Wetterbeständiges Wasser: Automatisierungslösungen für zuverlässige Trinkwasserqualität

In der Schweizer Gemeinde Saxon kam es in den letzten Jahren immer wieder zu schweren bakteriologischen Verunreinigungen des Quellwassers. Die Verschmutzung trat vor allem bei starkem Niederschlag und während der Schneeschmelze auf.

In Zusammenarbeit mit einem Ingenieurbüro (PMAX) haben sie dieses Problem durch die Installation eines vollautomatischen Überwachungs- und Steuerungssystems gelöst.

Moderne Messtechnik, Chlorpumpen und Absperrventile sind in ein innovatives System integriert, das eine qualitativ hochwertige Wasserversorgung gewährleistet. Es basiert auf Regenereigniserkennung und Durchflusszytometrie.

Dörfer können nun gezielt und in Echtzeit gewarnt werden, wenn in ihrem Versorgungsgebiet Kontaminationsrisiken auftreten.

Schlechtes Wetter gefährdet die Wasserqualität

Am Fusse des symbolträchtigen Berges Pierre Avoi blickt das Dorf Saxon auf eine einzigartige Geschichte zurück, die eng mit dem Wasser verbunden ist. Der Ort, der in den 1850er Jahren als Kurort diente und die Geburtsstätte des Mineralwassers Cristalp (das bis 2022 verkauft wird) ist, bezieht sein Trinkwasser grösstenteils aus Bergquellen.

Dieses reine, natürliche Wasser wird ohne Filterung oder Aufbereitung direkt in das Netz eingespeist (Abbildung 1). Ein Netz aus zehn Reservoirs und Kammern sowie ein kommunales Verbindungsnetz versorgen die Haushalte von 7.300 Einwohnern der Region.

Ein Grossteil des Wassers in Saxon und seinen Berggemeinden (bis zu 70 % in einem durchschnittlichen Jahr) stammt aus hochgelegenen Quellen. Nach zwei schweren bakteriologischen Kontaminationen im Jahr 2019 hat die Gemeinde ein automatisiertes System zur Kontrolle der mikrobiologischen Kontaminationsrisiken entwickelt.

Abbildung 1: Wassernetz von Saxon - Lage der Quellen und Reservoirs.

Einrichten eines automatisierten Managementsystems

PMAX, ein lokales Automatisierungsunternehmen, implementierte Saxons umfassendes Risikomanagementsystem für mikrobiologische Kontamination.

Es besteht aus drei Teilen (siehe Abb. 2):

1. Die Wasserqualität wird mittels Online-Durchflusszytometrie bestimmt.

   
   

2. Bei zunehmender Bakterienpopulation wird die Wasserzufuhr unterbrochen, eine Chlorung vorgenommen und das untere Netz aus alternativen Quellen versorgt.

   
   

3. Der Manager wird automatisch durch das System alarmiert und kann bei Bedarf die Bevölkerung informieren.

Abbildung 2: Automatisiertes Risikomanagementsystem für die Einwohner von Saxon.

Reservoirüberwachung mit BactoSense

An zwei Reservoirs (Pessot und Louette) wurden BactoSense-Einheiten installiert, um die Bakterien im Wasser zu messen. Bei schlechter Wasserqualität wird das Wasser automatisch isoliert.

Am Reservoir Louette werden die Messungen abwechselnd an zwei unterschiedlichen Zulaufstellen durchgeführt: eine am Reservoir Arbarey, der mit den oberen Quellen und Reservoirs verbunden ist, und die andere am Zulauf der Quelle Pleyeux (Abbildung 1).

Abbildung 3: Daniel Claret bei der Installation von BactoSense.

Automatisierte Ergebnisinterpretation

Die Messintervalle von BactoSense werden über SPS und SCADA gesteuert. Die Messfrequenz passt sich dynamisch an, basierend auf Echtzeit-Wetterdaten, die über die Cloud-Anwendung „RainAlert“ von MeteoSchweiz bereitgestellt werden.

Regenperioden stellen beispielsweise ein erhöhtes Risiko für Verunreinigungen dar und erfordern eine engmaschigere Überwachung. Das Messintervall wird entsprechend den Wetterbedingungen angepasst (Abbildung 4) und die Wasserqualität wird anhand der BactoSense-Ergebnisse beurteilt.

Hohe HNA-Zellzahlen (hohe Nukleinsäurewerte) sind ein Indikator für ein erhöhtes Risiko mikrobiologischer Kontaminationen, beispielsweise durch E. coli, und deuten auf eine schlechte Wasserqualität hin.

Abbildung 4: Meteorologische Daten und Zellzahlen zur Bestimmung der Wasserqualität.

Tabelle 1 zeigt die beiden verfügbaren Aktionsstufen. Bei verdächtiger Wasserqualität wird eine Chlorung mit 0,1 mg/l durchgeführt und die Messfrequenz erhöht.

Bei schlechter Wasserqualität erfolgt eine Chlorung mit 0,2 mg/l und es werden alternative Wasserquellen erschlossen. In beiden Fällen erhält der Verantwortliche automatisch eine Benachrichtigung per SMS.

Tabelle 1: Massnahmen und Reaktionen

Überzeugende Ergebnisse bei Verschmutzungsvorfällen

Im Jahr 2022 kam es zu mehreren bedeutenden Ereignissen – hier zwei exemplarische Fälle:

Im Mai stieg die Zellzahl sowohl im Pessot- als auch im Louette-Reservoir stark an. Im Louette-Reservoir stammte die Verunreinigung aus dem Arbarey-Einzugsgebiet (Abbildung 5) und nicht aus der Pleyeux-Quelle. Eine Chlorierung wurde ausgelöst, und eine genauere Untersuchung führte zur Ablehnung bestimmter Quellen, die ein Mitarbeiter der Saxoner Wasserbehörde manuell entleerte.

Nachdem sich die Anzahl der HNA-Zellen wieder normalisiert hatte, wurde die Chlorierung beendet. Bereits nach zwei Tagen ergaben die mikrobiologischen Kontrollproben grösstenteils übereinstimmende Werte. Nach drei Tagen lagen alle Ergebnisse wieder im erwarteten Bereich. Die Ursache des Anstiegs wurde nicht einem konkreten Regenereignis, sondern der intensiven Schneeschmelze zugeschrieben.

Abbildung 5: Anzahl der HNA-Zellen und manuelle Intervention im Mai.

Ende Dezember, kurz vor Weihnachten, kam es im Reseroir Louette zu einem Vorfall.

Das BactoSense-System erkannte umgehend eine Anomalie (Abbildung 6), die zur Einleitung der Chlorierung im Reservoir Pessot sowie zur Isolierung des Reservoirs Louette führte. Dank der schnellen Reaktion konnte die Situation effizient gelöst werden – und die Bewohner erlebten eine sichere und sorgenfreie Weihnachtszeit.

Abbildung 6: Anzahl der HNA-Zellen und manuelle Intervention im Dezember.

Fazit: Zeit und Ressourcen sparen

Das von der Gemeinde Saxon implementierte Präventionssystem kombiniert Niederschlagsanalyse, Online-Bakterienüberwachung, automatisierte Ventile und Chlorierungspumpen zu einem wirkungsvollen Gesamtkonzept.

Dieses System überzeugt durch einen minimalen Ressourcen- und Energieverbrauch – bei gleichzeitig maximaler Wirkung.

Dank der gezielten Abschaltung einzelner Quellen war im Jahr 2022 eine Wasseraufbereitung nur an wenigen Tagen notwendig.

So konnte das Trinkwassernetz an den meisten Tagen unbehandeltes Quellwasser liefern – und zugleich wurde die Sicherheit der Wasserversorgung für Saxon deutlich erhöht.

Vorteile eines automatisierten Systems zur Wasserqualitätsüberwachung

• Erhöhte Wassersicherheit für Gemeinden durch kontinuierliches Monitoring.

  
  

• Gezielte Lokalisierung mikrobieller Kontaminationsereignisse, automatische Isolierung betroffener Netzbereiche und proaktive Information der Bevölkerung.

  
  

• Niedriger Energieverbrauch des Gesamtsystems: nur wenige hundert Watt – das entspricht etwa 4–5 Cent pro m³ Wasser.

  
  

• Deutlich reduzierter Chlorbedarf: 2022 wurden nur 3,5 kg Chlor verwendet – im Vergleich zu rund 129 kg bei kontinuierlicher Desinfektion.

  
  

• Minimale Wasseraufbereitung: Dank der gezielten Quellsteuerung war 2022 nur an wenigen Tagen eine Behandlung notwendig – und es wurde ausschliesslich Wasser schlechter Qualität aufbereitet.

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