Lesjean, B. (2011): Market prospects of low pressure membrane filtration systems for wastewater treatment.

In: International Congress on Membranes and Membrane Processes 2011 (ICOM). Amsterdam. 23.07.-29.07. 2011

Lüdicke, C. , Stüber, J. (2011): Operational experience of containerised sequencing batch MBR plant for semi-decentralised areas reaching high effluent requirements.

In: 6th IWA Specialist Conference on Membrane Technology for Water and Wastewater Treatment. Aachen. 04.-07.10 2011

Remy, C. (2011): Energetic comparison of advanced oxidation processes.

In: Presentation at TTP seminar “Oxidation processes for water treatment”, TU Berlin. Berlin. 24.02. 2011

Oppermann, S. K. (2011): Beurteilung von Managementmaßnahmen am Berliner Halensee.

Diploma Thesis. Fakultät III Prozesswissenschaften, Institut für Technischen Umweltschutz, FG Wasserreinhaltung. Technische Universität Berlin

Abstract

In dieser Arbeit werden die Managementmaßnahmen zur Sanierung des Berliner Halensees beurteilt. Der Halensee liegt am westlichen Ende des Kurfürstendamms und wird als Naherholungsort und Badegewässer genutzt. Er wird ausschließlich von Regenwasser gespeist, das von den umliegenden Straßen in die Trennkanalisation und von dort in den See fließt. Durch diesen Regenwasserzufluss wird der See stark mit Keimen und eutrophierenden Nährstoffen sowie einer Reihe von Schadstoffen belastet. Vor allem wegen der Keimbelastung wurde 2003 ein Badeverbot für den Halensee durch die Stadt Berlin verhängt. Um diese Belastung zu reduzieren wurde in den 90er Jahren ein Teil des Einzugsgebietes an der AVUS (Stadtautobahn) abgekoppelt und 2007 ein Retentionsbodenfilter (RBF) zur Filterung eines Großteils des Zuflusses gebaut. Eine Besonderheit des Halensees ist der Zufluss von Straßentausalz im Winter, wodurch das Tiefenwasser halin geschichtet ist. Diese Dichteschichtung hat einen starken Einfluss auf die Limnologie des Sees und dadurch auch auf potentielle, weitere Managementmaßnahmen. Im Sommerhalbjahr sinkt durch die Schichtung der vertikale Austausch zwischen Tiefenwasser und Oberflächenwasser beinahe auf das Niveau der molekularen Diffusion von Salzen im Bereich von 10-8 m2/s. Die Tiefenschicht wird zwar bei der folgenden Herbstmischung etwas in ihrer Stärke reduziert, die untersten ~2 m bleiben aber bestehen. Erst bei neuerlicher Straßensalzung im Winter gelangt frisches, salzhaltiges Wasser in den tiefsten Bereich. Eine Analyse der Salz- und Wasserbilanz hat gezeigt, dass durch Einmischen von oberflächennahem Wasser in das zufließende Salzwasser das Tiefenwasser im Winter komplett ausgetauscht und in den folgenden Monaten mit dem oberflächennahen Wasser gemischt werden kann. Bezüglich Stoffdynamik konnte nachgewiesen werden, dass sich gelöste, reduzierte Stoffe im anaeroben Tiefenwasser über das Sommerhalbjahr akkumulieren und teilweise im Herbst und Winter in den restlichen Wasserkörper gemischt werden. Dabei gelangt allerdings nur 10 bis 15 % des im Tiefenwasser gelösten Phosphors in das Oberflächenwasser, was wahrscheinlich dadurch erklärt werden kann, dass der Großteil vorher mit oxidiertem Eisen gefällt wird. Allerdings kann das ausgeprägte Zehrungspotenzial der im Tiefenwasser akkumulierten, reduzierten Substanzen zu einer starken Sauerstoffabnahme im Winter auf unter 2 mg/l an der Seeoberfläche führen, was einen stark negativen Effekt auf die Ausbildung einer natürlichen aquatischen Fauna haben dürfte. Mit der Auswertung der langjährigen Standardmessungen der Berliner Senatsverwaltung für Gesundheit, Umwelt und Verbraucherschutz konnte keine Wirkung durch die Abkopplung der AVUS festgestellt werden. Der Retentionsbodenfilter hingegen scheint einen deutlichen positiven Effekt auf die Wasserqualität zu haben, so konnten statistisch signifikante Verbesserungen bei der Sichttiefe und der Phosphorbelastung nachgewiesen werden. Über ein angepasstes Phosphor-Modell nach Vollenweider wurde gezeigt, dass die durch den RBF erwartete Abnahme der Gleichgewichtskonzentration des Phosphors von ~0,08 auf ~0,04 mg/l vermutlich bereits erreicht ist. Eine Anwendung des Modells auf weiterführende Managementmaßnahmen weist darauf hin, dass eine weitere Abnahme der Phosphorkonzentration (i) um 0.006 - 0.009 mg/l durch jährliches Abpumpen und Behandeln der Tiefenschicht und (ii) um 0.014 mg/l durch Anschluss weiterer Regenwasserzuflüsse an den RBF erreicht werden könnte. Allerdings würde der See in beiden Fällen knapp im eutrophen Bereich bleiben. Durch die anhaltende Produktivität dürfte auch die Problematik des hohen Zehrungspotenzials des Tiefenwassers in allen Szenarien erhalten bleiben. Eine deutliche Verringerung der Sauerstoffproblematik könnte allenfalls durch eine Abpumpung des Tiefenwassers kurz vor der Herbstmischung erreicht werden.

Stapf, M. (2011): Kalibrierung eines Schmutzfrachtmodells mit InfoWorks CS - Sensitivitätsanalyse und Kalibrierung.

Diploma Thesis. Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft. Universität Stuttgart

Abstract

Die vorliegende Diplomarbeit wurde im Rahmen des Forschungsprojekts „Monitoring, Modellierung und Impakt-Bewertung von Mischwasserüberläufen“ (MIA-CSO) mit Unterstützung des Institutes für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft (ISWA) der Universität Stuttgart verfasst. Das MIA-CSO-Projekt wird am Kompetenzzentrum Wasser Berlin (KWB) durchgeführt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Kalibrierung eines Schmutzfrachtmodells eines Mischwassersystems anhand von Messdaten bezüglich der Abflussmenge und deren Wasserqualität. Die Messdaten entstammen einer Messkampagne, die aktuell von den Berliner Wasserbetrieben (BWB) durchgeführt wird. Das untersuchte Einzugsgebiet befindet sich in Wedding, einem Bezirk von Berlin. In dem ca. 480 ha großen Einzugsgebiet wohnen in etwa 70.000 Einwohner. Das Gebiet wird durch eine Mischkanalisation mit einer Länge von ca. 90 km entwässert, in der ein bewegliches Wehr in einem der beiden Hauptsammler eingebaut ist. Dieses Wehr kann bei starken Regenfällen ein zusätzliches Stauraumvolumen von ca. 3.000 m³ generieren. Durch dieses Wehr wird die Hydraulik des Kanalnetzes stark beeinflusst und erschwert die Kalibrierung des NiederschlagAbfluss-Modells zusätzlich. Die Simulationen wurden mit der Software InfoWorks™ CS durchgeführt, die von Innovyze® (USA) entwickelt wurde. Bevor die Kalibrierung durchgeführt werden konnte, wurde eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, um die relevanten Modelparameter zu identifizieren. Damit die Schmutzfrachten simuliert werden können, mussten die Modellparameter für jeden Schmutzstoff im Trocken- und Regenwetterfall angepasst werden. Die zu simulierenden Schmutzstoffe waren: absetzbare Feststoffe (AFS), chemischer Sauerstoffbedarf (CSB), Phosphor (P) und Ammonium (NH4). Zuerst wurden die Parameter für die Abflussmenge und dessen Wasserqualität im Trockenwetterabfluss angepasst. Für den Transport der Feststoffe wurde das Ackers-White-Modell verwendet und kalibriert. Dies war besonders wichtig, da Ablagerungen von Feststoffen im flachen Berliner Kanalnetz einen großen Einfluss auf die Schmutzfrachtsimulation haben. Zur Simulation des Regenabflusses wurde das einfache Fixed Percentage Runoff-Modell für die Abflussbildung sowie das Desbordes-Modell für die Abflusskonzentration verwendet. Die aus der Kalibrierung von mehreren Regenereignissen gewonnen Parameter wurden für die Bildung eines mittlerer Parametersatzes benutzt. Zum Schluss wurden die Parameter des Wash-Off- und des Gully Pot- Modells, welche die Wasserqualität des Regenwassers beschreiben, angepasst. Die Ergebnisse dieser Diplomarbeit zeigen, dass es möglich ist eine gute Übereinstimmung zwischen gemessenen und simulierten Konzentrationen sowie der Schmutzfracht zu erreichen. Die gewonnenen Erkenntnisse aus dieser Arbeit werden für das MIA-CSO-Projekt verwendet, dessen Ziel die Erstellung eines modellbasierten Planungsinstruments ist.

Abstract

GaN-based ultraviolet-C (UVeC) light emitting diodes (LEDs) are of great interest for water disinfection. They offer significant advantages compared to conventional mercury lamps due to their compact form factor, low power requirements, high efficiency, non-toxicity, and overall robustness. However, despite the significant progress in the performance of semiconductor based UV LEDs that has been achieved in recent years, these devices still suffer from low emission power and relatively short lifetimes. Even the best UV LEDs exhibit external quantum efficiencies of only 1e2%. The objective of this study was to investigate the suitability of GaN-based UV LEDs for water disinfection. The investigation included the evaluation of the performance characteristics of UV LEDs at different operating conditions as well as the design of a UV LED module in view of the requirements for water treatment applications. Bioanalytical testing was conducted using Bacillus subtilis spores as test organism and UV LED modules with emission wavelengths of 269 nm and 282 nm. The results demonstrate the functionality of the developed UV LED disinfection modules. GaN-based UV LEDs effectively inactivated B. subtilis spores during static and flow-through tests applying varying water qualities. The 269 nm LEDs reached a higher level of inactivation than the 282 nm LEDs for the same applied fluence. The lower inactivation achieved by the 282 nm LEDs was compensated by their higher photon flux. First flow-through tests indicate a linear correlation between inactivation and fluence, demonstrating a well designed flow-through reactor. With improved light output and reduced costs, GaN-based UV LEDs can provide a promising alternative for decentralised and mobile water disinfection systems.

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