Aktuelle Forschungsvorhaben

  • Entwicklung und Umsetzung eines Planungswerkzeugs zur Anwendung von EXPOVAL-Ergebnissen bei Anlagenplanung und –design im Ausland (EXPOPLAN)
  • Steigerung der Energieausbeute kommunaler Kläranlagen durch intensivierte mehrstufige Schlammfaulung - Untersuchung am Beispiel des GKW Köln-Stammheim
  • Verbundprojekt UrbanFoodPlus: Aufbereitung von stark belasteten Oberflächengewässern und Abwasser zur Bewässerung von urbanen landwirtschaftlichen Flächen in westafrikanischen Städten – Phase zwei
  • Den Spurenstoffen auf der Spur“ in Dülmen. Teil 3: „Forschungsbetrieb zum Betriebsverhalten und Ressourcenverbrauch der Aktivkohlestufe der Kläranlage Dülmen unter besonderer Berücksichtigung der erzielbaren Effekte für das vorgelagerte Gewässer“
  • Vergleichende Untersuchungen zum Einsatz von Aktivkohle im halbtechnischen Maßstab am Technikum auf dem KLEM unter besonderer Berücksichtigung der Wirkung auf wesentliche Prozessstufen
  • Future Water – Energiebilanz und Treibhausgasemissionen urbaner Abwasserreinigungs-systeme
  • Verbundprojekt UrbanFoodPlus: Aufbereitung von stark belasteten Oberflächengewässern und Abwasser zur Bewässerung von urbanen landwirtschaftlichen Flächen in westafrikanischen Städten.
  • Behandlung von Abwasser aus Olivenmühlen mittels eines neuen granulierten Aktivkohlebett Anaerobreaktors
  • Verbundprojekt: Exportorientierte Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet Abwasser – Validierung an technischen Anlagen Teilprojekt: Validierung von Bemessungs- und Betriebs-hinweisen für Belebungsanlagen
  • Weiterentwicklung und Optimierung der mikrobiellen Brennstoffzellen Technik für den Kläranlagenbetrieb
  • Reduktion von Kohlenwasserstoffen und anderen organischen Spurenstoffen durch ein dezentrales Behandlungssystem für Verkehrsflächenabflüsse
  • Mehrzweck-Teich-Technologien zur simultanen CO2-Absorption, Algenproduktion, BioEnergiegewinnung und Abwasserbehandlung (Internationales Büro, BMBF)
  • Forschungsvorhaben - In Bearbeitung


    Entwicklung und Umsetzung eines Planungswerkzeugs zur Anwendung von EXPOVAL-Ergebnissen bei Anlagenplanung und –design im Ausland (EXPOPLAN)

    Derzeit werden bei Bemessungs- und Optimierungsaufgaben für Kläranlagen sowie für die Beurteilung und zum Vergleich unterschiedlicher Verfahrensvarianten zumeist stationäre Modelle genutzt. Mithilfe dieser Bemessungsmodelle kann das Anlagenlayout in Hinblick auf Beckengeometrie und Maschinentechnik berechnet werden. Im deutschsprachigen Raum werden verschiedene Softwarelösungen für diesen Fall angeboten. Die Übertragung auf andere Klimaten oder andere Ablauf-Anforderungen ist aber nur unzureichend abgebildet. Sehr schwierig ist die Berücksichtigung komplexer Verfahrensstrukturen, wie Rückkopplungen von Sonderverfahren und Verfahrensketten. Für die Beurteilung der resultierenden Betriebszustände werden daher oftmals zusätzlich dynamische Modelle eingesetzt, die jedoch einen hohen Bedarf an detaillierten Eingangsdaten benötigen. In den meisten dieser Bemessungsprogramme sind keine Kostenfunktionen hinterlegt, daher erfolgt zurzeit der Vergleich der Investitions- bzw. Jahreskosten in einem zusätzlichen Schritt mithilfe von externen Programmen. Eine Berechnung des CO2-Footprint ist bisher in keines der Programme integriert.
    Übergeordnetes EXPOPLAN-Projektziel ist die Entwicklung einer anwendungsorientierten Planungssoftware für die Anwendung der im abgeschossenen BMBF-Vorhaben „Exportorientierte Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet Abwasser - Validierung an technischen Anlagen“ (EXPOVAL; FKZ 02WA1252A ff.) entwickelten Bemessungsansätze für Anlagen zur Abwasser- und Schlammbehandlung. Konkret soll auf Basis der in den verfahrensorientierten Teilprojekten des Verbundvorhabens EXPOVAL entwickelten Auslegungs- und Betriebsempfehlungen ein einfach zu bedienendes Computerprogramm für die Planung und Bemessung der untersuchten Abwasser- und Schlammbehandlungssysteme (Belebungsanlagen, Tröpfkörper, Anaerobanlagen, Abwasserteichanlagen, Schlammfaulung, solare Klärschlammtrocknung, Desinfektionssysteme) entstehen. Zur Unterstützung der Anwender erfolgt hieran angepasst eine Zusammenstellung der Grunddaten, die zur Bemessung der o.g. Verfahren für verschiedene Klimaregionen benötigt werden. Die Auslegungsberechnungen der technischen Verfahren wird ergänzt durch die Möglichkeit einer ökonomischen (Jahreskosten) und ökologischen (CO2-Footprint) Bewertung verschiedener Verfahrensalternativen durch Berechnung entsprechender Kennwerte.

    Projektträger: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Förderkennzeichen: 02WA1450B
    Projektkoordinator: Dr. Jens Alex, Institut für Automation und Kommunikation e.V., Magdeburg
    Projektleitung am LSU (RUB): Prof. Dr.-Ing. Marc Wichern, Dr.-Ing. Manfred Lübken
    Projektbearbeitung am LSU (RUB): Dr.-Ing. Tito Gehring
    Projektpartner: Institut für Automation und Kommunikation e.V.; Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik, Leibniz Universität Hannover; Emscher Gesellschaft für Wassertechnik mbH, Essen


    Steigerung der Energieausbeute kommunaler Kläranlagen durch intensivierte mehrstufige Schlammfaulung - Untersuchung am Beispiel des GKW Köln-Stammheim

    Aufgrund der auch zukünftig steigenden Energiekosten ist ein energieoptimierter Betrieb von Kläranlagen für die Kommunen von hoher Bedeutung. Zur Energiegewinnung trägt maßgeblich die anaerobe Schlammbehandlung bei. Hinsichtlich der verfahrenstechnischen Möglichkeiten der Energiebereitstellung für Kläranlagen mit zwei oder mehreren Faulbehälter liegen bisher nur unzureichende Erfahrungswerte vor. Die Mehrheit der Großklärwerke in Deutschland betreibt einstufige Faulungsanlagen. Dabei besitzt eine mehrstufige Faulung reaktionskinetische Vorteile und trägt zur verbesserten Entwässerungseigenschaft des Faulschlamms bei. Im Rahmen des Projektes sollen unterschiedliche Varianten einer mehrstufigen Faulung analysiert und energetisch wie auch wirtschaftlich betrachtet werden. In Voruntersuchungen sollen reaktionskinetische ADM-Simulationen der Faulprozesse durchgeführt werden. Hierbei sollen sowohl ein mehrstufiger Reihenbetrieb, ein paralleler Reihenbetrieb als auch ein Parallelbetrieb von mehreren Faulbehältern in die Simulation eingehen. Neben der Reaktionskinetik sollen auch strömungstechnische CFD-Simulationen der Reaktortechnik durchgeführt werden. Diese sollen Aufschluss über die optimale Verschaltung der einzelnen Faulbehälter liefern. Auf Grundlage der Simulationsergebnisse sollen drei Vorzugsvarianten für die Verschaltung im großtechnischen Maßstab ausgewählt und mittels Langzeitstudien im realen Betrieb des GKW Köln-Stammheim die Veränderung des CSB-Abbaugrades, die spezifischen Klärgasproduktion und der Entwässerungsgrad analysiert werden. Das Projekt wird in Kooperation mit der Stadtentwässerungsbetriebe Köln AöR und der Wupperverbandsgesellschaft für integrale Wasserwirtschaft mbH durchgeführt und durch das Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz (MKULNV) des Landes Nordrhein-Westfalen gefördert.

    Projektträger: Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen (MKULNV NRW)
    Projektleitung: Dr.-Ing. Manfred Lübken, Prof. Dr.-Ing. Marc Wichern
    Projektbearbeitung am LSU (RUB): M.Sc. Lothar Klauke, Dr. rer. nat. Edith Nettmann
    Projektpartner: Stadtentwässerungsbetriebe Köln AöR, Thomas Klein; Wupperverbandsgesellschaft für integrale Wasserwirtschaft mbH, Dr.-Ing. Gerd Kolisch


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    Verbundprojekt UrbanFoodPlus: Aufbereitung von stark belasteten Oberflächengewässern und Abwasser zur Bewässerung von urbanen landwirtschaftlichen Flächen in westafrikanischen Städten – Phase zwei

    Aufgrund einer sehr erfolgreichen ersten Projektphase wurde das vom BMBF geförderte Verbundprojekt GlobE – UrbanFoodPlus: Strukturierte afrikanisch-deutsche Forschungspartnerschaft zur Steigerung der Ressourceneffizienz urbaner und peri-urbaner Landwirtschaft mit dem Ziel der Verbesserung der Ernährungs- und Einkommenssicherung in westafrikanischen Städten um zwei weitere Jahre bis Ende September 2018 verlängert. Das interdisziplinäre Forschungsprojekt, an dem die deutschen Universitäten Bochum, Freiburg, Göttingen und Kassel, sowie zahlreiche afrikanische und internationale Partner beteiligt sind, teilt sich dabei auf acht Unterprojekte auf. Drei davon befinden an der Ruhr-Universität Bochum (RUB), wobei der Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik (LSU) sich mit der Entwicklung und Betrieb eines kostengünstigen Aufbereitungsverfahrens von Abwasser und stark belastetem Oberflächenwasser zur Bereitstellung von sicherem Bewässerungswasser für urbane Landwirtschaft beschäftigt. Hierzu wurde in Laborversuchen auf dem Versuchsgelände des LSU in der ersten Projektphase ein zweistufiges Filtersystem entwickelt, welches in einem ersten Feldversuch in Ghana erfolgreich getestet wurde. Als Filtermaterial werden hierbei die Abfallprodukte Reishülsen und abgeerntete Maiskolben verwendet. Diese sogenannte Biochar zeichnet sich durch aktivkohleähnliche Eigenschaften aus, ohne dabei in Konkurrenz zu einem alternativen Verwendungszweck zu stehen.
    Ziel der zweiten Projektphase ist sowohl die Validierung der sehr vielversprechenden Laborergebnissen in Feldversuchen in Westafrika, als auch die Weiterentwicklung der Versuchsanlage in Tamale. Hierfür sind zum einen Langzeitversuche geplant, als auch die Erweiterung des Multi-Barrieren Systems um beispielsweise eine Tröpfchenbewässerung. Darüber hinaus werden die Forschungsaktivitäten auf die Städte Bamako (Mali), Ouagagougou (Burkina Faso) und Bamenda (Kamerun) ausgeweitet, um ein möglichst umfassendes Bild der aktuellen Wassersituation in Westafrika zu erhalten.

    Projektträger: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Förderkennzeichen: 031A242-B
    Projektleitung am LSU (RUB): Dr.-Ing. Manfred Lübken, Prof. Dr.-Ing. Marc Wichern
    Projektbearbeitung am LSU (RUB):Korbinian Kätzl, M.Sc.
    Projetkoordination: Prof. Dr. Andreas Bürkert (Universität Kassel), Prof. Dr. Bernd Marschner (RUB)
    Deutsche Projektpartner: Prof. Dr. Axel Drescher (Universität Freiburg), Prof. Dr. Bernd Marschner (Ruhr-Universität Bochum), Prof. Dr. Nikolaus Schareika (Universität Göttingen)
    Afrikanische Partner: Prof. Samuel Adiku and Dr. Eric Nartey (University of Ghana, Accra, Ghana)
    Internationale Partner: Dr. P. Drechsel (IWMI, Sri Lanka), Dr. B. N. Keraita, Dr. S. Pradhan (IWMI, Ghana)
    Projekthomepage:www.urbanfoodplus.org




    „Den Spurenstoffen auf der Spur“ in Dülmen. Teil 3: „Forschungsbetrieb zum Betriebsverhalten und Ressourcenverbrauch der Aktivkohlestufe der Kläranlage Dülmen unter besonderer Berücksichtigung der erzielbaren Effekte für das vorgelagerte Gewässer“

    Für die Erweiterung von kommunalen Kläranlagen mit einer Pulveraktivkohlestufe wird die Notwendigkeit eines Sandfilters als Nachbehandlungsstufe gesehen. Damit erscheint die Pulverkohledosierung als eine günstige Option zur Ertüchtigung kommunaler Kläranlagen mit bereits installierter Sandfiltration, um so die Entnahmeleistung kommunaler Kläranlagen für Spurenstoffe zu erhöhen. Die Kosten-Nutzen-Relationen des Einsatzes der Pulverkohlead-sorption sowie das entsprechende betriebliche Handling sollen an der großtechnischen Ak-tivkohlestufe auf der Kläranlage in Dülmen (KA Dülmen) untersucht werden. Das Hauptun-tersuchungsziel des vom MKULNV geförderten Projektes besteht in der Bewertung des Einflusses minimaler Pulverkohledosen auf die Ablaufqualität und Betriebsstabilität unter besonderer Berücksichtigung anthropogener Spurenstoffe. Durch den Versuchsbetrieb in Dülmen sollen zum einen die aus den parallelen Untersuchungen im Technikum von Emschergenossenschaft und Lippeverband („Vergleichende Untersuchungen zum Einsatz von Aktivkohle im halbtechnischen Maßstab am Technikum auf dem KLEM unter besonderer Berücksichtigung der Wirkung auf wesentliche Prozessstufen“, separater Förderantrag der Emschergenossenschaft und der Ruhruniversität Bochum) gewonnenen Prozesstechnikkenntnisse im großtechnischen Maßstab validiert und zu einer Betriebsstrategie sowohl für die Anlage in Dülmen als für die anderen großtechnischen Anlagen übertragen werden. Neben der Betriebsstrategie und der Wirtschaftlichkeit wird die gesamte Betrachtung des Adsorptionsverfahrens zur Spurenstoffelimination durch die ökologische Bewertung des Einflusses der Aktivkohlestufe auf Gewässer vervollständigt.

    Projektträger: Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen (MKULNV NRW)
    Projektkoordinator: Lippeverband, Dipl.-Ing. Peter Jagemann
    Projektleitung am LSU (RUB): Prof. Dr.-Ing. Marc Wichern, Dr.-Ing. Manfred Lübken
    Projektbearbeitung am LSU (RUB): Mareike Evers M. Sc.
    Projektpartner: Lippeverband, Siedlungswasser- und Abfallwirtschaft der Universität Duisburg-Essen, Aquatische Ökologie der Universität Duisburg-Essen



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    Vergleichende Untersuchungen zum Einsatz von Aktivkohle im halbtechnischen Maßstab am Technikum auf dem KLEM unter besonderer Berücksichtigung der Wirkung auf wesentliche Prozessstufen

    Das vom Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz (MKULNV) des Landes Nordrhein-Westfalen geförderte Projekt wird in Zusammenarbeit mit der Emschergenossenschaft durchgeführt. Mit dem Technikum auf dem Klärwerk Emschermündung wurde im Jahr 2014 eine großtechnische Versuchskläranlage nach dem Belebtschlammverfahren in Betrieb genommen. Die zweistraßige Kläranlage lässt sich mit verschiedenen Verfahren und Behandlungskonzepten zur Spurenstoffelimination kombinieren, wodurch vergleichende Untersuchungen zur Elimination dieser Stoffe ermöglicht werden. In diesem Forschungsprojekt werden auf dem Technikum die entsprechenden Untersuchungsreihen durchgeführt, um Ausbauszenarien für Kläranlagen im Hinblick auf eine vierte Reinigungsstufe zu erstellen. Im Vordergrund steht hierbei die Gegenüberstellung der direkten Pulveraktivkohledosierung (PAK) in die Belebungsstufe mit der nachgeschalteten PAK-Dosierung nach dem AFF-Verfahren zur Entfernung von Mikroverunreinigungen. Neben den Eliminationsleistungen werden die Auswirkungen der PAK auf die nachfolgende Prozessstufen betrachtet. Dabei wird der Einfluss der Aktivkohle auf Faulung und Entwässerung geklärt und gleichzeitig mögliche Desorptionsvorgänge der Mikroverunreinigungen in der Schlammfaulung überprüft. Ein weiteres Ziel ist die Bilanzierung der Mikroverunreinigungen, der Aktivkohle und des Energiegehaltes über alle relevanten Prozessstufen der Anlage. Zusätzlich werden weiteren Untersuchungsreihen zum Einsatz von granulierter Aktivkohle (GAK) und Ozon sowie zu deren Kombination durchgeführt.

    Projektträger: Projektträger:Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen (MKULNV NRW)
    Projektkoordinator: Emschergenossenschaft, Dipl.-Ing. Peter Jagemann
    Projektleitung am LSU (RUB): Prof. Dr.-Ing. M. Wichern, Dr.-Ing. M. Lübken
    Projektbearbeitung am LSU (RUB): M. Sc. Mareike Evers
    Projektpartner: Emschergenossenschaft


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    Future Water – Energiebilanz und Treibhausgasemissionen urbaner Abwasserreinigungssysteme

    Das Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung (MIWF) des Landes Nordrhein-Westfalen unterstützt im neuen Förderprogramm „Fortschrittkolleg NRW“ für einen Zeitraum von insgesamt viereinhalb Jahren und mit einer Fördersumme von insgesamt 15,6 Millionen Euro sechs interdisziplinäre Graduiertenkollegs. Das Fortschrittkolleg „FUTURE WATER – Globale Wasserforschung in der Metropole Ruhr“ hat sich zum Ziel gesetzt, Lösungsstrategien für einen nachhaltigen urbanen Wasserkreislauf zu erarbeiten, zur Sicherstellung einer nachhaltigen Wasserwirtschaft in der Metropole Ruhr. Konsortialführer ist die Universität Duisburg-Essen. Als Projektpartner im Fortschrittkolleg FUTURE WATER hat sich unser Lehrstuhl zur Aufgabe gesetzt, Energiebilanzen und Treibhausgasemissionen urbaner Abwasserreinigungssysteme zu untersuchen. Letztere stehen im Fokus, zum einen aufgrund direkter Treibhausgasemissionen, wie CO2, CH4 und N2O verursacht durch biologische Umsatzprozesse, zum anderen aufgrund indirekter Emissionen bei der Erzeugung notwendiger elektrischer und thermischer Energie für den Betrieb. Letztere haben hierbei auch Einfluss auf die Energiebilanz. Aus diesen Gründen und mit Hinblick auf künftige Veränderungen im Zuge des Klimawandels sehen wir uns dazu aufgefordert, Möglichkeiten der Reduzierung von Treibhausgasen zu erforschen (Mitigation) sowie die Energieoptimierung von Abwasserreinigungssysteme voranzutreiben.
    Das Verbundvorhaben FUTURE WATER umfasst insgesamt 12 interdisziplinäre Promotionsprojekte, die eingebettet sind in eine begleitende Struktur aus Sommerschulen, Kolloquien, Vorlesungen, Seminaren sowie einem Mentoring-Programm. Weitergehende Informationen: www.nrw-futurewater.de



    Projektträger: Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung (MIWF NRW)
    Projektkoordinator: Zentrum für Wasser- und Umweltforschung (ZWU), Universität Duisburg-Essen
    Projektleitung am LSU (RUB): Prof. Dr.-Ing. M. Wichern, Dr.-Ing. M. Lübken
    Projektbearbeitung am LSU (RUB): M. Sc. Pascal Kosse
    Projektpartner: Universität Duisburg-Essen (UDE), Hochschule Ruhr-West (HRW), EBZ Business School, Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA), Kulturwissenschaftliches Institut Essen (KWI)



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    Verbundprojekt UrbanFoodPlus: Aufbereitung von stark belasteten Oberflächengewässern und Abwasser zur Bewässerung von urbanen landwirtschaftlichen Flächen in westafrikanischen Städten

    In vielen westafrikanischen Städten stellt die urbane und peri-urbane Landwirtschaft nicht nur einen Zuverdienst für die Landwirte dar, sondern versorgt auch einen großen Teil der städtischen Bevölkerung mit Lebensmitteln. In Zeiten fortschreitender Urbanisierung gewinnt diese Art der Landwirtschaft immer mehr an Bedeutung und rückt verstärkt in das Bewusstsein der Entwicklungszusammenarbeit.
    Die Region zwischen Sahara und Äquator ist durch stark ausgeprägte Trockenzeiten geprägt. Dies und die hohe Verdunstungsrateführen zu einem hohen Bedarf an Bewässerungswasser während der niederschlagslosen Zeit. Da eine flächendeckende Abwasserreinigung in vielen Ländern in Westafrika nicht existiert, wird ein Großteil des häuslichen und industriellen Abwassers unbehandelt in die Vorfluter eingeleitet und sorgt so für eine starke Kontamination der potentiellen Bewässerungsquellen. Vor allem während der Trockenzeit besteht das Bewässerungswasser häufig fast ausschließlich aus ungeklärtem Abwasser. Alternativen, wie Grund- oder Leitungswasser, sind häufig nicht verfügbar oder zu teuer.
    Da ein Großteil der urbanen landwirtschaftlichen Produkte roh gegessen wird, stellt die Bewässerung mit Abwasser nicht nur ein großes Gesundheitsrisiko für die Bauern dar, sondern auch für die Konsumenten. Um dieses Risiko zu minimieren, ist eine Aufbereitung des Bewässerungswassers zwingend erforderlich. Da die Umsetzung einer flächendeckenden Abwasserreinigung nicht möglich ist, muss die Behandlung vor Ort auf den Feldern erfolgen. Zusätzlich sollte die eingesetzte Technik möglichst kostengünstig und einfach sein, um die Investitionskosten für die Bauern gering zu halten.
    Ziel des vom BMBF geförderten Projekts ist die Entwicklung und Umsetzung einer effizienten und kostengünstigen Wasseraufbereitung für die Bewässerung urbaner landwirtschaftlicher Flächen in westafrikanischen Städten. Hierfür soll insbesondere auf lokal verfügbare Ressourcen und Technologien zurückgegriffen und bereits vorhandene Infrastrukturen verbessert und benutzt werden. Neben bekannten und erprobten Verfahren wie der Langsamsandfiltration oder Sedimentation, sollen auch alternative Behandlungsmethoden, wie der Einsatz von (aktivierter) Biokohle oder natürlichen Fällungs- und Flockungsmitteln untersucht werden. Desinfektion des Wassers durch Sonnenlicht stellt hierbei ein weiteres potentielles Verfahren dar.
    Das Bestreben ist, durch Kombination geeigneter Techniken die WHO-Anforderungen an Bewässerungswasser zur Verwendung für uneingeschränkte Bewässerung zu erfüllen. Hierfür werden an der Ruhr-Universität Bochum zuerst Versuche im Labormaßstab durchgeführt und die gewonnen Erkenntnisse anschließend in den westafrikanischen Städten Ouagadougou (Burkina Faso) und Tamale (Ghana) umgesetzt und erprobt.
    An dem afrikanisch-deutschen Partnerprojekt mit dem Titel "GlobE - UrbanFoodPlus: Strukturierte afrikanisch-deutsche Forschungspartnerschaft zur Steigerung der Ressourceneffizienz urbaner und peri-urbaner Landwirtschaft mit dem Ziel der Verbesserung der Ernährungs- und Einkommenssicherung in westafrikanischen Städten", sind neben den deutschen Partneruniversitäten Bochum, Freiburg, Göttingen und Kassel auch zahlreiche afrikanische und internationale Partner beteiligt. Das Gesamtprojekt ist dabei in acht Teilprojekte untergliedert, von denen drei an der Ruhr-Universität Bochum angesiedelt sind.



    Projektträger:Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
    Projektleitung am LSU (RUB): Prof. Dr.-Ing. M. Wichern, Dr.-Ing. Manfred Lübken,
    Projektbearbeitung am LSU (RUB):Korbinian Kätzl, M.Sc.
    Deutsche Projektpartner:Prof. Dr. Axel Drescher (Universität Freiburg), Prof. Dr. Bernd Marschner (Ruhr-Universität Bochum), Prof. Dr. Nikolaus Schareika (Universität Göttingen)
    Afrikanische Partner: Dr. K. Obiri-Danso (KNUST, Kumasi, Ghana)
    Internationale Partner: Dr. P. Drechsel (IWMI, Sri Lanka), Dr. B. N. Keraita, Dr. S. Pradhan (IWMI, Ghana)
    Projekthomepage:www.urbanfoodplus.org


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    Behandlung von Abwasser aus Olivenmühlen mittels eines neuen granulierten Aktivkohlebett Anaerobreaktors

    Abwasser aus der Olivenölproduktion zeichnet sich durch eine sehr schlechte mikrobiologische Abbaubarkeit aus, weswegen es in der Regel nicht in kommunale Kläranlagen eingeleitet werden darf. In Abhängigkeit des angewandten Verfahrens beträgt der Abwasseranfall nach dem Mahlprozess zwischen 0,50 und 1,50 m3 pro 1.000 kg Oliven. So kann insgesamt von einer Abwassermenge in Höhe von 30 Mio. m3 ausgegangen werden, die in den Mittelmeerländern pro Jahr während einer nur kurzen Zeitperiode nach der Olivenernte entstehen. Diese Abwässer sind reich an organischen Inhaltsstoffen, mit einem durchschnittlichen CSB-Gehalt zwischen 70 und 150 g/l. Sie enthalten zudem in einem weiten Bereich toxische Komponenten. Hier sind vor allem die polyphenolischen Bestandteile von Bedeutung, welche stark hemmend gegenüber zahlreichen Mikroorganismen sind. Im Rahmen der vom Internationalen Büro des BMBF geförderten bilateralen Kooperation zwischen dem Labor für angewandte organische Chemie der CadiAyyad Universität in Marrakesch, Marokko und dem Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik der RUB soll die Zusammenarbeit und Netzwerkbildung zwischen deutschen und marokkanischen Partnern auf diesem Gebiet gefördert werden.Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Optimierung eines integrierten Verfahrens, um die phenolhaltigen Verbindungen sowie den CSB in den Abwässern aus der Olivenölherstellung abzubauen. Es erfolgt dabei eine anaerobe Behandlung mittels granulierter Aktivkohle. Die Aktivkohle soll u.a. aus dem Olivenpresskuchen hergestellt werden. Durch dieses Verfahren werden die Nebenprodukte der Olivenindustrie in Produkte mit zusätzlichem Wertgehalt (Aktivkohle und chemische Energie) überführt, die für die Aufbereitung von Kontaminationen derselben Industrie genutzt werden können. Innerhalb der Projektlaufzeit von drei Jahren (Laufzeit 2013-2015) sind mehrere gegenseitige Forschungsaufenthalte geplant, um Ideen und Erfahrungen auszutauschen. Durch den gegenseitigen Austausch sollen vor allem die geplanten Versuche über die Behandlungsmöglichkeiten von Abwässern aus der Olivenölherstellung in dem Laboratorium des marokkanischen Projektpartners unterstützt werden.



    Projektträger:Internationales Büro des BMBF
    Projektleitung am LSU (RUB): Dr.-Ing. Manfred Lübken, Prof. Dr.-Ing. Marc Wichern
    Projektbearbeitung am LSU (RUB):N.N.
    Projektpartner:Prof. Dr. Abdelaziz Bacaoui, Laboratory of Applied Organic Chemistry, CadiAyyad University


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    Verbundprojekt: Exportorientierte Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet Abwasser – Validierung an technischen Anlagen Teilprojekt: Validierung von Bemessungs- und Betriebs-hinweisen für Belebungsanlagen

    Ziel des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Forschungsprojektes ist die Weiterentwicklung und Validierung von Bemessungsansätzen für das Belebtschlammverfahren für kalte und warme Klimazonen aus einem vorangegangenen Forschungsprojekt (FKZ 02WA0545). Die Bemessungsregeln sollen praxisnah an bestehenden Kläranlagen überprüft werden. Die Laufzeit des Projekts beträgt insgesamt vier Jahre. Die Überprüfung und Validierung der Bemessungsempfehlungen erfolgen anhand real erhobener Daten von ausgewählten Kläranlagen, z. B. in China, der Türkei und den Vereinigten Arabischen Emiraten. Die Validierung des Bemessungs-algorithmus erfolgt für unterschiedliche Randbedingungen, wie z. B. jahres-zeitlichen Schwankungen der Abwasserzusammensetzung, der Temperatur und der Salzgehalte. Um belastbare Betriebsdaten zu erhalten, sind Forschungs-aufenthalte für die Durchführung von Intensivmessphasen in den jeweiligen Ländern vorgesehen. Mithilfe der überprüften Bemessungsansätze soll es möglich sein, Kläranlagen auch in extremen klimatischen Regionen zu planen und effektiv zu betreiben. Die Ergebnisse aus diesem Projekt und den übrigen Teilprojekten des Gesamtverbundes sollen in einem DWA-Themenband zusammengefasst werden. Zusätzlich soll die ATV-DVWK A 131 um die Bemessungsempfehlungen für verschiedene Temperaturen und unterschiedliche Salzgehalte erweitert werden.
    Weitergehende Informationen zum Forschungsverbund können der EXPOVAL-Homepage entnommen werden: www.expoval.de



    Projektträger: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
    Verbundleitung: Dr.-Ing. habil. Holger Scheer, Dipl.-Ing. PeterWulff, Emscher Gesellschaft für Wassertechnik mbH, Essen
    Projektleitung am LSU (RUB): Prof. Dr.-Ing. Marc Wichern, Dr.-Ing. Manfred Lübken
    Projektbearbeitung am LSU (RUB):Dipl.-Ing. Daniel Herzer
    Projektpartner: Emscher Gesellschaft für Wassertechnik mbH, Essen, Hach-Lange GmbH, Düsseldorf


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    Weiterentwicklung und Optimierung der mikrobiellen Brennstoffzellen Technik für den Kläranlagenbetrieb

    Die biologische Reinigung von kommunalem Abwasser erfolgt in aller Regel aerob/anoxisch mit Hilfe von Mikroorganismen und künstlicher Belüftung. Neben einer guten Reinigungsleistung zeichnet sich diese Technologie allerdings auch durch einen hohen Energieverbrauch aus, der besonders im Zuge der aeroben Prozesse anfällt. Dieser kann durch die anaerobe Stabilisierung des anfallenden Schlammes und der Verbrennung des entstehenden Methans in Blockheizkraftwerken jedoch nur zum Teil ausgeglichen werden. Das ist insofern bedauerlich, als dass es der chemische Energiegehalt des Abwassers grundsätzlich ermöglichen würde, weitaus mehr Energie aus dem Abwasser zu gewinnen als verbraucht wird. Hier setzt das vom Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen (MKULNV NRW) finanzierte Forschungsvorhaben an. Mit mikrobiellen Brennstoffzellen (MBZ) lässt sich die chemische Energie des Abwassers durch von Mikroorganismen katalysierte elektrochemische Reaktionen direkt in nutzbare, elektrische Energie umwandeln. In Phase 1 des Projektes wurden im Labormaßstab Voruntersuchungen zur Optimierung des Betriebes von MBZ durchgeführt. Ziel von Phase 2 soll es nun sein, die MBZ-Technik aus dem Labor- in den halbtechnischen Maßstab zu überführen. Hierzu wurde bisher ein 45 L MBZ-System auf der Kläranlage Bottrop für über ein Jahr lang unter praxisnahen Bedingungen mit dem Ablauf der Vorklärung betrieben. Es zeigte sich, dass ein stabiler und effizienter Betrieb auch bei sehr niedrigen CSB-Konzentrationen (<150 mg/L) möglich ist und dass die Energierückgewinnung, welche im Mittel bei 0,36 kWhel/kgCSB,abb lag, negativ mit der CSB-Zulaufkonzentration korreliert. Die experimentellen Ergebnisse des Pilotsystems wurden außerdem verwendet, erstmalig zu beziffern, inwiefern sich ein großtechnisches MBZ-System auf die Stoff- und Energieströme einer KA auswirken würden. In allen gerechneten Szenarien fiel die Energiebilanz positiv aus. So trägt die MBZ durch ihre Stromproduktion derzeit alleine noch nicht zu signifikanten Energiegewinnen bei, aber die Entfernung von CSB, Stickstoff und Feststoffen vor der biologischen Stufe führt zu einem reduzierten Schlammanfall und Sauerstoffbedarf im Belebungsbecken, was sich wiederum in deutlichen Energieeinsparungen widerspiegelt. Um den Fortschritt dieser vielversprechenden Technologie in den Großmaßstab weiter voran zu treiben wird der nächste Schritt in Phase 2 der Bau einer 1000L MBZ sein, mit welcher die Betriebsweise weiter verbessert und die Hochrechnungen präzisiert werden sollen.


    Projektträger: Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen
    Verbundleitung: Dr.-Ing. Friederich-Wilhelm Bolle, RWTH
    Projektleitung am LSU (RUB): Prof. Dr.-Ing. M. Wichern, Dr.-Ing. M. Lübken
    Projektbearbeitung am LSU (RUB): Heinz Hiegemann, M.Sc.
    Projektpartner: Dipl.-Ing. Sylvia Gredigk-Hoffmann FiW e.V.
    Prof. Dr.-Ing. Karl-Georg Schmelz Emschergenossenschaft


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    Reduktion von Kohlenwasserstoffen und anderen organischen Spurenstoffen durch ein dezentrales Behandlungssystem für Verkehrsflächenabflüsse

    Im Runderlass des MUNLV „Anforderungen an die Niederschlagsentwässerung im Trennverfahren“ wird der dezentrale Regenwasserbehandlung eine bevorzugte Anwendung vor semizentralen und zentralen Behandlungen zugewiesen, ohne jedoch explizite Lösungen aufzuführen. Zwar sind einige dezentrale Regenwasserbehandlungsanlagen auf dem Markt, jedoch haben sie ein großes Defizit in der Sorption von gelösten organischen Stoffen. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll nun das von der Dr. Pecher AG entwickelte dezentrale Regenwasserbehandlungssystem FiltaPex für den Rückhalt von Kohlenwasserstoffen und organischen Spurenstoffen aus Verkehrsabflüssen optimiert werden. Laboruntersuchungen am LSU und der TU München dienen der Erforschung des Rückhalts der organischen Schadstoffe PAK, MKW, ETBE und MTBE mit Hilfe von unterschiedlichen Filterstoffen wie Steinkohle, Braunkohle, Aktivkohle und mit Phthalat behandelter Geothit sowie Filtermaterialkombinationen. Die erfolgversprechendsten Systeme werden in großtechnische Behandlungsanlagen FiltaPex eingesetzt, im Langzeitversuch betrieben und beprobt. Zeitgleich soll ein Simulationsmodell zur Modellierung des Stoffrückhaltevermögens und der Standzeit zur Abschätzung von Wartungsintervallen dezentraler Filteranlagen entwickelt werden.



    Projektträger: Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen
    Verbundleitung:: Prof. Dr.-Ing. Marc Wichern (RUB)
    Projektleitung am LSU (RUB): Dr. Eva Maile, Prof. Dr.-Ing. Marc Wichern
    Projektbearbeitung am LSU (RUB): Dipl.-Ing. Andreas Pahl/Vesting
    Projektpartner: Dr. Pecher AG, Erkrath; Technische Universität München, Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft


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    Mehrzweck-Teich-Technologien zur simultanen CO2-Absorption, Algenproduktion, BioEnergiegewinnung und Abwasserbehandlung (Internationales Büro, BMBF)

    Abwasserteiche können als Mehrzweckanlagen mit neuen Prozesstechnologien auch zur CO2-Absorption sowie Gewinnung von Bio-Rohstoffen und Energie genutzt werden. Obwohl Teiche weltweit einen großen Teil aller Kläranlagen stellen, sind die Potentiale zur Entwicklung innovativer Ansätze in Deutschland bisher kaum genutzt worden. In NZ arbeiten bereits zahlreiche Experten im Bereich fortschrittlicher Teichtechnologien. Mit dem vorliegenden Projekt soll die Zusammenarbeit und Netzwerkbildung zwischen deutschen und neuseeländischen Partnern in diesem Spezialgebiet der Umweltwissenschaften gefördert werden. Ziel ist die Entwicklung gemeinsamer Forschungsansätze für innovative Mehrzweck-Teichtechnologien und die Erstellung gemeinschaftlicher FuE-Anträge bei nationalen und internationalen Förderprogrammen. Durch die gemeinsamen Ansätze sollen die besonderen Fähigkeiten der einzelnen Partner gebündelt und weiterentwickelt werden. Die Arbeiten sollen ein breites wissenschaftliches Feld im Bereich der Teichtechnologien aufspannen und sowohl mikrobiologische Forschung an neuen Ansätzen zur Abwasserdesinfektion als auch innovative Algentechnologien und Gasemissionen aus Teichanlagen umfassen.



    Projektträger: Internationales Büro des BMBF
    Verbundleitung: Prof. Dr. Dr. Karl-Ulrich Rudolph, Institut für Umwelttechnik und Management an der Universität Witten / Herdecke gGmbH (IEEM)
    Projektleiter am LSU(RUB) : Prof. Dr.-Ing. M. Wichern
    Projektbearbeitung am LSU (RUB): N.N.
    Projektpartner: Institut für Umwelttechnik und Management an der Universität Witten/Herdecke gGmbH, Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik an der Ruhr-Universität Bochum, GWFA Global Water Franchise Agency GmbH, ESR - Institute of Environmental Science and Research, National Institute of Water & Atmospheric Research (NIWA)