Abteilung Verfahrenstechnik

Verfahrenstechnik

Unsere Forschungsgruppen beschäftigen sich aus der ingenieurtechnischen Perspektive mit Problemen der Abwasserreinigung und Trinkwasseraufbereitung sowie dem Schutz der Wasserressourcen. Unser langfristiges Ziel ist es, nachhaltige Konzepte für Wasser- und Nährstoffkreisläufe in Siedlungen zu entwickeln.

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News

Otto-Jaag-Gewässerschutzpreis 2024 für Valentin Faust

ETH-Rektor Günther Dissertori überreicht Valentin Faust den Otto-Jaag-Gewässerschutzpreis 2024 (Foto: ETH, Alessandro Della Bella).
18. November 2024 –

Für seine Dissertation wurde der Umweltingenieur Valentin Faust am ETH-Tag vom 16. November 2024 mit dem Otto-Jaag-Gewässerschutzpreis ausgezeichnet. Seine Arbeit liefert wichtige Erkenntnisse für die Herstellung von Dünger aus...

Für seine Dissertation wurde der Umweltingenieur Valentin Faust am ETH-Tag vom 16. November 2024 mit dem Otto-Jaag-Gewässerschutzpreis ausgezeichnet. Seine Arbeit liefert wichtige Erkenntnisse für die Herstellung von Dünger aus menschlichem Urin.
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Trockene Sommer: Wiederverwendung von gereinigtem Abwasser könnte helfen

In einigen Nachbarländern der Schweiz dürfen seit 2023 Landwirtschaftsflächen mit gereinigtem, kommunalem Abwasser bewässert werden (Foto: Adobe Stock).
17. Oktober 2024 –

Mit dem Klimawandel nehmen heisse und trockene Sommer zu, in denen auch in der Schweiz regional das Wasser knapp wird. Die Wiederverwendung von gereinigtem Abwasser könnte zur Lösung dieses Problems beitragen. Das hat ein Team der...

Mit dem Klimawandel nehmen heisse und trockene Sommer zu, in denen auch in der Schweiz regional das Wasser knapp wird. Die Wiederverwendung von gereinigtem Abwasser könnte zur Lösung dieses Problems beitragen. Das hat ein Team der Eawag im Auftrag des BAFU und einiger Kantone gezeigt. Die Forschenden erläutern auch, was noch getan werden muss, damit aus der Option Realität wird.  
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Innovative Wasserlösungen für nachhaltige Städte

Das Quartier Jenfelder Au in Hamburg ist das grösste Wohngebiet in Europa, das seit 2017 sein Abwasser in lokalen Kleinkreisläufen bewirtschaftet (Foto: Ulrich Perrey / HAMBURG WASSER).
13. August 2024 –

Städte müssen nachhaltiger werden und ihre Wasserressourcen effizienter nutzen. Wasser in lokalen Kreisläufen zu managen, ist eine mögliche Lösung. Ein neues Weissbuch zeigt, wie das gelingen kann.

Städte müssen nachhaltiger werden und ihre Wasserressourcen effizienter nutzen. Wasser in lokalen Kreisläufen zu managen, ist eine mögliche Lösung. Ein neues Weissbuch zeigt, wie das gelingen kann.
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Water Hub: Neuer Film aus dem NEST

Publikationen

Hu, Y., Morgenroth, E., & Jacquin, C. (2025). Online monitoring of greywater reuse system using excitation-emission matrix (EEM) and K-PARAFACs. Water Research, 268, 122604 (13 pp.). doi:10.1016/j.watres.2024.122604, Institutional Repository

A currently increasing interest in water reuse is met with the concern about water quality. Excitation-emission matrix (EEM) measurements, which are widely implemented in laboratory analysis, emerge as a promising tool for characterizing both microbial and chemical water qualities in the online monitoring of water reuse systems. However, the robustness of EEM measurements has been rarely validated in actual online monitoring campaigns where predictions are made for new samples independent of those used to establish EEM analysis models, including the popular parallel factor analysis (PARAFAC). In this study, two strategies of conducting PARAFAC were examined for the online monitoring of a greywater reuse system using two EEM datasets from two monitoring periods for model establishment and model testing respectively. With the first strategy that is commonly used in laboratory analyses, an entire EEM datasets from one period was used to establish one PARAFAC model, and the maximum fluorescence intensity (Fmax) of a PARAFAC component was used to predict total cell count (TCC) in another period. However, under the disturbance of dissolved organic matter (DOM) fluorescence in the background, Fmax gave unreliable predictions in model testing. To address this problem, a second and novel strategy was proposed using an EEM clustering and PARAFAC component shift mining technique. This unsupervised algorithm, named K-PARAFACs, automatically groups EEMs into K clusters and on each cluster establishes a cluster-specific PARAFAC model with distinct component shapes. With this method, multiple PARAFAC models were established on one EEM dataset, with each model representing samples with certain TCC ranges and DOM compositions. In model testing, these cluster-specific PARAFAC models served as EEM classifiers. A new sample was not characterized by Fmax but by the cluster-specific model that best fitted the EEM signal of the sample with the least numerical error. The proposed strategy demonstrates its robustness by successfully predicting the TCC trend in test datasets. Our findings suggest that K-PARAFACs is a promising tool that enables robust qualitative monitoring of water reuse systems with background DOM variability.
Rothwell, K. A., ThomasArrigo, L. K., Kaegi, R., & Kretzschmar, R. (2025). Low molecular weight organic acids stabilise siderite against oxidation and influence the composition of iron (oxyhydr)oxide oxidation products. Environmental Science: Processes and Impacts (13 pp.). doi:10.1039/d4em00363b, Institutional Repository

Siderite (FeCO3) is an important reservoir of mineral-bound ferrous iron in non-sulfidic, reducing soils and sediments. It is redox sensitive, and its oxidation may facilitate the reduction of a range of pollutants, produce reactive oxygen species, or induce the formation of oxidation products with large surface areas for contaminant sorption. However, there is currently a limited understanding of the stability of siderite in complex environments such as soils and sediments. Here, we use a series of batch experiments complemented with thorough characterisation of mineral oxidation products to investigate the oxidation of siderite in the presence and absence of the low molecular weight organic acids (LMWOAs) citrate, tiron, salicylate, and EDTA as analogues for naturally occurring compounds or functional groups of natural organic matter that ubiquitously coexist with siderite. Our results show that siderite alone at pH 7.5 was completely oxidised to form ferrihydrite, nanocrystalline lepidocrocite, and nanocrystalline goethite in less than 6 hours. However, in the presence of LMWOAs, up to 48% of the siderite was preserved for more than 500 hours and the formation of goethite was inhibited in favour of ferrihydrite and lepidocrocite. Using experimental data from electron microscopy and chemical speciation modelling, we hypothesise that the siderite may be preserved through the formation of an Fe(iii)-passivation layer at the siderite surface.
Akert, F., Aebischer, P., Udert, K. M., & Reidy, B. (2024). Aurin, ein Dünger aus menschlichem Urin im Praxistest auf Sportrasen. Rasen: Turf: Gazon: European Journal of Turfgrass Science, 55(1), 16-21. , Institutional Repository

Um Nährstoffkreisläufe möglichst zu schließen und Nährstoffe effizient zu nutzen, wurde ein aus menschlichem Urin produzierter Dünger (Aurin) auf einem für Fußball genutzten Sportrasen getestet. Dabei wurde die Rasenfläche in drei Teilflächen unterteilt und von April bis Oktober mit herkömmlichem Handelsdünger (HD), Aurin (A) und Aurin mit Ergänzungsdüngung von Kalium, Phosphor und Magnesium (A+) gedüngt. Die Teilflächen wurden zwischen April und November regelmäßig bonitiert und mittels Multispektralbildanalyse untersucht. Im April, September und Oktober wurden Bodenproben entnommen, um den Nmin Gehalt im Boden zu bestimmen. Aus den Ergebnissen der Untersuchungen zeigten sich nur bei der Rasenfarbe und beim Nmin Gehalt des Bodens geringe Unterschiede. Dabei schien die Nährstoffergänzung von Aurin einen positiven Effekt auf die Stickstoffaufnahme in die Pflanze zu haben. Dies wirkte sich vor allem während Trockenperioden positiv auf die Rasenfarbe aus. Praktische Beobachtungen durch die Pflegeverantwortlichen zeigten, dass ein höheres Ausbringungsintervall mit geringeren Aurin-Mengen sinnvoll war. So konnten die Vernässung der Fläche und die kurzzeitige Verätzung des Rasens verhindert werden. Auch das Stoßwachstum in den Tagen nach der Düngung konnte so gebremst werden. Dieser Praxistest zeigt auf, dass Dünger aus menschlichem Urin eine interessante Option für eine kreislauffähige Bewirtschaftung von Sportrasen oder andere Kulturen mit hohem Stickstoffbedarf darstellen kann. Dies ist allerdings mit einem höheren Arbeitsaufwand in der Bewirtschaftung verbunden.
Binz, C., Sedlak, D., O’Callaghan, P., Truffer, B., Nesi, M., Morgenroth, E., … Wellauer, S. (2024). Mainstreaming decentralized urban water management solutions for sustainable cities. doi:10.55408/eawag:33039, Institutional Repository

Climate change, rapid urbanization and other grand challenges increasingly force cities to rethink their urban (water) infrastructure. In particular, decentralized urban water management solutions, which can recover valuable resources close to the source are increasingly applied to remediate water scarcity, sanitation or environmental pollution challenges. Yet, although interesting demonstration projects with decentralized solutions (from here on labeled ‘decentralized UWM solutions’) are underway in several world regions, actors developing and implementing this transformative innovation are not effectively coordinating their efforts and sharing the latest knowledge. While effective technologies, business models, or regulative frameworks increasingly exist that could inform, inspire and improve similar activities elsewhere, details of local successes and failures are still (too) rarely shared or transferred across space. Drawing from experience on the mainstreaming of other transformative infrastructure solutions (like renewable energies, electric mobility or circular waste management), we posit that the global diffusion of decentralized UWM solutions has been significantly slowed down by this lack of interaction among key stakeholders, and the resulting lack of an effective innovation ecosystem.

Veranstaltungen

12.02.​2025,
24.06.​2025,
9:00 Uhr
Lausanne
Elimination poussée de l'azote des eaux usées municipales

PEAK-VSA-Cours d’approfondissement V60/25

Forschungsprojekte

Ist ein Raumfahrtforschungs- programm, das die Entwicklung eines bioregenerativen Lebenserhaltungssystems für langfristige Raumfahrtmissionen und Weltraumwohnungen zum Beispiel auf dem Mars zum Ziel hat

Melissa «Micro Ecological Life Support System Alternative»
NEST building
Nachhaltiges urbanes Wasser- und Abwassermanagement angewandt und umgesetzt im modularen NEST-Gebäude.

WaterHub im NEST
Mathematische Modellierung aerober granulierter Belebtschlamm (AGS) - Reaktoren

Eawag Aerobic Granular Sludge (AGS) Model
Many WWTPs are reaching their maximum treatment and clarification capacities, and solutions must be found to upgrade those existing plants.

Micro-sieving of municipal wastewater
Opportunities and risks of reusing treated wastewater in Switzerland

Water Reuse Switzerland
Der Schweizer Bundesrat hat sich das ehrgeizige Ziel gesetzt, bis 2050 die nationale Treibhausgasbilanz auszugleichen und somit auf "Netto Null" zu bringen.

SCENE - Reduktion von Treibhausgasemissionen aus der Abwasserbehandlung
Dynamik der Lachgasemissionen bei nährstoffeliminierender Abwasserreinigung

N2O - Dynamik der Lachgasemissionen
Systematische Untersuchung von hybriden Modellansätzen zur Vorhersage von Lach-gasemissionen in der biologischen Abwasserreinigung

MAD4WW

Weitere Forschungsprojekte