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Versuche zur Brauchwasserversorgung eines Gemeindehauses durch Grauwassernutzung nach katalytischer UV-Oxidation

Neues Tool identifiziert Gewässer mit erhöhtem Abwasserrisiko

<p> <p>In Deutschland werden jährlich rund 8,3 Milliarden Kubikmeter kommunales Abwasser behandelt und in Gewässer eingeleitet. Die damit verbundenen Einträge von Chemikalien und Nährstoffen beeinträchtigen die Wasserqualität. Ein neues interaktives Werkzeug verknüpft Daten zu Abwasserbehandlung und Gewässerschutz. So können bundesweit Gewässer mit erhöhten Belastungen identifiziert werden.</p> </p><p>In Deutschland werden jährlich rund 8,3 Milliarden Kubikmeter kommunales Abwasser behandelt und in Gewässer eingeleitet. Die damit verbundenen Einträge von Chemikalien und Nährstoffen beeinträchtigen die Wasserqualität. Ein neues interaktives Werkzeug verknüpft Daten zu Abwasserbehandlung und Gewässerschutz. So können bundesweit Gewässer mit erhöhten Belastungen identifiziert werden.</p><p> <p><strong>Kläranlagen schützen die Gewässer</strong></p> <p>In Deutschland werden jährlich rund 8,3 Mrd. Kubikmeter kommunales Abwasser behandelt und in die Gewässer eingeleitet. Kommunale Kläranlagen leisten „End of Pipe“ einen unverzichtbaren Beitrag zum Schutz unserer Gewässer. Sie halten viele Chemikalien aus Haushalten, Industrie und Gewerbe mit gutem Wirkungsgrad zurück.&nbsp;</p> <p>Das behandelte Abwasser enthält jedoch&nbsp;nach wie vor ein breites Spektrum an Chemikalien, die ein Risiko für die Gewässer, ihre Lebensgemeinschaften und mit Blick auf die Trinkwassergewinnung auch für die menschliche Gesundheit bergen.</p> <p><strong>Erhöhtes Risiko durch Trockenheit</strong></p> <p>Der Anteil von behandeltem kommunalen Abwasser in Gewässern ist regional sehr unterschiedlich. In Gewässern mit geringem <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/abfluss">Abfluss</a> oder in Regionen mit hoher Einwohnerdichte kann der Anteil von behandeltem Abwasser hoch sein. Hinzu kommt, dass zunehmende und länger anhaltende Trockenperioden bereits jetzt zu häufigeren und extremeren Niedrigwassersituationen in den Gewässern führen. Bei nahezu gleichbleibendem Zufluss aus kommunalen Kläranlagen steigt so der Anteil von behandeltem Abwasser in den Gewässern und damit auch das Risiko für höhere stoffliche Belastungen mit den entsprechenden Folgen für die Wasserqualität und die Lebensgemeinschaften.</p> <p><strong>Interaktives Werkzeug verbindet Emissionen und Immissionen</strong></p> <p>Um dieses Risiko bundesweit besser abschätzen zu können, wurde ein interaktives Werkzeug (<a href="https://stoffeintraege-more.de/klarwasser/">Abwasserbehandlung</a>) entwickelt. Es verknüpft Informationen zu Emissionen aus kommunalen Kläranlagen (den Chemikalien, die in Gewässer eingeleitet werden), und Immissionen (den Chemikalien, die tatsächlich in den Gewässern nachweisbar sind). Das Werkzeug ist öffentlich zugänglich. Es ist auch als Verlinkung über die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a>-Themenseite <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/fluesse/nutzung-belastungen/gewaesserschutz-benoetigt-effiziente">Gewässerschutz benötigt effiziente Abwasserbehandlung</a>&nbsp; erreichbar.&nbsp;</p> <p>Das Werkzeug bietet statische Informationen zum kommunalen Abwasseranteil in Gewässern, zu Verdünnungsverhältnissen der Kläranlageneinleitungen und Angaben zu kommunalen Kläranlagen, die im Kontext der neuen EU-Kommunalabwasserrichtlinie (2024/3019)&nbsp; beispielsweise nach Artikel 8(1) mit einer gezielten Mikroschadstoffeliminierung (4. Reinigungsstufe) ausgestattet werden müssen.&nbsp;</p> <p>Mit einem ergänzenden Simulationsmodul können für ein ausgewähltes <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/einzugsgebiet">Einzugsgebiet</a> eines Gewässerabschnitts oder für eine Kläranlage die Auswirkungen sich ändernder Abflussverhältnisse simuliert werden.&nbsp;</p> <p><strong>Bedeutung für die Wasserwiederverwendung</strong></p> <p>Die Kenntnisse zum Abwasseranteil in Gewässern sind auch im Kontext der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/wasser-bewirtschaften/wasserwiederverwendung">Wasserwiederverwendung</a>&nbsp;relevant. Sie helfen abzuschätzen, inwiefern sich saisonale Einleitungsreduzierungen des behandelten Abwassers auf den Abfluss des Gewässerabschnitts und dessen Ökologie auswirken.&nbsp;</p> <p>Diese Informationen verbessern die Einschätzung von Risiken, insbesondere bei der Trinkwassergewinnung über Uferfiltration oder der Entnahme von Bewässerungswasser (indirekte Wasserwiederverwendung).</p> <p>Das Werkzeug wird fortgeschrieben. Die aktuellen Inhalte sind ein erster Entwicklungsschritt. So konnten beispielsweise Abwassereinleitungen in ausländischen Teileinzugsgebieten bei der Ableitung des Anteils behandelten Abwassers bisher nicht berücksichtigt werden.&nbsp;</p> </p><p>Informationen für...</p>

Konzeptstudie zur Abwärmenutzung in einem Luftspeicher-Gasturbinenkraftwerk (LGT)

Die Einspeicherung von Druckluft in die Kavernen des LGT muss nahezu isotherm erfolgen. Die dabei anfallende Verdichtungswärme wird bisher in die Umgebung abgegeben. In der Studie werden Möglichkeiten untersucht und bewertet, diese und auch die Turbinenabwärme bei Turbinenbetrieb in Form von Dampf zu speichern. Mit dem gespeicherten Dampf wird beim Ausspeichern ein integrierter Gas-Dampf-Prozess realisiert, mit dem die gespeicherte Energie genutzt werden kann, was zu deutlichen Brennstoffeinsparungen führt.

Weitergehende Behandlungsstufen zur Entfernung gelöster Stoffe, TP2.7: Entwicklung von Adhäsionsvermittlerpeptiden mit Enzymfunktionalität zur Elimination von gelösten Stoffen

Messsystem mit plasmonischem Sensor für die Vor-Ort-Analyse der E. coli-Belastung für die Wasserwiederverwendung, Teilvorhaben: Entwicklung einer Sensor/Detektor- und Auswerteelektronik zur vor-Ort-Erfassung von E.coli-Konzentrationen und Zellviabilität

Dezentrale Wasserwiederverwendung im ländlichen Raum: PU2R

<p> <p>In dem Verbundprojekt PU2R (Point-of-Use Re-Use: Dezentrale landwirtschaftliche Wiederverwendung von häuslichem Abwasser zur Verringerung von Nutzungskonkurrenzen) untersuchten sieben Forschungsinstitute und Unternehmen gemeinsam mit dem Umweltbundesamt die Aufbereitung und Nutzung von Abwasser zur Bewässerung von Nutzpflanzen im Labor und Freiland.</p> </p><p>In dem Verbundprojekt PU2R (Point-of-Use Re-Use: Dezentrale landwirtschaftliche Wiederverwendung von häuslichem Abwasser zur Verringerung von Nutzungskonkurrenzen) untersuchten sieben Forschungsinstitute und Unternehmen gemeinsam mit dem Umweltbundesamt die Aufbereitung und Nutzung von Abwasser zur Bewässerung von Nutzpflanzen im Labor und Freiland.</p><p> <p>Klimatische Veränderungen führen regional vermehrt zu akuter Wasserknappheit, wodurch Nutzungskonkurrenzen, beispielsweise zwischen Trinkwasserversorgung und landwirtschaftlicher Bewässerung, entstehen können. In dünnbesiedelten Regionen Deutschlands und der Welt, die über keine zentrale Abwasserinfrastruktur verfügen, kann eine dezentrale Wasserwiederverwendung zu einem resilienteren Wassermanagement beitragen.</p> <p>Das PU2R-Projekt verfolgte den Ansatz häusliches Abwasser aus abflusslosen Sammelgruben mit einer mobilen Aufbereitungsanlage auf einem LKW einzusammeln, vor Ort bedarfsorientiert (mit Erhalt der Pflanzennährstoffe Stickstoff und Phosphor) zu behandeln und als Bewässerungswasser für die Landwirtschaft bereitzustellen. An einem Modellstandort in Brandenburg sollte der Ansatz erprobt und unter Einhaltung der EU-Verordnung (2020/741) zu Mindestanforderungen an die Wasserwiederverwendung, umgesetzt werden. Entsprechend wurde das Rohabwasser am Modellstandort umfassend analysiert und ein ausführlicher Risikomanagementplan zur sicheren Umsetzung des Vorhabens erstellt. Für eine bodennahe und sparsame Bewässerung kam eine energieautarke Tropfbewässerungsanlage zum Einsatz. Für die Wasseraufbereitung wurden unterstützt durch einen digitalen Zwilling zwei Pilotanlagen, die aus einem Membranbelebungsreaktor (MBR) mit Pulveraktivkohledosierung bestehen, entworfen und gebaut. Für den Winterbetrieb ist eine Phosphatfällung und zur sicheren Virendeaktivierung eine nachgeschaltete UV-Desinfektion vorgesehen. Mit der Anlage konnte Bewässerungswasser der Güteklasse A nach EU-Verordnung (2020/741) produziert werden. Unter Verwendung regenerativer Stromquellen und im angepassten Sommerbetrieb mit alleiniger Kohlenstoffelimination arbeitet die Pilotanlage voraussichtlich ökologisch verträglicher und ökonomisch zu vergleichbaren Kosten wie die aktuelle Leerung der abflusslosen Sammelgruben mit dieselbetriebenen Saugwagen und mehreren Kilometern Abwassertransport zur nächsten Kläranlage. Obwohl das Bewässerungswasser hygienisch eiwandfrei hergestellt werden kann, werden bei der Aufbereitung nicht alle Substanzen, wie Medikamentenrückstände und Haushaltschemikalien, vollständig entfernt. Einige organische Spurenstoffe verbleiben im Bewässerungswasser und stellen eine potenzielle Gefahr für Pflanzen, Boden und Grundwasser dar. Um dieses Risiko bewerten zu können wurden modernste Analysemethoden entwickelt. So konnten Verbleib, Transport, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/akkumulation">Akkumulation</a> und Abbau der Spurenstoffe unter Berücksichtigung aller technischen und natürlichen Barrieren in Labor-, Gewächshaus- und Lysimeterstudien stoffspezifisch beschrieben werden. Auswirkungen auf Pflanzen wurden für Rucola, Sommergerste und Weidelgras untersucht. Für die Risikobewertung des Grundwasserschutzes wurden Simulationsergebnisse validiert und in einem einfach zu bedienenden Excel-Tool zusammengefasst. Dieses ist frei zugänglich und kann von alle Interessensgruppen (z.B. Genehmigungsbehörden) genutzt werden oder als Hilfestellung bei der Erstellung von Risikomanagementplänen dienen.</p> <p>Die Ergebnisse des PU2R-Projekts wurden bei der Entwicklung nationaler Regelungen zur Umsetzung der EU-Verordnung (2020/741) berücksichtigt.</p> <p>&nbsp;</p> </p><p>Informationen für...</p>

Transportwege von Feuchte und Wasserdampfisotopologe

Das Zusammenspiel von atmosphärischem Wasser und Zirkulation über Beeinflussung des Strahlungshaushalts, den Transport latenter Wärme und Rückkopplungsmechanismen von Wolken ist eines der bedeutendsten Hindernisse für das Verständnis des Klimasystems. Ein Vergleich zwischen Modellen verschiedener Auflösungen und Parameterisierungen kann wertvolle Einblicke in die Problematik geben. Jedoch werden für aussagekräftige Modelltests Messdaten benötigt. In diesem Zusammenhang können Isotopologen des troposphärischen Wasserdampfs eine wichtige Rolle spielen. Das Isotopologenverhältnis reflektiert die Bedingungen am Ort des Feuchteeintrags sowie verschiedene Umwandlungsprozesse (z.B. in Wolken). Während der letzten Jahre gab es großen Fortschritt beim Modellieren und Messen der Isotopologenverhältnisse, so dass kombinierte Untersuchungen nun global zeitlich und räumlich hochaufgelöst durchführbar sind. Das Ziel dieses Projektes ist es, Wasserdampfisotopologe als neue Methode zu etablieren, um modellierte atmosphärische Feuchteprozesse zu testen und damit einige der größten Herausforderungen der aktuellen Klimaforschung anzugehen. Um statistisch robuste Untersuchungen zu ermöglichen, werden wir eine große Anzahl von (H2O, deltaD)-Paaren messen (deltaD ist das standardisierte Verhältnis zwischen den Isotopologen HD16O und H216O). Zum ersten Mal wird dann ein validierter Beobachtungsdatensatz zur Verfügung stehen, der große Gebiete, lange Zeiträume und verschiedene Tageszeiten abdeckt. Gleichzeitig wird ein hochauflösendes meteorologisches Modell, welches die Isotopologe simuliert, benutzt, um zu untersuchen inwiefern sich Eintrag und Transport von Feuchte in den Isotopologen wiederspiegeln. Diese Kombination von Messung und Modell ist einzigartig zum Testen der Modellierung von Feuchteprozessen. Das Potential der Isotopologen wird anhand von drei klimatisch interessanten Regionen aufgezeigt. Für Europa wird unser Ansatz einen wertvollen Einblick in den Zusammenhang zwischen Feuchteeintrag und den Isotopologen im Falle hochvariablen Wettergeschehens geben. Über dem subtropischen Nordatlantik werden wir Mischprozessen zwischen der marinen Grenzschicht und der freien Troposphäre untersuchen. Die verschiedenartige Einbindung dieser Prozesse in Modelle ist sehr wahrscheinlich ein Grund für die große Unsicherheit bei Rückkopplungsmechanismen von Wolken. Über Westafrika wird die Modellierung des Monsuns getestet (horizontaler Feuchtetransport, Feuchterückfluss von Land in die Troposphäre, und Tagesgänge in Zusammenhang mit vertikalen Mischprozessen). Die Frage, wie organisierte Konvektion die Monsunzirkulation und die Feuchtetransportwege beeinflusst, wird dabei von besonderem Interesse sein. In Kombination werden die Ergebnisse helfen, Defizite in aktuellen Wetter- und Klimamodellen aufzuspüren und besser zu verstehen, und dadurch einen wichtigen Beitrag für zukünftige Modellverbesserungen liefern.

Modellhafter Vergleich von Verfahren zur Grauwasseraufbereitung im Versuchspark Hannover-Haegewiesen

Aquaponics optimization in a local climatic, economic and cultural context: maximizing the benefits of a circular bioeconomy for food production

Sustainable food production depends on the recovery of water, energy, and nutrients from waste streams within existing supply chains. Greenhouse hydroponic systems (HYP) and recirculating aquaculture systems (RAS) are two intensive food production systems that in combined production as an aquaponics system (AP) can utilize fish wastes as fertilizers, while recycling water and energy to increase both systems' sustainability and efficiency. However, despite significant environmental benefits, such systems current infrastructure costs limit widespread application. Implementing relevant technology for such resource-efficient systems requires designs that can optimize performance. AquapnicsOpti contributes to innovative, decarbonized, and resource-efficient food production systems by improving nutrient reuse, increasing energy efficiency and reducing fossil fuel dependence, reducing freshwater needs, and developing scalable models for improving microbial relationships for fish and plant health. In direct collaboration with stakeholders, we will analyze design aspects, business models and consumer preferences, while also carefully examining barriers and economic challenges of AP facilities in different countries. The consortium will take a holistic approach in the context of agroecology to evaluate AP operations in diverse geo-climatic zones and document how adaptations of their technologies and practices can better support local and regional food production. Relevant technology for such resource-efficient systems requires designs that explore and quantify multifactor interactions of biological components to maintain or enhance productivity beyond the capabilities of current AP systems. Scientific testing of microbial digester designs aims to maximise decomposition of fish wastes and provide plant crops with essential nutrients in bioavailable forms. Development and integration of smart biosensors to automatically collect water quality data and automate systems will facilitate operational monitoring and controls that are currently labour-intensive and not always timely. Design innovations will consider existing fish-plant AP pairs but evaluate and test the potential of other culturally acceptable species that would have production and marketing appeal. Simulations of operational conditions will be used to compare and contrast situational variables for AP stakeholder operators to consider, and for design engineers to optimise before modifications are implemented. Integral to this research, we will analyze a broad range of quantitative and qualitative data about stakeholder attitudes, regulatory policies and socio-economic conditions within the diverse geo-climatic zones represented among our project partners. Six research work packages (WP) emphasise integration across disciplinary lines, and the seventh WP ensures that sustained communications among them results in interdisciplinary deliverables and dissemination.

Modellprojekt EURO-OeKORING

Dieses Projekt beinhaltet die umweltgerechte Modernisierung des Naturzentrums Schiefergraben und des Natur- und Erholungszentrums Wippra im Landkreis Mansfelder Land. Hiermit wird das Ziel verfolgt, touristische Einrichtungen der Region zu erhalten, sie wirtschaftlich zu stabilisieren und sie somit zu einem Arbeitskraeftepotential zu entwickeln. Das vorhandene Beherbergungsniveau entsprach groesstenteils nicht dem bundesdeutschen Standard. So sind groessere Sanierungsarbeiten, z.B. Daecher und Sanitaeranlagen, dringend erforderlich, um ein Weiterbestehen der Objekte ueberhaupt gewaehrleisten zu koennen. Die gesamten Investitionsmassnahmen waren so geplant , dass dabei eine Betriebskostensenkung ( z.B. Energie- u. Wasserkosten ) und eine kontinuierliche Attraktivitaetssteigerung der Objekte erzielt werden kann. Im Jahre 1999 wurde eine Schilfklaeranlage mit Vollrecycling des gereinigten Abwassers im Naturzentrums Schiefergraben, die groesste in Sachsen-Anhalt, errichtet. Das neue Antlitz der Objekte, das Natur- und Erholungszentrum in Wippra einbezogen, und das deutlich verbesserte Niveau der Unterbringung hat inzwischen zu einem erheblichen Anstieg der Uebernachtungen gefuehrt. So wurden 1999 im Natur- und Erholungszentrum Wippra rund 9800 Uebernachtungen und im Naturzentrum Schiefergraben rund 12 000 Uebernachtungen registriert. Fuer das Jahr 2000 zeichnete sich fuer beide Objekte eine Stabilisierung der Auslastung ab. So konnten insgesamt rund 21.000 Uebernachtungen registriert werden. Diese sehr erfreuliche Entwicklung fuehrt unweigerlich zu einer Stabilisierung der Arbeitsplaetze in den Einrichtungen.

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