Veranlassung ist die Fortschreibung/Aktualisierung der im Jahr 2010 abgeschlossenen Untersuchung zu möglichen Veränderungen von Starkniederschlägen in NRW in Bezug auf Dauer, Intensität und Eintretenswahrscheinlichkeit. Ziel ist dabei eine verbesserte Aussagekraft für verschiedene Zielgruppen durch ein Basisvorhaben mit erweiternden Modulen.
Im Vorhaben ExUS 2010 wurden Auswertungen mit größtmöglicher Datenbasis verschiedener Messnetzbetreiber in NRW (1950 bis 2008) sowie primär- und extremwertstatistische Analysen durchgeführt. Die Ergebnisse des Vorhabens dienen als Grundlage für wasserwirtschaftliche Bewertungen und Planungen, insbesondere im Bereich der Klimaanpassungsplanung sowie grundsätzlich für die Bewertung des Klimawandels, z.B. im Klimafolgenmonitoring. Vergleichbar angelegte Untersuchungen sind aus anderen Bundesländern nicht bekannt.
Projektgliederung:
Basisteil 1: Fortschreibung ExUS2010
- Datenprüfung neuer Messdaten; Programmerweiterungen
- Prüfung und Bewertung der Untersuchungsverfahren und Auswertemethoden aus ExUS2010
- Wiederholung der relevanten Untersuchungsverfahren und Auswertemethoden für Datensätze bis 2018.
Basisteil 2: Erweiterung von ExUS2010
- Weiterentwicklung der der relevanten Untersuchungsverfahren und Auswertemethoden aus ExUS2010
- Erweiterung um neue Auswertealgorithmen
- Erweiterung einzelner Kenngrößen auf kleinere Dauerstufen (Stunden- und Minutensummen)
Basisteil 3: Ergänzung der Stationsdaten um Radarniederschlagsdaten
- Untersuchung der Robustheit statistischer Auswertungen auf Basis (kurzer) Radarniederschlagszeitreihen
- Qualitätsvergleich der online verfügbaren und der offline aufbereiteten Radardaten
- Ermittlung von Starkregengebieten anhand eines 1 km x 1 km Rasters
- Untersuchung, ob Zusammenhänge zwischen Niederschlagshöhe, der räumlichen Ausdehnung und der Ereignisdauer festgestellt und formal beschrieben werden können
Fachmodul 1: Klimatologische Untersuchungen (LANUV)
- Untersuchung weiterer klimatologischer Parameter wie Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Phänologie
Fachmodul 2: Ergebnisdarstellung in Anlehnung an andere Studien
- Wissenschaftliche Darstellung ausgewählter Untersuchungen (z. B. über Perzentile und Box-Whisker-Plots)
Fachmodul 3: Auswertung von Klimaprojektionen - Parameter Niederschlag
- Wiederholung ausgewählter Auswertungen aus ExUS2010 mit Daten aus aktuellen Klimamodellen
Fachmodul 4: Web-basierte Ergebnisdarstellung
- Web-basierte Ergebnisdarstellung auf den Internetseiten des LANUV
Ziele von ExUS 2020 sind somit die verbesserte Bewertungsmöglichkeit bei Starkregensituationen und eine weitergehende Bewertung des Klimawandels.
Potentielle Zielgruppen / Nutzer sind wasserwirtschaftliche Anwender (Land NRW, Verbände, Kommunen, Kreise, Planungsbüros, Hochschulen) mit dem Ziel der Ermittlung von Bemessungsgrundlagen und deren Entwicklung sowie klimatologische Anwender (DWD und vorgenannte) mit dem Ziel der Gewinnung von Daten für (Text gekürzt)
Das Verfahren der Deammonifikation ist eine alternative Methode zur Stickstoffelimination. Im Gegensatz zur konventionellen Stickstoffelimination mit Nitrifikation und Denitrifikation besteht bei der Deammonifikation ein deutlich geringerer Belüftungsaufwand, sodass deren Einsatz eine beachtliche Energieeinsparung verspricht. Aufgrund der Eigenschaften der eingesetzten Mikroorganismen ? den Anammoxbakterien ? ist der Einsatz des Verfahrens bisher jedoch nur in hochbelasteten Stoffströmen erfolgreich. In Anbetracht des hohen Energieeinsparpotentials stellt sich daher die Frage, ob das Verfahren der Deammonifikation auch im Hauptstrom kommunaler Kläranlagen erfolgreich integriert werden könnte.
In dem gemeinsamen Forschungsprojekt Dea-HS haben die FH Aachen und die RWTH Aachen sich daher zum Ziel gesetzt, die Einsatzmöglichkeiten und Grenzen der Deammonifikation zu prüfen.
Der Prozess der Deammonifikation setzt sich aus zwei Teilschritten zusammen. Es beruht auf der partiellen Nitritation von Ammonium NH4+ zu Nitrit N2- und der anschließenden Anammox-Reaktion zu elementarem Stickstoff N2. Während die aeroben, nitritoxidierenden Bakterien für den Umsatz von Ammonium Sauerstoff benötigen, läuft die Anammox-Reaktion unter anoxischen Bedingungen ab.
Da es sich bei Anammox-Bakterien um langsam wachsende Organismen handelt, deren optimale Lebensbedingungen noch nicht vollends bekannt sind, ist die Etablierung des Prozesses nicht immer komplikationsfrei.
In der ersten Projektphase werden daher zum einen die Betriebsdaten bereits bestehender Deammonifikationsanlagen in NRW ausgewertet und zum anderen Laborversuche durchgeführt, um die Betriebsgrenzen und Limitierungen des Verfahrens zu validieren.
Im ersten Schritt werden die Betriebsdaten von Anlagen gesammelt und ausgewertet, die eigentlich einen stabilen Deammonifikationsbetrieb erwarten lassen. Hierbei werden unterschiedliche Verfahrensausführungen in der Prozesswasser- sowie der Deponiesickerwasserbehandlung betrachtet und die Betriebserfahrungen der Anlagenbetreiber gesammelt. Insbesondere wird bei dieser Untersuchung der Einfluss prozesstechnischer Parameter und steuerungstechnischer Einstellungen auf die Betriebsstabilität betrachtet.
Im zweiten Schritt werden ausgesuchte Schlämme der zuvor betrachteten Anlagen in eine Laboranlage eingebracht und die prozessbeeinflussenden Parameter untersucht. Hierbei werden insbesondere die Hemmwirkungen verschiedener Stoffe und die Auswirkungen einer veränderten Schlammzusammensetzung betrachtet.
Der Antragsteller, das Institut NOWUM-Energy der FH Aachen, und dessen Projektpartner, das Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen, erhoffen sich, die aus der Untersuchung hervorgehenden Ergebnisse nutzen zu können, um in einer zweiten Projektphase eine stabile Übertragung der Deammonifikation in den Hauptstrom kommunaler Kläranlagen zu ermöglichen.