Abteilung Siedlungswasserwirtschaft

Systems Engineering

Systems Engineering befasst sich mit technischen Möglichkeiten und Methoden, um unsere Siedlungswasserinfrastrukturen in eine nachhaltige Zukunft zu überführen. Sie legt den Fokus auf den technischen Bereich des gesamten Siedlungswassersystems und ergänzt damit sehr gut die Technologieentwicklung der Abteilung Verfahrenstechnik sowie die Forschung durch die Abteilung Umweltsozialwissenschaften. Die Forschung im Bereich Systems Engineering ist eng mit dem strategischen Eawag-Programm Wings  verknüpft, das sich in zwei Hauptforschungsrichtungen gliedert:

(i) Die Wings-Systementwicklung hat zum Ziel, innovative Systeme für die Siedlungswasserwirtschaft zu entwickeln, die eine Alternative zur herkömmlichen, kanalnetzbasierten Siedlungswasserwirtschaft bieten. Das Projekt baut auf den Erkenntnissen aus den Projekten Novaquatis  (transdisziplinäres Projekt im Bereich Urinseparierung, 2000 – 2006) und Blue Diversion  auf. Zurzeit bereiten wir uns darauf vor, die ganze Palette von siedlungswasserwirtschaftlichen Dienstleistungen als Systeminnovation anzugehen.

Bei der (ii) Übergangsplanung werden Methoden entwickelt, um die Umgestaltung bestehender Netzwerkinfrastrukturen für eine nachhaltige Zukunft zu unterstützen. Flexibilität und Belastbarkeit werden als inhärente Systemeigenschaften angesehen und explizit bewertet, beispielsweise durch die massgeschneiderte Entwicklung innovativer Konzepte wie etwa „Flexibility Engineering“.

Ressourcen der Siedlungswasserwirtschaft

Die primären Ziele der Siedlungswasserwirtschaft sind die Bereitstellung von Trinkwasser und Wasser für die persönliche Hygiene, der Schutz vor Überschwemmungen, die Sicherstellung der Siedlungshygiene und der Schutz der natürlichen Umwelt. Zur Erbringung dieser Dienstleistungen wurden umfangreiche Infrastrukturen für die Trinkwasserversorgung, Siedlungsentwässerung und Abwasseraufbereitung gebaut. So ist eine umfassende Wasser- und Abwasserwirtschaft entstanden.

Da das 21. Jahrhundert – hauptsächlich aufgrund des raschen Bevölkerungswachstums, des steigenden Lebensstandards und des Klimawandels – von einer zunehmenden Ressourcenknappheit geprägt ist, gehört die Ressourceneffizienz inzwischen zu den Hauptzielsetzungen der Siedlungswasserwirtschaft.

Damit die Dienstleistungen im Bereich Siedlungswasserwirtschaft erbracht werden können, braucht es immer Ressourcen. Zusätzlich zum Wasser sind das Energie und andere natürliche Ressourcen sowie finanzielle Mittel. In den letzten Jahrzehnten hat sich die Aufmerksamkeit vermehrt auf die Tatsache gerichtet, dass Rohstoffe auch in Abfallprodukten vorhanden sind. Auch die Siedlungswasserwirtschaft legt ihr Augenmerk auf die Abwässer, da diese wichtige Ressourcen enthalten, etwa Wasser, Energie und Nährstoffe.

In der Gruppe „Ressourcen der Siedlungswasserwirtschaft“ gehen wir von der Hypothese aus, dass Separierung an der Quelle und Dezentralisierung Schlüsselelemente auf dem Weg zur Ressourceneffizienz darstellen. Das Prinzip wurde zunächst am Beispiel der Urinseparierung im transdisziplinären Forschungsprojekt Novaquatis  erforscht und danach im Rahmen des Projekts Blue Diversion erfolgreich umgesetzt . Die Ergebnisse haben gezeigt, dass viel Potenzial für mehr Ressourceneffizienz besteht. Ausserdem flossen diese Ideen in die Erarbeitung des strategischen Programms Wings (Water and sanitation innovations for non-grid solutions) ein, das zahlreiche ähnliche Projekte unter einem gemeinsamen Dach vereint.

 

Projekte:

Wings 
Das Programm „Water and sanitation innovations for non-grid solutions“ (Wings) ist ein strategisches Eawag-Programm, das auf entsprechenden Projekten aus verschiedenen Eawag-Abteilungen basiert. Das Hauptziel ist identisch mit dem Ziel der Gruppe „Ressourcen der Siedlungswasserwirtschaft“: Die Dienstleistungen der Siedlungswasserwirtschaft so ressourceneffizient wie möglich zu erbringen, hauptsächlich durch die Erforschung der Möglichkeiten, die sich aus der Separierung an der Quelle und der Dezentralisierung ergeben können.

 

Wings Metropolitan
Dieses Projekt konzentriert sich auf städtische Gebiete mit einer hohen Bevölkerungsdichte, einer kanalnetzbasierten Infrastruktur zur Abwasserbewirtschaftung und hohen technologischen, operativen und regulatorischen Kompetenzen in der Wasserbewirtschaftung. Als zentraler Aspekt, der das Interesse an einer Wings-Lösung steigern kann, gilt das hohe Bevölkerungswachstum, das den Ausbau bestehender Abwasserreinigungsanlagen erfordern kann. Dies ist eines der Grundsatzszenarien, mit dem sich frühere Arbeiten der Eawag befasst haben ( Novaquatis). Ein weiteres Thema von entscheidender Bedeutung in Europa ist die Auseinandersetzung mit Arzneimitteln, die zu einem erheblichen Teil über den Urin ausgeschieden werden. Einige Akteure aus der Praxis sind an dieser Problemstellung interessiert, was zusätzlich für die Einführung der Urinseparierung in städtischen Expansionsgebieten spricht.

 

Abgeschlossene Projekte:

Klimafreundliche Abwasserbewirtschaftung. Veröffentlichung: Larsen 2015 (Artikel zur Wasserforschung in Refshare SWW 2015)

Blue Diversion, Phase 2
www.bluediversiontoilet.com. IWA Project Innovation Awards. Link erfolgt;

Blue Diversion, Phase 1
www.bluediversiontoilet.com. Preis der Bill & Melinda Gates Foundation. Link: wie oben.

Novaquatis
www.novaquatis.eawag.ch. 2008 td-net Award für transdisziplinäre Forschung. Link: www.novaquatis.eawag.ch/publikationen/Prize/index

Weitere Informationen

Separierung an der Quelle und Dezentralisierung für die Abwasserbewirtschaftung. Link: http://www.iwapublishing.com/books/9781843393481/source-separation-and-decentralization-wastewater-management


Kontakt

Wasserinfrastruktur - Management (WIM)

Die Trinkwasserversorgung und Abwasserentsorgung gehören auf kommunaler Ebene zu den anlagenintensivsten Dienstleistungen mit hohen langfristig gebundenen Kapitalbeträgen. Alleine die Abwasserentsorgung besitzt in der Schweiz rund 87'000 km Abwasserkanäle, 759 grossen Kläranlagen, 3500 Kleinkläranlagen und ca. 30'000 Vorbehandlungsanlagen mit einem Wiederbeschaffungswert von insgesamt rund 100 Milliarden Franken.

Die Wasserinfrastruktur Management Gruppe befasst sich mit den wissenschaftlichen Grundlagen für das nachhaltige Management dieser Strukturen. Speziell konzentrieren wir uns auf

  • die quantitative Charakterisierung der vorhandenen urbanen Wasser-Infrastrukturen,
  • die technische und ökonomische Bewertung der vorhandenen und möglichen alternativen Abwasserentsorgungs-Systemen und
  • die Bewertung von Veränderungskräften und Übergangsszenarien in der urbanen Siedlungswasserwirtschaft.

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