Behebung einer Kontaminationskrise in Kanada

Was mit Berichten über ungewöhnlichen Geschmack und Geruch begann, entwickelte sich schnell zu einer dringenden Herausforderung für die Trinkwasserversorgung, die durch die abgelegene arktische Lage Iqaluits noch erschwert wurde.

Reaktion auf eine Trinkwasserkrise in abgelegener Lage

Iqaluit mit rund 7.500 Einwohnern verfügt über ein einzigartiges Trinkwassersystem, das oberirdisch verlegte, isolierte Leitungen nutzt, um die Rohre im Winter vor dem Einfrieren zu schützen. Die Reaktion auf ein mögliches Kontaminationsereignis in dieser Umgebung brachte besondere logistische und betriebliche Herausforderungen mit sich.

Die abgelegene Lage der Gemeinde, die anhaltenden Auswirkungen der Pandemie und heftige Winterstürme, die wichtige Betriebsabläufe tagelang lahmlegen konnten, machten es erforderlich, die Quelle der Kontamination schnell zu identifizieren. Der Chief Public Health Officer erließ vorsorglich ein Verzehrverbot für das Wasser, und die Behörden begannen damit, die Ursache zu ermitteln und festzustellen, wie weit sich die Kontamination ausgebreitet hatte.

Identifizierung der Quelle der Kohlenwasserstoffkontamination

Die Untersuchung musste zunächst zwei entscheidende Fragen beantworten: Was verunreinigte das Wasser und woher stammte die Kontamination? Aquatic Life Ltd., ein führender Anbieter von Lösungen zur Wasserüberwachung, arbeitete gemeinsam mit einem Ingenieurteam von WSP Canada daran, die Quelle der Kontamination zu ermitteln.

Mit einem s::can-Spektrometer von Badger Meter kalibrierten die Chemiker von Aquatic Life und WSP das Gerät für die Messung von Erdölkohlenwasserstoffen. Die micro::station, ausgestattet mit einem Online-Spektrometer (spectro::lyser V3), ermöglichte die kontinuierliche Überwachung der Kohlenwasserstoffkontamination, während die kundenspezifischen Kalibrierungen eine präzise Analyse und Erkennung von Verunreinigungen im Rohwasser ermöglichten.

Die Überwachung führte die Untersuchung schließlich zurück zur Wasseraufbereitungsanlage. Als Quelle der Kontamination wurde ein undichter unterirdischer Kraftstofftank identifiziert, aus dem Kraftstoff durch den Beton diffundierte und in die Wassertanks der Anlage gelangte.

Die Ingenieure von WSP leiteten die kontaminierten Wassertanks umgehend um und führten eine netzweite Spülung durch, wodurch die Kontamination erfolgreich eingedämmt werden konnte. Die Kombination aus Online-Überwachung der Wasserqualität und kundenspezifischer Kohlenwasserstoffdetektion half Aquatic Life und WSP, schnell auf die Krise im Bereich der öffentlichen Gesundheit zu reagieren und die Prozesssteuerung zu verbessern.

Online-Überwachung für eine schnellere Reaktion auf Kontaminationen

Die Identifizierung der Quelle löste das unmittelbare Problem, doch die Untersuchung machte zugleich eine wichtige Einschränkung deutlich: wie schnell der Wasserversorger Veränderungen der Wasserqualität beurteilen konnte.

Vor der Implementierung der Badger Meter-Lösung zur Überwachung der Wasserqualität benötigte ein externes Labor bis zu einer Woche, um Ergebnisse zu Wasserproben aus der Wasseraufbereitungsanlage zu liefern. Das bedeutete, dass der Versorger und die Einwohner von Iqaluit auf Wasserqualitätsdaten angewiesen waren, die bis zu einer Woche alt sein konnten. Während eines aktiven Kontaminationsereignisses erschwerte diese Verzögerung die Beurteilung der aktuellen Bedingungen und die Entscheidung darüber, wann Maßnahmen erforderlich sein könnten.

Die Implementierung eines Online-Spektrometers stellte der Stadt Iqaluit Wasserqualitätsdaten nahezu in Echtzeit zur Verfügung und unterstützte so eine schnellere Reaktion auf mögliche Kohlenwasserstoffkontaminationen.

Die Mitarbeiter des Versorgers können an jeder Stelle des Verteilungssystems Proben entnehmen und sofort Ergebnisse erhalten. Das reduziert die Abhängigkeit von externen Laboren und verkürzt die Zeit, die benötigt wird, um Bedingungen zu erkennen, die möglicherweise Maßnahmen erfordern. Im Rahmen der Untersuchung der Kontamination wurden 500 Stichproben analysiert.

Diese Proben lieferten wichtige Erkenntnisse über verschiedene Prozesse und Bedingungen im Netz, und die gesammelten Daten wurden zum Aufbau einer umfangreichen Datengrundlage genutzt. In Kombination mit der Online-Überwachung trug die umfangreiche Probenahme dazu bei, im Verlauf der Untersuchung ein klareres Bild der Wasserqualitätsbedingungen zu gewinnen.

Ausweitung der Überwachung entlang des Aufbereitungsprozesses

Als die unmittelbare Krise zunehmend unter Kontrolle gebracht wurde, verlagerte sich der Fokus über die reine Kohlenwasserstoffdetektion hinaus. Das Kontaminationsereignis führte zu einer umfassenderen Überprüfung der Wasserqualitätsüberwachung entlang des gesamten Aufbereitungsprozesses. Die Ingenieure ergänzten weitere Messstellen und ersetzten veraltete Systeme, um eine bessere Transparenz in der gesamten Anlage zu schaffen.

Heute werden am Einlass der Anlage und am Auslass des aufbereiteten Wassers micro::stations eingesetzt, ergänzt durch einen Überwachungspunkt vor dem Reservoir zur verbesserten Prozesssteuerung.

An der Aufbereitungsstation für das Wasser wurde ein sekundärer Durchflusskreislauf integriert, um den Chlorgehalt vor und nach dem Reservoir zu messen. Zudem werden im Verteilnetz mehrere chlori::lyser eingesetzt, um die Chlorregelung und die Restchlorgehalte zu überwachen.

Zusammen bieten diese Überwachungspunkte eine bessere Transparenz der Wasserqualität auf ihrem Weg durch den Aufbereitungsprozess und in das Verteilungssystem. Die Online-Überwachungsstationen übertragen Daten nahtlos an SCADA- und SPS-Systeme und ermöglichen Fernzugriff, Prozesssteuerung, Alarmfunktionen und betriebliche Unterstützung.

Neben der Kohlenwasserstoffüberwachung erfassen die Systeme auch Parameter wie Trübung, Farbe, Chlor, UVT, UV254, pH-Wert, Fluorid, Temperatur, organische Stoffe und Spektralalarme. Zusammen liefern diese Messungen ein umfassenderes Bild des Rohwassers, der Aufbereitungsleistung und der Wasserqualität im gesamten Verteilungssystem und unterstützen zugleich die Einhaltung regulatorischer Anforderungen.

Überwachung der Wasserqualität am Zulauf der Anlage (links) und am Ablauf der Anlage (rechts) in Iqaluit, Nunavut.

Kundenspezifische Kalibrierungen zur Kohlenwasserstoffdetektion

Während die Online-Überwachung einen schnelleren Zugriff auf Wasserqualitätsdaten ermöglichte, lieferten die während der ersten Untersuchung entwickelten kundenspezifischen Kalibrierungen zusätzliche Einblicke in die spezifischen Verunreinigungen im Wasser.

Ein wichtiger Bestandteil des Projekts war die Entwicklung hochsensibler Algorithmen mit kundenspezifischen Kalibrierungen auf Grundlage von Probendaten unter Verwendung einer verlängerten optischen Weglänge zur verbesserten Erkennung von Kohlenwasserstoffen. Diese kundenspezifische Kohlenwasserstoff-Fingerabdruckanalyse half dabei, Ähnlichkeiten zwischen Proben zu erkennen und potenzielle Kontaminationsquellen zu lokalisieren.

Diese Fingerabdruckanalyse wurde eingesetzt, um verschiedene Arten von Kontaminationen zu unterscheiden, falsch positive Ergebnisse zu minimieren und die Quelle der Kontamination präzise zu identifizieren. Daraufhin arbeitete WSP mit der Stadt zusammen, um die Verunreinigung und den zugehörigen Kraftstofftank zu entfernen.

Nur drei Monate später erwiesen sich diese kundenspezifischen Kalibrierungen erneut als wertvoll. Mit den kundenspezifischen Kalibrierungen des Spektrometers wurde ein weiteres Kontaminationsereignis erkannt. Dieses Mal unterschied sich der Kohlenwasserstoff-Fingerabdruck. Bei der Verunreinigung handelte es sich um einen schwereren Kohlenwasserstoff, der auf eine Betonversiegelungsmasse zurückgeführt werden konnte, die ursprünglich beim Bau eines Tanks verwendet worden war und sich im Laufe der Zeit zersetzt hatte.

Da das zweite Ereignis früh erkannt wurde, konnte das Ingenieurteam reagieren, bevor es zu einer weiteren großflächigen Unterbrechung der Wasserversorgung kam. Das Team installierte eine Umgehungsleitung durch die Anlage und verhinderte so eine weitere Unterbrechung des Betriebs in großem Umfang.

„Zu Beginn der Krise gab es viele Unbekannte“, so Steven Simpson, Leiter der Abteilung Projekte und Lösungen bei Aquatic Life Ltd. „Der spectro::lyser lieferte uns Informationen in Echtzeit, die uns bei der Entscheidungsfindung halfen, die Wasserversorgung wiederherzustellen und die Anlage langfristig zu schützen. Alles in allem ist es eine kleine Investition zum Schutz der Öffentlichkeit, und wir freuen uns, dass inzwischen auch andere Anlagen diese Technologie einsetzen. Das Badger Meter-Team unterstützte die Teams von Aquatic Life und WSP während des gesamten Projekts hervorragend mit kundenspezifischen Algorithmen und technischer Unterstützung.“

Unterstützung der langfristigen Trinkwasserqualität

Was als Notfallmaßnahme zur Untersuchung einer unbekannten Verunreinigung begann, führte letztlich zu einem umfassenderen Ansatz für die Überwachung des Trinkwassers in Iqaluit. Die Technologie, mit der die ursprüngliche Kontaminationsquelle identifiziert wurde, spielt heute eine Rolle bei der fortlaufenden Überwachung der Wasserqualität.

Heute tragen wöchentliche Tests auf Erdölkohlenwasserstoffe im Wasser unter Verwendung von elf verschiedenen Parametern sowie alle weiteren gesetzlich vorgeschriebenen täglichen und wöchentlichen Kontrollen und Tests der Wasserqualität dazu bei, das Vertrauen der Verbraucher in die Wasserversorgung von Iqaluit wiederherzustellen.