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Numerische Untersuchung von Mischsystemen in der Umwelttechnik

Das Projekt "Numerische Untersuchung von Mischsystemen in der Umwelttechnik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Maschinenkonstruktion, Fachgebiet Hydraulische Strömungsmaschinen und Strömungstechnik durchgeführt. Ziel des Foerderprojekts ist die systematische numerische Untersuchung der in der Umwelttechnik anzuwendenden Mischsysteme. Dadurch sollen grundlegende Kenntnisse gewonnen werden, mit denen die Mischsysteme bezueglich Mischzeit und Energiezufuhr optimal ausgelegt werden koennen. Es wird ein numerisches Modell erstellt, mit dem die instationaeren kontinuierlichen bzw. diskontinuierlichen Mischvorgaenge systematisch untersucht werden. Durch den Vergleich der numerischen Ergebnisse mit verifizierenden Ergebnissen aus Messungen sowie durch kritische Betrachtungen ergibt sich, dass das erstellte numerische Modell und die angewendete numerische Methode fuer die beabsichtigte Untersuchung geeignet sind. Bei den systematischen Untersuchungen mit Hilfe der numerischen Methode werden die Zulaufpositionen, die Beckenform, die bezogenen Hauptabmessungen des Mischsystems, die Anordnung des Laufrades im Becken, die Drehzahl sowie die Drehrichtung des Laufrades als wichtige Systemparameter betrachtet. Deren Einfluss auf die Beckenstroemung bzw. auf die Mischvorgaenge werden mittels numerischer Berechnungen eingehend erforscht. Aus Berechnungen und Analysen ergeben sich folgende grundlegende Schlussfolgerungen: - Die praxisrelevanten Mischvorgaenge bei der Abwasserreinigung sind Makromischvorgaenge. - Makromischvorgaenge werden stroemungstechnisch gesehen, ueberwiegend von der Turbulenz (Turbulenzgrad) und der Rezirkulation (Tumble-Koeffizient) beeinflusst. - Die Rezirkulation und die Turbulenz wirken einander entgegen. - Die Rezirkulation hat einen weit staerkeren Einfluss auf die Makromischvorgaenge als die Turbulenz. - Auf die Mischvorgaenge wirken sich die Wandhaftung und der Aufprall des Strahls auf die Beckenwand negativ aus. - Die Positionen des Zu- und Ablaufs sind von grosser Bedeutung im Hinblick auf den schnellen Konzentrationsausgleich im Becken. - Die Beckenform und der relevante Mischerdurchmesser sind die wichtigsten geometrischen Parameter bezueglich der Rezirkulationsstroemung und der Durchmischung im Becken. Aufgrund der Erkenntnisse werden konstruktive Massnahmen zur Optimierung von Mischsystemen vorgeschlagen. Um die Mischzeit zu verkuerzen und den Energieverlust zu minimieren, stehen die Verstaerkung bzw. Stabilisierung der Rezirkulationsstroemung sowie die Minimierung der 'Kurzschluss'-Stroemung im Vordergrund.

Analyse der Fremdwassersituation und Erarbeitung von Handlungskonzepten im Einzugsgebiet der Ruhr - Projektphase I: Untersuchung der Einzugsgebiete KA Arnsberg-Wildshausen, KA Hemer, KA Lennestadt, KA Wenden, KA Iserlohn-Letmathe

Das Projekt "Analyse der Fremdwassersituation und Erarbeitung von Handlungskonzepten im Einzugsgebiet der Ruhr - Projektphase I: Untersuchung der Einzugsgebiete KA Arnsberg-Wildshausen, KA Hemer, KA Lennestadt, KA Wenden, KA Iserlohn-Letmathe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ruhrverband durchgeführt. Für die besonders belasteten Kläranlageneinzugsgebiete des Ruhrverbandes wurde gemeinsam mit dem MUNLV NRW und den Genehmigungsbehörden ein umfassendes Untersuchungsprogramm über 10 Jahre zur Identifizierung und Sanierung der Fremdwasserquellen erarbeitet. Hierbei wird in einer sechsmonatigen Messkampagne mit Hilfe von Dauermessstellen, Handmessungen sowie Kamerabefahrungen eine umfassende Analyse der Fremdwasserabflusssituation in den einzelnen Kläranlageneinzugsgebieten angestrebt. Zusätzlich werden noch Messungen der Niederschlagsintensität und der Grundwasser- und Füllstände in den Regenbecken analysiert. Auf Basis der Ergebnisse der Fremdwassermesskampagnen werden für die zu untersuchenden Einzugsgebiete konkrete Sanierungsmaßnahmen erarbeitet und unter Verwendung der Ergebnisse einer wasserwirtschaftlichen Nutzwertanalyse priorisiert. Im Ergebnis zeigt sich, dass für die eindeutig identifizierten Fremdwasserquellen mit dem so gewählten Vorgehen eine konkrete Handlungsempfehlung für die zuständigen Kommunen abgeleitet werden kann. Weiterhin hat das Untersuchungsvorhaben zum Ergebnis, dass auch die diffusen Fremdwassereintritte zumindest kleinräumig lokalisiert werden können, sodass damit die Basis für weitere, in den nächsten Jahren folgende Untersuchungen geschaffen wird. In der 1. Projektphase wurden fünf Kläranlageneinzugsgebiete untersucht. Als Ergebnis kann festgehalten werden, dass 39 Prozent des gesamten Fremdwassers in diesen fünf Einzugsgebieten im Mittel lokalisiert werden konnten. Davon können ca. 75 Prozent mit hoher Wahrscheinlichkeit aus den Kanalisationsnetzen eliminiert werden, bei 25 Prozent ist der Sanierungserfolg nicht prognostizierbar, da aufgrund von Grundwasseranstiegen neue Fremdwassereintritte in das Kanalisationsnetz eintreten können. Simulationen mit kalibrierten Modellen zeigen, dass nach Sanierung der Kanalisation das Entlastungsverhalten der kritischen Niederschlagswasserbehandlungsanlagen deutlich verbessert wird. Der Wirkungsgrad der Stickstoffelimination auf den zugehörigen Kläranlagen wird ebenfalls deutlich verbessert, sodass in Summe die Gewässergüte der Vorfluter in Teilbereichen deutlich besser werden wird.

Projektverbund: Niederschlag - Phase II: Bilanzierung der Gesamtemissionen aus einem staedtischen Einzugsgebiet unter Beruecksichtigung der gegenseitigen Einflussnahme von Entwaesserungssystem und Klaeranlage

Das Projekt "Projektverbund: Niederschlag - Phase II: Bilanzierung der Gesamtemissionen aus einem staedtischen Einzugsgebiet unter Beruecksichtigung der gegenseitigen Einflussnahme von Entwaesserungssystem und Klaeranlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und landwirtschaftlichen Wasserbau durchgeführt. Waehrend der 2. Phase des Verbundprojektes Niederschlag sollen im Rahmen dieses Teilprojektes eine Bilanzierung der Gesamtemissionen aus Kanalnetz (Trenn- und Mischsystem) und Klaeranlage vorgenommen werden. Dabei werden auf der Grundlage vorhandener und ergaenzender Messwerte ein vorhandenes Kanalnetz- und Klaeranlagenmodell kalibriert und verifiziert. Im Mittelpunkt der Betrachtungen stehen die fuer den Stickstoff- und Sauerstoffhaushalt eines Gewaessers relevanten Stoffe (NH4, NO3, PO4, BSB und CSB). Durch die Betrachtung des staedtischen Einzugsgebietes und der Klaeranlage als Gesamtsystem, soll die Wechselwirkung zwischen den beiden Teilen des Entwaesserungssystemes sowie deren Auswirkung auf das Emissionsverhalten des Gesamtsystems bei verschiedenen Konstellationen aufgedeckt werden. Untersuchungsgebiet ist die Stadt Hildesheim.

Bewirtschaftung von Mischkanalisationen durch Regelung des Abflusses der Regenüberlaufbecken. Manuelle Bewirtschaftung von Kanalnetzen

Das Projekt "Bewirtschaftung von Mischkanalisationen durch Regelung des Abflusses der Regenüberlaufbecken. Manuelle Bewirtschaftung von Kanalnetzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft durchgeführt. Ergebnisse: Ziel des Vorhabens ist es, an einem Teil des Entwaesserungsnetzes von Herrenberg die Bewirtschaftung von Mischkanalnetzen aufzuzeigen und die Praktikabilitaet und Wirkung einer Bewirtschaftung hinsichtlich einer Verminderung der Gewaesserbelastung nachzuweisen. Die hierfuer erforderlichen Daten werden durch staendige Messungen an den vorhandenen Regenueberlaufbecken bzw. Kanalstauraeumen mittels mess- und regeltechnischer Anlagen gewonnen. Durch fernwirksame Regelung der Regenueberlaufbeckenabfluesse wird eine Optimierung der Systemausnutzung angestrebt. Durch die parallele und ueberwiegend serielle Anordnung der Speicher bildet das Entwaesserungssystem ein ideales Untersuchungsobjekt, um die Einfluesse der Drosselabfluesse auf das Betriebsverhalten der Einzelspeicher als auch des gesamten Speichersystems im gesteuerten Zustand aufzuzeigen. Die Auswertung von insgesamt 720 Einstauereignisdaten deutet darauf hin, dass bei gesteuertem Betrieb mit jeweils lokal auf einen vorgegebenen Sollwert eingeregeltem Drosselabfluss die serielle Anordnung von Speichern mit sukzessiver Weiterleitung einen erheblichen Einfluss auf das Einstau- und Ueberlaufverhalten ausuebt. Dadurch aber ergeben sich Moeglichkeiten fuer eine gezielte Beeinflussung des Entlastungsverhaltens der einzelnen Speicher, indem vorhandene freie Speicherkapazitaet durch Verlagerung von Mischwasser genutzt wird.

Immissionsbezogene Anforderungen an die Reduzierung der niederschlagsbedingten Belastungen der Gewaesser aus staedtischen befestigten Flaechen

Das Projekt "Immissionsbezogene Anforderungen an die Reduzierung der niederschlagsbedingten Belastungen der Gewaesser aus staedtischen befestigten Flaechen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und landwirtschaftlichen Wasserbau durchgeführt. Messtechnische Erfassung der Belastung eines norddeutschen Gewaessers durch die Regen- und Mischwasser sowie den Einleitungen aus der Klaeranlage eines staedtischen Einzugsgebietes; Entwicklung von Massstaeben zur oekologischen Bewertung der Belastungen aus staedtischen Einzugsgebieten mit Schwerpunkt auf stossartige Einleitungen.

Minimierung der Gesamtemissionen und -immissionen in Einzugsgebieten mit einem erhöhten Fremdwasseranfall

Das Projekt "Minimierung der Gesamtemissionen und -immissionen in Einzugsgebieten mit einem erhöhten Fremdwasseranfall" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ruhrverband durchgeführt. Übergeordnetes Ziel dieses Forschungs- und Entwicklungsvorhabens ist es, Möglichkeiten zu identifizieren, die eine Optimierung des Zusammenwirkens von Niederschlagswasserbehandlung, Kanalisation und Abwasserreinigung im Hinblick auf die emittierten Stofffrachten bzw. die Immissionssituation im Vorfluter ermöglichen. Neben der Erarbeitung einer Optimierungsstrategie für den Betrieb der Niederschlagswasserbehandlungsanlagen - hierbei wird insbesondere eine niederschlagsabhängige, allerdings weitgehend stationäre Variation der Drosselabflüsse betrachtet - soll auch eine Strategie zur Erhöhung des Mischwasserzuflusses auf der Kläranlage untersucht werden. Die Versuchsziele sollen durch die Anwendung einer kalibrierten, das heißt den örtlichen Randbedingungen weitgehend angepassten Schmutzfrachtsimulation sowie mit Hilfe vereinfachter Simulationsrechnungen für die Abwasserreinigung auf Basis von Stoffbilanzen erfolgen. Die Erarbeitung der Grundlagen zur praxisorientierten Anwendung von kalibrierten Schmutzfrachtsimulationen soll ebenfalls im Rahmen dieses Forschungs- und Entwicklungsvorhabens zielgerichtet erreicht werden. Damit können die Voraussetzungen zur zukünftig in verstärktem Umfang notwendigen Nachrechnung und Optimierung vorhandener Netze geschaffen werden. Ausdrücklich nicht Gegenstand dieser Untersuchungen sind Maßnahmen zur dynamischen Kanalnetzsteuerung, da diese im Rahmen anderer Forschungs- und Entwicklungsvorhaben intensiv untersucht werden.