Ziel der geplanten Arbeiten ist die Entwicklung und Herstellung asymmetrischer Vernetzungsmembranen aus Polyvinylalkohol und Derivaten, welche aufgrund der hohen Bestaendigkeit gegenueber Loesungsmitteln und Phenolen, wie auch aufgrund des guten Rueckhaltevermoegens gegenueber Phenolen und anderen organischen und anorganischen Verbindungen zur Reinigung phenol- und loesungsmittelhaltiger industrieller Abwaesser mit Hilfe des Verfahrens der umgekehrten Osmose geeignet sind.
Durch eine praktikable zusaetzliche Behandlungsstufe soll eine moeglichst weitgehende Abwasserreinigung erzielt werden. Das Verfahren besteht aus einer Chemikalienzugabe (Faellungs-/Flockungsmittel) mit direkt nachfolgender Filtration und ist als dritte Behandlungsstufe einer mechanisch-biologischen Reinigung nachgeschaltet. Eine intensive Mischung der Chemikalien erfolgt an der Zugabestelle, die Mischung zur Flockenbildung im Filterbett.
Im Rahmen des Teilprojekts Modellierung des Forschungsverbundvorhabens 'Nachhaltige Altlastenbewältigung unter Einbeziehung des natürlichen Reinigungsvermögens' wird ein Prognoseinstrument entwickelt, das die Ausbreitung und den Abbau von Schadstoffen in der (un-)gesättigten Bodenzone in Form einer numerischen Simulation abbildet. Dazu musste in der ersten Projektphase ein existierendes Simulationswerkzeug (Richy1D) insbesondere um die Beschreibung von natürlichen Abbauvorgängen erweitert werden. Die nötigen Arbeiten auf dem Gebiet der Modellentwicklung resultierten zunächst in Implementierungen von Abbaumechanismen 0. und 1. Ordnung, die bereits lineare, irreversible Reaktionsnetzwerke mit beliebigen Reaktionspartnern abbildbar machen. Derartige Abbauketten sind etwa zur vereinfachten Beschreibung des LHKW-Abbaus weit verbreitet. Die Abhängigkeit der Reaktionsraten von Vorhandensein und Aktivität lebender Organismen, die diese Abbauvorgänge katalysieren, wird vom Monod-Modell widergespiegelt. Dieses wurde formuliert und implementiert für Umsetzungen mit beteiligter Biomasse und zwei Reaktionspartnern, dem Elektronendonator und einem Elektronenakzeptor (sog. 3-Komponentenmodell). Die Berücksichtigung des Konzepts der Redoxzonen, in welchen unterschiedliche Mikrobenspezies agieren und verschieden Abbauwege möglich sind, mündet in der Formulierung eines allgemeinen Monod-Modells mit einer beliebigen Anzahl von unterschiedlichen Biomassenspezies, Abbauwegen, Reaktionspartnern und Hemmstoffen. Um schließlich allgemeinste chemische Reaktionsgleichgewichte oder Kinetiken berücksichtigen zu können, wird derzeit an der Realisation eines allgemeinen Mehrkomponentenmodelles gearbeitet. Die Nutzung komplexer Simulationsmodelle für reale Fallstudien stellt hohe Anforderungen an die Datenlage der Standorte. Ein Hilfsmittel zur Gewinnung von Modellparametern stellt die Identifizierung dieser mittels inverser Simulation geeigneter (Säulen-) Experimente dar. Die am Lehrstuhl entwickelte Software wurde hier entsprechend den Anforderungen eines Teilprojekts einem speziellen Experimentdesign, dem sog. Kreislaufexperiment, angepasst. Desweiteren wurde eine neue Parametrisierungsmöglichkeit für die zu identifizierenden Funktionen geschaffen, welche zu verbesserter numerischer Stabiliät führt. Die Funktionen sind nun durch monotone, stückweise kubische Splines darstellbar. Die Identifizierungssoftware ist auch auf die Parameter des 3-Komponenten-Monod-Modells erweitert. Zur Erstellung einer räumlich dreidimensionalen, instationären Wasserhaushalts- und Stofftransportsimulation Richy3D wurden zunächst zweidimensionale Vorarbeiten auf die aktuellste Version des Programmbaukastens ug portiert, was sowohl die Verfolgung adaptiver Rechenkonzepte (variable Steuerung numerischer Parameter wie Zeitschrittweite und Feinheit des räumlichen Gitters) ermöglicht, als auch einen übergang zu parallelen Datenstrukturen bietet. Dazu wurde in weiten Teilen die Diskretisierung ...
Einweihung der neu gebauten Kläranlage Arzfeld (Eifelkreis Bitburg-Prüm) – Neubau wurde vom Umweltministerium mit 9,6 Millionen Euro unterstützt – Modernes Reinigungsverfahren und energieneutrale Bilanz „Gewässer- und Klimaschutz sind zwei eng miteinander verknüpfte zentrale Herausforderungen unserer Zeit. Die Gewässerqualität leidet unter diversen Belastungen aufgrund von Nähr- und Schadstoffeinträgen sowie dem zeitweisen Austrocknen als Folge der immer häufiger und länger werdenden Trockenzeiten. Umso wichtiger sind energieeffiziente und leistungsstarke Kläranlagen – wie dieser Neubau – die sowohl dem Gewässer- als auch dem Klimaschutz Rechnung tragen. Sie helfen, die Belastungen zu reduzieren und sichern langfristig die Abwasserreinigung in der Region. Das hilft den Bürgerinnen und Bürgern wie auch der Natur“, sagte Umweltministerin Katrin Eder anlässlich der Einweihung der neu gebauten Kläranlage Arzfeld im Eifelkreis Bitburg-Prüm. Die bisherige Kläranlage Arzfeld aus dem Jahr 1988 hatte durch immer stärkere Auslastung ihre Kapazitätsgrenze erreicht und verfügte zudem nur über eine begrenzte Reinigungsleistung. Zur dauerhaften Sicherstellung der Abwasserentsorgung und des Gewässerschutzes in der Region hat sich das Verbandsgemeindewerk Arzfeld für den Bau einer neuen Anlage mit drei Reinigungsstufen im sogenannten BIOCOS-Verfahren entschieden sowie für den Bau eines neuen Betriebsgebäudes und einer Schlammbehandlung auch für die Klärschlämme anderer Anlagen. Das BIOCOS-Verfahren ist eine moderne Form der Abwasserbehandlung, die eine hohe Reinigungsleistung mit geringem Energieverbrauch kombiniert und aufgrund kompakter Bauweise auch wirtschaftlich attraktiv ist. Der geringe Aufwand an Steuerungs- und Messtechnik macht die Anlage robust und einfach zu bedienen. Die Abwasserreinigung erfolgt energieeffizient – betriebseigene Solar-Module auf den Gebäuden sorgen für einen bilanziell energieneutralen Betrieb der Anlage. Johannes Kuhl, Bürgermeister der Verbandsgemeinde Arzfeld, sagte: „Mit der neuen Kläranlage setzen wir ein klares Zeichen für unsere Region, ökologisch und technisch auf dem neuesten Stand ist es ein starkes Signal für die Lebensqualität in unserer Verbandsgemeinde.“ Andreas Kruppert, Landrat des Eifelkreises Bitburg-Prüm, ergänzte: „Ich freue mich, dass wir gemeinsam mit Land, Verbandsgemeinde und Werken dieses bedeutende Projekt umsetzen konnten. Die Kläranlage ist ein wichtiger Beitrag für eine nachhaltige Entwicklung im Eifelkreis und ein positives Beispiel dafür, wie moderne Technik, Umweltschutz und Wirtschaftlichkeit Hand in Hand gehen können.“ SGD-Nord-Präsident Wolfgang Treis bedankte sich bei seinen Mitarbeitenden: „Mit dem Neubau der Kläranlage Arzfeld und der Aufrüstung des Regenüberlaufbeckens wurde eine zukunftsfähige Lösung für Arzfeld, Dreis, Neurath und Kickeshausen geschaffen. Dank der Landesförderung und einem Investitionsvolumen über zehn Millionen Euro konnte die Anlage nach modernstem Stand der Technik realisiert werden. Sie ist betriebssicher bis Hochwasserereignisse von HQ100 und ebnet zudem den Weg für neue Baugebiete. Mein Dank gilt den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der SGD Nord, die mit ihrer sorgfältigen Prüfung und Genehmigung die Grundlage für die Förderung geschaffen haben.“ Das Umweltministerium fördert den Neubau mit 9,6 Millionen Euro – davon rund 3,5 Millionen Euro Zuschuss, der Rest als Darlehen. In den vergangenen 20 Jahren wurden in der Verbandsgemeinde Arzfeld mehr als 25 Millionen Euro Fördergelder des Umweltministeriums in Maßnahmen zur Abwasserbeseitigung investiert. „Gerade im ländlichen Raum stellt die Abwasserbeseitigung eine besondere Herausforderung dar. Lange Entsorgungswege führen zwangsweise zu höheren Kosten als im urbanen Raum. Eine effiziente Infrastruktur ist deshalb wichtig, um diese bedeutende Aufgabe der Daseinsvorsorge dauerhaft und landesweit gewährleisten zu können. Der Schutz der Ressource Wasser ist eine zentrale Aufgabe für eine nachhaltige und zukunftsfähige Gesellschaft. Hierzu müssen Land und Kommunen – wie beim Neubau dieser Kläranlage geschehen – eng zusammenarbeiten“, sagte Katrin Eder.
Mit dem Projekt wird das Ziel verfolgt, ein wirtschaftlich einsetzbares Verfahren zur Schwermetallentfernung auf der Grundlage von Algenbiomasse zu entwickeln. Die Grundlage für die Antragstellung bilden die Ergebnisse, die zur Abtrennung von Schwermetallen aus der wässrigen Phase im Sonderforschungsbereich 193 der Deutschen Forschungsgemeinschaft 'Biologische Behandlung industrieller und gewerblicher Abwässer' an der Technischen Universität Berlin in der 3. und 4. Förderphase von 1997 bis 2001 unter Verwendung von Mikroalgenbiomasse erreicht wurden. Mit dem Forschungsvorhaben soll versucht werden, dem Problem der Bereitstellung preiswerter Biomasse näher zu kommen. Hierzu können marine Makroalgen, die aus dem Meer gewonnen werden oder die bereits zur Wertstoffgewinnung verwendet werden, dienen. Bisher sind in den Teilprojekten F2 und F3 des Sonderforschungsbereichs 193 der Deutschen Forschungsgemeinschaft 30 verschiedene Mikroalgen aus unterschiedlichen Bezugsquellen eingesetzt worden. Der gegenwärtige Stand der Untersuchungen im Hinblick auf Aufnahmekapazität und -geschwindigkeit der Schadstoffe lässt Rückschlüsse auf eine erfolgversprechende technische Anwendungsmöglichkeit zu. Voraussetzung dafür ist die Lösung des Problems des durch die Kultivierungsbedingungen für die Mikroalgen noch zu hohen Preises für die Biomasse. Zeigen Makroalgen im Vergleich zu den Mikroalgen ähnliche positive Eigenschaften im Hinblick auf die Aufnahmefähigkeit (Kapazität, Selektivität) für Schwermetallionen, so könnten Immobilisate auf der Basis von Makroalgenbiomasse eine Alternative darstellen. Neben den bereits im Sonderforschungsbereich 193 eingesetzten Metallen Blei, Nickel, Cadmium, Zink und Kupfer ist die Ausdehnung der Untersuchungen auf weitere Metalle geplant, die als Kontaminationen in der Abwasseraufbereitung unterschiedlicher Herkunftsquellen eine wichtige Rolle spielen. Vorgesehen ist eine Erweiterung auf die Metalle Chrom (Cr+3) und Arsen (As). Der Schwerpunkt der Untersuchungen sollte auf industriell nutzbaren preiswerten Makroalgen liegen, die in großer Menge als Biomassenquelle vorhanden sind und leicht beschafft werden können.