Upgrade eines konventionellen Belebungsbeckens zu einem Moving-Bed-Biofilm-Reaktor

Transkript

1 Upgrade eines konventionellen Belebungsbeckens zu einem Moving-Bed-Biofilm-Reaktor Moving-Bed-Biofilm-Reaktoren (MBBR) können durch den Einsatz von Biofilm- Aufwuchskörpern mit einer höheren Konzentration an Belebtschlamm betrieben werden. Somit gelten sie als platzsparende Lösungen bzw. auf diese Weise können überlastete Belebungsbecken aufgerüstet werden. Im Pilotmaßstab soll durch den Einsatz von einer bestimmten Art von Aufwuchskörpern (Linpor) untersucht werden, inwieweit die Belastbarkeit eines konventionellen Belebungsbeckens erhöht werden kann. Weitere Vorteile/Nachteile des Verfahrens sollen dabei aufgeklärt werden. MBBR Dr. Vanessa Parravicini,

2 Klärschlammmonoverbrennung für P-Rückgewinnung aus Klärschlamm: Kosten- und Energieanalyse marktverfügbarer Systeme Alternativ zur P-Düngemittelproduktion aus Rohphosphaten gibt es in Österreich Bestrebungen zur Rückgewinnung von P aus P-reichen Güterflüssen wie Klärschlamm Für eine Rückgewinnung großer P-Mengen wird eine dezentrale Monoverbrennung des Klärschlammes empfohlen. Derzeit gibt es nur wenige Kapazitäten in Ö. Der Bedarf und finanzielle Aufwand für den Bau von Monoverbrennungsanlagen in Ö und die Energiebilanz der Anlagen soll ermittelt werden Inhalt der Arbeit: Literaturstudie zu veröffentlichten Kosten und Energiebilanzen von Monoverbrennungsanlagen Marktumfrage bei Herstellern zu Kosten der Systeme bei unterschiedlichen Größen der Anlagen Berechnung der Kosten unter Berücksichtigung Economy of Scale Berechnung von Energiebilanzen für unterschiedliche Szenarien (mit/ohne Vortrocknung des Klärschlamms) Arabel Amann aamann@iwag.tuwien.ac.at

3 Zukunft der landwirtschaftlichen Klärschlammverwertung in Österreich Neben der zukünftig angedachten Phosphorrückgewinnung aus größeren Kläranlagen bleibt die direkte landwirtschaftliche Verwertung die einzige derzeitige nährstoffgerechte Nutzung von Phosphor aus Klärschlamm Durch privat-rechtliche Einschränkungen ist mit weiterem Rückgang der landwirtschaftlichen Verwertung zu rechnen Diese Arbeit soll daher Szenarien unterschiedlicher (privat)-rechtlicher Einflüsse auf die verfügbaren Flächen für die landwirtschaftliche Verwertung analysieren Inhalt der Arbeit: Analyse der derzeitigen Gesetzeslage der landw. Verwertung Analyse der privat-rechtlichen Vereinbarungen, die die landw. Verwertung einschränken und Erhebung zukünftiger Veränderungen Auswertung der INVEKOS Datenbank mit ArcGIS/R zur Erhebung der derzeitigen und zukünftig verfügbaren Flächen (untersch. Szenarien) Vergleich anfallender Klärschlamm-P-Mengen mit Nährstoffbedarf der verfügbaren Flächen Erhebung von Regionen mit Auswirkungen auf die Entsorgungswege Arabel Amann

4 Phosphorfraktionierung Untersuchung von Sedimentproben aus dem Neusiedlersee und anderer Wasserkörper Bestimmung des Phosphorgehaltes und der vorliegenden Phosphorverbindungen im Sediment Selbstständiges Arbeiten im Labor nach Einweisung in das Analyseverfahren Auswertung der Ergebnisse und Vergleich mit weiteren Ergebnissen der Sedimentanalytik sowie der Literatur Arabel Amann

5 Veränderung des Oxidationsgrades von organischem Kohlenstoff durch Ozon Weitergehende Abwasserreinigung mittels Ozon Durch die Anwendung von Ozon als weitergehenden Reinigungsschritt zur Entfernung von biologisch nicht/schwer abbaubaren organischen Verbindungen ändern sich sowohl der Oxidationsgrad als auch die biologische Abbaubarkeit im Abwasser. Ziel der Arbeit ist die Untersuchung der Veränderungen in Abwassermatrix und Abbaubarkeit mittels chemischer Analytik und Abbauversuchen infolge einer Ozonung. Dr. Heidemarie Schaar

6 EEM Fluoreszenz-Spektroskopie für eine innovative und schnelle Charakterisierung von Seesedimenten EEM (Excitation-emission-matrix) Fluoreszenz-Spektroskopie ist ein im Forschungsbereich Trinkwassermonitoring etabliertes Verfahren. Die Anwendung in Gewässern ist bisher aber sehr beschränkt und bietet erhebliches Innovationspotential. Im Rahmen der Masterarbeit wird diese Technik in der Fallstudie Neusiedlersee verwendet und getestet. Ziel ist, charakteristischen EEM-Fingerprints für Seesedimenten zu identifizieren, die eine wesentliche Unterstützung für die Extrapolation von Laborversuchen und Vorortuntersuchen auf größere Schilf- bzw. Seebereichen sein werden. Inhalt: Analyse von Seesedimentproben durch Fluoreszenz-Spektroskopie Festlegung von charakteristischen Fingerprints für die organische Matrix der Proben Gruppierung der Sedimenttypen nach EEM, ots-gehalt und unterschiedlichen Umgebungsparametern Dr. Ottavia Zoboli

7 Charakterisierung eines Kanaleinzugsgebiets mittels GIS- Auswertung als Grundlage einer Stoffflussanalyse für Schwermetalle Im Rahmen des TEMPEST-Projektes sollen die Stoffflüsse von Mikroschadstoffen auf Kanaleinzugsgebietsebene mittels Stoffflussanalyse (SFA) den Quellen zugeordnet werden. Dafür ist eine detaillierte Charakterisierung des Kanaleinzugsgebietes notwendig um darauf aufbauend anhand von Emissionsfaktoren und Transferkoeffizienten die Stoffflüsse im System abzubilden. Für Schwermetalle liegen bereits viele ähnliche Untersuchungen vor, so dass eine SFA gut durchgeführt werden kann. In dieser Arbeit sollen die Daten des Kanaleinzugsgebietes CSO R05 in Graz erfasst werden. Aufgaben: Charakterisierung urbaner Flächen mittels Auswertung vorhandener Datensätze (z.b. Openstreetmap) in einem Geoinformationssystem (GIS) Darauf aufbauend: Stoffflussanalyse ausgewählter Schwermetalle in STAN Notwendige Vorkenntnisse: solide GIS- Kenntnisse, Datenbank-Kenntnisse, Grundkenntnisse SFA Beginn: Jederzeit Steffen Kittlaus Quelle: T. Hofer 2014

8 Stoffflussanalysen für Mikroschadstoff- Einträge in Kanalisationssystemen Mikroschadstoffe (z.b. Schwermetalle, perfluorierte Tenside) aus dem Abwasser stellen sowohl für die Klärschlammverwendung als auch für die Ökosysteme der aufnehmenden Gewässer ein Problem dar. Um Maßnahmen zur Reduzierung der Schadstoffeinträge zu ergreifen, ist die Identifikation und Quantifizierung der wichtigsten Eintragsquellen und pfade in die Kanalisation eine notwenige Voraussetzung. Im Rahmen des TEMPEST-Projektes sollen mit Hilfe von Stoffflussanalysen systematisch die Einträge den Quellen zugeordnet werden. Inhalte Literaturrecherche zu Mikroschadstoffen Charakterisierung von Kanal- Einzugsgebieten Erstellen und Interpretieren von Stoffflussanalysen Steffen Kittlaus

9 Modellierung von Schwermetalleinträgen aus Bergbau und Erzlagerstätten in Oberflächengewässer Schwermetalle werden aus verschiedenen anthropogenen und natürlichen Quellen in Oberflächengewässer eingetragen. Lokal können durch aufgelassene Erzgruben oder oberflächliche Erzlagerstätten sehr hohe Zusatzfrachten eingetragen werden. Auf Basis des Atlas der Geochemie von Bachsedimenten der Geologischen Bundesanstalt sollen kritische Orte identifiziert und Modellansätze zur Quantifizierung dieser Schwermetall-Einträge entwickelt werden. Vorkenntnisse: GIS, (Geo)chemie, Statistik Aufgabe: Literaturrecherche Auswertung der vorliegenden Datensätze Implementierung eines Modellansatzes Steffen Kittlaus

10 Laborversuche mit einem Membran-Adsorptions-Rohrmodul Bei der weitergehenden Abwasserreinigung werden z.b. mittels Aktivkohleadsorption organische Spurenstoffe aus dem Kläranlagenablauf entfernt. In einem Membran-Adsorptions-Rohrmodul werden die Membranfiltration und Adsorption kombiniert. Das Entfernungspotential für Spurenstoffe und andere Parameter soll im Labormaßstab untersucht werden. Inhalt: - Durchführung von Vorversuchen mit unterschiedlichen Adsorptionsmitteln (Zeolith, Aktivkohle) - Durchführung von Vorversuchen mit unterschiedlichen Membranen - Durchführung von Versuchen mit einem Membran- Adsorptions-Modul zur Untersuchung der Systemstabilität Daniela Reif dreif@iwag.tuwien.ac.at

11 Elektrodialyse: Wertstoffgewinnung aus Abwasserströmen Rückgewinnung von Salzen aus salzhaltigen Abwasserströmen mit konventioneller ED Aufkonzentrierung von NH4-N und P haltigen Strömen mit konventioneller ED zum Wiedereinsatz als Düngemittel Erzeugung von Säuren und Basen mittels bipolarer Elektrodialyse Inhalt: Literaturrecherche Planung und Durchführung von Laborversuchen Optimierung von Betriebsparametern Festlegen einer geeigneten Prozessführung ED- Anlage im IWR Technikum Daniela Reif dreif@iwag.tuwien.ac.at

12 Elektrodialyse: Verhalten von Mikroverunreinigungen Polare organische Spurenstoffe, die durch andere weitergehende Abwasserreinigungsverfahren nicht vollständig entfernt werden können Entfernung von Schwermetallen aus kommunalen und industriellem Abwasser Entfernung von freier bakterieller DNA Inhalt: Literaturrecherche Planung und Durchführung von Laborversuchen Optimierung von Betriebsparametern Festlegen einer geeigneten Prozessführung ED- Stack im IWR Technikum Daniela Reif

13 Monitoring of antibiotic resistance in wastewater treatment plant In wastewater treatment plants (WWTPs) different microorganisms meet and fight for survival under various selection pressures, also coming from antibiotics. This may lead to development and spread of antibiotic resistance. Our goal is to fight with spread of antibiotic resistance in WWTP through understanding of its mechanisms and patterns. To achieve our goal, we need your help! Your objectives will be: o o To evaluate free DNA extraction method from wastewater, To quantify free DNA in real wastewater samples and detect antibiotic resistance genes. What will you learn? o Extraction and quantification of DNA, gel electrophoresis, PCR reaction, working in biological laboratory. Contact: Katarzyna Slipko kslipko@iwag.tuwien.ac.at

14 Contact: Katarzyna Slipko Co - selection of antibiotic resistance in wastewater treatment plants Different conditions, called selection pressures (e.g. presence of heavy metals or antibiotics) cause microorganisms to develop specific mechanisms allowing them to survive in those environments. In wastewater treatment plants (WWTPs), many different selection pressures can be found, however, it is not clear how they contribute to emerging and spread of antibiotic resistance. Our goal is to understand the effect of selection pressures on development of antibiotic resistance in WWTPs and you can take part in it! Your objective will be: o To evaluate the effect of heavy metals on antibiotic resistant bacteria in WWTPs. What will you learn? o How to work with lab scale WWTPs, to proceed samples and quantify bacteria with different methods.

15 Quelle: Prototypenentwicklung Automatisierte Kapillarelektrophorese Weiterentwicklung des Messsystems zur Auftrennung und Quantifizierung gelöster anorganischer Ionen Durchführung von Versuchsreihen auf Trinkwassermatrix - Abwassermatrix Oberflächengewässer Elektrolytentwicklung zur Detektion umweltrelevanter Nährstoffparameter Roland Fuiko rfuiko@iwag.tuwien.ac.at

16 Auftreten mikroskopischer Leitorganismen im Belebtschlamm von Kläranlagen Aus dem mikroskopischen Bild des Belebtschlammes und dem Auftreten spezifischer Leitorganismen lassen sich Aussagen über die Betriebsstabilität und Betriebsweise von Kläranlagen treffen Inhalte Statistische Ausarbeitung eines von der Salzburger Landesregierung erhobenen Datensatzes Korrelation zwischen Leitorganismen und verfahrenstechnischen Kennwerten von Belebungsanlegen (Betriebsparameter, Belastungsparameter) Masterarbeit Computerarbeit mit statistischen Datenbankanalysen Datenauswertung von Eigen- und Fremduntersuchungen auf Kläranlagen. Norbert Kreuzinger

17 Adsorptions- und Desorptionseigenschaften von Mikroplastik Mikroplastik (Plastikbestandteile < 5 mm) in Gewässern ist zur Zeit ein heiß diskutiertes Thema Eine in diesem Zusammenhang diskutierte Problematik von Mikroplastik ist die Adsorption von organischen Schadstoffen an Mikroplastik bzw. das Freisetzen von Zusatzstoffen. Inhalt: - Durchführung von Laborversuchen (Becherglasversuche) mit unterschiedlichen Kunststoffen, Wässern und Substanzen - Erstellung von Adsorptions- und Desorptionsisothermen zur Charakterisierung des Adsorptions- Desorptionsverhaltens im Zusammenhang mit Mikroplastik Norbert Kreuzinger norbkreu@iwag.tuwien.ac.at

18 Betriebliche Einflussfaktoren auf die Lachgasemission bei der biologischen Abwasserreinigung Lachgas (N 2 O) ist ein sehr wirksames Klimagas und kann u.a. während der Stickstoffentfernung bei der biologischen Abwasserreinigung gebildet und in die Atmosphäre emittiert werden. Im Labormaßstab soll untersucht werden, welche Betriebsbedingungen (z.b. O 2 -Konz., Nitrit-Konz., Belastungsverhältnisse) die N 2 O- Produktion während der Nitrifikation und Denitrifikationbegünstigen können. Die Laborergebnisse sollen aufklären, welche betriebliche bzw. konstruktive Maßnahmen auf Kläranlagen notwendig wären, um die N 2 O-Emission wirksam zu reduzieren. Vanessa Parravicini

19 Lebenzyklusanalyse (LCA) des Baues einer kommunalen Kläranlage Wie viel Energie und Ressourcen werden durch den Bau einer kommunalen Kläranlage verbraucht? Wie hoch ist die damit verbundene Emission an Treibhausgasen? Welche weitere ökologischen Aspekte sind mit dieser Bauaktivität verbunden? All diese Frage sollen im Rahmen dieser Masterarbeit für zwei fiktiven Kläranlagen mit bzw. ohne Faulung evaluiert werden. Die Bewertung soll auf Basis einer Lebenszyklusanalyse (LCA) nach ISO14044 erfolgen. Im Bilanzrahmen wird das gesamte Lebenszyklus der eingesetzten Ressourcen von der Gewinnung bis hin zur Entsorgung betrachtet. Dabei werden aktuelle Analysentools wie z.b. kumulative Energie Analyse, CO 2 -Fußabdruck und Eco- Indikator 99 angewendet. Vanessa Parravicini

20 Rückgewinnung von Al aus Wasserwerksschlämmen für eine interne Wiederverwendung Der Einsatz von Aluminium als Flockungs- und Flockungshilfsmittel stellt einen zentralen Prozess der in der Trinkwasseraufbereitung dar. Die entstandenen Schlämme weisen dabei Al auf, das sich zur Reduktion von neu zugesetztem Al wiederverwenden lässt, um dadurch die Chemikalienkosten in Wasserwerken zu reduzieren. In der Masterarbeit soll untersucht werden: wie hoch der Anteil an rezyklierbarem Al bei unterschiedlichen Anwendungsszenarien liegt. wie das eingesetzte Al wieder in den Prozess eingeschleust werden kann. wie hoch die Kostenersparnis für Wasserwerke ist. Norbert Kreuzinger Industriepartner: STRABAG Wassertechnik

21 Bedeutung von Kläranlagen für die Thematik der Antibiotikaresistenzen ein Review Über das Abwasser werden neben Antibiotika selbst auch resistente Bakterien in die Kläranlagen eingetragen. Dort kann es zum Transfer von Resistenzgenen von medizinisch relevanten Bakterien auf Umweltbakterien kommen und dadurch ein genetische Pool an Antibiotikaresistenzen in der aquatischen Umwelt aufgebaut werden. Inhalte Zusammenfassung des Wissens zum Thema Antibiotika und AB- Resistenzen und Kläranlagen Masterarbeit Literaturarbeit über die Erstellung einer Reviewarbeit über das Vorkommen von Antibiotika und Antibiotikaresistenzen im Ablauf von Kläranlagen Norbert Kreuzinger