Abteilung Siedlungswasserwirtschaft
Entwicklung einer kontaktlosen Messtechnik zur Überwachung der Abwasserqualität in Abwassersystemen
Warum brauchen wir mehr Informationen über unsere Kanalisationen?
Urbane Sanierungssysteme bestehen aus Kanalisationen und Kläranlagen. Obwohl die Merkmale der Abwässer gut in Kläranlagen kontrolliert und gemessen werden, ist die Datensammlung in Abwasserkanälen nur auf Wasserspiegel und Abflussmenge begrenzt, ohne zusätzliche Informationen über die Wasserbeschaffenheit oder –Verschmutzung. Bessere Überwachungsmethoden werden es erlauben, unsere Kanalisationssysteme besser zu kennen, und entsprechend besser managen zu können. Diese Herausforderungen sind insbesondere bedeutend im heutigen Kontext, wo die Sanierungssysteme infolge Urbanisierung, Bevölkerungswachstum und Klimawandel immer mehr unter mehr unter Druck geraten.
Das europäische Co-UDlabs Projekt hat zum Ziel, diese Problematik zu lösen. Ein dringendes Bedürfnis der Verbesserung unserer Kanalisationssysteme wurde als eine der aktuellen Hauptherausforderungen identifiziert. Die Entwicklung von neuen Sensoren, um mehr Informationen über Kanalabwasser zu sammeln, gehört zum Fokus der Co-UDlabs Projekt, wobei auch die Eawag eine Rolle spielt (WP6).
Die Methoden, um Abwasserparameter zu messen:
Um eine Schmutzstoffkonzentration zu messen, brauchen die konventionellen Methoden entweder einen Tauchsensor oder eine Probenahme. In beiden Fälle ist der Kontakt mit Abwässern unvermeidbar. Es folgt dazu, dass die Sensoren schnell beschädigt werden und eine häufige Wartung erfordern. Sie müssen deshalb leicht erreichbar sein. Dies erklärt, warum es kompliziert ist, Daten aus den Kanalisationen zu messen. Die einzigen Sensoren, die in diesem Umfeld bisher installiert wurden, basieren auf einer kontaktlosen Messung. Es handelt sich hauptsächlich um Radare, die die Oberflächengeschwindigkeit und –Höhe messen.
Forschungsprojekt: Entwicklung von kontaktlosen Sensoren für die CSB- und Trübstoffmessung in Kanalisationen:
Die Bewertung des Potenzials der reflexionsbasierten Spektrophotometrie für die Überwachung von Abwasser ist das Ziel dieser Dissertation. Das Prinzip dieser Messmethode besteht darin, dass die Zusammensetzung des Wassers die Art und Weise beeinflusst, wie das Licht von seiner Oberfläche reflektiert wird. Obwohl die Spektrophotometrie bereits weit verbreitet zur Analyse von Abwasserverunreinigungen eingesetzt wird, insbesondere durch die Messung der Lichtabsorption, ist die Analyse von Reflexionsspektren relativ neu.
Dank dieser innovativen Methode können Abwasserparameter wie Trübstoffkonzentration oder CSB indirekt gemessen werden, ohne Kontakt mit den Abwässern. Diese Technologie ist allerdings relativ neu, und viele Herausforderung sind noch zu überwinden. Dieses Setup wurde bisher nur im Labor in einem ruhigen Zustand getestet. Diese Bedingungen sind weit entfernt davon, was in Kanalisationen stattfindet: Abwässer mit komplexer und variabler Beschaffenheit und Oberflächenbewegung. Eine andere Herausforderung ist die Entwicklung eines effizienten Spektrum-Analyse Algorithmus.
Diese Doktorarbeit inkl. Finanzierung gehört zum europäischen Co-UDlabs-Projekt. An der Eawag wird sie von der Dr. Jörg Rieckermann betreut. Die Eawag-Forschungsinfrastrukturen, insbesondere die Versuchshalle, werden für die praktischen Untersuchungen benutzt.
Projektdauer
4 Jahre ab August 2021
