Labor für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik - SiWaWi
Das Labor für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik hat drei Forschungsschwerpunkte:
Siedlungswasserwirtschaft und Abwasserreinigung:
Hierzu gehören neben der Untersuchung energieeffizienter und nachhaltiger Verfahren der Abwasserreinigung auch zukunftsfähige Lösungen der Regenwasserbewirtschaftung.
Wasserhygiene:
In diesem Forschungsfeld werden Fragestellungen zur Entstehung und Ausbreitung pathogener Keime in Oberflächengewässern, insbesondere an Badegewässern, bearbeitet. Im Weiteren steht die Ausbreitung pathogener Keime im urbanen Wasserkreislauf und deren Rückhalt in Kläranlagen im Fokus.
Archäohydrologie:
Ziel archäohydrologischer Forschung ist die Rekonstruktion antiker und prähistorischer Systeme, Techniken und Strategien der Wasserbewirtschaftung. Besonderes Augenmerk liegt darauf auf das Verständnis, unter welchen Randbedingungen die Systeme angepasst bzw. modifiziert werden mussten. Anhand der Untersuchungsergebnisse sollen nachhaltige und zukunftsfähige Lösungen identifiziert werden, die einen Beitrag zur Verbesserung heutiger wasserwirtschaftlicher Probleme liefern können.
Das Labor für Siedlungswasserwirtschaft beteiligt sich an Forschungsprojekten in Saudi-Arabien, Jordanien, Türkei, Griechenland und Italien. Im Rahmen regelmäßiger Feldarbeiten werden die notwendigen Daten vor Ort erhoben.
- Aktuelle Projekte
Hier finden Sie eine Auflistung aller aktuellen Projekte:
- Wasserwirtschaftliche Anlagen in der historischen Oasenstadt Tayma, Saudi Arabien (seit 2007): . Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).
Tayma - Basic needs und Klimaschutz in Tansania (seit 2008)
Tansania - Spurenstoffe und Multiresistente Bakterien in den Entwässerungssystemen Schleswig-Holsteins Ableitung von Kennwerten zur Quantifizierung der Herkunft,der Ausbreitung und des Rückhaltes (seit 2017)
PrioSH - Etablierung einer vereinfachten Bilanzierungsmethode zur Abschätzung des Anteils von Kläranlagen-Abläufen an der Spurenstoff-Belastung in den Oberflächengewässern Schleswig-Holsteins - Ableitung von Kennwerten zur Quantifizierung des Einflusses von Kläranlagen auf die Gewässerqualität
SpuGeSH - Integration von Starkregen-Resilienzen in die Siedlungsplanung
ReSiPlan - Das hydraulische Erbe der Wüste: 9000 Jahre nachhaltige Wasserbewirtschaftung in Nordarabien – Eastern Jafr Joint Archaeohydrological Project
EJJAHP - Phosphat Eliminierung aus dem Kläranlagenkreislauf ohne Einsatz von chemischen Fällungsmitteln
PEKEF
Projekt: Erweiterung der Versuchs- und Ausbildungskläranlage (VAK) Reinfeld mit Modulen einer sog. 4. Reinigungsstufe (4RS-VAK )
Projektleitung
Prof. Dr.-Ing.
Matthias GrottkerE-Mail: matthias.grottker@th-luebeck.de Raum: 14-1.12 Prof. Dr.-Ing.
Kai WellbrockTelefon: +49 451 300 5144 E-Mail: kai.wellbrock@th-luebeck.de Raum: 14-1.12 Projektlaufzeit: 2022-2025
Förderung: Europäischer Landwirtschaftsfonds für die Entwicklung des ländlichen Raums (ELER)
Unterstützt durch: Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume (LLUR) Schleswig-Holstein und Ministerium für Energiewende, Klimaschutz, Umwelt und Natur [MEKUN SH] (vormals: Ministerium für Energiewende, Landwirtschaft, Umwelt, Natur und Digitalisierung Schleswig-Holstein [MELUND SH])
Projektbeschreibung:
Die derzeit auf der VAK vorhandene Anlagentechnik (Belebtschlammverfahren) entspricht dem Stand der Technik der 1990er Jahre (Anhänge 1 und 2). Sie erlaubt vorrangig die Minimierung des Nährstoffgehaltes zum Schutz der Gewässer gegenüber einer Eutrophierung oder einem akuten Sauerstoffdefizit. Seit der Inbetriebnahme wurden in der Fachwelt zunehmend weitergehende Probleme hinsichtlich des Umgangs mit Abwasser und der notwendigen Reinigungsleistung identifiziert. Hierzu zählen insbesondere folgende Themenfelder:- Die Notwendigkeit einer energieeffizienten und damit möglichst klimaneutralen Abwasserreinigung.
- Der Rückhalt von anthropogenen Spurenstoffen (u.a. Arzneistoffen), die bisher nicht vollständig in der kommunalen Abwasserreinigung zurückgehalten werden und die nachweislich zu einer negativen Beeinflussung der Ökosysteme in den Gewässern führen können.
- Rückhalt von Mikroplastik, das als Quellen von Weichmachern oder als Träger weiterer Spurenstoffe problematisch für die aquatische Umwelt g sein können.
- Rückhalt von (multiresistenten) Keimen, für die keine oder nur noch wenige Antibiotika zur Verfügung stehen und die aktuell zu gewissen Anteilen durch Kläranlagen in die Gewässer eingetragen werden.
Um diese Themenfelder zu adressieren und die VAK dem Stand der Forschung entsprechend auszustatten, wird das hier skizzierte Vorhaben beantragt. Das Vorhaben hat somit zum Ziel, verschiedene Module einer sog. 4. Reinigungsstufe zu beschaffen und diese in Betrieb zu nehmen und für den testweisen Einsatz auf verschiedenen kommunalen Kläranlagen im Land sowie Untersuchungsprogramme in der VAK selbst vorzubereiten. Für den testweisen Einsatz kommen prinzipiell alle Kläranlagen in Schleswig-Holstein in Betracht. Neben dem Testbetrieb auf größeren Kläranlagen (GK 3-5) soll ebenfalls eine Untersuchung von Verfahrensvarianten möglich sein, die auch eine Aufrüstung kleiner Kläranlagen (GK 1 und 2, z.B. Teichkläranlagen) hinsichtlich eines verbesserten Spurenstoff-Rückhaltes ermöglichen.
Mithilfe der im Betrieb gewonnenen Erkenntnisse aus der Pilotanlage und der Versuchskläranlage können bspw. Vorgaben für den Nachweis der Wirksamkeit der 4. Reinigungsstufe entwickelt werden (u.a. Probenahme, Substanzauswahl, Analytik, Berechnung der Eliminationsleistung, Dokumentation). Des Weiteren können die Kläranlagenbetreiber in Schleswig-Holstein die neuen innovativen Verfahren bzw. Verfahrenskombinationen kennenlernen und den Umgang mit der Technik erlernen.
Es ist geplant, die VAK mit modularen Elementen unterschiedlicher Verfahrenstechniken der 4. Reinigungsstufe auszustatten. Diese einzelnen Module sollen entweder eigenständig oder in wechselnden Kombinationen betrieben werden können. Alle Module werden mit einer eigenen Steuerung ausgestattet, so dass sie im Betrieb autark sein können. Das zu reinigende Abwasser stammt von den kommunalen Kläranlagen und wird nach Behandlung dorthin wieder zurückgegeben. Es ist vorgesehen sowohl Rohabwasser als auch Klarwasser behandeln zu können. Die Module werden im By-Pass mit einem Volumenstrom von etwa 1 bis 2 m³/h betrieben. Die einzelnen Module werden so konzipiert, dass sie transportabel sind und damit auf verschiedenen kommunalen Kläranlagen im Land SH (jeweils für die Dauer einiger Monate) getestet werden können.
Folgende Module sind geplant, da diese (oder eine Kombination aus diesen) nach dem aktuellen Stand des Wissens die beste Reinigungsleistung erlauben:
- MBR-Anlage (Membran-Belebungs-Reaktor): Kompaktanlage als Ersatz einer konven-tionellen Belebtschlammanlage zur biologischen Behandlung. Die Mikrofiltration erlaubt dabei den weitest gehenden Rückhalt (multiresistenter) Keime, nicht aber von Spurenstoffen. Zusätzlich wird Mikroplastik zurückgehalten.
- Ozonung als mögliche eigenständige oxidative Behandlungsstufe. Elimination von Spurenstoffen und (multiresistenten) Keimen.
- GAK-Filtration als mögliche eigenständige adsorptive Behandlungsstufe. Rückhalt von Spurenstoffen.
- Ultrafiltration: Können einen Rückhalt von (multiresistenten) Keimen, Mikroplastik und einem Teil der gelösten Wasserinhaltsstoffe in einer physikalischen Verfahrensstufe ermöglichen.
- Wasserwirtschaftliche Anlagen in der historischen Oasenstadt Tayma, Saudi Arabien (seit 2007): . Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).
- Abgeschlossene Projekte (Auswahl)
- 2013 - 2015: Optimierung der Regenwasserbewirtschaftung auf Biogasanlagen in Schleswig-Holstein Finanzierung durch das Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume des Landes Schleswig-Holstein.
OWABI - 2013 - 2015: Die Megalith-Kulturen NW-Arabiens. Vom mobilen Hirten zum seßhaften Oasenbauern: Wechselwirkungen zwischen Umweltveränderung, kulturellen und technologischen Anpassungen. Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).
RAJAJIL - 2013 - 2016: Rain Ahead - integriertes Planungs- und Warnwerkzeug für Starkregen Förderung durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU).
RainAhead - 2010 - 2015: Implementierung einer modellgestützten Prozessführung von kommunalen Abwasserreinigungsanlagen zur Minimierung des Fremdenergiebedarfs. Förderung durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU).
EPSB - 2009 - 2015: Erstellung der Badegewässerprofile im Land Schleswig-Holstein. Finanzierung durch das Land Schleswig-Holstein.
Badeprofil - 2011 - 2013: BuildNow (autarke Gebäudeversorgung).
- 2010 - 2012: Wasserwirtschaftliche Anlagen im Bereich der Wohnstadtgrabung des antiken Pergamon, Türkei. Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). Projekt geleitet von Prof. Dr. H. Fahlbusch in Kooperation mit dem Labor für Siedlungswasserwirtschaft.
- 2009 - 2012: Impact of Climate Change on the quality of urban and coastal waters (Diffuse Pollution). Förderung durch EU INTERREG IV-B.
- 2006 - 2008: Stoffstromtrennung zur Ertüchtigung von Verrieselungsanlagen. Finanzierung durch das Ministerium für Wissenschaft, Wirtschaft und Verkehr des Landes Schleswig-Holstein.
- 2008: Überarbeitung des LANU Merkblattes M2. Finanzierung durch das Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume und das Landesamt für Natur und Umwelt des Landes Schleswig-Holstein. 2007 - 2008: Bodenfilterkaskade zur Behandlung von Regenwasserabflüssen. Finanzierung durch das Landesamt für Natur und Umwelt des Landes Schleswig-Holstein.
- 2006 - 2008: Verbesserung und Sicherstellung der Badegewässerqualität im Kreis Rendsburg-Eckernförde. Förderung durch INTERREG-IIIA der Europäischen Union, Land Schleswig-Holstein und Kreis Rendsburg-Eckernförde.
- 2005 - 2007: Wasserbewirtschaftung der prähistorischen Siedlung Tall Hujayrat al-Ghuzlan, Region Aqaba, Südjordanien. Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).
- 2003 - 2006: Leistungsfähigkeit der Untergrundverrieselung bei der biologischen Behandlung von Abwasser in Kleinkläranlagen. Finanzierung durch das Landesamt für Natur und Umwelt des Landes Schleswig-Holstein.
- 2004 - 2005: Optimierung der Planung von Abwasseranlagen im AZV Pinneberg Kybernetik des Gesamtsystems Kanalnetz Kläranlage Gewässer.
- 2000 - 2004: Erforschung der Wasserbewirtschaftung im antiken Bet Shean, Israel.
- 2001 - 2004: Erarbeitung eines Leitfadens zur Ableitung von immissionsorientierten Anforderungen an Niederschlagswassereinleitungen mit eine detaillierten Nachweisverfahren.
- 2000 - 2003: Regenwasserbehandlung und -bewirtschaftung unter Berücksichtigung der Anforderungen nach §7a WHG und einer möglichst ortsnahen Versickerung.
- 2000 - 2002: Belebtschlammanalyse durch Mustererkennung.
- 2000 - 2001: Wissenschaftlich-technische Grundlagen zur Bewertung von hydraulischen Gewässerbelastungen durch Regenwassereinleitungen in Fließgewässer.
- 1997 - 1999: Erarbeitung eines Leitfadens zur Ableitung von Anforderungen an Niederschlagswassereinleitungen unter Berücksichtigung örtlicher Verhältnisse.
- 1996 - 1998: Einfluss der Vereisung von natürlich belüfteten Abwasserteichanlagen auf die Ablaufergebnisse und Maßnahmen zur Verbesserung der Reinigungsleistung.
- bis 1995: insgesamt neun F&E-Projekte mit den Schwerpunkten Hydrologie, Siedlungswasserwirtschaft und Gewässerschutz.
- 2013 - 2015: Optimierung der Regenwasserbewirtschaftung auf Biogasanlagen in Schleswig-Holstein Finanzierung durch das Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume des Landes Schleswig-Holstein.
