Umweltchemie, Umweltanalytik und biologische Wirkungen (Wechselbeziehungen zwischen Chemie und Biologie) von (karzinogenen und/oder mutagenen) Metallverbindungen; neuerdings auch von Aluminium-, Silicium-, Zinn- und Titanverbindungen. Besonderes Gewicht haben Speziations-, Kreislauf-, Bioverfuegbarkeits-, Wechselwirkungs- und biochemische Untersuchungen (auch Biomonitoring und Kurzzeittests).
Klimaschutzministerium fördert Modernisierung der Kläranlage Wallmenroth/Muhlau mit 185.300 Euro. Um die Phosphoreinträge in die Sieg weiter zu verringern, wird die Verfahrenstechnik auf der Kläranlage Wallmenroth/Muhlau von einer Einpunkt- auf eine Zweipunktfällung umgestellt. Hierfür stellt das rheinland-pfälzische Klimaschutzministerium der Verbandsgemeinde Betzdorf-Gebhardshain 185.300 Euro zur Verfügung. Bei dem angewandten physikalisch-chemischen Verfahren, der sogenannten Phosphatfällung, werden dem Abwasser Fällmittel, in der Regel Eisen- oder Aluminiumsalze, beigefügt. Diese reagieren mit dem im Wasser gelösten Phosphor und bilden feste, unlösliche Verbindungen, die mit dem Klärschlamm abgetrennt werden. „Mit der jetzt installierten neuen Klärtechnik wird ein sehr hoher Reinigungsgrad des Abwassers erreicht, der den bisherigen noch übertrifft. Dadurch kann die Einleitung des Nährstoffes Phosphor in das Gewässer dauerhaft weiter reduziert, das übermäßige Wachstum von Algen mit negativen Auswirkungen auf den Sauerstoffgehalt im Gewässer deutlich gebremst und somit die Gewässergüte der Sieg maßgeblich verbessert werden", sagte Klimaschutzministerin Katrin Eder.
Für die Integration von Sensorik auf rotierenden Wellen werden Konzepte für das Energy Harvesting entwickelt, die eine Anregung der piezoelektrischen Harvester auch auf ausgewuchteten Wellen erlauben. Die wichtigsten Aufgaben sind dabei der Entwurf eines Harvestermoduls auf Aluminiumnitrid- Basis für gekrümmte Oberflächen sowie die Erzeugung einer Oberflächenkraft aus der Rotation, die den Harvester aussteuern. Darüber hinaus soll das Harvester-Konzept auf seine sensorische Eignung untersucht werden. Darauf aufbauend soll ein Sensorelement für die Erkennung von Unwuchten aufgebaut werden. Die erzeugten Spannungen des Energy Harvesters sollen dazu spektral analysiert und bewertet werden. Für die Integration des Elektroniksystems auf die Welle werden neuartige, gebogene Keramikträger auf LTCC-Basis erforscht, die alle notwendigen Komponenten inklusive des Kommunikationsmoduls zur drahtlosen Kommunikation enthalten. Hier liegt die besondere Herausforderung in der Entwicklung eines robusten mehrlagigen Schaltungsträgers, der an die Form der Welle angepasst ist und eine Kontaktierung an den Drehmomentsensor erlaubt. Das Projekt gliedert sich im Wesentlichen in vier Arbeitsschwerpunkte: 1. Entwurf eines Harvester-Konzepts auf Basis der Technologie des FEP für die Integration auf eine gekrümmt, rotierende Fläche (Welle) - 2. Untersuchung des Harvesterkonzepts auf sensorische Eignung und Aufbau eines Unwuchtsensors auf Basis piezoelektrischer Schichten - 3. Schaffung einer technologischen Plattform zur Erzeugung gekrümmter LTCC-Module deren Krümmungsradius in einem breiten Bereich einstellbar ist und - 4. Integration komplexer integrierter Schaltungsträger, welche als autarkes System integriert auf einer rotierenden Welle umfangreiche sensorische und datenkommunikative Aufgaben erfüllen kann.
Die anaerobe Deammonifikation, bezeichnet den mikrobiellen Umsatz von Nitrit und Ammonium zu N2, Wasser und Energie. Sauerstoff stört die Reaktion. Nitrit entsteht im Rahmen der Nitritation aus der Oxidation mit Sauerstoff. Der gesamte Prozess wird im Folgenden der Einfachheit halber als ANAMMOX abgekürzt. Aufgrund der großen Vorteile wie Energieeinsparung und Reduktion des Überschussschlammes ist der Prozess theoretisch auch für den Hauptstrom von Kläranlagen sinnvoll. Die Bedingungen im Hauptstrom unterscheiden sich aber wesentlich von denen im Nebenstrom und zwar in den folgenden Punkten: Temperatur, C/N-Verhältnis und Stickstoff- sowie Sauerstoffkonzentration. Das C/N-Verhältnis ist sicherlich eines der zentralen Themen, die untersucht werden müssen. Der Grund dafür liegt an der wesentlich höheren Konkurrenzfähigkeit der heterotrophen Bakterien (HB), die die autotrophen Organismen im Belebtschlamm verdrängen können. Ein Teilziel des Projektes liegt deshalb in der C-Elimination vor der Belebung. Ziel ist die möglichst weitgehende Entkopplung der Kohlenstoff- von der Stickstoffbehandlung sein. Dies kann z. B. durch Sedimentation (größere Vorklärung) geschehen. Die Sedimentation kann weiterhin z. B. durch die Zugabe von Eisen- oder Aluminiumsalzen etc. verstärkt werden. Weiterhin können auch Siebe im Zulauf deutlich zur Verringerung des Kohlenstoffs in der Belebung beitragen. Eine weitere Option sind bioelektrische Systeme (BES), mit denen der Kohlenstoff an der Anode unter Abgabe von elektrischem Strom oxidiert wird. Die Bioelektrischen Systeme (BES) können sowohl zur Oxidation von Kohlenstoff im Zulauf als auch zur Oxidation des Ammoniums zu Nitrit verwendet werden. Im Rahmen des Projektes sollen die oben angeschnittenen Probleme halb- und großtechnisch untersucht werden. Das Ziel der Untersuchungen sind Auslegungsparameter für den Einsatz von ANAMMOX im Hauptstrom kommunaler Kläranlagen. Die halbtechnischen Untersuchungen werden in den Laboren der Siedlungswasserwirtschaft an der Universität Duisburg-Essen durchgeführt. Die großtechnischen Untersuchungen werden an der Versuchskläranlage der Emschergenossenschaft (EGLV) in Dinslaken durchgeführt. Die Untersuchungen des BES werden in Kooperation mit der Fakultät für Chemie - Biofilm Centre, Universität Duisburg-Essen (Prof. Meckenstock) durchgeführt. Die Bearbeitung der Fragestellung lässt sich grob in drei Bereiche teilen: i. Reduzierung des zulaufenden Kohlenstoffs., ii. Etablierung der ANAMMOX-Biozönose und iii. Untersuchungen zur Temperaturstabilität. Zur Etablierung des Biofilms sollen zwei Optionen untersucht werden: a) Biofilm auf einer Feststoffoberfläche mit dem IFAS Prinzip (Integrated Fixed Film Activated Sludge) b) granulärer Biofilm. Für die Reduzierung des zulaufenden Kohlenstoffs sind insgesamt zwei Ansätze geplant: a) Fällung/Flockung in der Vorklärung und b) Siebung. Die qualitative Kontrolle der Bakterien erfolgt mit der Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH). Text gekürzt