Prüf- und Entwicklungsinstitut für Abwassertechnik an der RWTH Aachen e.V.

ELIM - Innovatives Verfahren zur Beseitigung abbauresistenter Spurenstoffe durch dezentrale Abwasserreinigungsanlagen - Abschluss: 2017

Projektlaufzeit:
Januar 2016 - Dezember 2017

Gefördert durch:
AIF Projekt GmbH - Förderprogramm ZIM

Inhalt:
Inhalt des Projektes ELIM ist die Entwicklung eines innovativen Verfahrens zur Elimination abbauresistenter Spurenstoffe in dezentralen Abbwasserreinigungsanlagen durch UV-Bestrahlung. Der Projektschwerpunkt liegt dabei in der Entwicklung eines neuartigen Durchlaufreaktors mit spezieller Geometrie und einer Titanoxid-Katalysatorschicht. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit soll der Abtrag der TiO2-Beschichtung 1% nicht überschreiten. Um dies zu überwachen, ist der Einsatz einer neuartigen Lumineszenzfarbstoffschicht vorgesehen. Über eine Änderung der Lumineszenzintensität bzw. -farbe soll die Abnutzung des Katalysators angezeigt werden. Die entwickelte Beschichtung soll durch UV-Bestrahlung zur Photokatalyse befähigt werden. Durch die Bestrahlung sollen an der Oberfläche der TiO2-Katalysatorschicht freie Radikale entstehen, die Reaktionsprozesse auslösen, an deren Ende biologisch nicht abbaubare Verbindungen vollständig oxidiert werden sollen.
Parallel zur Technikentwicklung werden am PIA Prüf- und Testmethoden für vierte Reinigungsstufen für Kleinkläranlagen entwickelt, um zukünftig entsprechende Verfahrenstechniken im Rahmen des europäischen Zertifizierungsverfahren (gemäß EN 12566) auf ihre Wirksamkeit hin belastbar untersuchen und zertifizieren zu können.

Projektpartner:
batchpur GmbH und Co. KG, Wilnsdorf
Universität Siegen, Lehrstuhl für Anorganische Chemie, Siegen

Abwasserbehandelnde Flächenbeläge - Projekt zur Herstellung "selbstreinigender Pflastersteine" - Abschluss: 2010

Gefördert durch:
Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)

Projektlaufzeit:
Mai 2008 - Februar 2010

Inhalt:
Bedingt durch die Siedlungsstruktur und die Nutzung von Kraftfahrzeugen sind in Wohn-, Gewerbe- und Industriegebieten viele Flächen befestigt. Auf Parkflächen kommt es häufig zu Verschmutzung, beispielsweise durch Ölverluste oder Reifenabrieb. Auch in vielen Industrie- und Gewerbegebieten werden befestigte Flächen u.a. mit Ölen und Fetten verschmutzt. Die von diesen Flächen (insbesondere gewerblich genutzter Grundstücke) bei Niederschlagsereignissen abfließenden Wassermengen werden bisher als verschmutztes Niederschlagswasser einer speziellen Behandlung zugeführt. Ohne diese Behandlung werden Verschmutzungen auf Pflasterflächen, die keine oder nur eine geringe Wasserdurchlässigkeit aufweisen, bei Niederschlagsereignissen abgespült und gelangen in oberirdische Gewässer, in das Grundwasser oder in die Kanalisation. Das Hauptziel des Projektes ist die Entwicklung und Optimierung von wasserundurchlässigen Pflastersteinen, die diese Verschmutzung an ihrer Oberfläche durch Photokatalyse abbauen. Am Ende dieses Vorhabens soll eine Möglichkeit zur Verfügung stehen, Flächen mit "selbstreinigenden" Pflastersteinen herzustellen. Bei der Herstellung dieser Pflastersteine soll als Photokatalysator Titandioxid zu gegeben werden. Das besondere dieses neu entwickelten Titandioxides ist, dass zur Reaktion nicht nur UV-Strahlung, sondern auch Strahlung aus dem Bereich des sichtbaren Lichtes genutzt werden kann.
In der ersten Projektphase werden orientierende Versuche mit Pflastersteinen durchgeführt, die mit unterschiedlichen Zusätzen von Titandioxid hergestellt wurden. Die Versuche werden in Anlehnung an die Untersuchungen zu Mineralölkohlenwasserstoffen der Zulassungsgrundsätze "Abwasserbehandelnde Flächenbelege" des Deutschen Institutes für Bautechnik (DIBt) durchgeführt. Nach Abschluss dieser Versuche und nach Auswertung der Ergebnisse werden die Steine für die Versuche der zweiten Projektphase ausgewählt. Des Weiteren werden ggf. die Versuchseinrichtungen und -durchführungen optimiert.
In der zweiten Phase werden weitergehende Untersuchungen zum Abbauverhalten der ausgewählten Steine durchgeführt. Weiterhin wird auf dem Gelände des PIA eine Parkfläche inklusive Probenahmemöglichkeiten für Langzeituntersuchungen unter Praxisbedingungen hergestellt. Die verschiedenen Versuche bilden die Basis zur Entwicklung und Optimierung von Prüfverfahren für dieses Projekt.

Projektpartner:
- Menk’sche Betonsteinwerke GmbH & Co. KG
- Ingenieurbüro Bokatec
- KRONOS INTERNATIONAL Inc

Anwendbarkeit der Trübungsmessung zur Festlegung der Hygienisierung von Kleinkläranlagen - Abschluss: 2007

Gefördert durch:
Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen

Projektlaufzeit:
2006 bis 2007

Inhalt:
Kleinkläranlagen mit Hygienisierungsstufe sollen gemäß den Zulassungsgrundsätzen des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) das Abwasser soweit hygienisieren, dass in 100 ml Ablaufwasser höchstens 100 fäkalkoliforme Keime enthalten sind. Für eine Einschätzung der Hygienisierungsleistung dieser Anlagen während der Wartung vor Ort, fordert das DIBt die Feststellung der Trübung des gereinigten Abwassers mit der Messung des spektralen Absorptionskoeffizienten (SAK) bei 520 nm. Ein Zusammenhang zwischen der Trübung des gereinigten Abwassers und dessen Gehalt an fäkalkoliformen Keimen ist jedoch weder wissenschaftlich belegt, noch wird er von Erfahrungswerten gestützt. Aus diesem Grunde wurde in diesem Forschungsvorhabens dieser Zusammenhang an neun Kleinkläranlagen und einer kleinen Kläranlage näher untersucht. Dazu wurden den Trübungswerten des gereinigten Abwassers der Kläranlagen die jeweiligen E.coli-Werte gegenübergestellt. Im Rahmen der Ermittlung der E.coli-Werte wurde zudem die Vergleichbarkeit der Bestimmungsverfahren „Colilert-18/Quanti-Tray“ und „Compact Dry“ untersucht.

Abschlussbericht:
http://www.lanuv.nrw.de/landesamt/forschungsvorhaben/details/?tx_mmkresearchprojects_pi1%5Buid%5D=219

Bestimmung der Tagesfrachten häuslichen Abwassers beim Betrieb von Kleinkläranlagen nach EN 12566 und DIN 4261 - Abschluss: 2009

Gefördert durch:
Deutsches Institut für Normung e. V. (DIN)

Projektlaufzeit:
März 2009 – Dezember 2009

Inhalt:
In Deutschland wird von einem Bestand von 1.000.000 bis 1.250.000 Kleinkläranlagen ausgegangen, von dem mehr als 30 % im Laufe der kommenden 15 Jahre renoviert oder neu errichtet werden müssen. Die Dimensionierung von Kleinkläranlagen beruht auf einer Schmutzfracht von 60g BSB5/(E*d), wie sie in der Richtlinie 91/271/EWG festgelegt ist. Diese Schmutzfracht wurde nicht nur für häusliches Schmutzwasser sondern auch für kommunales Abwasser mit Anteilen gewerblicher und industrieller Einleiter bestimmt und in die Richtlinie aufgenommen. Im Rahmen des Projektes ist geplant, zur Ermittlung der einwohnerspezifischen Schmutzfracht an verschiedenen Standorten Proben im Zulauf von in Betrieb befindlichen Kleinkläranlagen zu entnehmen und diese hinsichtlich relvanter Standardparameter zu analysieren. Ziel ist es, daraus spezifische Verfahrens- und Bemessungsgrundlagen für die Normungsarbeit abzuleiten, die zunächst in einer PAS (=Public Available Specification) durch das DIN der Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden.

Projektpartner:
- Institut für Siedlungswasserwirtschaft an der RWTH Aachen (ISA)

Eignungstest einer Kompaktkläranlage und Abbauversuche von Abwasserinhaltsstoffen unter Verwendung des biologischen Reinigungsträgers EIMO® - Abschluss: 2005

Gefördert durch:
Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen

Projektlaufzeit:
September 2004 bis Dezember 2005

Inhalt:
Ziele dieses Untersuchungsvorhabens sind Entwicklung und Test von Kompaktkläranlagen mit Keramikfilter zur Reinigung von saisonal anfallenden Abwässern. Fragen zur technischen Auslegung und Betriebsüberwachung, zur Hygiene, Reinigungsleistung und Prozessoptimierung sollen in diesem Vorhaben geklärt werden. Zusätzlich soll der Einsatz des biologischen Reinigungsträgers EIMO® (Einschluss-Immobilisierte Mikro-Organismen) von der Firma Hartmann Wasserrecycling aus Lupfig/Schweiz untersucht werden. Bei EIMO® handelt es sich um einen Biofilm in Kapselform, wobei konzentrierte Biomasse in eine langzeitstabile Polymermatrix eingeschlossen ist.
Der Eignungstest dauert 12 Wochen und umfasst die Überprüfung von Normallastsituationen und Untersuchungen zu Überlast- und Niedriglastsituationen. Damit orientiert sich der Eignungstest an den Prüfbedingungen der Kleinkläranlagenprüfung nach EN 12566 – Teil 3. Es sind Untersuchungen zur Reinigungshäufigkeit und -dauer sowie zu Möglichkeiten variabler Betriebszeiten der Membrantrenneinheit geplant.
Parallel zum Eignungstest der Pilotanlage mit belebtem Schlamm werden Versuche mit Einschluss-Immobilisierten-Mikro-Organismen (EIMO®) durchgeführt. Die Versuche erfolgen im Labor- und im Pilotmaßstab.

Projektpartner:
- Aqua-System AG, Winterthur/ Schweiz
- Hartmann Wasserrecycling, Lupfig/ Schweiz
- VP-KASAG Verfahrens- und Prozesstechnik AG, Spreitenbach/ Schweiz
- Institut für Siedlungswasserwirtschaft (ISA) RWTH Aachen

Optimierung von Kleinkläranlagen zur verbesserten Makro- und Mikroschadstoffelimination (OPTITREAT) - Abschluss: 2017

Gefördert durch:
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Förderprogramm BONUS der europäischen Union

Projektlaufzeit:
Februar 2014 – März 2017

Inhalt:
Das Forschungsprojekt OPTITREAT beleuchtet die aktuelle Praxis der kleinkläranlagenbasierten Abwasserbehandlung im Ostseeraum und soll Ursachen möglicher vorhandener Defizite ermitteln sowie bestehende Wissenslücken zu Reinigungsprozessen in Kleinkläranlagen schließen. Die Förderung erfolgt über das Ostsee-Forschungsprogramm BONUS, dessen Ziel es ist, die negativen Folgen von Umweltverschmutzung und dem Verlust an biologischer Vielfalt im Ostseeraum im Rahmen grenzüber-schreitender Zusammenarbeit zu erforschen und zu bekämpfen. Die Fördermittel stammen jeweils zu 50 % vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und von der Europäischen Union.
Neben dem PIA sind an dem dreijährigen Projekt Partner aus den Ostseeanrainerstaaten Schweden (Swedish Environmental Research Institute, IVL) und Polen (Institute of Ecology for Industrial Areas, IETU) beteiligt. Koordiniert wird das Projekt durch den schwedischen Partner IVL.
OPTITREAT hat zum Ziel, auf Basis von Technologieuntersuchungen und Erfassung des Status-Quo zu Einsatzbedingungen von Kleinkläranlagen Empfehlungen zu erarbeiten, um die bisher im Ostseeraum auf dem Markt existierenden Kleinkläranlagentechnologien hinsichtlich der Nährstoff- und Spurenstoffelimination zu optimieren. Im Fokus stehen Untersuchungen zum Einfluss physikalisch-chemischer Betriebsparameter auf die Reinigungsleistung von Kleinkläranlagen. Der technische Arbeitsteil ist auf Optimierungsmaßnahmen zur verbesserten Nährstoff- und Spurenstoffelimination in bereits bestehenden Kleinkläranlagen-systemen ausgerichtet. Der Nutzen für die auf dem Markt agierenden Kleinkläranlagenhersteller wird hierbei um ein Vielfaches größer eingeschätzt, als die Neuentwicklung einer Systemtechnologie, von der, aufgrund erforderlicher Maßnahmen zur Produktionsumstellung, nur wenige Hersteller profitieren würden. Empfehlungen zur Produktergänzung im Rahmen von Systemoptimierungen sollen hingegen eine größere Anwendergruppe erreichen.
Für die Durchführung des Projektes wurden von drei Anlagenherstellern ihre Kleinkläranlagen mit unterschiedlichen Technologien zur Verfügung gestellt (Technologie A: Festbettreaktor; Technologie B: Wirbelbettreaktor; Technologie C: Belüfteter Biofilter). Die Untersuchungen umfassen eine ganzheitliche Betrachtung bzw. Beurteilung der Reduktionswirkungsgrade zu Nährstoffen, Krankheitserregern, Pharma- und Körperpflegeprodukten sowie zu antibiotikaresistenten Keimen. Hierbei übernimmt das PIA hauptverantwortlich den Betrieb der drei Kleinkläranlagen auf seinem Prüf- und Testfeld in Aachen. Im Sommer 2014 fand ein gemeinsamer Workshop mit den Herstellern statt, um die Betriebs- und Untersuchungsbedingungen im Vorfeld abzustimmen und eine einheitliche und vergleichbare Vorgehensweise festzulegen. Die Untersuchungen zu antibiotikaresistenten Keimen, zu optimalen Betriebsparametern für effektive mikrobiologische Aktivitäten sowie zum Abbauvermögen von Nährstoffen und Mikroverunreinigungen unter verschiedenen physikalisch-chemischen Bedingungen erfolgen in dem Projekt hauptverantwortlich durch die Partner aus Schweden und Polen.
In einem eigenen Arbeitspaket soll für jedes Partnerland ergänzend der aktuelle Stand zu Betriebs- und Wartungsvorgaben von Kleinkläranlagen erfasst und eine vergleichende Analyse (Benchmarking) von bewährten oder vorbildlichen Methoden (Best Practice) zur Leistungssteigerung vorhandener Kleinkläranlagentechnologien durchgeführt werden.
Weitere Informationen finden Sie auf der Internetseite des Projektes. (LINK)

Projektpartner:
- Swedish Environmental Research Institute (IVL), Stockholm/Schweden
- Institute of Ecology for Industrial Areas (IETU), Katowice/Polen

Qualifizierung von Bio-Kleinkläranlagen zur automatischen Fernüberwachung (KASKO) - Abschluss: 2008

Gefördert durch :
Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWi)

Projektlaufzeit:
09.2006-08.2008

Inhalt:
Voraussetzungen für den Einsatz von Kleinkläranlagen als Dauerlösung für die Behandlung häuslichen Abwassers sind neben der grundsätzlichen Leistungsfähigkeit der Anlagen, ein ordnungsgemäßer Einbau, Betrieb sowie die überwachung und Wartung der Anlagen. Defizite sind vor allem bei den letzten Aspekten auszumachen, was auf einen Mangel an Motivation und Wissen bei den Betreibern und auf Zeitmangel bei den verantwortlichen Behörden zurückzuführen ist. Das hat zur Folge, dass Betriebsstörungen nicht umgehend behoben und dadurch die geforderten Ablaufwerte nicht eingehalten werden. Eine Möglichkeit diesen Defiziten zu begegnen, ist eine kontinuierliche Fernüberwachung von Kleinkläranlagen. Das zurzeit von der Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik (GFaI) durchgeführte Projekt KASKO hat zum Ziel, marktübliche Kleinkläranlagen für eine automatische Fernüberwachung zu qualifizieren. Das PIA unterstützte die GFaI im Jahre 2007 mit praxisnahem Anlagenwissen sowie beim Aufbau von Projektkooperationen mit Kleinkläranlagenherstellern.

Temperaturuntersuchungen in Kleinkläranlagen - Abschluss: 2005

Gefördert durch:
Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen

Projektlaufzeit:
Mai 2005 bis Juli 2005

Inhalt:
Sowohl in der mechanischen wie in der biologischen Reinigungsstufe einer Kleinkläranlage hat die Abwassertemperatur einen entscheidenden Einfluss auf die Reinigungsprozesse. Dennoch wird die Abwassertemperatur bei der Entwicklung und Bemessung von Kleinkläranlagen bisher nicht berücksichtigt. Vor allem für die Bemessung von Kleinkläranlagen mit weitergehenden Reinigungsleistungen und für Anlagen mit Membranfiltration sind aber Kenntnisse über die Abwassertemperatur erforderlich.
Im Rahmen des Projektes wurden die Abwassertemperaturen in Kleinkläranlagen festgestellt und ihr Vorkommen nach Verfahrenstechnik und jahreszeitlichem Verlauf sowie ihre Beeinflussung durch die Art der Belüftung untersucht. Von besonderem Interesse war das Ermitteln von Tiefsttemperaturen. Für die Untersuchung wurden über 1.000 Daten aus Wartungsprotokollen von Kleinkläranlagen der Regionen Bergisches Land und Eifel ausgewertet.
Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen, dass im Zeitraum Januar 2001 bis Juni 2005 die Abwassertemperaturen in Kleinkläranlagen häufig unter 10 °C und, in einem nicht unerheblichen Maße, sogar unter 6 °C lagen. Besonders kaltes Abwasser hat aufgrund der Beeinflussung physikalischer, biologischer und chemischer Prozesse negative Auswirkungen auf die Reinigungsleistungen. In Zukunft sollte daher der Parameter „Abwassertemperatur“ bei der Konzeption und Bemessung von Kleinkläranlagen stärker berücksichtigt werden. Hierbei ist auch die Art der Luftzufuhr (Ansaugung von Innen- oder Außenluft) zu berücksichtigen.

Untersuchungen zur Gasentwicklung in Kleinkläranlagen - Abschluss: 2006

Gefördert durch:
Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen

Projektlaufzeit:
Januar 2005 bis Dezember 2006

Inhalt:
Im Rahmen des Projektes wird die Gasbildung in verschiedenen Kleinkläranlagensystemen untersucht. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Erfassung von Methan gelegt. Methan (CH4) entsteht bei Faulprozessen und ist ein hochentzündliches Gas, das mit Luft bzw. Sauerstoff hochexplosive Gemische bildet. Da bei fast allen derzeit betriebenen Systemen zur dezentralen Reinigung häuslichen Schmutzwassers anaerobe Betriebszustände auftreten, sind Untersuchungen zur Entstehung explosionsfähiger Atmosphären erforderlich. Der Explosionsbereich liegt zwischen 4,4 und 16,5 Vol% Methan in Luft und das Maximum der Explosionskraft bei 9,4 Vol%.
Methanmessungen werden in einer Auswahl von Kleinkläranlagen durchgeführt, die zum einen auf dem Prüffeld des PIA und zum anderen auf Privatgrundstücken im Kreis Düren betrieben werden.
Bei den Messungen wird ein Gaswarnsystem eingesetzt, das über Messwertgeber verfügt, die auf dem Prinzip der optischen Detektion von Gasen über Infrarotfrequenzen basieren.
Die kontinuierlichen Methanmessungen auf dem Prüffeld des PIA werden seit Juli 2005 und die Vor-Ort-Messungen seit September 2005 durchgeführt.