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Lagebericht Hamburg 2022 - Beseitigung von kommunalen Abwasser

Mit Erlass der Richtlinie des Rates vom 21. Mai 1991 über die Behandlung von Kommunalem Abwasser (91/271/EWG) haben die Mitgliedsstaaten der Europäischen Union einheitliche Anforderungen für Maßnahmen zur Reinigung von kommunalem Abwasser festgelegt. In der Richtlinie werden Anforderungen bezüglich der Abwassereinleitungen aus kommunalen Kläranlagen, Überwachungsverfahren und der zeitliche Rahmen für den Ausbau von abwassertechnischen Anlagen gestellt. Darüber hinaus ist nach Artikel 16 alle 2 Jahre ein Lagebericht zum aktuellen Stand der Abwassersituation zu erstellen und zu veröffentlichen. Der vorliegende Lagebericht informiert über die Beseitigung von kommunalem Abwasser und die Entsorgung von Klärschlamm für den Berichtszeitraum 2021 - 2022.

Teilprojekt 1.5: PAA-freie Flockungsmittel

Das Projekt "Teilprojekt 1.5: PAA-freie Flockungsmittel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme durchgeführt. Die Charakterisierung und Überwachung der physikalischen, chemischen und physikochemischen Eigenschaften der im Konditionierungsprozess eingesetzten organischen Rest- und Hilfsstoffe ist Voraussetzung für eine zielführende Konzeption der nachgeschalteten Konversions- und Konditionierungsschritte und damit vorbestimmend für die Qualität der erzeugten Zwischen- und Endprodukte. Ziel der Arbeiten ist es, geeignete analytische Methoden und Verfahren für die Überwachung der Stoffströme zu entwickeln und bereitzustellen. Die zusätzliche Entwicklung und Erprobung polyacrylamidfreier Flockungshilfsmittel (PAA-freie-FHM) soll eine verbesserte Trennung organischer und anorganischer Bestandteile für nachfolgende Prozessschritte wie Entwässerung und Fällung ermöglichen. Die auf Basis von Biopolymeren zu generierenden PAA-freien-FHM stellen sowohl aus umwelttechnischer als auch medizinischer Sicht eine vielversprechende Alternative zu synthetischen FHM dar.

Nereda-Verfahren auf der Kläranlage Altena + Messprogramm

Das Projekt "Nereda-Verfahren auf der Kläranlage Altena + Messprogramm" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ruhrverband durchgeführt. Der Ruhrverband betreibt für seine Mitglieder über 60 Kläranlagen in Nordrhein-Westfalen und reinigt dort die Abwässer von mehr als zwei Millionen Menschen und zahlreichen Gewerbebetrieben. Die Kläranlage im sauerländischen Altena wurde 1984 mit einer Ausbaugröße von 52.000 Einwohnerwerten (EW) in Betrieb genommen. Die biologische Reinigung erfolgt derzeit nach dem Belebungsverfahren. Im Faulbehälter wird der Schlamm anaerob stabilisiert, dann maschinell entwässert und anschließend einer thermischen Verwertung zugeführt. Der Kläranlagenstandort soll umfassend saniert und an die seit den 1980er Jahren deutlich gesunkene Einwohnerzahl angepasst werden (zukünftige Ausbaugröße 20.000 EW). Ein Ziel der Umbaumaßnahmen ist es, die Anlage künftig ohne eigene Schlammbehandlung als so genannte Satellitenanlage, also von einer benachbarten Kläranlage aus, zu betreiben. Die geringe Flächenverfügbarkeit und die eingeschränkte Zugänglichkeit des Geländes für schweres Baugerät stellten wesentliche Herausforderungen für die Neuplanung dar. Auf Basis der Ergebnisse einer umfangreichen Machbarkeitsstudie wurde vom Ruhrverband die Umsetzung des Nereda®-Verfahren als die vorteilhafteste Lösung für die Erneuerung der biologischen Reinigungsstufe ausgewählt. Das Nereda®-Verfahren ist ein neuartiges biologisches Abwasserreinigungsverfahren, in dem die Bakterien durch eine spezielle Reaktorgestaltung und gezielte Betriebsführung anstelle von Flocken kompakte 'Granulen' ausbilden. In diesen Granulen laufen die verschiedenen biologischen Prozesse der Abwasserbehandlung in den inneren anaeroben Bereichen und den äußeren aeroben Bereichen gleichzeitig ab. Das Verfahren basiert auf einem modifizierten Sequencing Batch Reactor (SBR)-Betrieb, bei dem Beschickungs- und Ablaufphase, Reaktionsphase und Sedimentationsphase zyklisch aufeinander folgen. Überschüssiger Schlamm wird regelmäßig abgezogen und zur Weiterbehandlung auf eine benachbarte Kläranlage verbracht. Im Vergleich zu konventionellen biologischen Reinigungsverfahren nach dem Stand der Technik ergeben sich beim Nereda®-Verfahren deutliche betriebliche und wirtschaftliche Vorteile durch den geringeren Flächenbedarf, eine hohe Robustheit des Verfahrens sowie geringere Betriebskosten und verminderten Wartungsbedarf. Eine moderne Mess-, Steuer- und Regeltechnik mit Online-Überwachung und Fernzugriff ist Bestandteil des Verfahrens. Mit der neuen Anlage und dem neuen Verfahren soll eine weitestgehend biologische Phosphorelemination erfolgen. So kann im Vergleich zum Ist-Zustand eine Einsparung von Fällmitteln für die chemische Phosphatfällung um voraussichtlich etwa 75 Prozent realisiert werden. Insgesamt wird mit der neuen Technologie eine deutliche Verbesserung der Ablaufwerte erwartet. Zusätzlich wird im Vergleich zum Ist-Zustand für die Kläranlage in Altena mit dem Nereda®-Verfahren eine Verringerung des Energiebedarfs um mindestens 30 Prozent erwartet. (Text gekürzt)

Verfahren künstlicher Intelligenz zur Überwachung und Verifizierung von entwaldungsfreien Lieferketten durch Erdbeobachtung

Das Projekt "Verfahren künstlicher Intelligenz zur Überwachung und Verifizierung von entwaldungsfreien Lieferketten durch Erdbeobachtung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Remote Sensing Solutions GmbH durchgeführt. Soja, Palmöl, Rindfleisch, Holz- und Papierprodukte sowie Kakao stellen die Agrarrohstoffe mit dem höchsten Risiko für Waldökosysteme dar. Durch den Import großer Mengen an Nahrungs- und Futtermittel sowie Rohstoffe zur Produktion von Bioenergie nach Deutschland, wird Entwaldung besonders in tropische Regionen ausgelagert. Eine Vielzahl global agierender Unternehmen haben sich bereits aufgrund des großen zivilgesellschaftlichen Drucks verpflichtet, ihre Lieferketten entwaldungsfrei zu gestalten (zero deforestation value chain commitments), und auch die Bundesregierung plant aktuell entsprechende gesetzgebende und förderpolitische Maßnahmen wie das Deutsche Lieferkettengesetz. Um diese Verpflichtungen effektiv und operationell zu implementieren, bedarf es jedoch eines Kontroll- und Verifizierungssystems. Innovative Erdbeobachtung kann eine sehr bedeutende Rolle bei diesem Nachweis einnehmen. Ein solches Monitoringsystem am Ursprung globaler Lieferketten stellt jedoch sehr hohe Anforderungen an die Verarbeitung großer Datenmengen mit sehr hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung. Bisherige Verfahren der Datenverarbeitung können diesen hohen Monitoring-Anforderungen nicht gerecht werden. Es bedarf daher neuartiger KI-Methoden, um diese Maßnahmen für nachhaltiges Ressourcenmanagement zu unterstützen. Ziel des Projekts ist es, ein leistungsfähiges Überwachungs- und Verifizierungssystem von entwaldungsfreien Lieferketten aufzubauen, welches auf Methoden des tiefen Lernens basiert. Durch die Entwicklung neuronaler Netzwerk-Architekturen (faltende (CNN) und wiederkehrende (recurrent NN) neuronale Netze), welche trainiert und parametrisiert werden, soll Entwaldung in Lieferketten landwirtschaftlicher Güter mittels Copernicus-Daten hoch-effizient erfasst werden. Der Transfer der Ergebnisse in eine operationelle Anwendung, soll durch die Zusammenarbeit mit uns bekannten Akteuren der Audit- und Zertifizierungsbranche gewährleistet werden.

Teilprojekt: Prognose kritisch gespannter Störungen über geomechanische Modelle

Das Projekt "Teilprojekt: Prognose kritisch gespannter Störungen über geomechanische Modelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Geothermisches Ressourcenmanagement im Institut für Innovation Transfer und Beratung gGmbH durchgeführt. Änderungen der Spannungsverhältnisse im geologischen Untergrund, verursacht durch den Betrieb geothermischer Kraftwerke, können zu induzierter Seismizität führen. Zur Überwachung geothermischer Anlagen werden unterschiedliche Konzepte, wie mikroseismische Monitoringverfahren oder seismische Array-Verfahren, angewendet. Das Gesamtvorhaben SEIGER hat zum Ziel, vorhandene Monitoringmethoden weiterzuentwickeln und Wege zu finden, diese effizient gemeinsam bzw. ergänzend einzusetzen, um mögliche induzierte Seismizität im Bereich von Geothermiekraftwerken besser zu verstehen. In diesem Teilprojekt sollen Modelle zur Prognose kritisch gespannter Störungen im Vorfeld einer Bohrung unter Berücksichtigung der regionalen Spannungszustände und der gegebenen Porendruckänderungen entwickelt werden. Die Prognosefähigkeit der Modelle soll an einem Beispielstandort getestet werden, an welchem induzierte Seismizität hochaufgelöst detektiert und geologischen Strukturen zugeordnet wird. Innerhalb des Verbundvorhabens ergeben sich für das Teilprojekt folgende Zielstellungen: - Entwicklung geomechanischer Modelle zur Identifizierung kritisch gespannter Strukturen bei eingeschränkter Datenbasis im Vorfeld von Bohrungen unter Benutzung von Informationen aus dem Monitoring natürlicher Hintergrundseismizität. - Bestimmung des Reaktivierungspotenzials von Störungen durch die Untersuchung der Interaktion zwischen existierenden Störungen und regionalem Spannungsfeld. - Einblick in lokale Spannungsfeldänderungen. - Eingrenzung möglicher lokaler Reibungskoeffizienten der Störungen aus numerischen hydromechanischen Ensemblemodellen. - Validierung der Modelle auf Basis zur Verfügung stehenden Daten. Bewertung der geomechanischen Modelle bezüglich ihrer Eignung als Prognosetool für induzierte Seismizität in zukünftigen Geothermieprojekten.

Etablierung einer Wertschöpfungskette für anaerobe Biokonversion in Kolumbien

Das Projekt "Etablierung einer Wertschöpfungskette für anaerobe Biokonversion in Kolumbien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut DSMZ - Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH durchgeführt. Mit dem Projekt AVAnce soll ein Konsortium und eine Forschungsstrategie für die anaerobe Biokonversion in unterschiedlichen Anwendungsbereichen etabliert werden, um umfangreichere Nachfolgeprojekte konzipieren und durchführen zu können. Dazu soll die in Deutschland und Kolumbien existierende Expertise des Leibniz-Instituts DSMZ, von AGROSAVIA und der Universidad de los Andes in der Verfahrenstechnik, MetaOMICS, mikrobiellen Kultivierung/Biobanking und chemischen Analytik miteinander vernetzt werden. Spezifisch sollen (1) geeignete Arten organischer Abfallstoffe, (2) Verfahren der Metagenomik, -transkriptomik und Metabolomik für die Analyse und Überwachung des Abbauprozesses, (3) mögliche Abbauprodukte und die Gewinnung bioelektrochemischer Energie, (4) Kultivierungsmethoden für die am Abbau beteiligten mikrobiellen Gemeinschaften und die Produktionsmöglichkeiten synthetischer Starterkulturen ermittelt sowie (5) Weiterbildungs- und Trainingsmöglichkeiten im Bereich der OMICS-Technologien, Datenbanken und mikrobiologischen Kultivierungsverfahren für den wissenschaftlichen Nachwuchs geschaffen werden. Zur Realisierung der Arbeitsziele werden Austauschmaßnahmen in Form von gemeinsamen Workshops, Symposien und Trainingskursen durchgeführt. In Workshops werden geeignete anaerobe Fermentationstechnologien, deren Anwendbarkeit in Kolumbien, sowie aktuelle molekularbiologische und metabolomische Verfahren zur Überwachung von Fermentationsprozessen analysiert und dabei die Bedarfe sowohl größerer als auch kleinbäuerlicher Betriebe unter verschiedenen landwirtschaftlichen Produktionsbedingungen einbezogen. Trainingskurse dienen dem Wissenstransfer auf den Gebieten anaerobe Kultivierungstechnologien, Kryokonservierung, Metabolomik, multivariate statistische Methoden und Strukturgleichungsmodelle. Die Resultate und Perspektiven von AVAnce sollen relevanten Ministerien und Behörden, privatwirtschaftlichen Unternehmen und akademischen Institutionen kommuniziert werden.

ProModul - Simulationsbasierte Prozessoptimierung für neue Zell- und Modulkonzepte sowie Prüfprozedurentwicklung für beschleunigte Materialqualifizierung und Gebrauchsdauerabschätzung

Das Projekt "ProModul - Simulationsbasierte Prozessoptimierung für neue Zell- und Modulkonzepte sowie Prüfprozedurentwicklung für beschleunigte Materialqualifizierung und Gebrauchsdauerabschätzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Center für Silizium Photovoltaik CSP durchgeführt. Die Einführung neuer Materialien, Komponenten und neuer Zell- und Moduldesignkonzepte in der Photovoltaik, sowie neue Einsatzbereiche führen immer zu Konsequenzen hinsichtlich der Modulzuverlässigkeit. Folgende Ziele sind im Rahmen des Vorhabens ProModul gesetzt: 1. Entwicklung/Etablierung von bildgebenden Verfahren und scannenden Verfahren zur Überwachung der Löt- und Laminationsprozesse in Verbindung mit neuen Analysealgorithmen; 2. Automatisierte und zuverlässige Analyse der aufgenommenen Bilder, Bewertung der Auswirkungen auf die Modulperformance und Rückführung von Fehlerbildern auf spezifische Herstellungsprozesse; 3. Analyse und Optimierung des Lötprozesses unter Berücksichtigung der Neuerungen im Zell- und Moduldesign mit Unterstützung durch Simulationsmethoden und 4. Entwicklung einer Methodik zur schnelleren Gebrauchsdauerabschätzung durch Kombinationstests.

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