Unsicherheitsanalyse und regionale Sensitivitätsanalyse eines Modells zur Nitrifikation im Biofilm

• Antragstellerin: Dr. Doris Brockmann
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 34180265

Mathematische Simulationen biologischer Prozesse bilden die Grundlage für Erforschung, Bemessung und Betrieb biologischer Verfahren der Abwasserreinigung. Die Aussagekraft der Simulation hängt dabei aber immer von der gewählten Modellstruktur und den Parametern ab. Ziel dieses Vorhabens ist, einen systematischen Ansatz zur Analyse der Modellunsicherheiten zu entwickeln und mit Hilfe von dynamischen Experimenten in einem labortechnischen Biofilmreaktor zur Nitrifikation zu testen. Die Parameter der Modelle sowie die Zusammensetzung des zu behandelnden Abwassers unterliegen Unsicherheiten, die je nach Parameter in der Größenordnung variieren. Diese Unsicherheiten führen zu Unsicherheiten in den Modellergebnissen. Aufgrund der nicht-linearen Modellzusammenhänge ist es möglich, dass kleine Änderungen eines Parameterwertes zu kleinen Änderungen der Modellvorhersage oder sehr großen Änderungen durch „outcompetition“ bestimmter Organismen führen. Die Parameter, die die Unsicherheiten in den Modellergebnissen hauptsächlich verursachen, sollen durch eine regionale Sensitivitätsanalyse ermittelt werden. Im Zusammenspiel mit den Ergebnissen des dynamischen Betriebs des Biofilmreaktors sollen iterativ Parameter und Unsicherheiten der Modellvorhersage verbessert werden, um exemplarisch den systematischen Ansatz zur Analyse der Modellunsicherheiten zu entwickeln und darzustellen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Eberhard Morgenroth