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ABWASSER

Im Fachthema Abwasser verfolgen wir das Ziel, innovative, neue Lösungsansätze in die praktische Anwendung zu bringen. Klassische Abwasserthemen haben sich in den letzten Jahren weiterentwickelt und sich zu eigenständige Forschungs- und Beratungsleistungen etabliert, zum Beispiel im Phosphor-Recycling und der Schließung von Stoffkreisläufen, die Wasserwiederverwendung oder die Nutzung von SARS-CoV-2 Abwassermonitoring für die abwasserbasierte Epidemiologie in der Corona-Pandemie.

Wir untersuchen Technologien und Maßnahmen in der klassischen kommunalen Abwasserbehandlung, in der Prozesswasserbehandlung und Industrieabwasserbehandlung, z. B. Papierindustrie, Lebensmittelproduktion oder Textilindustrie. Im Kern betrachten wir bei biologischen Behandlungsstufen dabei das aerobe, anoxische und anaerobe Milieu mit suspendierter, granulierter oder sessiler Biomasse. Hier kommen je nach Anwendungsfall unterschiedliche Technologien zur Abtrennung von groben und feineren Feststoffpartikeln mittels (chemisch intensivierter) Absetzprozesse und Filtrationsverfahren bis hin zum Rückhalt von gelösten Salzen mittels dichter Membranen zum Einsatz. Auch adsorptive oder oxidative Prozesse zur Elimination, bzw. Transformation von gelösten Abwasserinhaltsstoffen werden in die Überlegungen einbezogen.

Durch die zunehmende Wahrnehmung von behandeltem Abwasser als Ressource ergeben sich neue Fragestellungen bezüglich der Sicherstellung der guten chemischen und biologischen Qualität, z. B. bei direkter Wasserwiederverwendung.

An der Schnittstelle zur Abwassertechnik ist die Erzeugung, Aufbereitung und Nutzung von Biogas ebenfalls ein Themenfeld, mit welchem sich das FiW seit vielen Jahren befasst. Hierbei umfasst das Leistungsspektrum sowohl Beratungs- und Optimierungsprojekte als auch Forschungs- und Entwicklungsvorhaben. Themen sind sowohl die Aufbereitung oder Desintegration von Biomasse, Verfahrens- und Prozessoptimierung des anaeroben Abbaus am Standort aber auch die Entwicklung von biologischen Verfahren zur anschließenden Gasaufbereitung.

Eine moderne Landwirtschaft ist ohne den Einsatz von Düngern und Gärresten kaum noch darstellbar. Für die Behandlung von Abwässern landwirtschaftlicher Betriebe abseits der Gülle liegen bisher jedoch nur wenige Untersuchungen und Lösungskonzepte vor. Diese eher diffusen Quellen sind in landwirtschaftlich geprägten Regionen vielfach maßgeblich für die Verschmutzung von Oberflächengewässern und oberflächennahen Grundwässern verantwortlich. Wir sehen daher die Notwendigkeit und das Potenzial bei sehr vielen landwirtschaftlichen Betrieben, durch Entwicklung und Verbreitung angepasster Bewirtschaftungs- und Behandlungskonzepte signifikante Emissionsminderungen zu erzielen.

Wir entwickeln in Kooperation mit Praxispartnern neue Verfahren zur Abwasserreinigung, insbesondere mit Blick auf die Minimierung des Energieeinsatzes und zur Rückgewinnung von Ressourcen aus dem Abwasser. Weiterhin befassen wir uns im Bereich der Klärschlammbehandlung mit der Entwicklung und Erprobung neuer Konzepte und Verfahren und bringen diese Erkenntnisse auch in Transferprojekte in Entwicklungs- und Schwellenländern ein. Hierbei spielt die dynamische Modellierung eine zunehmend größere Rolle. Mess-, Steuer- und Regelungskonzepte können simulationsgestützt entworfen werden, um das Systemverhalten, z. B. der Kläranlage oder des Energieverbundsystems abzuschätzen bzw. zu optimieren. Die Simulation dient somit in der Planungsphase einer technischen – wirtschaftlich optimalen Dimensionierung von Aggregaten oder auch der Prozessoptimierung. Über die Kläranlage werden solche Modelle auch auf das Kanalnetz ausgeweitet und beide Systeme gekoppelt.

Abwasser ist ein Spiegelbild der Gesellschaft. Da infizierte Personen SARS-CoV-2-Genmaterial auch über den Stuhl ausscheiden, bietet das Abwassermonitoring die Möglichkeit, einen Überblick über die Pandemielage im Einzugsgebiet einer Kläranlage unabhängig von der individuellen Testbereitschaft der Bevölkerung zu liefern. Das FiW arbeitet seit Beginn der Corona-Pandemie mit Partnern aus Siedlungswasserwirtschaft und Virologie zusammen, die fachlichen Grundlagen, Workflows und Schnittstellen mit den öffentlichen Gesundheitsdiensten aufzubauen und unter hohem Zeitdruck aus der Forschung in der Anwendung in Nordrhein-Westfalen zu etablieren. Unser Ziel ist es, das Abwassermonitoring über SARS-CoV-2 hinaus für weitere epidemiologische Fragestellungen zu nutzen.

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