Das Schlüsselwort dieses Artikels ist „Wasserqualitätssensor“. Angesichts immer strengerer Umweltschutzauflagen rückt die Behandlung von Industrieabwässern mit hohem Salzgehalt immer mehr in den Fokus. Auf dieser Grundlage analysiert dieser Artikel die Quellen und Eigenschaften von Abwasser mit hohem Salzgehalt, konzentriert sich auf die Vorstellung des aktuellen Anwendungsstatus, der Vor- und Nachteile industrieller Abwasserbehandlungstechnologien mit hohem Salzgehalt und gibt einen Ausblick auf zukünftige Entwicklungstrends von Abwasserbehandlungstechnologien mit hohem Salzgehalt.

In den letzten Jahren ist die Wasserverschmutzungssituation in China immer schwerwiegender geworden, und die Forschung und Anwendung von Wasserbehandlungstechnologien ist in den Fokus von Experten und Wissenschaftlern in verwandten Bereichen in China gerückt. Abwässer, insbesondere Industrieabwässer, weisen meist die Eigenschaften eines hohen Salzgehalts auf. Eine direkte Einleitung schadet der natürlichen Umwelt erheblich, führt zu Verschmutzung und erhöhtem Salzgehalt in natürlichen Gewässern oder führt zu Problemen wie Bodenversalzung und -verdichtung. Da der Salzgehalt in Abwässern mit hohem Salzgehalt nicht durch natürliche biologische Abbauprozesse entfernt werden kann, muss das Salzproblem bei der Behandlung von Abwässern mit hohem Salzgehalt gelöst werden, oder es muss nach einer harmlosen Behandlung nach einer Lösung gesucht werden.

Analyse der Quellen und Eigenschaften von industriellem Wasser mit hohem Salzgehalt

Industrielles Wasser mit hohem Salzgehalt stammt hauptsächlich aus der Kohle-, Chemie-, Pharma-, Pestizid- und anderen Industrien und hat einen Salzgehalt von über 10.000 mg/L. Es gibt viele Prozessknoten, an denen industrielles Wasser mit hohem Salzgehalt erzeugt wird, und es gehört im Allgemeinen zu einer Abwasserklasse, die sich durch hohe Toxizität und schwer biologische Abbaubarkeit auszeichnet. Zu den Hauptkanälen, über die Industrieabwässer entstehen, gehören: In der industriellen Produktion müssen große Mengen an Wasserressourcen verbraucht werden. Um den Verbrauch von Wasserressourcen zu reduzieren, werden in der Industrie häufig Recyclingmethoden für Wasserressourcen eingesetzt, wodurch Wasser mit hohem Salzgehalt entsteht. Bei der Herstellung von Arzneimitteln, Pestiziden und deren Zwischenprodukten entstehen durch Prozesse wie das Aussalzen, die chemische Synthese und die Säure-Base-Neutralisation Abwässer mit relativ hohem Salzgehalt. Da diese Art von Abwasser aus der Produktherstellung stammt, führt es in der Regel eine große Menge an Rohstoffen, Produkten und Verunreinigungen mit sich und weist daher auch eine hohe Toxizität und eine hohe biologische Abbaubarkeit auf. Insgesamt weist industrielles Wasser mit hohem Salzgehalt die Merkmale eines großen Abflussvolumens, einer Vielzahl von Quellen, eines hohen Salzgehalts und komplexer Komponenten auf, und das von verschiedenen Branchen erzeugte Wasser mit hohem Salzgehalt variiert erheblich.

Für Auftragnehmer im Bereich Engineering, Beschaffung und Bau (EPC), Systemintegratoren und Automatisierungssteuerungsingenieure ist die Implementierung eines Online-Überwachungssystems für die Wasserqualität unerlässlich, um diese komplexen Ströme genau zu verwalten und eine kontinuierliche Zuverlässigkeit des Regelkreises unter rauen Feldbedingungen aufrechtzuerhalten.

Analyse der aktuellen Anwendung Status, Vor- und Nachteile von Abwasserbehandlungstechnologien mit hohem Salzgehalt

Verdampfungstechnologie

Die Eindampftechnologie für hochsalzhaltiges Wasser ist im Allgemeinen auf hochsalzhaltiges Abwasser mit einem Salzgehalt über 40.000 mg/L ausgerichtet. Für niedrig konzentriertes Wasser mit hohem Salzgehalt und einem Salzgehalt von 1 % bis 4 % ist die Salzentfernungseffizienz der thermischen Verdampfung zu gering, sodass diese Technologie ungeeignet ist. Konkret umfassen thermische Verdampfungstechnologien hauptsächlich: Multieffekt-Verdampfungstechnologie und mechanische Dampfrekompressionstechnologie. Unter der Multieffekt-Verdampfungstechnologie versteht man die gleichzeitige Verwendung mehrerer in Reihe geschalteter Verdampfungskessel, wobei heißer Dampf nacheinander mehrere Verdampfungskessel durchströmt; Der heiße Dampf aus dem vorherigen Verdampfungskessel gelangt dann in den nächsten Verdampfungskessel, um Schritt für Schritt zu verdampfen und so die Wärmequelle effektiv zu nutzen, um das Ziel der Entsalzung von Abwasser mit hohem Salzgehalt zu erreichen. Die mechanische Dampfrekompressionstechnologie, abgekürzt MVR-Technologie, ist ein Prozess, der Wärmequellen mithilfe eines Dampfkompressors effektiv nutzt. Es erhält Energie durch die Rekomprimierung von Dampf und bewegt sich kontinuierlich hin und her, um die thermische Effizienz des Dampfes zu verbessern.

Mit der Verdampfungstechnologie können Salz und Wasser im Abwasser erfolgreich getrennt werden, sodass sie anschließend separat behandelt werden können. Dies ist eine relativ gründliche Methode zur Behandlung von Abwasser mit hohem Salzgehalt. Daher findet diese Technologie derzeit breite Anwendung in der Kohlechemie-, Pharma- und Pestizidindustrie. Bei salzhaltigem Wasser mit einem übermäßig hohen Gehalt an organischen Schadstoffen ist es jedoch sehr wahrscheinlich, dass es während des Verdunstungsprozesses zu Schaumbildung kommt, was zum Überkochen des Materials führt. Gleichzeitig kann es auch zu einer Beeinträchtigung der Salzqualität kommen, was dazu führt, dass das ausgeschleuste Salz zu viele organische Stoffe mitnimmt, die noch einer weiteren Behandlung bedürfen.

Membranbehandlungstechnologie

Eine Membran ist ein Material mit selektiver Permeabilität, das die Reinigung, Konzentration und Trennung von Materialien erreichen kann. Membranporengrößen liegen im Allgemeinen im Mikrometerbereich und werden vom größten zum kleinsten in Mikrofiltration, Ultrafiltration und Nanofiltration eingeteilt. Membranen können aufgrund unterschiedlicher Antriebskräfte in druckbetriebene und elektrisch betriebene Membranen unterteilt werden. Zu den Membrantypen, die üblicherweise bei der industriellen Abwasseraufbereitung mit hohem Salzgehalt verwendet werden, gehören: Elektrodialysemembranen und Umkehrosmosemembranen. Die Elektrodialysetechnologie ist derzeit relativ ausgereift; Seine traditionellen Anwendungsarten sind Meerwasserentsalzung und industrielle Salzproduktion, und seine Anwendung in Industrieabwässern konzentriert sich hauptsächlich auf relativ saubere Kohlechemieabwässer. Die Umkehrosmose-Technologie wurde ursprünglich auch zur Meerwasserentsalzung eingesetzt. Die Verwendung zur Behandlung von Industrieabwässern mit hohem Salzgehalt ist mit relativ hohen Kosten verbunden, und da Schadstoffe größtenteils in Industrieabwässern mit hohem Salzgehalt vorkommen, kommt es leicht zu Membranverschmutzungen, die nicht nur die Produktionseffizienz beeinträchtigen, sondern auch zu einer Verkürzung der Membranlebensdauer oder sogar zu Schäden führen.

Biologische Behandlungstechnologie

Die biologische Methode behandelt Schadstoffe, die in Industrieabwässern mit hohem Salzgehalt enthalten sind, durch mikrobielle Flora. Die Behandlungskosten sind relativ niedrig, aber die Bedingungen sind streng; Erstens darf der Salzgehalt nicht zu hoch sein, da er sonst den Toleranzbereich der Mikroorganismen überschreitet und der Behandlungseffekt verloren geht. Gegenwärtig wird die biologische Behandlung in einem bestimmten Umfang angewendet, und es gibt viele salztolerante Bakterienwirkstoffe auf dem Markt; Insgesamt sind biologische Methoden jedoch immer noch mit gewissen Problemen hinsichtlich des mikrobiellen Screenings und des stabilen technischen Betriebs konfrontiert.

Zukünftige Entwicklungstrends bei Technologien zur Abwasserbehandlung mit hohem Salzgehalt

Anwendung von Vorbehandlungstechnologien

Wasser mit hohem Salzgehalt stammt aus zahlreichen Quellen und weist eine komplexe Zusammensetzung auf; Eine direkte Entsalzung oder eine biologische Behandlung können die Probleme nicht vollständig lösen. Daher wurden in den letzten Jahren viele Vorbehandlungstechnologien entwickelt. Zu den harmlosen Behandlungstechnologien für Wasser mit hohem Salzgehalt gehören derzeit hauptsächlich: physikalische Adsorption, Präzisionsfiltration, Koagulation-Flockung, Luftflotation, katalytische Nassoxidation, elektrochemische Oxidation und überkritische Wasseroxidation. Bei stark salzhaltigem Abwasser, das feuerfeste, giftige und schädliche Substanzen enthält, kann durch die Anwendung der oben genannten Methoden die Unbedenklichkeit von Salzwasser erreicht werden. Anschließend kann eine kontinuierliche Entsalzung oder verdünnte Einleitung durchgeführt werden, um das Ziel einer gründlichen Salzwasseraufbereitung zu erreichen.

Bei stark salzhaltigem Wasser, das nur Natriumchlorid und Natriumsulfat enthält, ähneln die Salzkomponenten nach der Verarbeitung durch Vorbehandlungstechnologien der Meerwasserzusammensetzung; Diejenigen, die die Bedingungen erfüllen, können ins Meer eingeleitet oder auf natürliche Weise eingeleitet werden, nachdem die Verdünnung die Emissionsnormen erreicht hat. Die Vorbehandlungstechnologie behandelt nur giftige und schädliche Substanzen im Salz und hat keinen Einfluss auf den anorganischen Salzgehalt, was die Direkteinleitung sehr vielversprechend macht. Derzeit gibt es jedoch keine sehr klaren Vorschriften, vor allem angesichts der Tatsache, dass die Entfernung von Schadstoffen mit dieser Methode nicht vollständig erfolgt und die direkte Einleitung immer noch gewisse Umweltrisiken birgt, weshalb sie mit Vorsicht angewendet werden sollte. Aber mit der Entwicklung umweltschonender Behandlungstechnologien und der schrittweisen Verbesserung der damit verbundenen Vorschriften geht man davon aus, dass das Zielproblem von harmlos aufbereitetem Salzwasser in Zukunft ordnungsgemäß gelöst werden wird.

Neue Membrantechnologien

Zusätzlich zu den zuvor erwähnten Membrantechnologien sind in den letzten Jahren viele neue Membrantechnologien in der Umweltschutzaufbereitung entstanden, beispielsweise die Membrandestillationstechnologie, die nun erstmals in der Abwasserbehandlung mit hohem Salzgehalt eingesetzt wird. Der Einsatz neuer Membrantechnologien kann nicht nur eine Salzwasseraufbereitung erreichen, sondern auch nützliche Rohstoffe, Zwischenprodukte oder Produkte zurückgewinnen, was eine vielversprechende Zukunft darstellt. Aufgrund der hohen Produktionskosten von Membranen ist ihr Einsatz in der Abwasseraufbereitungsindustrie mit hohem Salzgehalt außerdem stark eingeschränkt; Daher werden sich neue Membrantechnologien in Zukunft in Richtungen mit mehr und stärkeren Funktionen, niedrigeren Membranproduktionskosten und stärkeren Fähigkeiten zur Bekämpfung der Umweltverschmutzung entwickeln.

Bioaugmentation Technology

Derzeit werden auch biologische Behandlungstechnologien eingesetzt, aber aufgrund von Problemen mit den Stämmen selbst und unzureichender Prozessreife ist der Anwendungsbereich der biologischen Behandlung lokalisiert. In Zukunft ist es neben der Aussortierung salztoleranter Bakterien auch notwendig, sie zu domestizieren, damit sie über schadstoffabbauende Eigenschaften verfügen, um ihre Behandlungswirkung zu verstärken und ihren Behandlungsbereich zu erweitern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich die industrielle Abwasserbehandlungstechnologie mit hohem Salzgehalt derzeit sehr schnell entwickelt und viele Technologien bereits in großem Maßstab mit sehr guten Nutzungseffekten eingesetzt werden. Diese Technologien weisen jedoch immer noch viele Mängel auf, wie zum Beispiel: harmlose Behandlungstechnologien und Vorschriften sind noch nicht vollständig, die Verdunstungstechnologie hat Schadstoffprobleme nicht vollständig gelöst, die Nutzungskosten der Membranmethode bleiben hoch und die Verwendung der biologischen Methode stößt immer noch auf große Einschränkungen. In der zukünftigen Entwicklung werden diese Technologien immer vollständiger und das Problem des Abwassers mit hohem Salzgehalt wird sicherlich ordnungsgemäß gelöst werden.

Architektur des industriellen Online-Überwachungssystems

Um die Prozessoptimierung und Datenregelung in automatisierten Kläranlagen sicherzustellen, benötigen Systemintegratoren eine integrierte Architekturlösung. Nachfolgend finden Sie die mehrschichtige industrielle IoT-Überwachungstopologie, die für den kontinuierlichen Einsatz konzipiert ist:

[ Cloud-Plattformschicht: Smart Wastewater Management Platform / SCADA Center ]
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                         │ (Sicherer MQTT-Stream über 4G LTE Gateway)
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[Edge Control Layer: Local PLC (z. B. S7-1200) / Dosiersteuerventile]
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                         │ (RS485 Modbus RTU Protokoll / Isolierte Daisy-Chain)
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[Feldsensorschicht: YexSensor Online-Wasserqualitätssensoren (IP68, 316L/Titan) ]

Durch die Verwendung von RS485 Modbus RTU-Netzwerken kann ein einziges PLC-Kommunikationsmodul mehrere digitale Feldsensoren gleichzeitig abfragen, darunter industrielle pH-Sensoren, industrielle Sensoren für gelösten Sauerstoff und Online-Überwachungsinstrumente COD. Diese Architektur ersetzt anfällige Analogschleifen durch äußerst zuverlässige Datenerfassung in Echtzeit und bietet direkte 4-20mA-Kompatibilität, wenn herkömmliche festverdrahtete Verriegelungen erforderlich sind.

Abschnitt „Produktparameter“

Industriell Leitfaden zur Projektauswahl

Bei der Beschaffung von Instrumenten für umwelttechnische Anlagen mit hohem Verschmutzungsgrad und hohem Salzgehalt müssen Beschaffungsabteilungen und technische Auftragnehmer die Sensorspezifikationen an den chemischen Hintergrund des Wassertyps anpassen, um die Betriebsausgaben (OPEX) zu minimieren:

• Korrosive Ionenhintergründe: In chemischen Abwässern und Entschwefelungsabwässern mit extremen $Cl^-$-Werten ist Standard-Edelstahl anfällig für Lochfraß. Integratoren sollten sich für ein Gehäuse aus Titanlegierung oder POM aus der Produktpalette von YexSensor entscheiden.

• Verschmutzungs- und Ablagerungsbedingungen: Für biologische Behandlungsstufen wie MBR-Systeme oder Belüftungsbecken, in denen biologische Filme schnell wachsen, ist die Auswahl einer Konfiguration mit automatischem Reinigungswasserqualitätssensor von entscheidender Bedeutung. Der motorisierte Wischer minimiert die Kalibrierungshäufigkeit und verlängert den Wartungszyklus von Tagen auf Monate.

• System SCADA Abwasserüberwachungskompatibilität: Stellen Sie sicher, dass die PLC-Kompatibilität ordnungsgemäß aufeinander abgestimmt ist. Wählen Sie für neue Telemetrie-Wasserfernüberwachungssysteme direkte Modbus-Wasserqualitätssensorkonfigurationen aus, um vollständige digitale Statusregisterberichte zu nutzen und eine Ferndiagnoseplattform-Integration zu ermöglichen.

Best Practices für die Bereitstellung und Integration vor Ort

Basierend auf praktischen Erfahrungen bei der Inbetriebnahme in industriellen Kläranlagen ist eine ordnungsgemäße elektrische Installation unerlässlich, um die Datenstabilität zu gewährleisten und Feldbusunterbrechungen zu vermeiden:

• Erdung und Abschirmung: Die Kabelabschirmung muss vorhanden sein Einzelpunkt-Erdung ausschließlich am Ende des lokalen PLC-Schaltschranks, um zu verhindern, dass Erdpotentialschleifenströme die Sensor-Mikroprozessoren destabilisieren.

• Anti-Interferenz-Verkabelung: Halten Sie einen Mindestsicherheitsabstand von 30 cm zwischen RS485-Leitungen mit schwachem Signal und starken 380-VAC-Stromkabeln ein, die zu Umwälz- oder Dosierpumpen führen.

• RS485-Abschlusswiderstand:Überbrücken Sie bei Feldschleifen über große Entfernungen von mehr als 100 Metern einen Abschlusswiderstand von 120 Omega$ über die Klemmen A(+) und B(-) am am weitesten entfernten Geräteknoten, um hochfrequente Signalreflexionen zu vermeiden.

FAQ zur Prozess- und Automatisierungsschnittstelle

Q1. Wie wirkt sich der hohe Salzgehalt industrieller Abwässer auf die Messwerte eines industriellen Sensors für gelösten Sauerstoff zur Belüftungssteuerung aus und wie gleicht das System dies aus?
Eine hohe Ionenstärke verringert physikalisch die Sauerstofflöslichkeit. Die digitalen Fluoreszenzsensoren für gelösten Sauerstoff von YexSensor verfügen über ein internes Salzgehaltskompensationsregister. Integratoren schreiben einfach den festen Hintergrundwert TDS über Modbus-Befehle in den Sensor, und der interne DSP korrigiert automatisch die Berechnungsmatrix, um eine präzise Rückmeldung des PID-Regelkreises des Belüftungsbeckens ohne manuelle Skalierungsoffsets zu gewährleisten.

Q2. Kann die automatische Reinigungsbürstenbaugruppe die kristallisierten Salzkrusten bewältigen, die sich bei Ausfällen der MVR-Verdampfungsanlage bilden?
Der eingebaute motorisierte Scheibenwischer verfügt über eine Überstrom-Sicherheitsabschaltlogik. Wenn extreme Kristallisation das Wischerblatt blockiert, schaltet der Sensor den Motorantrieb ab und löst in seinem Diagnoseregister Modbus einen Fehlerstatuscode „Wischerblock“ aus. Bei Systemen, die ein SCADA-Abwasserüberwachungslayout integrieren, werden die Bediener sofort darauf hingewiesen, einen Spülzyklus durchzuführen, bevor mechanische Schäden auftreten können.

Q3. Warum sind die von unserem Siemens PLC ausgelesenen Gleitkommawerte des Online-Überwachungssensors COD völlig invertiert oder verfälscht?
Hierbei handelt es sich um ein routinemäßiges Problem mit der Nichtübereinstimmung der Bytereihenfolge, das häufig bei der Integration von Modbus-Wasserqualitätssensoren mehrerer Anbieter auftritt. Verschiedene Automatisierungsplattformen interpretieren Big-Endian- und Little-Endian-Bytesequenzen unterschiedlich. YexSensor-Instrumente bieten vom Benutzer konfigurierbare Wortaustauscheinstellungen (z. B. AB-CD vs. CD-AB-Optionen) direkt in den Halteregistern, die mit der standardmäßigen PLC-Programmiersoftware umgeschaltet werden können, um sofort die ordnungsgemäße Darstellung der Telemetriedaten wiederherzustellen.

Q4. Wie verhindert das System bei Belebtschlammprozessen mit hoher Trübung die Verdeckung des optischen Fensters am Schlammkonzentrationssensor?
Die Lösung zur Überwachung der Schlammkonzentration von YexSensor basiert auf einer Zweistrahl-Architektur mit optischen Nahinfrarotpfaden (Übertragung von 180^circ$ kombiniert mit Rückstreuung). Die Verhältnislogik berechnet die Konzentrationen im Verhältnis zur Basisübertragung, was bedeutet, dass leichte, gleichmäßige Fensterschattierungen mathematisch ausgeglichen werden und die Datenstabilität zwischen geplanten vorbeugenden manuellen Reinigungen gewährleistet ist.

Q5. Was ist die empfohlene Kalibrierhäufigkeit für einen industriellen pH-Sensor, der in Neutralisationstanks für chemisches Abwasser eingesetzt wird?
Da hohe Salzkonzentrationen das Potenzial der Referenzverbindung belasten, empfehlen wir alle 14 bis 30 Tage eine automatisierte Zweipunkt-Pufferkalibrierungssequenz. Der digitale Sensor speichert seine Kalibrierungssteilheitsmatrix intern, sodass Wartungsteams Sensoren in einer sauberen Werkstatt vorkalibrieren und sie über wasserdichte Schnellkupplungen in die Tauchhalterungen vor Ort einbauen können, wodurch Ausfallzeiten vor Ort minimiert werden.

Q6. Wie verhindern wir, dass Mikroblasen aus dem Belebungsbecken die Daten des industriellen Trübungsüberwachungssystems verfälschen?
Mikroblasen spiegeln das Streuverhalten suspendierter Feststoffe wider und führen zu falsch überhöhten Messwerten. Die branchenerprobte Lösung besteht darin, ein direktes Eintauchen in die Nähe von Belüftungsköpfen zu vermeiden und stattdessen den Probenstrom durch eine Bypass-Durchflusszelle aus Edelstahl mit integriertem Entschäumungs-Prallsystem zu leiten, wodurch mitgerissenes Gas entweichen kann, bevor das Wasser den Trübungssensorpfad passiert.

Q7. Kann der Wassersensor RS485 extreme Blitzstöße überstehen, die bei kommunalen Wasserprojekten im Freien und entfernten Umweltüberwachungsstationen häufig auftreten?
Ja. YexSensor Online-Wasserqualitätssensoren in Industriequalität verfügen über eine galvanische Strom-Signal-Trennung von 1500 VDC sowie integrierte TVS-Überspannungsschutzdioden, die Hochspannungstransienten absorbieren können. Bei abgelegenen Feldstationen sollten weiterhin externe DIN-Schienen-Blitzüberspannungsableiter im Anschlusskasten installiert werden, um das gesamte lokale RS485-Netzwerk abzuschirmen.

F8. Was passiert mit dem automatischen Regelkreis für die Chemikaliendosierung, wenn ein Sensor offline geht oder einen internen automatischen Reinigungszyklus durchläuft?
Wenn die automatische Bürstenreinigungssequenz aktiv ist, setzt der Sensor ein internes Statusregister-Flag und sperrt seinen letzten gültigen Messausgang. Die Hauptleiterlogik des PLC muss so programmiert werden, dass sie dieses Statusbit liest: Immer wenn das Reinigungs- oder Fehlerflag aktiv ist, muss der PLC die Berechnung des PID-Algorithmus einfrieren und die Chemikaliendosierpumpe auf ihrer zuvor vorhandenen Geschwindigkeit halten, um eine falsche Chemikalienüberdosierung während des 30-sekündigen Wartungsfensters zu verhindern.

Fazit

Die Verwaltung von industriellem Abwasser mit hohem Salzgehalt erfordert eine robuste Infrastruktur für die physikalische Behandlung in Kombination mit einer intelligenten, kontinuierlichen Datenüberwachung. Durch den Einsatz erstklassiger Online-Wasserqualitätsüberwachungsinstrumente in Industriequalität, die für Umgebungen mit hohem Verschmutzungs- und Salzgehalt entwickelt wurden, können EPC-Auftragnehmer und Anlagensystemintegratoren eine nahtlose PLC/SCADA-Integration sicherstellen. Diese Schritte schützen Membrankomponenten vor vorzeitiger Ablagerung, optimieren die Energieeffizienz der Belüftung und gewährleisten eine überprüfbare Einhaltung der Umweltvorschriften, wodurch die langfristigen Betriebsausgaben (OPEX) des Projekts erheblich gesenkt und echte intelligente Wassermanagementfunktionen freigeschaltet werden.