Diese Arbeit hat das Ziel, neue photokatalytische Materialien zu charakterisieren und bis zu einer technischen Systemlösung für die Abwasserbehandlung weiterzuentwickeln. Dazu wurden die vorhandenen Materialien detailliert untersucht und die allgemeine Kinetik des Abbaus von pharmazeutischen Substanzen bestimmt. Die Auswirkung von abwasserrelevanten chemischen Parametern auf diese Kinetik und die Mineralisationsleistung imVergleich mit anderen oxidativen Verfahren war ein weiterer Schwerpunkt der Untersuchungen. Letztlich konnten die Erkenntnisse für die Konstruktion von abwassertauglichen Reaktionssystemen genutzt und diese unter realen Bedingungen getestet sowie hinsichtlich ihrer Abwasserreinigungsleistung und energetischen Ezienz modelliert werden. Kurzzusammenfassung der Ziele: * Herstellung und Charakterisierung von trägergebundenen, photokatalytischen Materialien, * Optimierung einer Methode für die spurenanalytische Bestimmung der ausgewählten Pharmaka, * Beschreibung der Abbaukinetik der Pharmaka durch Funktionen, * Bestimmung des Einflusses von abwasserrelevanten Parametern auf die Abbaukinetik, * Entwicklung eines technischen Systems und Bestimmung des Abbauverhaltens der Pharmaka in realer Abwassermatrix (Kläranlagenablauf), * Bestimmung des Energiebedarfs des Systems

Pharmazeutische Mikroschadstoffe sind in jedem Kläranlagenablauf zu finden und werden über die Kläranlagen in die Um-welt eingetragen. Verfahren der weitergehenden Oxidation mit Hydroxylradikalen (AOP-Verfahren) können organische Schadstoffe oxidieren. Derartige Photokatalyse- und Titandioxid-basierte, trägerbasierte Photokatalysatoren sind in der Lage, pharmazeutische Mikroschadstoffe aus der Abwassermatrix zu entfernen. Dabei kann nur gereinigtes Abwasser mit einem neutralen pH-Wert sowie moderaten Konzentrationen von CSB/DOC und Gesamtphosphat ausreichend effektiv behandelt werden. Die verfahrenstechnische Lösung des photokatalytischen Rotationstauchkörpers hat sich als eine funktionale Mög-lichkeit der photokatalytischen Abwasserbehandlung erwiesen.

In der vorliegenden Arbeit wird die photokatalytische Oxidation untersucht, die zur Gruppe der Advanced Oxidation Processes gehört. Aus den Ergebnissen einer halbtechnischen Versuchsan-lage werden Auslegungs-und Betriebsparameter abgeleitet. Die photokatalytische Oxidation ist in der Lage, alle untersuchten organischen Spurenstoffe vollständig zu entfernen. Darüber hi-naus kann der DOC erheblich reduziert werden, was auf eine weitgehende Mineralisierung hindeutet. Innerhalb einer praxis-tauglicheren Verweilzeit von 35 Minuten können Bezafibrat, Carbamazepin und Diclofenac bis unter die Nachweisgrenze re-duziert werden. Für Iopromid und Metoprolol sind Abbauraten von 75 % beziehungsweise von 40 % möglich. Dabei variiert der zuzuführende Energieeintrag zwischen 12 kWh/m³ und 21 kWh/m³. Die Parameter DOC und ΔSAK 254 korrelieren in ge-eigneter Weise mit dem Spurenstoffabbau

Innovative digital developments from industry like autonomous machine controls based on intelligent data acquisition, collection and evaluation, promises better adapting municipal infrastructure systems to changing conditions. When the technology initiative KOMMUNAL 4.0 was developed as an idea in 2015, digitalization was not a central topic in water management. As Industry 4.0 was present everywhere in the media, the idea of transferring suitable parts of the basic idea of Industry 4.0 to municipal water management was born. In particular, it was necessary to implement consistent IT and IoT communication at all levels of water management tasks. The aim was not only to create a uniform structure for networking a wide variety of applications, but also to round off KOMMUNAL 4.0’s complete range of services with IoT for existing and newly developed products and solutions. Regardless of whether it concerns measurement and data technology applications, smart machines, SCADA or asset management systems, all application solutions contain a standardized network core that guarantees standard data communication and also complying with safety and cybersecurity requirements.

Polycyclische aromatische (PAK), insbesondere naphthalinähnliche Verbindungen, stellen eine Untergruppe an Innenraumschadstoffen dar, welche immer mehr an Bedeutung gewinnen. Die photokatalytische Oxidation an titandioxidbasierten Katalysatoren ermöglicht eine effektive, elegante und kostenschonende in-situ Maßnahme zur Sicherstellung der Raumluftqualität. In Laboruntersuchungen und Projektierungen real belasteter Gebäude konnte die Funktion der photokatalytischen Raumluftreinigungssysteme demonstriert werden. Die Kombination von UV-A-LED in abgestimmten Wellenlängen mit hochporösen Titandioxidschichten ermöglicht den energiearmen Abbau von organischen Raumluftschadstoffen, ohne die Notwendigkeit, Filtermaterialien periodisch ersetzen zu müssen.