detektierte ~ 50 % ~ 20 % ~ 10 %
organische vollst./teilw. vollst./teilw. vollst./teilw.
Stoffe: eliminiert eliminiert eliminiert
(1/2015) Flockungs- Flockungs-
mittel (Fe+++) hilfsmittel ~ 30 neue ~ 10 neue ~ 5 neue
Kalkmilch
Überschuss- Stoffe Stoffe Stoffe
schlamm
~ 430
Flockungs-
~ 350
mittel (Fe+++)
Hydroanthrazit ~ 300 ~ 300
UV- Chlor- Ortho-
Ozon Quarzsand Desin- dioxid phosphat
Kontaktschlamm fektion
Donau Richtung
Aktiv- Amstetten
kohle
Richtung
Grundwasser Oster-
(Donauried, Burgberg) buch
Fluss- Flockungs- Mehrschicht- Aktivkohle- Des- Trink-
wasser sedimentation Ozonung filtration filtration infektion wasser
(Donauwasseraufbereitung Wasserwerk Langenau)
10
Eine Herausforderung für den Wasserversorger: ...
Prozesskontrolle mit Non-Target-Screening 4.0 ?
Zweckverband
Landeswasserversorgung
Ausblick (1): NTS-Bewertung einer
(Flockungs-
sedimentation) Aktivkohle-Verwertung
Melamin
Flockungs- Flockungs-
mittel (Fe+++) hilfsmittel
Kalkmilch
Überschuss-
schlamm
Flockungs-
mittel (Fe+++)
Hydroanthrazit UV- Chlor- Ortho-
Ozon Quarzsand Desin- dioxid phosphat
Kontaktschlamm fektion
Donau Richtung
Aktiv- Amstetten
kohle
Richtung
Grundwasser Oster-
(Donauried, Burgberg) buch11
Eine Herausforderung für den Wasserversorger: ...
Prozesskontrolle mit Non-Target-Screening 4.0 ?
Zweckverband
Landeswasserversorgung
Ausblick (1): NTS-Bewertung einer
(Flockungs-
sedimentation) Aktivkohle-Verwertung
Melamin
GAK aus
Mühle Grundwasser-
Flockungs- Flockungs-
mittel (Fe+++) hilfsmittel aufbereitung
Kalkmilch
Überschuss-
schlamm
Flockungs-
mittel (Fe+++)
beladene
Hydroanthrazit Kornaktivkohle UV- Chlor- Ortho-
Ozon Quarzsand (GAK) Desin- dioxid phosphat
Kontaktschlamm fektion
Donau Richtung
Aktiv- Amstetten
kohle
Richtung
Grundwasser Oster-
(Donauried, Burgberg) buchRITOP® 12
18. Okt. 2017
Zweckverband
Landeswasserversorgung
Trübung
Ausblick (2): Prozessleitsystem mit Non-Target-Screening 4.013
New RITOP® 08. Nov. 2021
Anlagenübersicht WWL Übersicht
Zweckverband
WWL Flockungssedimentation 1 (FS 1) Landeswasserversorgung
Labor Labor
Trübung MWT1104 Trübung MWT1124
13,7 FNU 0,7 FNU
SAK-254 MWA0051 SAK-254 MWA0052
6,3 1/m 3,8 1/m
NT-Details
Organische Stoffe Organische Stoffe
MWO MWO
- NT-Monitoring: aus - -
Zulauf Ablauf
FM FHM
FE EC2 FH
USY0001
PAK
PAK
ASA0001
Aquatune
A
wij
B E
C F
D G
S_LFS1_Q14
New RITOP® Substanz L fc cSQ Wirkg. p 08. Nov. 2021
C5H4O3
C9H15NO3 4,2 -
3 14,1 nein
Anlagenübersicht WWL Übersicht Melamin
C5H4O3 1 4,2
3 1,2 -1,420 nein
C6H10N2O2
?
DAED 3 0,9
5 2,5
1 -
9,3 0,115 nein
Zweckverband
DAED
1,2,4-Benzol-
C6H10N2O2 1
2 2,5
0,9 -0,115 nein
1,3
3 Landeswasserversorgung
WWL Flockungssedimentation 1 (FS 1) Glyphosat 1 0,8
tricarbonsäure
DAED 2,5 0,180
0,115 gentox.
nein
C9H15NO3
Glyphosat
Melamin 3 1,2
1 14,1 -0,180 nein
0,8 1,420 gentox.
Labor 1,2,4-Benzol-
C9H15NO3
Terbutylazin 2 1,3
14,1 0,141 nein
3 1,1
1 - neurot. Labor
Trübung MWT1104 tricarbonsäure
C6H10N2O2
1,2,4-Benzol- 2 0,9
3 1,3 - nein Trübung MWT1124
13,7 FNU Terbutylazin
tricarbonsäure
Glyphosat 1,1 0,180
1 0,8 neurot. q
0,141 gentox. 0,7 FNU
? 5 3,5 - nein
SAK-254 MWA0051 Terbutylazin 1 1,1 0,141 neurot. q SAK-254 MWA0052
6,3 1/m 3,8 1/m
NT-Details
Organische Stoffe Organische Stoffe
MWO MWO
408
- NT-Monitoring: aus
ein LIMS:
- NTS-Datenabfrage/-verarbeitung
Aufbau Datenverbindung ... ... -455
Zulauf WBA + QSAR Ablauf
FM FHM
FE EC2 FH
USY0001
PAK
PAK
ASA0001
Aquatune
A
wij
B E
C F
D G
S_LFS1_Q15
09. Nov. 2021
Zweckverband
Landeswasserversorgung16
New RITOP® Substanz L fc cSQ Wirkg. p 09. Nov. 2021
DAED 1 2,1 0,095 nein
Anlagenübersicht WWL Übersicht C5H4O3 3 1,6 - nein
1,2,4-Benzol- 2 1,1 - nein
Zweckverband
WWL Flockungssedimentation 1 (FS 1) tricarbonsäure Landeswasserversorgung
C6H10N2O2 3 0,8 - q
Labor Labor
Trübung MWT1104 Trübung MWT1124
8,7 FNU 0,6 FNU
SAK-254 MWA0051 SAK-254 MWA0052
5,2 1/m 3,1 1/m
NT-Details
Organische Stoffe Organische Stoffe
MWO MWO
273 NT-Monitoring: ein 161
Zulauf WBA + QSAR Ablauf
FM FHM
FE EC2 FH
USY0001
PAK
PAK
ASA0001
Aquatune
A
wij
B E
C F
D G
S_LFS1_Q17
New RITOP® Substanz L fc cSQ Wirkg. p 09. Nov. 2021
DAED 1 2,1 0,095 nein
Anlagenübersicht WWL Übersicht C5H4O3 3 1,6 - nein
1,2,4-Benzol- 2 1,1 - nein
Zweckverband
WWL Flockungssedimentation 1 (FS 1) tricarbonsäure Landeswasserversorgung
C6H10N2O2 3 0,8 - q
Labor Labor
Trübung MWT1104 Trübung MWT1124
8,7 FNU Faszinierend ! 0,6 FNU
SAK-254 MWA0051 SAK-254 MWA0052
5,2 1/m 3,1 1/m
NT-Details
Organische Stoffe Organische Stoffe
MWO MWO
273 NT-Monitoring: ein 161
Zulauf WBA + QSAR Ablauf
FM FHM
FE EC2 FH
USY0001
PAK
PAK
ASA0001
Wer (solche) Visionen hat, Aquatune
der soll zum Arzt gehen !
A
wij
B E
C F
D G
S_LFS1_Q18
Eine Herausforderung für den Wasserversorger: ...
Prozesskontrolle mit Non-Target-Screening 4.0 ?
Zweckverband
Landeswasserversorgung
To do …
Aufwand der Non-Target-Analytik muss minimiert werden
aktuelle Kosten: ca. 500 €/Analyse (v. a. Personal, Geräteabschreibung)
70 Mio. m³/a; wöchentlich 2 Analysen, 3 Messstellen 0,22 Ct./m³
[ vgl. organische Spurenstoffanalytik nach TrinkwV: 0,01 Ct./m³ ]
1. Weiterentwicklung intelligenter Datenverarbeitungsalgorithmen
(vollautomatische, valide Peakerkennung + Filterung + Datenauswertung)
2. Erarbeitung besserer / schnellerer Identifizierungs-
strategien (bis Level 2) „TRINK-IDENT“
3. Weitere Empfindlichkeitssteigerung für
begleitende Target-Bestimmung
Standardisierung Analytik + Datenauswertung [ aus: P. van Baar: Entwicklung u. An-
wendung v. UHPLC-MS Verfahren
(Open-Source-Software ?) + LIMS-Ablage/Reporting f. org. Spurenstoffe z. Bewertung d.
Sicherheit d. Rohwasserressourcen
DIN … NTS-WORKFLOW X.X d. Wasserwerke der Stadt Berlin ]
Entwicklung schneller Erstbewertungsstrategien
… für eine effiziente Prozesskontrolle mit NTS 4.019
Eine Herausforderung für den Wasserversorger: ...
Prozesskontrolle mit Non-Target-Screening 4.0 ?
Zweckverband
Landeswasserversorgung
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit!
bei Fragen:
winzenbacher.r@lw-online.deSie können auch lesen
