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Wasserprobe aus dem Bodensee

DVGW-Forschung für eine sichere Wasserversorgung

Praxisorientierte Wasserforschung im DVGW

Wasserprobe aus dem Bodensee; © DVGW. Fotograf: Roland Horn

Allgemeine DVGW-Wasserforschung

Praxisorientierte Forschung für eine sichere Wasserversorgung

Als Innovationstreiber in der Wasserversorgung und mit einer strukturierten Forschungsstrategie unterstützt der DVGW die Unternehmen der Branche dabei, künftigen Herausforderungen mit adäquaten, zukunftsweisenden und robusten Lösungen und Entwicklungen zu begegnen. Dafür hat der DVGW die Forschungsroadmap Wasser 2025 entwickelt. Diese bildet die Grundlage für seine angewandte Forschung, und wie die daraus resultierenden Erkenntnisse anwendungs-, ergebnis- sowie zukunftsorientiert ausgerichtet werden.
Als Innovationstreiber in der Wasserversorgung und mit einer strukturierten Forschungsstrategie unterstützt der DVGW die Unternehmen der Branche dabei, künftigen Herausforderungen mit adäquaten, zukunftsweisenden und robusten Lösungen und Entwicklungen zu begegnen. Dafür hat der DVGW die Forschungsroadmap Wasser 2025 entwickelt. Diese bildet die Grundlage für seine angewandte Forschung, und wie die daraus resultierenden Erkenntnisse anwendungs-, ergebnis- sowie zukunftsorientiert ausgerichtet werden.
Themenbereiche der DVGW-Wasserforschung

Die DVGW-Wasserforschung gliedert sich in drei thematischen Bereiche, die für die Wasserversorgung in Zukunft relevant sein werden: Wasserqualität und Stoffe, Wasserinfrastruktur und Systeme sowie Technologien der Wasserversorgung. Jeder Themenbereich enthält drei Fokusgebiete mit jeweils detaillierten Forschungsschwerpunkten zu praxisnahen Themen.

Technologien
Wasserwerk © DVGW. Fotograf: Roland Horn

Im Forschungsfachthema "Technologien" geht es um neue Produkte und technische Verfahren, Reststoffmanagement und Ressourceneffizienz sowie die Leistungsfähigkeit und Anpassung etablierter Verfahren.

Neue Produkte und technische Verfahren

Innovative Ideen für neue technische Produkte oder Verfahren im Labormaßstab sind lediglich die erste Stufe auf dem Weg zur tatsächlichen Anwendung. Die Umsetzung solcher Ideen in die Realität ist komplex und wird oft unterschätzt. Fragen der Versorgungssicherheit oder Lebenserwartung von Bauteilen kommen hierbei eine besondere Rolle zu. Genau in diesem Bereich besteht Forschungsbedarf, um neue technische Lösungen in die Praxis eines Wasserwerks zu überführen.

 

Forschungsschwerpunkte:

  • Hybridverfahren zum Rückhalt von chemischen Störstoffen und Krankheitserregern
  • Neue Werkstoffe, Produkte und Funktionalisierung von Materialien
  • Neue Desinfektionsverfahren, insbesondere UV und UV-LED
  • Nachhaltige Qualität von Armaturen Entwicklung intelligenter Komponenten zur Automatisierung

Reststoffmanagement und Ressourceneffizienz

In der Wasserversorgung fallen bei fast jedem Aufbereitungsverfahren Reststoffe an. In der künftigen Wasserversorgung werden sich die Umweltauflagen voraussichtlich verschärfen und die Anforderungen an das Reststoffmanagement werden zunehmen. Lösungen zur Vermeidung von Reststoffen sind deshalb besonders gefragt und die Potentiale für die Kreislaufwirtschaft sind zu prüfen. Moderne Aufbereitungstechniken, wie Membranverfahren, bieten die Möglichkeit, solche Lösungen in der Wasserwerkspraxis zu implementieren.

Forschungsschwerpunkte:

  • Reststoffmanagement und Potentiale für den Wasserversorger in der Kreislaufwirtschaft (circular economy)
  • Minimierung des Einsatzes von Stoffen und Rückständen

Leistungsfähigkeit und Anpassung etablierter Verfahren

Etablierte Verfahren der Aufbereitung bleiben auch künftig Bestandteil in den Wasserwerken. Allerdings ändern sich die Rahmenbedingungen, zum Beispiel durch veränderte Anforderungen an die Trinkwasserqualität oder einen vom Klimawandel induzierten Temperaturanstieg. Dies erfordert neue Herangehensweisen und Lösungen sowie eine Anpassung der bestehenden technischen Regeln.

Forschungsschwerpunkte:

  • Aufbereitung und Desinfektion huminstoffhaltiger Wässer
  • Konsequenzen neuer Aufbereitungsziele Vermeidungsstrategien von Brunnenverockerungen
  • Ökosystemdienstleistungen natürlicher Verfahren
Stoffe
Frau trinkt aus einem Wasserglas
Trinkwasser - ein lebenswichtiges Nahrungsmittel © iStock.com/seb_ra

Die Schwerpunkte zu dem Forschungsfachthema "Stoffe" beschäftigen sich mit der Bewertung und dem Management von Stoffen und Mikroorganismen, den Instrumenten für Ressourcen- und Risikomanagement sowie der Trinkwasserqualität beim Verbraucher.

Bewertung und Management von Stoffen und Mikroorganismen

Trinkwasser ist das Lebensmittel Nummer Eins in Deutschland. Seine Qualität zu schützen, ist eine der wichtigsten Aufgaben der Wasserbranche. Neue Untersuchungsmethoden spüren Stoffe und Mikroorganismen besser auf, werfen jedoch auch Fragen auf. Wie relevant sind die entdeckten Substanzen und wie soll mit ihnen umgegangen werden? Hierfür ist der Aufbau und die Pflege einer Datenbank mit Informationen und Handlungshinweisen notwendig und es braucht Standards für die Zulassung von Stoffen.

Forschungsschwerpunkte:

  •   Definition relevanter Leitsubstanzen für die Wasserversorgung
  •   Zulassung von Stoffen und geeignete Bewertungsverfahren aus Sicht der Wasserversorgung
  •   Vorhersageinstrumente und Stoffspektren künftiger Störstoffe im Wasserkreislauf
  •   Stoffgruppenspezifische Verminderungs- und Vermeidungsstrategien

Instrumente für Ressourcen- und Risikomanagement

Saubere Wasserressourcen sind die Grundlage für eine qualitativ hochwertige Trinkwasserversorgung. Anforderungen an ihren Schutz sind gegenüber anderen Akteuren jedoch nur schwer durchzusetzen. Hinzu kommen neue Herausforderungen wie zum Beispiel die demographische Verdichtung in Städten und verschärfte Nutzungskonflikte in Metropolregionen. Eine Lösung für diese Art der Konflikte können Leitfäden sein, die Fach- und Rechtsbereiche kombinieren und geeignete Vorschläge zur Operationalisierung beinhalten. Die Analyse von Fallbeispielen und die Identifikation von Verfahrensschwachpunkten liefern das nötige Wissen.

Forschungsschwerpunkte:

  •  Sicherstellung des Verursacherprinzips bei der Erteilung von Einleitgenehmigungen
  •  Ausweisung von Schutzgebieten und Vorgaben bei wasserrechtlichen Genehmigungen im Kontext des Umweltschutzes
  •  Nutzungskonflikte und Risikomanagement mit typisierten Gefährdungspotentialen
  •  Nitratmanagement
  •  Anforderungen bei Infiltration von gereinigtem Abwasser

Trinkwasserqualität beim Verbraucher

Neue Stoffe in der Umwelt bedeuten neue Anforderungen an die Wasserversorgung. Die Versorger müssen deshalb das eigene Rohwasser charakterisieren und gleichzeitig eine ausreichende Transparenz für den Kunden sicherstellen. Polare Stoffe und Störstoffe wie Mikroplastik, Antibiotikaresistenzgene oder Algentoxine erfordern eine besondere Aufmerksamkeit bei der Wasseraufbereitung. Neben der chemischen Zusammensetzung sind mikrobiologische und biologische Analyseverfahren relevant. Und es bestehen weitere Herausforderungen in Bezug auf die Trinkwasserinstallation, wie unter anderen das begrenzte Prozessverständnis einiger Korrosionsphänomene, die Prognose und Bewertung der Stabilität neuer Werkstoffe oder die Effekte einer veränderten Wasserqualität.

Forschungsschwerpunkte:

  • Entwicklung von Nachweismethoden für polare Stoffe und Mikroplastik
  • Bewertung der mikro- und molekularbiologischen Wasserbeschaffenheit
  • Kriterien für die Ableitung ästhetischer begründeter Zielwerte
  • Korrosion und Hygiene in der Trinkwasserinstallation
  • Angepasste Qualitätskontrolle und Monitoring
  • Entwicklung von Prüf- und Bewertungssystemen für die Langzeitbeständigkeit von Werkstoffen und Beschichtungen
Systeme
Wasserwerk © Copyright DVGW

Im Forschungsfachthema "Trinkwassersysteme" geht es um Infrastrukturen, Systemdienstleistungen und den digitalen Wandel in der Wasserversorgung.

 

Planung, Erhalt und Flexibilisierung der Infrastrukturen

Eine moderne Infrastruktur der Wasserversorgung erfordert ein hohes Maß an Flexibilität und Versorgungssicherheit. Dies geht jedoch mit steigenden Kosten einher. Beim Asset-Management müssen daher Betriebssicherheit und Effizienz miteinander verbunden werden. Hilfreich ist auch eine bedarfsgestützte Inspektion, einschließlich Datenmanagements und Echtzeitauswertung, die Bewertung des Anlagenzustandes sowie angepasste Investitions- und Abschreibemodelle.

 

Forschungsschwerpunkte:

  • Instrumente für die Vorhersage der Bedarfsentwicklung
  • Erhöhung der Systemflexibilität durch geeignete Komponenten und Modelle
  • In-situ-Bewertung und bedarfsgestützte Inspektion
  • Vorhersageinstrumente für das angepasste Assetmanagement
  • Möglichkeiten und Grenzen lastgesteuerter Tarifsysteme

Zukunftssichere und resiliente Systemdienstleistung

Versorgungssicherheit spielt bei der Risikobewertung in der Wasserbranche eine elementare Rolle. Darin fließen Kosten und Kundenerwartungen oder auch das Management von Spitzenbedarfen ein. Es wird unterschieden zwischen der Resilienz gegenüber natürlichen Ereignissen, wie zum Beispiel extremen Wetterereignissen, und gegenüber äußeren Eingriffen wie die IT-Sicherheit. Voraussetzung für eine sichere Versorgung sind unter anderem betriebssichere Bauteile und Systeme sowie geeignete Kapazitäten. Aus einem intelligenten Kapazitätsmanagement können wiederum neue Geschäftsfelder (Water on Demand) entstehen.

Forschungsschwerpunkte:

  • Lokale Konsequenzen des Klimawandels
  • Versorgungssicherheit und Betriebssicherheit 24/7
  • Potenziale weiterer Wasserdienstleistungen
  • Krisenfälle, Kritikalität und Blackout-Szenarien

Digitaler Wandel in der Wasserversorgung

Die Digitalisierung bietet eine Vielzahl von Tools, die die Möglichkeiten der Wasserwirtschaft erweitern: dezentrale Datenaufnahme, Übermittlung und Vernetzung großer Datenmengen, automatisierte Analysen sowie Visualisierung oder Simulation und Optimierung von Szenarien. Hier besteht ein großes Potenzial, digitale Daten nahezu in Echtzeit für Entscheidungs- und Steuerungsprozesse zu nutzen. Wirtschaftlichkeit und Flexibilität der Wasserversorgung können so verbessert und optimiert werden. Ebenso führt die Digitalisierung zu einer neuen Erwartungshaltung der Kunden in Bezug auf Verfügbarkeit digitaler Dienste, Interaktionsmöglichkeiten über neue Medien und den Umgang mit personalisierten Daten.

Forschungsschwerpunkte:

  • IT-Instrumente zur Erhöhung der Betriebseffizienz
  • Sensoren und Fehleridentifizierung
  • Datenpooling für die Steuerung und Vorhersage

 

Aprechpartner
Bei Fragen zur DVGW-Wasserforschung im Allgemeinen oder zu bestimmten Forschungsprojekten wenden Sie sich an:
Dr. Mathis Keller
Hauptgeschäftsstelle / Technologie und Innovationsmanagement

Telefon+49 228 91 88-727