Nachweis von Öl, Kohlenwasserstoffen und Verschmutzung in Flusswasser

Einleitung

In dieser Studie untersuchen wir, wie der MS1200 Öl-in-Wasser-/VOC-/Kohlenwasserstoff-Analysator von Wasserversorgungsunternehmen in ganz Großbritannien eingesetzt wurde. Konkret zeigen wir, wie das Instrument zur Überwachung von Verschüttungen und Kontaminationsereignissen an Rohwasserentnahmestellen eingesetzt wurde und wie sich dieser Nachweis für die Wasserversorger als vorteilhaft erwiesen hat.

Wir werden auch Diagramme beifügen, die die während verschiedener Ereignisse beobachteten Reaktionen veranschaulichen, zusammen mit einer Diskussion der nachfolgenden Maßnahmen, die Wasserversorgungsunternehmen ergreifen können, sowie technischen Details, die für diese Anwendung relevant sind.

Fallstudie – Schutz einer Wasserentnahmestelle vor einer Kerosinverschüttung

Die Wasserentnahmestelle versorgt ein 300 Meter entfernt gelegenes Wasserwerk.

Sie befindet sich in einem ländlichen Gebiet, das von hohen Ammoniakwerten aus Oberflächenwasserabfluss (Düngemittel und Viehhaltung) betroffen ist. Das Wasser weist je nach Niederschlag stark schwankende Trübungswerte auf, während auch Umgebungstemperatur und Durchflussraten aufgrund der lokalen Geografie erheblich variieren.

Der Fluss fließt durch ein steiles Tal, parallel dazu verläuft eine Hauptstraße, was die Wahrscheinlichkeit versehentlicher Verschmutzungsvorfälle erhöht.

Das Fehlen einer Erdgasversorgung bedeutet, dass viele Bauernhöfe und Haushalte Kerosin zum Heizen und Dieselkraftstoff für landwirtschaftliche Fahrzeuge lagern. Umweltkontamination aus diesen Quellen ist häufig und wird oft nicht gemeldet.

Die Entnahmestelle ist auch anfällig für illegale Entsorgung von Erdölprodukten.

Dieser Standort ist für das Wasserversorgungsunternehmen aufgrund der lokalen Geografie und des Fehlens alternativer Wasserquellen, falls ein Verschmutzungsvorfall das Werk beeinträchtigt, von entscheidender Bedeutung.

Im Jahr 2013 installierte das Wasserversorgungsunternehmen einen von Multisensor Systems gelieferten VOC-Analysator, um die Entnahmestelle zu schützen. Frühere erfolgreiche Einsätze der Technologie von Multisensor während einer großen Kerosinverschüttung an anderer Stelle in der Region beeinflussten diese Entscheidung.

Die Unempfindlichkeit gegenüber Trübungsschwankungen war ein entscheidender Faktor bei der Auswahl des Systems von Multisensor gegenüber optisch basierten Instrumenten, die in trüben Gewässern zu Fehlmessungen und Ausfällen neigen.

Nach einigen Monaten erfasste der Analysator ein Ereignis, das eine Schließung des Standorts erforderlich machte. Dieser Vorfall, eine Kerosin-Heizölverschüttung, ist im folgenden Diagramm dargestellt. Die Konzentration stieg an, bis die Pumpen abgeschaltet wurden, um Schäden zu verhindern. Der Normalbetrieb wurde wieder aufgenommen, sobald der Vorfall abgeklungen war.

Die Installation verlief reibungslos, und die Integration in das SCADA-System des Kunden über die 4–20 mA Verbindung war nach korrekter Skalierung unkompliziert.

Die einzige betriebliche Herausforderung war die Reinigung des Probenahmetanks einmal im Monat. Dies wurde durch Erhöhung des Zufuhrdrucks, Entfernung redundanter Komponenten und Aktualisierung der internen Reinigungsverfahren gelöst.

Der Analysator ist seit dem Vorfall kontinuierlich in Betrieb, mit nur geplanten Serviceunterbrechungen.

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Fallstudie – Überwachung in einem Bohrloch

Das Bohrloch befindet sich in einem städtischen Gebiet im Süden Englands und versorgt die Anwohner.

Das Wasser hat aufgrund der lokalen Gesteinsschichten einen hohen Eisengehalt, was die Trübung erhöht. Darüber hinaus war eine Kontamination durch Kohlenwasserstoffverschüttungen, insbesondere von einem lokalen Kraftstoffhändler, ein Problem. Daher wurde eine VOC-Überwachung spezifiziert.

Der MS1200 war aufgrund seiner berührungslosen Messmethode und seiner Unempfindlichkeit gegenüber Schwankungen der Wasserbedingungen ideal.

Zuvor war ein UV-Fluoreszenz-VOC-System verwendet worden, das jedoch mit dem hohen Eisengehalt nicht zurechtkam, der die Optik verunreinigte und trotz wiederholter Neukalibrierung zu schnellem Ausfall führte.

Anfang 2015 wurde der Multisensor MS1200 installiert und erfolgreich mit Dieselkonzentrationen bis zu 20 ppb getestet.

Der MS1200 ist seitdem kontinuierlich in Betrieb, wobei nur alle sechs Monate eine Wartung erforderlich ist. Seine Unempfindlichkeit gegenüber Trübung und die zuverlässige „E-Nose"-Technologie machen ihn äußerst zuverlässig für die Steuerung von Pumpen, wenn die VOC-Werte steigen.

Das Wasserversorgungsunternehmen hat seitdem den Einsatz des MS1200 auf andere Grund- und Oberflächenwasserstandorte ausgeweitet.

Fallstudie – Schutz einer Flusswasserentnahme

Diese Entnahmestelle befindet sich in den East Midlands und versorgt ein 1 km entferntes Wasserwerk, das jährlich 60 Millionen Liter entnehmen darf.

Der Fluss hat variable Trübungswerte und wird von kleinen Freizeitschiffen genutzt, wobei Straßen ihn überqueren. Er ist auch anfällig für illegale Erdölentsorgung.

Zwei VOC-Analysatoren wurden 2011 nach umfassenden Tests installiert. Die Technologie von Multisensor wurde aufgrund ihrer Zuverlässigkeit in trüben Gewässern gewählt.

Es wurden nur wenige bedeutende Ereignisse aufgezeichnet, wobei die Kohlenwasserstoffwerte bis zu 5 ppb betrugen. Eine monatliche Reinigung des Probenahmetanks ist erforderlich. Ein Ereignis aus dem Jahr 2016 zeigt einen deutlichen VOC-Spitzenwert – unterhalb der automatischen Abschaltwerte, aber die Empfindlichkeit demonstrierend.

Was ist im Falle eines Alarms zu tun?

Der Multisensor VOC-Analysator ist darauf ausgelegt, Wasserversorgungsunternehmen auf Kontaminationsereignisse aufmerksam zu machen. Optionen nach einem Alarm sind:

  1. Das Wasserwerk schützen
    Entnahmepumpen automatisch stoppen und/oder Wasser bei Bedarf in einen Rückhalttank oder zurück in den Fluss umleiten.
  2. Das Ereignis untersuchen
    Schnell die Quelle der Verschmutzung ermitteln, ob versehentlich oder vorsätzlich.
  3. Sanierungsarbeiten
    Bei größeren Verschüttungen kann die Sanierung das Ausheben von kontaminiertem Boden oder die Installation von Barrieren umfassen.
  4. Risikobewertung
    Die Wahrscheinlichkeit ähnlicher zukünftiger Ereignisse am selben oder an anderen Standorten analysieren.
  5. Risikomanagement und -reduzierung
    Ausschlusszonen, zusätzliche Überwachungspunkte stromaufwärts/stromabwärts oder andere Minderungsstrategien einführen.

Die Risikobewertung sollte als Teil kontinuierlicher Verbesserungsprogramme fortlaufend erfolgen.

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Unerwartete Ergebnisse mit einem VOC-Analysator

Kunden gehen oft davon aus, dass ihr Rohwasser relativ sauber ist. Die Erfahrung an Hunderten von Standorten zeigt jedoch, dass einige Entnahmestellen bereits eine erhebliche Hintergrundkontamination aufweisen.

Einige Schadstoffe können exotisch sein und bei der Routineanalyse nicht nachgewiesen werden, die typischerweise VOCs wie Benzol, Toluol, Gesamt-Xylol, Trichlorethylen abdeckt, wobei Tests Hunderte von Pfund kosten. Eine vollständige chemische Analyse, die für einen kompletten Nachweis erforderlich ist, kostet 1.000–2.000 £.

Fazit

Unser MS1200 Gesamt-VOC-Monitor ist ein Breitspektrum-Detektionssystem, das Wasserversorgungsunternehmen in die Lage versetzt, Verschmutzungsereignisse zu erkennen und einen besseren Einblick in ihre Entnahmestellen zu gewinnen.

Die Überwachung mindert Risiken; während nicht jede Entnahmestelle anfällig für Verschüttungen ist, sind es viele, und die Kosten können hoch sein.

Die Verwendung dieser Technologie zusammen mit Risikobewertungs- und Managementplänen hilft, Wasserreserven zu schützen, Versorgungsunterbrechungen, Kontamination von Anlagen, Bußgelder und Reputationsschäden zu vermeiden.

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