Abwasserreinigung & Entwässerungssysteme

Die Komplexität einer Kläranlage, sei es kommunal oder industriell, zusammen mit den immer strengeren rechtlichen Anforderungen, macht die Kläranlage zu einer der anspruchsvollsten verfahrenstechnischen Kombinationen, die abgebildet werden können. Ihre Prozessoptimierung kann nicht statisch erfolgen, sondern muss dynamisch durchgeführt werden, damit alle zeitlichen Schwankungen und Variationen berücksichtigt werden können. Hierbei spielt die dynamische Modellierung eine zunehmend größere Rolle. Bei unserer Arbeit entwerfen wir Mess-, Steuer- und Regelungskonzepte simulationsgestützt mit der Software SIMBA#, um das Systemverhalten der Kläranlage abzubilden und zu optimieren. Die Simulation dient somit in der Planungsphase und während des Betriebs einer technischen sowie wirtschaftlich optimalen Dimensionierung. Über die Kläranlage hinaus wird die dynamische Simulation auch auf das Kanalnetz ausgeweitet und beide Systeme integriert betrachtet.

Entwässerungssysteme stehen vor wachsenden Herausforderungen: Starkregenereignisse, demografischer Wandel und steigende Umweltanforderungen und nicht zuletzt die KARL erfordern innovative Lösungen. Unsere Forschung konzentriert sich auf intelligente Technologien und Steuerungskonzepte, um Abwassersysteme effizienter, ressourcenschonender und zukunftssicher zu gestalten. Schwerpunkte setzen wir aktuell bei Entwicklung und Einsatz moderner Sensoren zur Echtzeit-Überwachung von Abflussmengen, Schmutzfracht und Systemzuständen. Diese Daten nutzen wir wiederum für die Entwicklung intelligenter volumen- und frachtbasierter Steuerungskonzepte. Ziel ist es, Überlastungen zu vermeiden, Kläranlagen effizienter zu betreiben und die Einleitung von Schadstoffen in Gewässer zu minimieren. Durch die Vernetzung von Digitalisierung, Automatisierung und Verfahrenstechnik tragen wir dazu bei, Entwässerungssysteme klimaresilient und kosteneffizient zu gestalten – für Betreiber und Umwelt.

Abwasser ist ein Spiegelbild einer Gesellschaft. Da das Genmatierial von Krankheitserregern auch über Urin und Fäzes infizierter Personen ausschieden wird, bietet ein Abwassermonitoring die Möglichkeit, einen Überblick über die Pandemielage im Einzugsgebiet einer Kläranlage zu erhalten - unabhängig von der individuellen Testbereitschaft der Bevölkerung im Gebiet. Seit Beginn der Corona-Pandemie arbeiten wir hierzu mit Partnern aus Siedlungswasserwirtschaft und Virologie eng zusammen, um die fachlichen Grundlagen, Workflows und Schnittstellen mit den öffentlichen Gesundheitsdiensten aufzubauen und unter hohem Zeitdruck aus der Forschung in der Anwendung zu etablieren. Über SARS-CoV-2 hinaus kann das Abwassermonitoring so bereits für weitere epidemiologische Fragestellungen genutzt werden.