Lehre und Weiterbildung

Hintergrund: Obwohl Urin weniger als 1% des Abwasservolumens ausmacht, enthält er 80% des Stickstoffs und 50% des Phosphors im häuslichen Abwasser. Die Urinseparierung an der Quelle (z.B. mit wasserlosen Urinalen) ermöglicht eine effiziente Rückgewinnung dieser Nährstoffe und reduziert die Stickstoff- und Phosphorbelastung auf der Abwasserreinigungsanlage (ARA). Um die Verflüchtigung von Ammoniak zu verhindern, ist vor der Verwendung des Urins als Dünger ein Behandlungsschritt zur Stickstoffstabilisierung wie die Nitrifikation erforderlich. Bei der Nitrifikation wandeln Bakterien den Ammoniak zunächst in Nitrit (Ammoniakoxidation) und anschliessend das Nitrit in Nitrat (Nitrit-Oxidation) um. Der zweite Teilprozess, die biologische Nitrit-Oxidation, ist jedoch störanfällig. Mittels elektrochemischer Nitrit-Oxidation könnte die biologische Nitrit-Oxidation unterstützt oder ganz ersetzt werden.

Ziel: Ziel dieser Arbeit ist es, die Grundlagen der elektrochemischen Nitrit-Oxidation für die Nährstoffrückgewinnung aus Urin zu untersuchen (Umsatzraten, geeignete Elektroden, Nebenprodukte, Stromverbrauch usw.). Dazu soll einerseits mit synthetischen Lösungen gearbeitet werden, andererseits aber auch mit realem Urindünger der Eawag (www.vunanexus.com). Das Verfahren soll bezüglich Wirtschaftlichkeit mit der biologischen Nitrit-Oxidation verglichen werden.

Organisation: Die Arbeit besteht aus den folgenden drei Teilen:

1. Literatur-Recherche / Stand der Technik: Abklären, was es schon gibt, was die Vor- und Nachteile sind und Zusammenstellen der relevanten Informationen
2. Laborversuche: Vorversuche im kleinen Massstab zur Bestimmung von relevanten Parametern (z.B. Elektrodenmaterial, Abstand der Elektroden, Spannung, Stromstärke, Homogenisierung)
3. Auswerten der Versuche, Beurteilung in Bezug auf die Umsetzbarkeit (Funktioniert das Verfahren?, Was sind die Kosten?, Was sind die Vor- und Nachteile?)

Kontakt:jeanmarc.stoll@ost.ch

Hintergrund: Das Sickerwasser aus Schiessanlagen ist mit den Schwermetallen Blei, Kupfer und Antimon kontaminiert und muss deshalb gereinigt werden. In den letzten Jahren wurden dazu im KMN verschiedene Methoden zur Behandlung des Sickerwassers untersucht. Eine mögliche Behandlungsmethode ist eine Filterschicht, welche toxische Schwermetalle aus dem Sickerwasser entfernt, bevor es versickern kann. Dies funktioniert für die beiden Metalle Blei und Kupfer sehr gut, für Antimon aber nur unzureichend. Im Rahmen dieser Arbeit sollen Boden und verschiedene Adsorptionsmaterialien (z.B. Zeolithe) als Filter auf die Reinigungsleistung hinsichtlich Antimons und auf ihre Sickerleistung untersucht werden. Die einzelnen Komponenten des Bodens sollen auf ihre Rückhaltekapazität für Antimon bei unterschiedlichen Rahmenbedingungen (pH, Leitfähigkeit) untersucht werden. Daraus soll ein optimaler Bodenfilter für Antimon entwickelt werden.

Ziel: Mit Laborversuchen sollen Grösse, Zusammensetzung, optimale Dimensionierung und Standzeit des Filters ermittelt und die zu erwartenden Kosten abgeschätzt werden.

Organisation: Die Arbeit besteht aus den folgenden drei Teilen:

1. Literatur-Recherche / Stand der Technik: Abklären, was es schon gibt, was die Vor- und Nachteile sind und Zusammenstellen der relevanten Informationen
2. Laborversuche: Vorversuche im kleinen Massstab zur Bestimmung von relevanten Parametern (z.B. Sb-Rückhalt in Abhängigkeit des pH-Werts, des Tongehalts, der Art des Tons, zeitliche Entwicklung der Sb-Freisetzung, Kapazität der verschiedenen Bodenbestandteile und Filtermaterialien)
3. Auswerten der Versuche, Beurteilung in Bezug auf die Umsetzbarkeit (Funktioniert das Verfahren?, Was sind die Kosten?, Was sind die Vor- und Nachteile?)

Kontakt:jeanmarc.stoll@ost.ch

Hintergrund: Im Strassenabwasser sind diverse Schadstoffe enthalten, die von den Fahrzeugen und dem Strassenbelag stammen (Abrieb, Verbrennungsrückstände…). Das Strassenabwasser fliesst durch die Gully-Gitter in die Ablaufschächte, in denen die Partikel sedimentieren und das überstehende Wasser durch ein Tauchrohr in Aufbereitungsanlagen oder direkt in Oberflächengewässer (Seen, Flüsse) fliesst. Bei stärkeren Regenereignissen werden sedimentierte Partikel aufgewirbelt und ausgetragen. Ist keine Behandlung nachgeschaltet, gelangen die Schadstoffe in die Oberflächengewässer.

Ziel: In einem aktuellen Projekt wurde mittels eines Computermodells das Verhalten von Sediment und einströmenden Partikel während eines Regenereignisses in einem Schlammsammler simuliert. In dieser Studienarbeit soll das Simulationsmodell in der Realität überprüft werden. Dafür steht ein Modell-Schlammsammler (34x34x68cm) zur Verfügung.

Organisation: Die Arbeit besteht aus den folgenden drei Teilen:

1. Literatur-Recherche / Stand der Technik: Abklären, was es schon gibt, was die Vor- und Nachteile sind und Zusammenstellen der relevanten Informationen
2. Laborversuche: Untersuchung des Partikelverhaltens im Modell-Schlammsammler (Labor), Computersimulationen mit vorhandenem Modell (kurze Einführung in das Programm und Modell durch Mitarbeiter des IET)
3. Interpretation: Auswerten der Laborversuche, Auswerten der Daten aus den Computersimulationen, Beurteilung des Computermodells (Funktioniert das Modell? Was sind die Vor- und Nachteile? Grenzen? ...)

Kontakt:jeanmarc.stoll@ost.ch

Hintergrund: In den kommunalen Kläranlagen der Schweiz fallen jährlich rund 5'700 Tonnen Phosphor an, während jährlich 4'200 Tonnen Phosphor als Mineraldünger in die Schweiz importiert werden. Gegenwärtig wird der Phosphor aus kommunalem Abwasser mit Eisen- und Aluminiumsalzen ausgefällt und nach der Verbrennung von Klärschlamm in Form von Eisen- und Aluminiumphosphat deponiert. Um diesen Phosphor pflanzenverfügbar zu machen, bedarf es aber aufwändiger Verfahren. Ab 2026 muss der Phosphor aus kommunalem Abwasser recykliert werden. Am KMN wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem der Phosphor aus dem mit Eisenphosphat angereicherten Klärschlamm herausgelöst und anschliessend durch elektrochemische Zugabe von Magnesium als Struvit ausgefällt wird. Dieses Magnesiumammoniumphosphat kann als Stickstoff- und Phosphordünger eingesetzt werden. Der erste Schritt, das Auflösen des Eisenphosphats, wurde im Rahmen von Studien- und Bachelorarbeiten optimiert. Jetzt soll darauf aufbauend der zweite Schritt, das Ausfällen als Struvit, optimiert werden.

Ziel: Durch elektrolytische Fällung des Phosphors aus dem kommunalen Abwasser an einer Magnesium-Anode als Magnesiumammoniumphosphat (MAP) soll direkt ein pflanzenverfügbares Salz hergestellt werden.

Organisation: Die Arbeit besteht aus den folgenden drei Teilen:

1. Literatur-Recherche / Stand der Technik: Abklären, was es schon gibt, was die Vor- und Nachteile sind und Zusammenstellen der relevanten Informationen
2. Laborversuche: Vorversuche im kleinen Massstab zur Bestimmung von relevanten Parametern (z.B. Auswahl des Elektrodenmaterials, Bestimmen von optimalen Reaktionsbedingungen)
3. Auswerten der Versuche, Beurteilung in Bezug auf die Umsetzbarkeit (Funktioniert das Verfahren?, Was sind die Kosten?, Was sind die Vor- und Nachteile?)

Kontakt:jeanmarc.stoll@ost.ch

Hintergrund: Geruchsemissionen aus Abwasserkanälen treten oft sporadisch auf und sind deshalb schwierig zu erfassen. Als Leitsubstanz zur Erfassung von Geruchsbelästigungen dient oftmals Schwefelwasserstoff. Messgeräte zur Erfassung von Schwefelwasserstoff liefern aber nicht immer die gewünschten Resultate. Eine ergänzende Erfassung des Redox-Potentials könnte hier wesentliche Mehrinformationen liefern. Schwefelwasserstoff und andere geruchsintensive Substanzen entstehen nämlich bevorzugt bei tiefen Redox-Potentialen.
Möglicherweise könnte die Erfassung des Redox-Potentials genutzt werden, um den Zustand eines Abwasserkanals in Bezug auf geruchliche Emissionen zu beurteilen. Weiter könnte das Redox-Potential genutzt werden, um die Dosierung von Chemikalien zur Stützung des Redox-Potentials (und somit der Verhinderung der Schwefelwasserstoff-Bildung) zu steuern.

Ziel: Im Rahmen der Arbeit soll eine bereits durchgeführte Studienarbeit fortgesetzt und dabei der Zusammenhang zwischen Geruchsemissionen aus Abwasserkanälen und dem Redox-Potential evaluiert werden. Dies soll vorerst anhand von Laborversuchen und einem Versuchsaufbau geschehen. Anschliessende Untersuchungen in einem realen Abwasserkanal sollen die Möglichkeiten zum Einsatz der Redox-Potentialmessung bei der Beurteilung und zur Verhinderung von Geruchsemissionen aus Abwasserkanälen überprüft werden.

Organisation: Die Arbeit besteht aus den folgenden drei Teilen:

1. Literatur-Recherche / Stand der Technik: Abklären, was es schon gibt, was die Vor- und Nachteile sind und Zusammenstellen der relevanten Informationen
2. Labor- und Feldversuche: Vorversuche im kleinen Massstab zur Bestimmung von relevanten Parametern (z.B. H2S-Emission in Abhängigkeit des Redox-Potentials, zeitliche Entwicklung der H2S-Bildung, Bestimmungsgrenzen)
3. Auswerten der Versuche, Beurteilung in Bezug auf die Umsetzbarkeit (Funktioniert das Verfahren?, Was sind die Kosten?, Was sind die Vor- und Nachteile?)

Kontakt:jeanmarc.stoll@ost.ch