Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jörg E. Drewes Bachelorarbeiten 1. Literature study on the PFAS sum parameter TOP-Assay Per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) are a group of anthropogenic chemicals with high thermal, biological and chemical stability. These substances are widely used in industrial and consumer applications since the 1950s due to their water-, oil- and dirt-repellency. However, PFASs may exhibit bioaccumulative, persistent and toxic properties. For this reason, in recent years various restrictions, particularly on long-chain perfluorinated substances and their precursors, have been implemented at national and international level. As a result, the industry has developed a large number of polyfluorinated substitutes (> 10,000), the number of which is constantly increasing. Only insufficient information about these substitutes is available. With the available target analysis only a very small part of these chemicals can be identified. A proposed sum parameter for PFASs is the TOP assay. Thereby the polyfluorinated precursors are oxidized by hydroxyl radicals to the analytically detectable perfluorocarboxylic acids (PFCAs). The objective of this study is to carry out a literature study on TOP assay for different matrices (surface water, waste water, groundwater, soil, sediments, suspended matter, firefighting foam, biota…), to explore and document results of validation experiments and the experimental conditions of the TOP assay, to summarize the results for the different matrices and to estimate the load of unknown PFASs in the different matrices. Main Tasks: • Research the literature for TOP assay studies • Manage the literature using the reference manager Citavi • documentation of experimental conditions and validation experiments • summarize results of the TOP-Assay for different matrices and estimation of the load of unknown PFASs If you are interested, please send an e-mail. Contact: Hanna Ulrich ([email protected] , Tel. 0821-9071 1151) Start date: As soon as possible Published: January, 2023 TUM · Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft · Am Coulombwall · D - 85748 Garching Telefon: +49.89.289.13701 · Telefax: +49.89.289.13718 · E-Mail: [email protected] · www.sww.bgu.tum.de Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jörg E. Drewes Study Projects 1. ENCOVER: Energetic utilization of CO2 to reduce the residual methane potential Batch Test Anaerobic digestion is an important process to produce biogas from biomass. Several important processes take place during anaerobic digestion to degrade the organic matter and produce the biogas. These processes need a certain amount of time, the retention time is about 15 to 30 days. The different processes can generally be classified as hydrolysis, acidogenesis, acetogenesis, and methanogenesis. All of them are regulated by different bacterial strain with different kinetics and influence each other. The aim of the ENCOVER project is the energetic utilization of CO2 to reduce the residual methane potential in anaerobic digestion. In this context, plant biomass is used in the process of biogas production, whose behavior under CO2 enrichment has not yet been investigated. However, the use appears to be particularly promising, since in contrast to the sewage sludge, which has been already investigated in some studies, a stimulation by a significantly better substrate conversion seems possible. Within the main objectives of the study, the CO2 uptake potential and the additional CH4 production are to be quantified. The investigations will be carried out using flasks as a closed system. Due to manual measurement the enrichment of the sludge with CO2 is possible. The tasks of the student include but are not limited to: • Literature review on the AD performance • Learning/Training about Biochemical Methane Production (BMP) method. • Setting up Lab experiments based on the BMP method with an AMPTS. • Data recording and analysis. Requirement: General knowledge of the AD process. Environmental lab experience. Start date: As soon as possible Supervision: Felix Müller and Konrad Koch Contact: [email protected] Published: September 2022 TUM · Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft · Am Coulombwall · D - 85748 Garching Telefon: +49.89.289.13701 · Telefax: +49.89.289.13718 · E-Mail: [email protected] · www.sww.bgu.tum.de Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jörg E. Drewes 2. c Tropfkörper, auch Rieselbettreaktoren, ermöglichen biologische Abwasserreinigung unter der Verwendung eines mit Biofilm bewachsenen Festbettes. Das Abwasser wird über dem Füllstoff verrieselt und die Belüftung erfolgt durch die Umgebungsluft im Gegenstrom. Diese Biofilme beinhalten eine große Diversität an Mikroorganismen, welche verschiedene durch das Abwasser eingeführte Stoffe verstoffwechseln. Schaut man sich diese Organismen genauer an, so ist über die Bakterien bereits viel bekannt. Welche biologische Nische Pilze jedoch besiedeln, die erwiesenermaßen in einer großen Vielfalt in Kläranlagen vorkommen, ist weitestgehend unerforscht. Um dies zu ändern, sind Probenahmen an Stellen mit bereits nachgewiesenem großem Reichtum an Pilzen notwendig, wie Biofilmen in Tropfkörpern. Aufgaben des Study Projects beinhalten, aber sind nicht limitiert auf: • • • • • Kläranlagen mit Tröpfkörpern ausfindig machen Mit Kläranlagenbetreibenden in Kontakt treten Informationen über Kläranlagen zusammentragen Beprobungsstrategien für Tropfkörper überlegen Probenahme Kampagne planen, ggf. durchführen The tasks of the student include but are not limited to: • Literature review on the AD performance • Learning/Training about Biochemical Methane Production (BMP) method. • Setting up Lab experiments based on the BMP method with an AMPTS. • Data recording and analysis. Start date: As soon as possible Published: 19.09.2022 1st supervisor: Katrin Stüer-Patowsky Contact: [email protected], 089 289 13720 Additional supervisors: Dr. rer. nat. Christian Wurzbacher TUM · Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft · Am Coulombwall · D - 85748 Garching Telefon: +49.89.289.13701 · Telefax: +49.89.289.13718 · E-Mail: [email protected] · www.sww.bgu.tum.de Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jörg E. Drewes 3. Pharmaceuticals extraction from edible crops irrigated with reused water Pharmaceuticals and other contaminants of emerging concern (CECs) are continuously introduced into the agroecosystem via reclaimed water irrigation, a common agricultural practice in waterscarce regions. Although reclaimed water irrigated crops are sold and consumed, only limited information is available on the occurrence of pharmaceuticals and other CECs in edible produce. In this study we aimed to analyze the abundance of micropollutants, which landed in plants and soil after irrigation using reclaimed water. In the scope of project Nutzwasser, one of the most outstanding water reuse projects in Germany (https://www.nutzwasser.org/public/), the produced reclaimed water after employing several advanced treatment facilities is getting used in a greenhouse for irrigating edible crops including lettuce, honey melons, Kohlrabi, tomato etc. In order to have a proper risk management strategy for water reuse application, the analysis of micropollutants in plants and soil is critical for human health and environment protection. Pharmaceuticals and other CECs were found in quantifiable levels in all irrigation water (two different water qualities: EU minimum and Nutzwasser) but it is not clear if there is any bio-accumulation or degradation of micropollutants in soil and plants happening. This study aims to assess micropollutants pathway in plants and soil after irrigation by reclaimed water by extracting these contaminants from soil and plant samples using Soxhlet extraction method. Tasks: - The extraction of micropollutants using Soxhlet extraction method - Sample preparation for LC-MS/MS analysis Requirements: - Hydrochemistry lab Start date: As soon as possible Published: June 2023 1st supervisor: Javad Ahmadi Contact: [email protected], 089 289 13733 Additional supervisors: Prof. Dr.-Ing. Jörg E. Drewes TUM · Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft · Am Coulombwall · D - 85748 Garching Telefon: +49.89.289.13701 · Telefax: +49.89.289.13718 · E-Mail: [email protected] · www.sww.bgu.tum.de Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jörg E. Drewes Masterarbeiten 1. Pilotierung einer biologischen Stufe in der Kläranlage der Papierfabrik Neenah Gessner GmbH PROBLEMDARSTELLUNG Die Nennah Gessner GmbH betreibt auf ihrem Werksgelände in Feldkirchen-Westerham 2 Papiermaschinen zur Erzeugung von technischen Spezialpapieren und –vliesen. Zur Behandlung des Abwassers wird eine Sedimentation betrieben. Zur Unterstützung der Absetzwirkung werden Fäll- und Flockungsmittel eingesetzt. Damit für den Abwasserparameter BSB5 auch bei der zukünftigen Entwicklung neuer Produkte an den Papiermaschinen eine zuverlässige Einhaltung der Bescheidwerte gegeben ist, wird die Kläranlage erweitert werden müssen. Im Rahmen einer Konzeptstudie wurden verschiedene Verfahren untersucht und bewertet. Insbesondere der Einsatz von Schwachlastverfahren mit sessilen Mikroorganismen wurde als geeignet zu Behandlung des Abwassers identifiziert. UNTERSUCHUNGSGEGENSTAND Im Rahmen der Pilotierung soll ein geeignetes Verfahren zur Behandlung des Abwassers nach dem Stand der Technik ermittelt werden. Ziel der geplanten Versuche von NEENAH ist es insbesondere, die Möglichkeiten der biologischen Behandlung des Abwassers unter den vorhandenen Praxisbedingungen zu bewerten und damit die Einsatzfähigkeit eines biologischen Verfahrens zu bestätigen, mit dem eine nachhaltige Reduzierung des BSB5-Wertes erreicht werden kann. Untersuchungsgegenstand ist ein von der Fa. Nordic Water angebotener aktivierter Sandfilter. Diese Pilotanlage wird auf dem Werksgelände von Neenah Gessner aufgestellt. Im Laufe der Studie soll der Sandfilter hinsichtlich der Effektivität in der Reduktion der BSB5-Konzentration, sowie dem Feststoffrückhalt unter verschiedenen Bedingungen bewertet werden. Hierbei sind beispielsweise die Temperatur, die BSB5-Fracht im Peak oder Variation der Filtergeschwindigkeit oder Spülwassermenge zu nennen. Besonderes Augenmerk ist in der Versuchsdurchführung auf den Einfluss der Abwasserzusammensetzung auf die Abbauleistung zu legen. Hierbei sind sowohl die Auswirkungen von Frachtschwankungen (z.B. durch Abstellungen) als auch mögliche hemmende Einflüsse zu untersuchen. ARBEITSABLAUF Der Student / die Studentin ist durchgehend im Kontakt sowohl mit dem Anlagenbetreiber, als auch mit M Consult. Die Messdaten müssen selbstständig Vorort erhoben und ausgewertet werden. Die Art und der Umfang der Messkampagne muss hierbei noch spezifiziert werden. Die Messergebnisse müssen nachvollziehbar und transparent dem Anlagenbetreiber, sowie M Consult bereitgestellt werden. M Consult steht hierbei betreuend/beratend zur Seite. In einem, hier noch nicht näher spezifizierten Turnus, sollten Zwischenergebnisse mit allen Beteiligten besprochen und das weitere Vorgehen diskutiert werden. TUM · Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft · Am Coulombwall · D - 85748 Garching Telefon: +49.89.289.13701 · Telefax: +49.89.289.13718 · E-Mail: [email protected] · www.sww.bgu.tum.de Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jörg E. Drewes ZEITPLAN Start der Pilotierung so bald wie möglich, spätestens ab Februar/März 2023 geplant. Die Pilotierung läuft hierbei mindestens 6 Monate, um möglichst viele variable Bedingungen zu erfassen. Es wäre zudem denkbar, die studentische Begleitung auf zwei Studierende zu verteilen, damit ein längerer Messzeitraum erfasst werden kann. Für Studierende wird eine Aufwandsentschädigung für die Dauer der Arbeit entrichtet. KONTAKTDATEN Dr.-Ing. Johannes Kappen Tel.: +49-8709-9150-25 E- Mail: [email protected] Moritz Bissinger, M.Sc. Tel.: +49-8709-9150-26 E- Mail: [email protected] M Consult GmbH Gesellschaft für Papier-, Umwelt- und Energietechnik Bichlmannstr. 7 D - 84174 Eching / Haselfurth Internet: www.mconsult.de TUM-Betreuerin: Prof. Brigitte Helmreich, [email protected] Veröffentlicht: 11/2022 TUM · Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft · Am Coulombwall · D - 85748 Garching Telefon: +49.89.289.13701 · Telefax: +49.89.289.13718 · E-Mail: [email protected] · www.sww.bgu.tum.de Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jörg E. Drewes 2. Elimination von Spurenstoffen - Säulenversuche zur Simulation eines Filters nach DWA-A 262 mit einem Layer aus Aktivkohle Trotz hohem Reinigungsstandard für Abwasser gelangen in Deutschland über kommunale Abwässer zahlreiche anthropogene Spurenstoffe in die aquatische Umwelt. Insbesondere biologisch schwer abbaubare und mobile Stoffe passieren konventionelle Abwasserbehandlungsanlagen nahezu unverändert. Dort können diese Stoffe zu nachteiligen Effekten führen, z.B. bei aquatischen Organismen und der Trinkwassergewinnung aus Uferfiltrat. Derzeit wird der Einsatz einer zusätzlichen Reinigungsstufe für Spurenstoffe vor allem auf mittleren bis großen Kläranlagen erprobt und umgesetzt, um eine größtmögliche Reduzierung des Eintrags in die Umwelt zu erreichen. Als Verfahren haben sich die Adsorption an Aktivkohle (PAK oder GAK) und die Ozonung sowie eine Kombination aus beiden Verfahren weitgehend durchgesetzt. Für kleinere Kläranlagen im Bereich von 2.000-10.000 EW wurde die Spurenstoffelimination bisher kaum diskutiert. Im Rahmen des Forschungsprojekts wird für eine Kläranlage <10.000 EW ein Filter nach DWA-A 262 mit einer Schicht aus Aktivkohle zur Entfernung der Spurenstoffe geplant. Bei einer guten Vorbehandlung und hohen Kontaktzeiten können zum Teil sehr hohe Standzeiten für entsprechende Aktivkohleschichten erreicht werden, bis eine Regeneration oder ein Austausch der Kohle notwendig wird. Im Filter sorgen neben oxidativen und sorptiven Verfahren auch naturnahe, biologische Prozesse für eine effektive Entfernung von Spurenstoffen. Voraussetzung dafür ist jedoch, dass optimale Bedingungen mit ausreichend Reaktionszeit eingestellt werden. Zur Simulation des Filters finden am Technikum des Lehrstuhls in Garching an mehreren Säulen Untersuchungen statt. Mit verschiedenem Filtermaterialien, sowie unterschiedlichen Operationsmodi soll untersucht werden, ob sich günstige Konditionen für den biologischen Abbau von Spurenstoffen einstellen. Im Rahmen dieser Arbeit soll die Inbetriebnahme des Versuchsaufbaus begleitet werden und anschließend bei laufendem Betrieb Analysen und Messungen durchgeführt werden. Schwerpunkte sollen unter anderem folgende Punkte sein: • Begleitender Betrieb der Versuchsanlage • Recherche zu Messparametern bei ähnlichen Anlagen und Untersuchungszielen • Entwurf eines Konzepts für Sensorik und Messprogramm an der Versuchsanlage • Entwurf eines Konzepts zur Variation der Operationsmodi • Durchführung von Probenahmen zur Evaluation des Abbaus von Spurenstoffen im System Beginn: Supervisor: Veröffentlicht: ab sofort möglich Sonia Kau ([email protected]) März 2022 TUM · Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft · Am Coulombwall · D - 85748 Garching Telefon: +49.89.289.13701 · Telefax: +49.89.289.13718 · E-Mail: [email protected] · www.sww.bgu.tum.de
