Weitergehende Wasserbehandlung

Trotz der sehr guten Reinigungsleistung konventioneller Kläranlagen werden einige Schadstoffe nur unzureichend entfernt, dazu zählen organische Spurenstoffe im Konzentrationsbereich von ng/L bis µg/L (z.B. Pharmazeutika, Industriechemikalien), Pathogene (Bakterien, Viren, Parasiten), Antibiotikaresistente Bakterien und Resistenzgene sowie Nährstoffe in niedrigen Konzentrationen (P, N). Die Einleitung dieser Substanzen und Keime stellt ein potentielles Risiko für die aquatische Umwelt und die menschliche Gesundheit dar. Diese Arbeitsgruppe befasst sich mit der Entwicklung, Untersuchung und Bewertung neuer Verfahren und Verfahrenskonzepte zur Weitergehenden Wasserbehandlung mit dem Ziel der Entfernung dieser Kontaminationen. Der Fokus liegt dabei insbesondere auf oxidativen und natürlichen/biologischen Verfahren sowie Verfahrenskombinationen.

In oxidativen Verfahren findet neben der Oxidation von Schadstoffen häufig auch eine effektive Inaktivierung pathogener Keime statt. Neben etablierten Verfahren wie der Ozonierung und dem weitergehenden Oxidationsverfahren (engl. Advanced Oxidation Processes, AOP) UV/H2O2 untersucht diese Arbeitsgruppe auch neue Ansätze wie die Kombination von UV-Strahlung mit Chlor oder Persulfate und Bordotierte Diamandelektroden. Schwerpunkte sind:

• Vergleich verschiedener Oxidationsverfahren zur Transformation von Spurenstoffen
• Untersuchung von Kinetik und Mechanismus der Reaktion von Ozon und Radikalen in der (Ab)wassermatrix
• Bestimmung von Transformations und Nebenprodukten und deren Persistenz und Toxizität in der Umwelt
• Untersuchung von Kinetik und Mechanismus der Inaktivierung von Mikroorganismen sowie der Oxidation von Antibiotikaresistenzgenen

Natürliche und biologische Verfahren, wie Uferfiltration, Grundwasseranreicherung oder Biofiltration werden schon seit Jahrzehnten für die Wasseraufbereitung eingesetzt. Ziel der Arbeitsgruppe ist die aktive Steuerung und Optimierung dieser zumeist passiven Verfahren, um eine effektive Entfernung verschiedener Kontaminationen zu gewährleisten. Aktuelle Forschungsfragen beinhalten:

• Bestimmung wesentlicher Einflussfaktoren auf die Entfernung organischer Spurenstoffe in natürlichen Systemen.
• Entwicklung neuer Konzepte für eine verbesserte Spurenstoffentfernung
• Überwachung, Steuerung und Optimierung biologischer Behandlungsverfahren

Multi-Barrieren Konzepte. Durch die große Vielfalt an Stoffen mit teils sehr unterschiedlichen Eigenschaften ist es nicht mögliche, alle Substanzen mit einem Verfahren zu entfernen. Speziell im Fall einer Wiederverwendung des Wassers müssen daher Konzepte mit mehreren unterschiedlichen Barrieren entwickelt werden, die zuverlässig ein Wasser mit hoher Qualität bereitstellen. Schwerpunkte dieser Arbeitsgruppe sind:

• Entwicklung von Hybridverfahren, die verschiedene Entfernungsmechanismen (Oxidation, biol. Abbau, Sorption) sinnvoll kombinieren
• Untersuchung von Entfernung und Transport von Chemikalien, Pathogenen und Antibiotikaresistenzen in Hybridsystemen
• Risikoanalyse von Aufbereitungskonzepten für die Wasserwiederverwendung

Leiter     Dr.-Ing. Uwe Hübner

 

Aktuelle Publikationen

  • Miklos, D.B.; Wang, W.-L.; Linden, K.G.; Drewes, J.E.; Hübner, U.: Comparison of UV-AOPs (UV/H2O2, UV/PDS and UV/Chlorine) for TOrC removal from municipal wastewater effluent and optical surrogate model evaluation. Chemical Engineering Journal 362, 2019, 537-547 mehr…
  • Hellauer, Karin; Martínez Mayerlen, Sara; Drewes, Jörg E.; Hübner, Uwe: Biotransformation of trace organic chemicals in the presence of highly refractory dissolved organic carbon. Chemosphere 215, 2019, 33-39 mehr…
  • Hermes, N.; Jewell, K.S.; Schulz, M.; Müller, J.; Hübner, U.; Wick, A.; Drewes, J.E.; Ternes, T.A.: Elucidation of removal processes in sequential biofiltration (SBF) and soil aquifer treatment (SAT) by analysis of a broad range of trace organic chemicals (TOrCs) and their transformation products (TPs). Water Research 163, 2019, 114857 mehr…
  • Karakurt, Sema; Schmid, Ludwig; Hübner, Uwe; Drewes, Jörg E.: Dynamics of Wastewater Effluent Contributions in Streams and Impacts on Drinking Water Supply via Riverbank Filtration in Germany—A National Reconnaissance. Environmental Science & Technology 53 (11), 2019, 6154-6161 mehr…
  • Drewes, J.E.; Karakurt, S.; Schmid, L.; Bachmaier, M.; Hübner, U.; Clausnitzer, V.; Timmermann, R.; Schätzl, P.; McCurdy, S.: Dynamik der Klarwasseranteile in Oberflächengewässern und mögliche Herausforderung für die Trinkwassergewinnung in Deutschland. , Hrsg.: Umweltbundesamt: Umweltbundesamt, 2018, mehr…
  • Miklos, David B.; Hartl, Rebecca; Michel, Philipp; Linden, Karl G.; Drewes, Jörg E.; Hübner, Uwe: UV/H 2 O 2 process stability and pilot-scale validation for trace organic chemical removal from wastewater treatment plant effluents. Water Research 136, 2018, 169-179 mehr…
  • Miklos, David B.; Remy, Christian; Jekel, Martin; Linden, Karl G.; Drewes, Jörg E.; Hübner, Uwe: Evaluation of advanced oxidation processes for water and wastewater treatment – A critical review. Water Research 139, 2018, 118-131 mehr…
  • Hellauer, Karin; Karakurt, Sema; Sperlich, Alexander; Burke, Victoria; Massmann, Gudrun; Hübner, Uwe; Drewes, Jörg E.: Establishing sequential managed aquifer recharge technology (SMART) for enhanced removal of trace organic chemicals: Experiences from field studies in Berlin, Germany. Journal of Hydrology 563, 2018, 1161-1168 mehr…
  • Nihemaiti, Maolida; Miklos, David B.; Hübner, Uwe; Linden, Karl G.; Drewes, Jörg E.; Croué, Jean-Philippe: Removal of trace organic chemicals in wastewater effluent by UV/H2O2 and UV/PDS. Water Research, 2018 mehr…
  • Hellauer, Karin; Uhl, Jenny; Lucio, Marianna; Schmitt-Kopplin, Philippe; Wibberg, Daniel; Hübner, Uwe; Drewes, Jörg E.: Microbiome-Triggered Transformations of Trace Organic Chemicals in the Presence of Effluent Organic Matter in Managed Aquifer Recharge (MAR) Systems. Environmental Science & Technology 52 (24), 2018, 14342-14351 mehr…
  • Muntau, Meriam; Schulz, Manoj; Jewell, Kevin S.; Hermes, Nina; Hübner, Uwe; Ternes, Thomas; Drewes, Jörg E.: Evaluation of the short-term fate and transport of chemicals of emerging concern during soil-aquifer treatment using select transformation products as intrinsic redox-sensitive tracers. Science of The Total Environment 583, 2017, 10 - 18 mehr…
  • Hellauer, Karin; Mergel, Dorothea; Ruhl, Aki S.; Filter, Josefine; Hübner, Uwe; Jekel, Martin; Drewes, Jörg E.: Advancing Sequential Managed Aquifer Recharge Technology (SMART) Using Different Intermediate Oxidation Processes. Water 9 (3), 2017 mehr…
  • Hübner, U; Zucker, I; Jekel, M: Options and limitations of hydrogen peroxide addition to enhance radical formation during ozonation of secondary effluents. Journal of Water Reuse and Desalination 5 (1), 2015, 8--16 mehr…
  • Zucker, Ines; Lester, Yaal; Avisar, Dror; Hübner, Uwe; Jekel, Martin; Weinberger, Yigal; Mamane, Hadas: Influence of Wastewater Particles on Ozone Degradation of Trace Organic Contaminants. Environmental Science & Technology 49 (1), 2015, 301-308 mehr…
  • Hübner, Uwe; Gunten, Urs von; Jekel, Martin: Evaluation of the persistence of transformation products from ozonation of trace organic compounds – A critical review. Water Research 68, 2015, 150 - 170 mehr…
  • Hübner, U., von Gunten, U., Jekel, M.: Evaluation of the persistence of transformation products from ozonation of trace organic compounds – A critical review. Water Research 68, 2015, 150-170 mehr…
  • Zucker, I., Mamane, H., Cikurel, H., Jekel, M., Hübner, U., Avisar, D.: A hybrid process of biofiltration of secondary effluent followed by ozonation and short soil aquifer treatment for water reuse. Water Research 84, 2015, 315-322 mehr…
  • Hübner, U.; Seiwert, B.; Reemtsma, T.; Jekel, M.: Ozonation products of carbamazepine and their removal from secondary effluents by soil aquifer treatment – Indications from column experiments. Water Research 49, 2014, 34 - 43 mehr…
  • Hübner, U.; Keller, S.; Jekel, M.: Evaluation of the prediction of trace organic compound removal during ozonation of secondary effluents using tracer substances and second order rate kinetics. Water Research 47 (17), 2013, 6467 - 6474 mehr…
  • Hübner, U.; Miehe, U.; Jekel, M.: Optimized removal of dissolved organic carbon and trace organic contaminants during combined ozonation and artificial groundwater recharge. Water Research 46 (18), 2012, 6059 - 6068 mehr…