Ziel des Gesamtprojektes war die Entwicklung von Verfahren zur Verbesserung der Wasserqualität der Oberflächengewässer in tropischen und subtropischen Entwicklungs- und Schwellenländern. Hierzu wurde im Rahmen des Projektes TAPIOKA eine Pilotanlage zur Reinigung von Tapiokaabwasser sowie ein auf numerischen Modellen basierendes Expertensystem zum nachhaltigen und innovativen Gewässerschutzmanagement entwickelt und getestet. Damit wurden Bewertungsmodule zum Gewässerschutzmanagement erweitert sowie kostengünstige Lösungen zur Sanierung der Oberflächengewässer erarbeitet.

Ziel des Teilprojektes „Abwasserreinigung“ war die Entwicklung und Optimierung eines innovativen Reinigungskonzeptes für hoch konzentrierte Abwässer aus der Herstellung von Tapioka-Stärke. Derartige Abwässer werden trotz bestehender gesetzlicher Regelungen in Vietnam bislang oft nur unzureichend gereinigt. Dazu wurde in der Provinz Tây Ninh eine Pilotanlage errichtet und über 24 Monate betrieben. Die Anlage bestand aus einer Flotationsstufe, einem Anaerobreaktor und einem vertikal betriebenen Bodenfilter (1. Straße) sowie aus einer Flotationsstufe und einem zweistufigem Vertikalbodenfilter (2. Straße).

Die Anlagenkombination hat sich als geeignet erwiesen, die Hauptbelastungsparameter BSB5 und Cyanid aus Stärkeabwasser soweit zu entfernen, dass die Anforderungen für die Direkteinleitung in ein Gewässer in Vietnam eingehalten werden. Als ein besonderer Vorteil des Konzeptes ist anzusehen, dass es mehrere Nachhaltigkeitsaspekte erfüllt: Die Anlagen sind sicher und (bis auf Natronlauge zur Korrektur des pH-Wertes) ohne Chemikalien zu betreiben, die Reststoffe sind im Agrarbereich verwertbar, und es wird Biogas erzeugt, mit dem in der Stärkeproduktion Heizöl substituiert werden kann. Durch den langen Versuchsbetrieb konnte auch nachgewiesen werden, dass die verschiedenen Anlagenkomponenten unter den in Vietnam vorliegenden Bedingungen robust arbeiten. Das Konzept kann somit im technischen Maßstab direkt in die Praxis übertragen werden.

Im Expertensystem werden der Wasserhaushalt, der Schmutzwassereintrag in die Gewässer aus unterschiedlichen Quellen sowie die Wasserqualität im Gewässer simuliert. Dabei wurden auch die experimentellen Ergebnisse aus dem Betrieb der Pilotanlage mit einbezogen. Der Wasserhaushalt des Tay Ninh und Saigon Einzugsgebietes ist auf Grund der topographischen Gegebenheiten, der starken anthropogenen Eingriffe und des Tideeinflusses sehr komplex. Die Einzugsgebiete zeichnen sich durch eine sehr flache Topographie mit geringem Gefälle aus, wodurch eine eindeutige Abgrenzung von Teileinzugsgebieten und Fließbahnen erschwert wird. Auf Grund ausgeprägter überschwemmungsflächen, Teiche, Bewässerungskanäle, Reisfelder und Muldenrückhalte weisen die Einzugsgebiete ein großes Retentionspotential auf. Als Folge gelangt ein Großteil des Niederschlags erst deutlich verzögert zum Abfluss. In der Trockenzeit wird der Wasser-haushalt besonders stark durch Bewässerungs-maßnahmen, insbesondere für den Reisanbau, und durch Niedrigwasseraufhöhung, beeinflusst. Die Dynamik des Wasser- und Stoffhaushaltes der beiden Einzugsgebiete wurden mit dem Modell SWAT simuliert. Die Hydraulik und die Wasserqualität des Tay Ninh Flusses wurden mit dem 1D-HEC-RAS-Modell simuliert. Für das Dau Tieng Reservoir sowie den tidebeeinflussten Saigon Fluss wurde das 2D-Modell CE-QUAL-W2 angewandt. Die Gewässergüte umfasste in dieser Studie Sediment, die Nährstoffe, den gelösten Sauerstoff sowie den biochemischen Sauerstoffbedarf (BSB5). Für alle Pegel konnten gute bis sehr gute Kalibrierungsergebnisse, sowohl der Wasserstände, der Abflüsse als auch der Gewässergüte, erzielt werden.

Mit den oben beschriebenen gekoppelten Modellen und den Ergebnissen der Pilotanlage wurde im Rahmen des Projektes ein Expertensystem entwickelt. Aufgabe des Expertensystems ist die anthropogenen Einflüsse auf das notwendige Maß zu beschränken beziehungsweise auszugleichen und somit einen möglichst natürlichen Zustand der Gewässer zu gewährleisten. Das Expertensystem lässt sich als Hilfsmittel einsetzen, um aufgrund vorgegebener Ziele im Gewässerschutz den Handlungsbedarf zu erkennen, die Auswirkungen von Schadstoffeinleitungen und Maßnahmen zu prognostizieren und ökonomisch wie ökologisch zu bewerten. Mit Hilfe des Expertensystems können Sanierungsmaßnahmen optimiert werden.