Optimierung einer Quellwassernutzung durch Untersuchung von Varianten der Aufbereitung in wasserwirtschaftlich-technischer und betriebswirtschaftlicher Hinsicht

Publikation: Hochschulschrift/AbschlussarbeitMasterarbeit

Beitragende

  • Alexander Johannes Unger - (Autor:in)

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden drei Varianten für die Wiederinbetriebnahme des Quellgebietes Antonsthaler Straße unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten untersucht. Das Quellwasser kann hierbei, aufgrund seiner Oberflächennähe, von Starkniederschlägen oder anthropogenen Eingriffen beeinflusst werden. Im Vorfeld der Betrachtung wurden deshalb zunächst Quellschüttungsmessungen zur quantitativen Untersuchung und Rohwasseranalysen zur qualitativen Bestimmung des Quellgebietes durchgeführt. Es ergab sich eine durchschnittliche Entnahmemenge von 3,7 l/s, die auch wasserrechtlich genehmigt ist. Aus qualitativer Sicht wurde deutlich, dass das Quellwasser, aufgrund eines pH-Wertes von 5,3, einer Entsäuerung bedarf und der Mangangehalt mit einer Konzentration von 0,11 mg/l über dem Grenzwert liegt. Weiterhin wurde deutlich, dass das Quellgebiet resistent auf etwaige Trübungseinbrüche reagiert. Für die Aufbereitung des Quellwassers ergaben sich zwei Möglichkeiten. Einerseits kann eine neue Aufbereitungsanlage am Standort Lauter konzipiert werden, die während dieser Arbeit mit Hilfe der DVGW-Arbeitsblätter W 214-2 und W 223-2 dimensioniert wurde. Drei geschlossene Schnellfilter über Juraperle 1-2 mm stellten sich als die sinnvollste Variante der Entsäuerung heraus, wobei die Möglichkeit einer Partikelentfernung mit Hilfe einer Ultrafiltration berücksichtigt worden ist. Andererseits kann das Quellwasser auch zu einer bereits bestehenden Aufbereitungsanlage (TWA Neuwelt) übergeleitet und dort verteilt werden. Die Aufbereitung erfolgt hier mit Hilfe von drei geschlossenen Schnellfilter über Juraperle 2-3 mm, deren maximale Kapazität während der Arbeit analysiert wurde. Es zeigte sich, dass die Anlage das zusätzlich anfallende Quellwasser aufbereiten kann. Anschließend mussten vom HB Neuwelt Verteilungsmöglichkeiten gefunden werden, die durch die Hochbehälter Heide bzw. Lehnberg realisiert werden konnten. Die drei Varianten TWA Lauter, HB Heide und HB Lehnberg könnten folglich alle technisch umgesetzt werden, wobei anschließend der wirtschaftliche Vergleich erfolgte. Bei allen Varianten kann Fernwasser vom Zweckverband Fernwasser Südsachsen eingespart werden. Nach einer groben Kosten- und Umsatzabschätzung der Methoden konnten der Projektkostenbarwert und die dynamische Amortisationszeit finanzmathematisch errechnet werden. Als Ergebnis der Gegenüberstellung der Varianten wurde die Möglichkeit der Verteilung über HB Lehnberg als die wirtschaftlich sinnvollste erachtet, da diese bereits nach 18,5 Jahren den Kapitaleinsatz zurückgewonnen hat. Mit dieser Methode ist zudem eine Überleitung im Freigefälle möglich, wobei im Schnitt 5 l/s Fernwasser eingespart werden könnten.

In the present study, three variants for the recommissioning of the Antonsthaler Straße spring area were examined from a technical and economic point of view. Due to its proximity to the surface, the spring water can be influenced by heavy precipitation or anthropogenic interventions. Therefore, in the run-up to the study, spring discharge measurements were first carried out for quantitative investigation and raw water analyses for qualitative determination of the spring area. The result was an average withdrawal rate of 3.7 l/s, which is also approved under water law. From a qualitative point of view, it became clear that the spring water requires deacidification due to a pH value of 5.3 and that the manganese content with a concentration of 0.11 mg/l is above the limit value. Furthermore, it became clear that the spring area reacts resistantly to any turbidity dips. Two options emerged for the treatment of the spring water. On the one hand, a new treatment plant could be designed at the Lauter site, which was dimensioned during this work with the help of DVGW worksheets W 214-2 and W 223-2. Three closed rapid filters via Juraperle 1-2 mm turned out to be the most sensible variant for deacidification, whereby the possibility of particle removal with the help of ultrafiltration was taken into account. On the other hand, the spring water can also be transferred to an already existing treatment plant (TWA Neuwelt) and distributed there. Here, treatment is carried out with the help of three closed rapid filters via Juraperle 2-3 mm, whose maximum capacity was analysed during the work. It was shown that the plant can treat the additional spring water. Subsequently, distribution options had to be found from the HB Neuwelt, which could be realised through the elevated tanks Heide or Lehnberg. The three variants TWA Lauter, HB Heide and HB Lehnberg could consequently all be technically implemented, and an economic comparison was then made. In all variants, district water from the Zweckverband Fernwasser Südsachsen can be saved. After a rough cost and turnover estimate of the methods, the project cost net present value and the dynamic amortisation period could be calculated using financial mathematics. As a result of the comparison of the variants, the option of distribution via HB Lehnberg was deemed to be the most economically sensible, as this already recouped the capital investment after 18.5 years. With this method, a transfer in free fall is also possible, whereby an average of 5 l/s of district water could be saved.

Details

OriginalspracheDeutsch
QualifizierungsstufeMaster of Science
Gradverleihende Hochschule
Betreuer:in / Berater:in
  • Lerch, André Paul, Prüfern:in
  • Heiser, Harald , Prüfern:in, Externe Person
  • AlFayyad, Douha, Betreuer:in
Datum der Verteidigung (Datum der Urkunde)10 Dez. 2020
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2020
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Schlagworte

Forschungsprofillinien der TU Dresden

Fächergruppen, Lehr- und Forschungsbereiche, Fachgebiete nach Destatis

Ziele für nachhaltige Entwicklung

Schlagwörter

  • Quellgebiet, Quellschüttungsmessungen, Schnellfiltration über Calciumcarbonat, Anlagenbemessung, Trinkwasserverteilung, Kostenvergleich, Variantenvergleich