Digitalisierung der Mikrobiologie: Überbrückung der Lücke in der Wasserqualitätsüberwachung

Obwohl die Digitalisierung das Wassermanagement verändert hat, werden traditionelle mikrobiologische Testmethoden wie zum Beispiel Plattentests immer noch häufig zur Bestimmung der Wasserqualität eingesetzt. Diese Methoden bieten jedoch nur begrenzte Einblicke in dynamische Veränderungen oder mögliche Anomalien im Wasser. Die Einführung schneller, online-basierter Tools zur mikrobiologischen Überwachung schliesst diese Lücke und bringt die Mikrobiologie ins digitale Zeitalter.

Das BactoSense-Portfolio von bNovate bietet hochmoderne Durchflusszytometrielösungen, automatisiert die Bakterienzählung und lässt sich nahtlos in bestehende Überwachungssysteme integrieren. Mit hoher zeitlicher Auflösung und flexibler Konnektivität verändert es die mikrobiologische Überwachung. Sehen wir uns Fallstudien europäischer Wasserversorger an, um die transformativen Auswirkungen der digitalisierten Mikrobiologie auf das Wassermanagement aufzuzeigen.

Einführung in die Digitalisierung der Mikrobiologie im Wasserqualitätsmanagement

Die Wasserversorgung steht weltweit vor beispiellosen Herausforderungen, von extremen Wetterbedingungen und landwirtschaftlichen Abflüssen bis hin zur alternden Infrastruktur. Diese Faktoren setzen Verteilungsnetze enorm unter Druck und beeinflussen sowohl die Menge als auch die Qualität der Wasserressourcen. Um diese Probleme anzugehen, setzt das Wassermanagement zunehmend auf Digitalisierung.

Intelligente Sensoren, prädiktive Modelle und Datenanalysen haben die Wasserqualität und -verteilung verbessert. So werden beispielsweise energieeffiziente, neue Kläranlagenkonzepte umgesetzt, Prozesse optimiert und Bediener können über SCADA auf relevante Prozessparameter zugreifen und diese steuern. Die Mikrobiologie hinkt diesem Wandel jedoch hinterher, da traditionelle Beschichtungsmethoden nur begrenzte und verzögerte Ergebnisse liefern.

Digitalisierung der Mikrobiologie mit BactoSense

BactoSense revolutioniert die Mikrobiologie durch die Digitalisierung mikrobiologischer Prozesse. Mithilfe modernster Durchflusszytometrie-Technologie zählt BactoSense Bakterien präzise, indem ein Laser durch die Probe geführt wird, um Bakterienzellen zu erkennen und zu quantifizieren. Dieser Prozess unterscheidet sich erheblich von herkömmlichen Beschichtungsmethoden, bei denen Bakterienkolonien sichtbar wachsen müssen, um gezählt zu werden, was oft Tage dauert. Die Durchflusszytometrie automatisiert diesen Prozess und bietet Einblicke in Echtzeit, ein entscheidender Faktor, um effektiv auf Schwankungen der Wasserqualität reagieren zu können.

Nahtlose Integration mit digitalen Wassermanagementsystemen

BactoSense lässt sich nahtlos in SCADA-Systeme integrieren und stellt sicher, dass mikrobiologische Daten vollständig in eine digitale Wassermanagementplattform eingebunden werden. Diese Integration ermöglicht Versorgungsunternehmen den gleichzeitigen Zugriff auf mikrobielle Daten und weitere wichtige Parameter, wodurch ein einheitlicher Überwachungsansatz entsteht. Das Ergebnis: schnellere und fundierte Entscheidungen auf Basis umfassender, datengesteuerter Analysen. Für Versorgungsunternehmen, die auf ein „Smart Water“-Modell setzen, bringt BactoSense die Mikrobiologie in Einklang mit anderen automatisierten Systemen zur Wasserprobenentnahme, Überwachung und Steuerung. Dadurch fügt es sich ideal in die Anforderungen moderner Wasserinfrastrukturen ein.

Abbildung 1: Seit Ende des 19. Jahrhunderts ist die Kultivierung das Standardverfahren zur Quantifizierung von Bakterien im Wasser. Diese Methode kann jedoch nicht auf ein Überwachungsprogramm angewendet werden, da Bakterien viel Zeit benötigen, um sich zu vermehren und schliesslich eine sichtbare Kolonie zu bilden. Mit dem Aufkommen schneller mikrobiologischer Online-Methoden wurden mikrobiologische Parameter endlich für das Prozessmanagement und die Überwachung verfügbar.

Digitalisierung der Mikrobiologie für ein Wassermanagement in Echtzeit

Begleiten Sie uns auf dem Weg des Wassers – vom Einzugsgebiet bis zum Wasserhahn – und entdecken Sie die positiven Effekte und praktischen Vorteile, die die Digitalisierung in der mikrobiologischen Überwachung der Wasserqualität mit sich bringt. Anhand von Fallstudien europäischer Wasserversorgungsunternehmen zeigen wir, wie digitale, hochauflösende Online-Überwachungslösungen bestehende Methoden grundlegend verändern und ein neues Zeitalter in der Wasserqualitätskontrolle einläuten.

1. Bewirtschaftung der Rohwassergewinnung

Natürliche Faktoren wie Regen, Schneeschmelze und Verschmutzungsereignisse beeinflussen die Qualität des Rohwassers unvorhersehbar. Herkömmliche mikrobiologische Tests können diese schnellen Schwankungen nur schwer erfassen, doch digitale Smart-Sensoren mit hoher zeitlicher Auflösung schliessen diese Lücke. Diese Integration ermöglicht Echtzeitanpassungen bei der Wasseraufbereitung, wenn der Bakteriengehalt schwankt.

Abbildung 2 Links: Implementierung der BactoSense-Überwachungstechnologie für die diskontinuierliche Rohwassergewinnung auf Grundlage der mikrobiologischen Wasserqualität. Rechts: Eine umfassende Qualifizierung und Überwachung von Auffanggebieten in Island ermöglichte die Neudefinition von Auffangfenstern auf Grundlage von Echtzeit-Überwachungsdaten, was zu einer sichereren und höheren Produktionskapazität einzelner Bohrlöcher führte (Veitur Island).

Abbildung adaptiert von diesem Anwendungshinweis .

Fallstudie: BactoSense verbesserte die Grundwasserüberwachung in Island Indem es eine kontinuierliche Überwachung und Echtzeitanpassungen im Wasserqualitätsmanagement ermöglicht und so die Effizienz und Sicherheit einzelner Bohrlöcher verbessert.

2. Optimierung der Wasseraufbereitung

Die digitalisierte Mikrobiologie bringt die Überwachung in Einklang mit der dynamischen Natur der Wasseraufbereitung. Echtzeitdaten, wie die Überwachung von Bakterien während der Membranfiltration, ermöglichen die sofortige Erkennung von Filtrationsproblemen. Dieser digitale Ansatz verbessert die Wartungsplanung und Betriebsanpassung, reduziert den Energieverbrauch und verlängert die Lebensdauer der Anlagen.

Abbildung 3: In der Gemeinde Saxon in der Schweiz werden BactoSense-Überwachungsdaten und Wettervorhersagen kombiniert, um die bedarfsgerechte Chlorierung und Verteilung des Wassers zu steuern.

Finanzielle Vorteile: Digitale mikrobiologische Systeme können erhebliche Einsparungen bieten, indem sie den übermässigen Einsatz von Chemikalien vermeiden und den Energieverbrauch senken. Innerhalb des ersten Jahres nach der Implementierung von BactoSense können digitale Lösungen über die Verbesserung der Überwachungsgenauigkeit hinaus erhebliche Kostenvorteile bieten.

Beispiel: In der Sächsischen Schweiz wurden Wasserchlorierungsprozesse durch die Kombination von BactoSense-Überwachungsdaten mit Wettervorhersagen optimiert. So ist auch nach schweren Stürmen sicheres Trinkwasser gewährleistet.

3. Wartung und Überwachung von Verteilnetzen

Veraltete Leitungssysteme sind anfällig für Rohrbrüche, die Anwohner und Industrie beeinträchtigen und das Kontaminationsrisiko erhöhen. Digitale Sensoren wie BactoSense beschleunigen die Reaktion, indem sie die Bakterienqualität direkt an der Unfallstelle messen und so die Verzögerungen bei der Übermittlung von Laborergebnissen reduzieren.

Anwendung: In Schweden verbesserten die hochauflösenden Daten von BactoSense die Wirksamkeit der Rohrspülungen und gewährleisteten schnellere und sicherere Reaktionen bei Rohrbrüchen.

Abbildung 4: Um den störenden Auswirkungen von Rohrbrüchen entgegenzuwirken und den Inbetriebnahmeprozess der Rohre zu beschleunigen, wurde in Schweden die hohe zeitliche Auflösung der BactoSense-Daten genutzt, um die Wirksamkeit der Rohrspülung zu überwachen.

4. Veränderungen im Netzwerk erkennen und darauf reagieren

Bakterienwachstum kann sich bei niedrigem Chlorgehalt oder Stagnation in Verteilungssystemen rasch ausbreiten. Die digitalisierte Mikrobiologie ermöglicht es, solche Veränderungen nahezu in Echtzeit zu erkennen – ein entscheidender Vorteil gegenüber den verzögerten Ergebnissen herkömmlicher Methoden. Die schnelle Identifikation von Kontaminationsrisiken befähigt Betreiber, sofortige Gegenmassnahmen zu ergreifen und die Wasserqualität proaktiv zu sichern.

Abbildung 5: Wenn BactoSense in ein Rohrnetz integriert ist, kann es bei einer anormalen Veränderung der Wasserqualität sofort Alarm schlagen, sodass die Betreiber rasch reagieren können.

Anwendungsfall: Integriert in Verteilungsnetze kann BactoSense die Betreiber innerhalb von Minuten bei einer mikrobiellen Anomalie warnen und so eine schnelle Reaktion gewährleisten.

5. Skalierbarkeit und Anpassungsfähigkeit für unterschiedliche Versorgungsunternehmen

BactoSense wurde skalierbar konzipiert und ist damit eine geeignete Lösung für grosse und kleine Wasserversorgungsunternehmen. Dank flexibler Konfigurationsoptionen kann BactoSense an die Bedürfnisse von Versorgungsunternehmen mit begrenzten Ressourcen angepasst werden, sei es in Bezug auf Budget oder Systemkomplexität. Selbst Versorgungsunternehmen in Regionen mit begrenztem Personal können die digitalisierte Mikrobiologie nutzen, um die Wassersicherheit durch Echtzeit-Fernüberwachung zu verbessern.

Die Zukunft der digitalisierten Mikrobiologie im Wassermanagement

Angesichts des Klimawandels, des Bevölkerungswachstums und der sich verändernden Wassernutzungsmuster gewinnen digitale Lösungen im Wassermanagement zunehmend an Bedeutung. Die robuste mikrobielle Echtzeitüberwachung von BactoSense bietet Versorgungsunternehmen ein leistungsstarkes Werkzeug, um die Wasserqualität und -stabilität nachhaltig zu verbessern. Fallstudien zeigen, dass die Digitalisierung der Mikrobiologie ein Schlüssel für ein innovatives, nachhaltiges und sicheres Wassermanagement ist.

Wie bei allen Technologien gibt es auch bei digitalen mikrobiologischen Lösungen gewisse Herausforderungen. Die Erstinstallation und Kalibrierung erfordern Investitionen, und die Interpretation der umfangreichen Datenmenge setzt Fachwissen voraus. Dank Schulungsprogrammen und engagiertem Support konnten diese Hürden jedoch effektiv gemeistert werden. Unser Service- und Supportteam bietet eine Vielzahl von Servicepaketen, um sicherzustellen, dass BactoSense sein volles Potenzial entfaltet.

Mit der Weiterentwicklung von Technologie und Analytik werden diese Hindernisse weiter abnehmen und die digitale Mikrobiologie noch zugänglicher für alle Versorgungsunternehmen machen. Buchen Sie eine Demo, um zu erfahren, wie Sie Ihr Wassermanagement erfolgreich digitalisieren können.