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Forschung

Abwassertechnik - Abfalltechnik - Wasserversorgung

Fachliche Positionierung - Grundsatzbemerkung

Die umweltbezogenen Aufgaben der Abwassertechnik sind bezüglich Infrastruktur, was u.A. die grundlegende Wasserqualität und die Anschlussgrade in Deutschland betreffen, weitestgehend erledigt. In der Zukunft steht die Optimierung der bestehenden Anlagen sowie deren Betrieb, die Sanierung und die Ersatzbeschaffung an. Weiterhin werden Herausforderungen wie Klimawandel, demographische Entwicklungen und nachhaltiger Ressourcenschutz gerade in der Umwelttechnik zielgerichtete Maßnahmen mit innovativen Lösungsoptionen sowohl auf globaler als auch auf regionaler Ebene erforderlich machen.

In der Abfalltechnik liegen die Schwerpunkte im Bereich der Optimierung von Behandlungs-, Verwertungs- und Beseitigungsanlagen für Siedlungsabfälle und Industrieabfälle sowie in besonderem Maße in der Entwicklung der Kreislaufwirtschaft für Bauabfälle. Nachwievor gilt es, die Umweltgefahren von bekannten und neuen Schadstoffen im Blick zu behalten, strenge Maßstäbe anzulegen und fundierte Techniken zu entwickeln. Im SInne der Nachhaltigkeit muss heutiges Handeln auch kommenden Generationen entsprechende Entwicklungsoptionen für deren Bedürfnisse bieten (vgl. Brundtland 1987).  

Die Wasserversorgung, die innerhalb der Lehre seit 2014 wieder komplett durch das Fachgebiet abgedeckt wird, ist ein wichtiger Bestandteil der Siedlungswasserwirtschaft. Entsprechend der Ausrichtung der Vorlesungen / Studiengänge im Master wird eine Projektrelevanz hier hauptsächtlich in der Leitungsinfrastruktur (Netze) bzw. auch in der Organisation oder in übergeordneten grundsätztlichen Aspekten der Versorgung (interdisziplinäre Schnittmenge zu anderen Disziplinen insbesondere der Abwasser- und der Verfahrenstechnik, internationale Wasserprobleme, Ressourcen- und Rahmenplanung) gesehen.

Brunnen vor dem Atomium Brüssel

Expertise (Übersicht)

Inhalte für Forschungs- und Entwicklungsaufgaben: "Ansätze für Gespräche, Diskussion und Begutachtung" - "Themen für Vorhaben vom kleinen Maßstab bis zum Großprojekt"

  • Leistungsfähigkeit, Sanierung, Optimierung und Erweiterung (Anpassung) von kommunalen Abwasseranlagen.
  • Integrierte Betrachtung von Einzugsgebiet - Kanalnetz - Kläranlage - Gewässer
    (Abwassrbeseitigungskonzepte, Kanalnetzberechnung,  Regenwasserbehandlung, Schmutzfrachtsimulation, Emissionen, etc)
  • Wasser als Element in der Siedlungs- und Stadtplanung
    (ökologischer Umgang mit Niederschlagswasser, Behandlung, Überflutungsschutz, Klimaaspekte, Schwammstadt, etc.)
  • Kanalplanung, Kanalbau, Kanalsanierung (Reparatur, Renovierung, Erneuerung) mit Schwerpunkt grabenlose Verfahren
  • Dichtheit des Kanalssystems (Exfiltration / Infiltration)
  • Grundstücksentwässerung nach DIN 1986-100: Bemessung und Überflutungsnachweise
  • Qualitäts- und Umweltmanagement, Sicherheitskonzepte für Abwasseranlagen 
    (Arbeits- und Gesundheitsschutz im Kanalnetz- und Kläranlagenbetrieb)
  • Konzepte zur Energieoptimierung und Ressourceneinsparung. 
    (z.B. Wärmerückgewinnung, Belüftungsenergie)
  • Innovative Verfahrenstechniken zur Reinigung spezieller Wasserverunreinigungen 
    (z.B. Industriewasserwirtschaft, Spurenstoffe, etc.)  
  • Klein- und Pflanzenkläranlagen im Außenbereich, Abwasserbehandlung für spezielle Zwecke 
    (z.B. Industrielle Abwässer, Grauwasser etc.)
  • Klärschlammbehandlung und –verwertung, sowie Sand und sonstige Reststoffe aus Abwasseranlagen.
  • Organisation, Wirtschaftlichkeitsanalysen, Kosten-/Gebührenfragen und Nachhaltigkeitsbetrachtungen

 

  • Stoffstrommanagement im Bauwesen,
  • Entwicklung von Methoden und Verfahren zur ökologischen und ökonomischen 
    Bewertung von Abfallbehandlungs- und Abfallbeseitigungsverfahren,
  • Bestimmung, Bewertung, Überwachung und Minderung von Emissionen,
  • Integration von Umweltschutz und Arbeitssicherheit in betriebliche Managementsysteme (Zertifizierung zum Entsorgungsfachbetrieb, Abfallwirtschaftskonzepte).
  • Urban Minining und Deponie-auf-Deponiekonzepte

  • Globale und regionale Herausforderungen an eine leistungsgerechte Organsiation der Wasserversorgung   
    Erhalt des Versorgungsstandards / Verbesserung der Versorgungssicherheit (z.B. Klima, Demographie, Kosten, Liberaliserung, Benchmarking, Wasserverluste)  
  • Trassierung von Wasserleitungen und Beurteilung von Umweltsapekten beim Rohrleitungsbau  (z.B. unter Einsatz von Geoinformationssystemen GIS / Entscheidungsmanagement)
  • Optimierung der Netzplanung durch rechnergestütze Simulationen (z.B. Druckverhältnisse bei Brandfall, Rohrbruchszenarien, Behälterstandortoptimierung, Nennweitenoptimierung, etc.)
  • Überführung der klassischen Berechnungsansätze entlang der Systemkette (Wassergewinnung bis Wasserverwendung) in EDV insbesondere im Hinblick auf Didaktikaspekte, Praxisrelevanz und Internationalisierung. Weiterhin auch Transfer der Inhalte und Öffnung der grundlegenden Themen für eine breitere community (u.a. weitere Disziplinen), Ad-Hoc Bemessungen (Stegreif). 
  • Analyse des Zustandes und Bewertung von Rohrleitungsnetzen sowie innovative Rohrsanierung insbesondere mit grabenlosen Bauweisen
  • Nachhaltige Strategien zum effizienten Bau, Betrieb und Erhalt von Netzen
  • Fundierter Wissenstransfer etablierter und innovativer Wassertechnologien im internationalen Kontext 
    vgl. u.a. DAAD-Sommerschulen), Beteiligung/Vernetzung mit Partnern aus Wissenschaft / Industrie (Hydrologie, Chemie, etc.)

Aktuell

Kleinprojekte ohne "Fremdmittel"

Die genannten Kleinprojekte finden mehr oder weniger im Zusammenhang mit Abschlussarbeiten und in Ergänzung zum laufenden Lehrbetrieb ihre Bestimmung. Dementsprechend ist der Fokus auf Prägnanz und teilweise auf weniger prominente dafür exklusive Nischen gelegt. 

Gerne entwickeln wir auf der Basis der Kompetenz neue Ideen in unserem und angrenzenden Arbeitsbereichen.

 

Schülerversuch zim Rohrauftrieb

Abwassertechnik

Simulation

Integrierte Betrachtung urbaner Stoffflüsse

  • Praxisnahe Schmutzfrachtsimulation mit SWMM (EPA U.S.) bei Misch- und Trennsystemen (Vgl. zu KOSIM / Änderung Regelwerke DWA-A102 statt ATV-A128): reguläre und innovative Ansätze
  • Modellierung / Abbildung spezieller Schadstofffahnen im urbanen N-A-Prozess (z.B. Straßenwässer), Wasserhaushalt, Stoffbilanzierung,
  • Implementierung von ELWAS-Web.nrw Daten, synthetische Netztopologien ("fiktiv vs. real") und Ad-hoc Betrachtungen, 
  • Eignung von Stegreif-Analysen/Berechnungen für Ingenieurtätigkeit im Hinblick auf "Normkonformität",
  • Strategische Kanalnetzsteuerung (Impact / Modell),
  • Leitfähigkeitslogger als Leit-/Kalibrierparameter sowie digitale Low-Budget-Meßsysteme. 
Deponiemodell ArcGIS

Abfalltechnik

Machbarkeitsstudie

Deponien im Wandel der Zeit

  • Deponiemodell mit GIS, 3D-Kubatur einer Hausmülldeponie,
  • Eignung und Bewertung im Hinblick auf die Ablagerung mineralische Abfälle ("Deponie-auf-Deponie"),
  • Vergleich Deponieklasse 0/I, geeignete Abdichtungssysteme,
  • Massenberechnung, (Rest-)Laufzeitberechnung,
  • Nachsorgekonzept,
  • Technische und wirtschaftliche Bewertung.
Imagebild_Netzberechnung_Trinkwasser

Wasserversorgung

Netzplanung

Potentiale innovativer Aspekte 

  • Hydrantenkataster mit mobiler Datenaufnahme (Handy-App),
  • Transfer in QGIS und Löschwassernachweise (STANET/EPANET),
  • Berechnungen mit Excel, EPANET und STANET,
  • Drucklogger und Modellkalibrierung für Netzberechnung,
  • Verwendung Streetview / Geoportale zur Netzsubstitution im Hinblick auf "schnelle" Bemessungen,
  • Eignung von Stegreif-Analysen/Berechnungen für Ingenieurtätigkeit im Hinblick auf "Normkonformität" (vgl. Abwassertechnik),
  • Verwendung von ELWAS-WEB.NRW Daten für die Bemessung von Brunnenanlagen.   
Imagebild_Ausstattung_EDV_und_Labor

Ausstattung

Zur Unterstützung der Projektarbeit wird eine entsprechende Ausstattung vorgehalten. 

Projektarbeit meint hier Anwendung in Lehre und Forschung sowie ggfs. Dienstleistung. 

Veröffentlichungen

und Vorträge

Eine Publikationsliste (deutsch- und englischsprachig) mit etwa 40 Beiträgen liegt am Lehrstuhl vor. Die Bandbreite reicht von Konferrenzbeiträgen, Journal- bis hin zu Buchveröffentlichungen. Ziel ist es durch weitere Veröffentlichungen in der Comnunity sichtbar zu sein, am Diskurs teilzunehmen und Beiträge zielgruppenorientiert zu positionieren.  

Die fachliche Beiteiligung an Tagungen, Gremien und Ausschüssen umfasst deutsch- und englischspachige Seminarvorträge, weiterhin dann auch Diskussionsleitung oder Gutachterstellungnahmen. Gerne bieten wir unsere Expertise der (Fach-)Öffentlichkeit an. 

Forschungspartner

...sprechen Sie uns an.

Gerne beteiligen wir uns als Forschungspartner, Dienstleister oder sonstiger Akteur. Im Rahmen unseres Fachbezuges können wir auf ein fundiertes Netzwerk einer weitreichenden Community zurückgreifen.