Hochkonzentrierte Abwässer von zwei industriellen Indirekteinleitern sollen direkt in den Faulbehälter zur Mitbehandlung verbracht werden, um die Kläranlage zu entlasten. Von kleineren Kläranlagen in benachbarten Gemeinden werden Klärschlämme zur Klärgaserzeugung angenommen. Die Fäkalannahmestation wird zur Zwischenspeicherung und Bewirtschaftung von Schlämmen, Konzentraten der Indirekteinleiter und Co-Substraten umgerüstet, um den Klärgasanfall bedarfsgerecht zu steuern. Eine Gasleitung wird für die externe Klärgasverstromung zu einem nahegelegenen Strom- und Wärmeabnehmer (Diakoniezentrum mit Kliniken, Wohngebäuden, Großküche und Wäscherei) verlegt. Das Klärgas trägt dazu bei, den Strom- und Wärmebedarf dieses Zentrums zu decken und dort den Einsatz fossiler Brennstoffe zu substituieren. Der sonst übliche Verlust von bis zu 9 Prozent des im Faulschlamm gebundenen Klärgases wird durch eine Vakuum-Entgasung des ausgefaulten Schlamms sowie durch Auffangen des Gases aus der Nachfaulung im Schlammsilo vermieden. Die Wärmeerzeugung des BHKW wird neben der Deckung des üblichen eigenen Wärmebedarfs der Kläranlage (Beheizung des Faulbehälters und der Betriebsgebäude) für die Beheizung eines Scheibentauchkörpers genutzt, mit dem im Schlammwasser Stickstoff durch Deammonifikation eliminiert wird. Da das Schlammwasser in das Belebungsbecken zurückgeführt werden muss, spart die Deammonifikation bis zu 60 Prozent der sonst erforderlichen Belüftungsenergie für die Nitrifikation/Denitrifikation. Der Einsatz eines beheizten Scheibentauchkörpers zur Deammonifikation erfolgt erstmalig auf einer Kläranlage. Durch konventionelle Maßnahmen wie die Nachrüstung von frequenzgeregelten Rührwerken, Einsatz verbesserter Belüfterelemente und Ersatz von Antrieben durch Motoren der höchsten Effizienzklasse soll der Stromverbrauch der Kläranlage um bis zu 15 Prozent reduziert werden.
Grauwasser ist häusliches Abwasser ohne Fäkalien. Dadurch ist es weniger belastet als herkömmliches Abwasser und kann durch biologische Verfahren aufbereitet und als Brauchwasser wiederverwendet werden. Die biologische Abbaubarkeit von Grauwasser ist jedoch durch niedrige Nährstoffkonzentrationen und hohe Anteile an Tenside aus Wasch- und Pflegemitteln beeinträchtigt. Die biologische Abbaubarkeit wird unter Einsatz von Scheibentauchkörpern untersucht. Dadurch werden Bemessungsparameter für Grauwasserbehandlungssysteme entwickelt. Neben den verfahrenstechnischen Aspekten der Grauwasserwiederverwendung wurde im Zuge der Arbeit auch die Relevanz beteiligter Akteure für eine mögliche Implementierung des Systems in Deutschland deutlich. Da in Australien die Nutzung von Grauwasser wesentlich verbreiteter ist als in Deutschland wurde dort eine Akteursanalyse durchgeführt, aus der Handlungsempfehlungen für ein Akteursmanagement in Deutschland abgeleitet werden.
Wir werden zusammen mit Holger Puchta (Universität Karlsruhe) an 'site-specific integration' in Pflanzen arbeiten. 'Site-specific integration' wird Lösungen für Limitierungen bieten, die normalerweise mit der ungerichteten Integration der zu transformierenden DNA in transgenen Pflanzen einhergehen - nämlich Positionseffekte, 'gene silencing' oder Mutation von Genen. Sobald ein Locus identifiziert wurde, an dem nicht oben beschriebene Limitierungen auftreten, sollen nachfolgende Integrationen von transgener DNA gerichtet an diesen Locus erfolgen. Zunächst werden Systeme entwickelt, die es uns erlauben werden, 'site-specific integration' mit einfachen Mitteln zu verfolgen und nachzuweisen. Sobald diese Nachweismethoden etabliert und in Pflanzen transformiert worden sind, beabsichtigen wir 'site-directed integration' durch Stimulation der somatischen homologen Rekombination (HR) zu erzielen. Die Induktion der HR-Frequenz werden wir durch das spezifische Einführen von DNA-Doppelstrangbrüchen erreichen. Wir beabsichtigen die Technologie zu patentieren und diese durch Lizenzvergabe zu vermarkten. Darüber hinaus beabsichtigen wir unsere eigenen 'trait'-Projekte dadurch im Wert zu steigern.
Scheibentauchkörper stellen eine robuste, hinlänglich bewährte und gleichermaßen universell einsetzbare Technologie dar, die auf Grund der genannten Vorteile für den Einsatz in Schwellenländern sehr gut geeignet ist. Jedoch ergeben sich Fragen hinsichtlich der Leistungsfähigkeit von STK wenn Abweichungen von den Standardbedingungen insbesondere der meteorologischen Randbedingungen zu berücksichtigen sind. Im Anschluss an Abwasserreinigungsanlagen ergibt sich in ariden Gebieten zudem die Notwendigkeit der Abwasserwiederverwendung zu Bewässerungszwecken, wodurch geeignete Entkeimungsverfahren und deren vorgeschalteten Phasenseparation notwendig werden. Der Arbeitsplan unterteilt sich in 3 Phasen. Klimakammeruntersuchungen, Simulation, Demonstrationsbetrieb in Indien. Alle Arbeitsabschnitte werden unter Berücksichtigung de klimatischen Verhältnisse in Indien durchgeführt. Ausarbeitung eines handbuchartigen Leitfadens (als Handbuch aber auch als rechnergestützte Arbeitshilfe), für die Phase der Dimensionierung, Planung, für die Schwachstellenanalyse im Betrieb, für die Auswahl nachrüstbarer Apparate, aber auch für den Anlagenbetrieb resp. das Betriebspersonal.
Scheibentauchkörper stellen eine robuste, hinlänglich bewährte und gleichermaßen universell einsetzbare Technologie dar. Universell im Sinne der Bandbreite der behandelbaren Abwässer, aber auch im Hinblick auf Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphorelimination. Diese systemimmanente Betriebssicherheit mündet jedoch dann in eine Unsicherheit, wenn etwaige Abweichungen von den Standardbedingungen wie z.B. hinsichtlich der Abwassercharakteristik, der Ablaufanforderungen und insbesondere der meteorologischen Rahmenbedingungen zu berücksichtigen sind. Zentrale Bedeutung nimmt hierbei die Quantifizierung des Sauerstoffeintrages in den Wasser- bzw. Biofilm, des Sauerstoffhaushalts und die Umsatzraten des Gesamtsystems bei definierten meteorologischer Randbedingungen mittels Sauerstoffmikroelektroden und andererseits den Einfluss erhöhter NaCl-Konzentrationen auf die CSB-Abbauleistung und die spezifische Nitrifikations-/Denitrifikationsleistung des Systems zu quantifizieren. Auf der Grundlage dieser Daten soll ein am ISWW vorhandenes Simulationsmodell für Scheibentauchkörper verbessert und verifiziert, sowie das Optimierungspotenzial dieser Technologie betrachtet werden.
Bei der Schlammbehandlung in Klaeranlagen (Eindickung, Faulung, Entwaesserung, Trocknung usw.) fallen hochkonzentrierte Truebwaesser an, die zu Rueckbelastungen (bis 30 Prozent der Stickstofffracht) innerhalb der Klaeranlage fuehren koennen und sich auf die Groesse des erforderlichen Belebungsvolumens auswirken. Als neue und besonders kostenguenstige Alternative soll ein einfaches Vorbehandlungsverfahren zur Reduktion der Stickstofffrachten entwickelt werden, bei dem schwimmende Scheibentauchkoerper in bereits vorhandenen Pufferbecken oder stillgelegten Klaerbecken eingesetzt werden. In Abhaengigkeit von der Gesamtbelastung der Klaeranlage wird das vorbehandelte Truebwasser wieder dem Zulauf beigemischt. Aufgrund von Vorversuchen und Analogiebetrachtungen aehnlicher Technologien, z.B. zur Guellebehandlung, ist mit einem fuer die Praxisfaelle meist ausreichenden Wirkungsgrad von ca. 50 Prozent (NGes.-Elimination) und mit Behandlungskosten in Hoehe von ca. 25 Prozent bislang bekannter Verfahren zu rechnen. Damit eroeffnen sich fuer die betroffenen Klaerwerke mit Schlammbehandlung neue Anwendungsperspektiven.
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