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

Eine ETH-Medaille für Lena Xue

Lena Xue an der Verleihung der ETH Medaille an der Master-Feier des D-BAUG an der ETH Zürich (Foto: ETH Zürich, Monika Estermann)
14. Mai 2024 –

Die Behandlung von Fäkalschlamm ist herausfordernder als die Behandlung von Abwasser, da die Konzentration von Schadstoffen höher und zeitlich sehr variabel sind. Zudem sind Fäkalschlammbehandlungsanlagen meistens in...

Die Behandlung von Fäkalschlamm ist herausfordernder als die Behandlung von Abwasser, da die Konzentration von Schadstoffen höher und zeitlich sehr variabel sind. Zudem sind Fäkalschlammbehandlungsanlagen meistens in ressourcenknappen Gegenden situiert. Das führt oft zu einem instabilen Betrieb und variabler Reinigungsleistung. Für ihre Masterarbeit hat Lena Xue untersucht, welche technischen und sozioökonomischen Faktoren dafür verantwortlich sein können. Für diese Arbeit hat sie nun die ETH-Medaille erhalten.
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Preisgekrönte Masterarbeit

Die Oswald-Schulze-Stiftung in Aachen hat Nicolas Neuenhofers Masterarbeit den dritten Preis des Jahres 2024 verliehen, der mit 1000 Euro dotiert ist. (Foto: Eawag, Peter Penicka)
9. April 2024 –

Der Umweltingenieur Nicolas Neuenhofer hat sich in seiner Masterarbeit an der Eawag mit maschinellem Lernen beschäftigt: Das von ihm entwickelte Modell trägt dazu bei, die Entfernung von Mikroverunreinigungen aus dem Abwasser...

Der Umweltingenieur Nicolas Neuenhofer hat sich in seiner Masterarbeit an der Eawag mit maschinellem Lernen beschäftigt: Das von ihm entwickelte Modell trägt dazu bei, die Entfernung von Mikroverunreinigungen aus dem Abwasser mittels Aktivkohlefiltern abzuschätzen. Dafür hat er jetzt den Oswald-Schulze-Preis erhalten.
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Eawag präsentiert eine ihrer Erfolgsgeschichten am Rande des WEF 2024

Die Eawag-Forschenden Christa McArdell und Marc Böhler erläutern, wie Ozon Mikroverunreinigungen im Abwasser beseitigt (Foto: Eawag, Claudia Carle).
18. Januar 2024 –

Zeitgleich zum Weltwirtschaftsforum WEF in Davos lud der ETH-Bereich 50 hochrangige Gäste aus Politik, Forschung und Wirtschaft nach Davos ein und stellte Höhepunkte aus der aktuellen Forschung vor. Die Eawag präsentierte, wie sie...

Zeitgleich zum Weltwirtschaftsforum WEF in Davos lud der ETH-Bereich 50 hochrangige Gäste aus Politik, Forschung und Wirtschaft nach Davos ein und stellte Höhepunkte aus der aktuellen Forschung vor. Die Eawag präsentierte, wie sie mit ihrer Arbeit erfolgreich den Weg für die erweiterte Abwasserbehandlung bereitet hat.
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Water Hub: Neuer Film aus dem NEST

Publikationen

Bosshard, J., Eugster, F., Gulde, R., & Singer, H. (2024). Abwasser aus der Formulierung von Arzneimitteln. Wirkstoffeinträge in Schweizer Gewässer. Aqua & Gas, 104(3), 50-57. , Institutional Repository

Wirkstoffeinträge von formulierenden Pharmabetrieben führen häufig zu Spitzenkonzentrationen in kommunalen Abwasserreinigungsanlagen. Schweizweite Untersuchungen in Zusammenarbeit mit neun Betrieben zeigen das Ausmass der Einträge für unterschiedliche Abwasservorbehandlungen. Die Studie schliesst wichtige Kenntnislücken bezüglich der Abwasserbelastung von formulierenden Pharmabetrieben und zeigt Handlungsoptionen für die Unternehmen auf.
Brander, A., Wunderlin, P., Gulde, R., & Böhler, M. (2024). MV-Stufen Stabil Betreiben. Hilfreiche Betriebsparameter. Aqua & Gas, 104(1), 54-61. , Institutional Repository

Der Reinigungseffekt für Mikroverunreinigungen wird von ARA über periodische Messungen der Leitsubstanzen bestimmt. Für den täglichen Betrieb lassen sich zusätzlich anhand von UV-Messungen sowie anhand der dosierten Mengen an Ozon oder Aktivkohle zeitnahe Aussagen zur Reinigungsleistung machen.
Endres, L. S., Jacquin, C., González-Lemos, S., Rodríguez-Rodríguez, L., Sliwinski, J., Kaushal, N., … Stoll, H. M. (2024). Climatic and cave settings influence on drip water fluorescent organic matter with implications for fluorescent laminations in stalagmites. Quaternary Research, 118, 41-61. doi:10.1017/qua.2023.41, Institutional Repository

Speleothem fluorescence can provide insights into past vegetation dynamics and stalagmite chronology. However, its origin and especially the formation of fluorescent laminations in stalagmites are poorly understood. We conducted a year-long monthly monitoring of drip water fluorescence in La Vallina Cave (northern Iberian Peninsula) and compared the results to drip water chemistry and active speleothems from the same sites. Drip waters were analyzed using fluorescence spectroscopy and parallel factor analysis (PARAFAC). The resulting five-component model indicates contributions from vegetation, microbial activity, and bedrock. Intra-site fluorescence variability is mainly influenced by changes in overlying vegetation, water reservoir time, and respiration rates. Contrary to prevailing views, we find no systematic increase in drip water fluorescence during rainy conditions across drip sites and seasonal variations in drip water fluorescence are absent at a location where present-day speleothem layers form. Our findings challenge the notion of a higher abundance of humic-like fluorescence during the rainy season as the primary cause for layer formation and suggest additional controls on drip water fluorescence, such as bedrock interaction and microbial reprocessing. We also propose that growth rate may control the dilation of the fluorescence signal in stalagmites, indicating other potential mechanisms for fluorescent layer formation.
Faust, V., Vlaeminck, S. E., Ganigué, R., & Udert, K. M. (2024). Influence of pH on urine nitrification: community shifts of ammonia-oxidizing bacteria and inhibition of nitrite-oxidizing bacteria. ACS ES&T Engineering, 4(2), 342-353. doi:10.1021/acsestengg.3c00320, Institutional Repository

Urine nitrification is pH-sensitive due to limited alkalinity and high residual ammonium concentrations. This study aimed to investigate how the pH affects nitrogen conversion and the microbial community of urine nitrification with a pH-based feeding strategy. First, kinetic parameters for NH3, HNO2, and NO2- limitation and inhibition were determined for nitrifiers from a urine nitrification reactor. The turning point for ammonia-oxidizing bacteria (AOB), i.e., the substrate concentration at which a further increase would lead to a decrease in activity due to inhibitory effects, was at an NH3 concentration of 12 mg-N L-1, which was reached only at pH values above 7. The total nitrite turning point for nitrite-oxidizing bacteria (NOB) was pH-dependent, e.g., 18 mg-N L-1 at pH 6.3. Second, four years of data from two 120 L reactors were analyzed, showing that stable nitrification with low nitrite was most likely between pH 5.8 and 6.7. And third, six 12 L urine nitrification reactors were operated at total nitrogen concentrations of 1300 and 3600 mg-N L-1 and pH values between 2.5 and 8.5. At pH 6, the AOB Nitrosomonas europaea was found, and the NOB belonged to the genus Nitrobacter. At pH 7, nitrite accumulated, and Nitrosomonas halophila was the dominant AOB. NOB were inhibited by HNO2 accumulation. At pH 8.5, the AOB Nitrosomonas stercoris became dominant, and NH3 inhibited NOB. Without influent, the pH dropped to 2.5 due to the growth of the acid-tolerant AOB “Candidatus Nitrosacidococcus urinae”. In conclusion, pH is a decisive process control parameter for urine nitrification by influencing the selection and kinetics of nitrifiers.

Forschungsprojekte

Indem wir Nährstoffe aus Urin zurückgewinnen, entwickeln wir ein Sanitärsystem, welches wertvollen Dünger produziert

VUNA - Nährstoffrückgewinnung in Südafrika
In Autarky entwickeln wir kleine Anlagen für die getrennte Behandlung von Urin, Abwasser und Fäkalien direkt in der Toilette.

Blue Diversion AUTARKY – Abwasserbehandlung ohne Netzanschluss
GDM ist eine einfache, wartungsfreie Technologie für die Trinkwasserversorgung ohne Elektrizität und Chemie.

GDM Gravity-Driven Membrane technologie
Der durch den Menschen verursachte Stickstoffeintrag in den küstennahen Gewässern der Meere wird in Form einer Eutrophierung zunehmend zu einem Problem für unsere Gewässer.

Nitrations- / Anammoxprozess

Micro-sieving of municipal wastewater

Aerobic Granular Sludge
Mathematische Modellierung aerober granulierter Belebtschlamm (AGS) - Reaktoren

Eawag Aerobic Granular Sludge (AGS) Model

Weitere Forschungsprojekte