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System-wide Control of Iron-salts Addition in Urban Wastewater Systems to Achieve Optimal Management

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Mit neuem System zum Eisensalzeinsatz das kommunale Abwassermanagement verbessern

Europas städtische Wassersysteme könnten durch die Zugabe von Eisensalzen zum Besseren weiterentwickelt werden. Im Rahmen eines EU-finanzierten Projekts wurde ein neues System konzipiert, mit dem sich diese am wirkungsvollsten verteilen lassen.

Lebensmittel und natürliche Ressourcen

Das Management integrierter städtischer Abwassersysteme zu verbessern ist wichtig, um die Anforderungen der EU-Wasserrahmenrichtlinie zu erfüllen. Zudem wird auf diese Weise sowohl die Gesundheit als auch die Lebensqualität der Menschen Europas im 21. Jahrhundert gesichert. Städtischen Abwassersystemen Eisensalze hinzuzufügen, hat zahlreiche Vorteile, u. a. kann die Entstehung übler Gerüche in den Abwasserkanälen verhindert und die Entfernung von Phosphor aus den bei der Abwasseraufbereitung betriebenen Bioreaktoren unterstützt werden, was die schädlichen Auswirkungen der Eutrophierung reduziert. „In den vergangenen Jahrzehnten haben das gestiegene Bewusstsein in Bezug auf die negativen Auswirkungen der Eutrophierung auf die Qualität der Gewässer und die Fortschritte in der Umwelttechnologie strengere Vorschriften für die Abwasserbehandlung und Kostenkontrolle nach sich gezogen, wie die EU-Politik zeigt“, sagt Yiqi Liu, außerordentlicher Professor an der South China University of Technology und Koordinator des Projekts OPTIUWS. Das mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen durchgeführte OPTIUWS entwickelte eine Methode zur Nutzung von Eisensalzen bei der Entfernung von Schwefelwasserstoff. Schwefelwasserstoff hat nicht nur Auswirkungen auf die Umwelt, sondern verursacht auch Korrosion in Wassersystemen. Schätzungen zufolge entstehen dadurch allein in den Vereinigten Staaten jährlich Schäden in Höhe von rund 14 Mrd. USD. „Die Zugabe von dosierten Mengen Eisensalzen ist eine der innovativen Lösungen, mit der Korrosion und Gerüche in Abwasserkanälen zu verhindern sowie die Phosphorentfernung in Bioreaktoren zur Abwasserbehandlung und die Schwefelwasserstoffentfernung aus Biogas in anaeroben Fermentern zu maximieren sind“, erläutert Lui.

Eine neue Art des Eisensalzeinsatzes

Das OPTIUWS-Rahmenwerk unterstützt die systemweite Entscheidungsfindung auf der Grundlage von Algorithmen und Software, die speziell für das Management städtischer Abwassersysteme entwickelt wurden. OPTIUWS. OPTIUWS ist ein softwarebasiertes System, das auf innovativen Softsensor-Modellierungen, Fehlermanagement-Frameworks und Technologien zur Steuerung der systemweiten Dosierung von Eisensalzen aufbaut. Ein überwachter Einsatz von Eisensalzen wird die Anwendung von Chemikalien in den städtischen Abwassersystemen erheblich verringern und könnte somit den städtischen Wasserversorgungsunternehmen große wirtschaftliche und ökologische Vorteile bringen. „Dieses Projekt wird die Aufmerksamkeit für die neuesten Trends in der Erforschung des Managements systemweiter Abwasserbehandlungssysteme und für deren Vorteile für die Gesundheit der Menschen erhöhen“, merkt Liu an.

Neue Software validieren

Die im Verlauf des Projekts OPTIUWS erstellten Algorithmen werden in den nächsten zwei Jahren von chinesischen Unternehmen weiter verbreitet, implementiert und validiert. Davon werden sowohl in der EU als auch in China die städtischen Abwassersysteme profitieren. Beide Regionen werden dabei unterstützt, unterschiedliche Kriterien der Wasserbewirtschaftung einschließlich der Abwasserqualität, der Betriebskosten und der Erzeugung von Schwefelwasserstoff zu erfüllen. Die Innovation wird auch der Erfassung von Daten über die potenzielle Energie- oder Nährstoffrückgewinnung aus Abwassersystemen für ökologische und wirtschaftliche Analysen zugutekommen. Die von OPTIUWS entwickelte Software werde frei verfügbar sein, um gleichermaßen die wissenschaftliche Diskussion und den Wissensaustausch zu fördern, fügt Liu hinzu. „Die Chance darauf, noch unbekannte Wechselwirkungen von Eisensalzen in allen möglichen Anlagen der Abwassersysteme zu entdecken, ist groß“, berichtet er.

OPTIUWS in das Abwassermanagement einbinden

Das OPTIUWS-Team beabsichtigt, mit den Regierungen der EU und Chinas sowie mit privaten Unternehmen zusammenzuarbeiten, um die Zusammenarbeit zu fördern und die vorhandenen Entscheidungsfindungssysteme neu zu gestalten. Auf diese Weise wird das Abwassermanagement ebenso in Europa wie auch in China unterstützt. Liu zeigt sich dankbar, dass ihm das Projekt OPTIUWS die Möglichkeit bot, ein multidisziplinäres Forschungsprojekt in den Bereichen Umweltmodellierung, maschinelles Lernen sowie Steuer- und Regelungstechnik durchzuführen. „Die langfristige Zusammenarbeit zwischen dem europäischen Raum und der Welt ist ebenfalls ein wichtiges Ergebnis des Projekt OPTIUWS“, sagt er abschließend.

Schlüsselbegriffe

OPTIUWS, Abwasser, Management, System, Eisen, Salze, Steuerung, technische Weiterentwicklung, Software, Validierung

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