Fachbereich Bauingenieurwesen
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The present work aimed to study the mainstream feasibility of the deammonifying sludge of side stream of municipal wastewater treatment plant (MWWTP) in Kaster, Germany. For this purpose, the deammonifying sludge available at the side stream was investigated for nitrogen (N) removal with respect to the operational factors temperature (15–30°C), pH value (6.0–8.0) and chemical oxygen demand (COD)/N ratio (≤1.5–6.0). The highest and lowest N-removal rates of 0.13 and 0.045 kg/(m³ d) are achieved at 30 and 15°C, respectively. Different conditions of pH and COD/N ratios in the SBRs of Partial nitritation/anammox (PN/A) significantly influenced both the metabolic processes and associated N-removal rates. The scientific insights gained from the current work signifies the possibility of mainstream PN/A at WWTPs. The current study forms a solid basis of operational window for the upcoming semi-technical trails to be conducted prior to the full-scale mainstream PN/A at WWTP Kaster and WWTPs globally.
This study investigated the anaerobic digestion of an algal–bacterial biofilm grown in artificial wastewater in an Algal Turf Scrubber (ATS). The ATS system was located in a greenhouse (50°54′19ʺN, 6°24′55ʺE, Germany) and was exposed to seasonal conditions during the experiment period. The methane (CH4) potential of untreated algal–bacterial biofilm (UAB) and thermally pretreated biofilm (PAB) using different microbial inocula was determined by anaerobic batch fermentation. Methane productivity of UAB differed significantly between microbial inocula of digested wastepaper, a mixture of manure and maize silage, anaerobic sewage sludge, and percolated green waste. UAB using sewage sludge as inoculum showed the highest methane productivity. The share of methane in biogas was dependent on inoculum. Using PAB, a strong positive impact on methane productivity was identified for the digested wastepaper (116.4%) and a mixture of manure and maize silage (107.4%) inocula. By contrast, the methane yield was significantly reduced for the digested anaerobic sewage sludge (50.6%) and percolated green waste (43.5%) inocula. To further evaluate the potential of algal–bacterial biofilm for biogas production in wastewater treatment and biogas plants in a circular bioeconomy, scale-up calculations were conducted. It was found that a 0.116 km2 ATS would be required in an average municipal wastewater treatment plant which can be viewed as problematic in terms of space consumption. However, a substantial amount of energy surplus (4.7–12.5 MWh a−1) can be gained through the addition of algal–bacterial biomass to the anaerobic digester of a municipal wastewater treatment plant. Wastewater treatment and subsequent energy production through algae show dominancy over conventional technologies.
This study focuses on thermoelectric elements (TEE) as an alternative for room temperature control. TEE are semi-conductor devices that can provide heating and cooling via a heat pump effect without direct noise emissions and no refrigerant use. An efficiency evaluation of the optimal operating mode is carried out for different numbers of TEE, ambient temperatures, and heating loads. The influence of an additional heat recovery unit on system efficiency and an unevenly distributed heating demand are examined. The results show that TEE can provide heat at a coefficient of performance (COP) greater than one especially for small heating demands and high ambient temperatures. The efficiency increases with the number of elements in the system and is subject to economies of scale. The best COP exceeds six at optimal operating conditions. An additional heat recovery unit proves beneficial for low ambient temperatures and systems with few TEE. It makes COPs above one possible at ambient temperatures below 0 ∘C. The effect increases efficiency by maximal 0.81 (from 1.90 to 2.71) at ambient temperature 5 K below room temperature and heating demand Q˙h=100W but is subject to diseconomies of scale. Thermoelectric technology is a valuable option for electricity-based heat supply and can provide cooling and ventilation functions. A careful system design as well as an additional heat recovery unit significantly benefits the performance. This makes TEE superior to direct current heating systems and competitive to heat pumps for small scale applications with focus on avoiding noise and harmful refrigerants.
Previous studies optimized the dimensions of coaxial heat exchangers using constant mass fow rates as a boundary condition. They show a thermal optimal circular ring width of nearly zero. Hydraulically optimal is an inner to outer pipe radius ratio of 0.65 for turbulent and 0.68 for laminar fow types. In contrast, in this study, fow conditions in the circular ring are kept constant (a set of fxed Reynolds numbers) during optimization. This approach ensures fxed fow conditions and prevents inappropriately high or low mass fow rates. The optimization is carried out for three objectives: Maximum energy gain, minimum hydraulic efort and eventually optimum net-exergy balance. The optimization changes the inner pipe radius and mass fow rate but not the Reynolds number of the circular ring. The thermal calculations base on Hellström’s borehole resistance and the hydraulic optimization on individually calculated linear loss of head coefcients. Increasing the inner pipe radius results in decreased hydraulic losses in the inner pipe but increased losses in the circular ring. The net-exergy diference is a key performance indicator and combines thermal and hydraulic calculations. It is the difference between thermal exergy fux and hydraulic efort. The Reynolds number in the circular ring is instead of the mass fow rate constant during all optimizations. The result from a thermal perspective is an optimal width of the circular ring of nearly zero. The hydraulically optimal inner pipe radius is 54% of the outer pipe radius for laminar fow and 60% for turbulent fow scenarios. Net-exergetic optimization shows a predominant infuence of hydraulic losses, especially for small temperature gains. The exact result depends on the earth’s thermal properties and the fow type. Conclusively, coaxial geothermal probes’ design should focus on the hydraulic optimum and take the thermal optimum as a secondary criterion due to the dominating hydraulics.
The determination of spacing, edge and end distance requirements for self-tapping screws requires numerous and comprehensive insertion tests. Yet the results of such tests cannot be transferred to other types of screws or even to screws of different diameter because of differences in shape or geometry. To reduce the effort of insertion tests a new method was developed which allows the estimation of required spacings, distances and timber thickness.
Inhaltsverzeichnis: 4 Grußwort des Dekans [Prof. Dr.-Ing. Jürgen Kettern] 4 Grußwort des Sektionsleiters "Bau" des alfha.net [Dipl.-Ing. Walter Kleiker] 5 Referenten 10 Referate 10 Die Statik bleibt dynamisch ... : Beispiele der Schwingungsanfälligkeit von Brücken, Türmen und erdbebengefährdeten Gebäuden / Dipl.-Ing. Sebastian Gokus 12 Bau einer Biogasanlage / Dipl.-Ing. Michaela Schneider 16 Die neue Landmarke an der A4 / Dipl.-Ing. Franz-Josef Türck-Hövener 18 Technical Due Diligence Real Estate : Technische Immobilienbewertung zur Vorbereitung einer Immobilientransaktion - Eine Teilanalyse von Chancen und Risiken im Due Diligence Prozess / Dipl.-Ing. Architektin Ebru Baykal M.Eng. 20 Die Deutsche Botschaft Kabul wird saniert / Dipl.-Ing. Stefanie Milde 24 Abfluss- und Strukturverbesserung am Niederrhein : Ein hydraulischer Ansatz zur Vereinbarkeit von Hochwasserschutz und Strukturverbesserung / Dr.-Ing. Gesa Kutschera 26 Um- und Ausbau des Autobahnkreuzes Aachen / Dipl.-Ing. Dirk Gobbelé 30 Textilbewehrter Beton in Großprojekten am Beispiel einer Fußgängerbrücke / Dipl.-Ing. Andre Nacken 32 Kalkulation in der Bauindustrie / Dipl.-Ing. Alexander Spix 34 Phoenix-See Dortmund : Standort für die Zukunft / Dipl,-Ing. Stephan Bendel ; Dipl.-Ing. Sebastian Nyßen 38 alfha.net - Ein Verein stellt sich vor 39 Impressum
Inhaltsverzeichnis: Kettern, Jürgen : Grußwort des Dekans Kleiker, Walter : Grußwort des Sektionsleiters Bau des alpha.net Wijnhoven, Ralf : Bauausführung von 14 Brunnenanlagen und 4 km Rohrleitung zur Regelung des Grundwasserstandes und der Vorflut in Voerde-Mehrum. S. 10-11 Ruwisch, Thomas : Spurplanänderung im Bahnhof Düsseldorf-Gerresheim : Wusch, Planung, Planrecht und die Umwelt. S. 12-13. Rickes, Tanja : Bauablaufsteuerung einer Linienbaustelle am Beispiel des Fahrbahnbaus der "HSL-Zuid". S. 14-15. Plum, Andreas : Brandschutzingenieurwesen - Eine Ingenieurdisziplim hat die Akzeptanzschwelle überschritten. Teil 1: Brandsimulationsberechnung. S. 18-19 Flesch, Tobias : Brandschutzingenieurwesen - Eine Ingenieurdisziplin hat die Akzeptanzschwelle überschritten. Teil 2: Tragwerksbemessung im Brandfall. S. 20-21. Müller, Bert : Neubau für die Mediengruppe RTL-Deutschland - High-Tech in dankmalgeschützter Fassade. S. 24-25. Hermens, Gereon : Erhöhung der Akzeptanz von Wasserkraft durch den Bau von Fischaufstiegsanlagen: Umweltschonende Energie für Natur und Klima. S. 26-27 Klitzing, Bastian : Kläranlagenoptimierung : Zukunftsweisende Planungen im Bereich Abwasserreinigung und Energiegewinnung. S. 28-29. Ginster, Marco : Die neue Rheinbrücke Wesel. S. 32-33 Tilke, Hermann ; Wersch, Ralf van : Bauen für einen schnellen Sport. S. 34-35.
Die ökologische Umgestaltung der Dhünn in Leverkusen – Ein Beispiel für die praktische Planung
(2009)
Dipl.-Ing. (FH) Dieter Stein M.Sc (Environmental Engineering) - Landschaftsarchitekt AKNW, Grevenbroich. 14 Seiten ( S. 78-91). Beitrag zum 2. Aachener Softwaretag in der Wasserwirtschaft <2, 2009, Aachen>. Zusammenfassung [des Autors] Unter Berücksichtigung vorhandener örtlicher Gegebenheiten und technischer Einrichtungen (wie z.B. Verkehrstrassen, Versorgungsleitungen, Einlaufbauwerke etc.) hat die Dhünn innerhalb der Deiche mehr Bewegungsfreiheit erhalten. Der Hochwasserschutz bleibt dabei weiterhin gewährleistet. Die Gehölzstrukturen im Uferbereich wurden weitgehend erhalten. Dort, wo die Bauarbeiten eine Entfernung von Gehölzen erforderlich machten, wurden die Flächen bewusst einer eigenständigen Entwicklung überlassen. In diesen Bereichen werden sich im Laufe der Zeit von selbst neue Pflanzen und Gehölze ansiedeln. Mit der naturnahen Umgestaltung der Dhünn als "Starthilfe" kann die Natur die weitere Entwicklung übernehmen: Tier- und Pflanzenarten können sich das ehemals kanalartig ausgebaute Gewässer "zurückerobern", Fische und Kleintiere finden Nahrung und Ruheplätze. Für die Menschen entsteht ein wertvoller Erholungsraum mitten in der Stadt. Trotz zahlreicher Akteure und erheblicher Restriktionen konnte das Projekt in relativ kurzer Zeit realisiert werden. Dem Wupperverband (Untere Lichtenplatzer Str. 100; 42289 Wuppertal) und hier vor allem den Projektleitern Herrn Arnim Lützenberger und Herrn Andreas Oberborbeck sei an dieser Stelle besonders für eine hervorragende Zusammenarbeit gedankt.
Dipl.-Ing. Hartmut Hoevel - Erftverband, Bergheim. 3 Seiten (S. 75-77). Beitrag zum 2. Aachener Softwaretag in der Wasserwirtschaft <2, 2009, Aachen> Die Erft ist ein linker Nebenfluss des Rheins. Der Fluss ist durch eingeleitetes Sümpfungswasser aus dem rheinischen Braunkohletagebau hinsichtlich der Wassermenge und der Temperatur stark belastet. Die vorgestellten Überlegungen betreffen die Fragen: 1. Wie soll die Erft im Jahr 2045, also nach dem voraussichtlichen Ende der Tagebauaktivitäten im Rheinischen Braunkohlerevier und damit einhergehender Beenigung der Sümpfungswassereinleitung, aussehen? 2. Wie schnell und auf welche Weise soll die Umgestaltung der Erft vonstatten gehen?
Mischwassereinleitungen in Gewässer nach BWK Merkblatt M3 - Vorteile des detaillierten Nachweises
(2009)
Dipl.-Ing. Brigitte Huber und Dr.-Ing. Gerd Demny - Wasserverband Eifel Rur, Düren. 16 Seiten ( S. 59-74). Beitrag zum 2. Aachener Softwaretag in der Wasserwirtschaft <2, 2009, Aachen> Zusammenfassung [der Autoren] Für das städtisch geprägte Einzugsgebiet des Broicher Baches sind ein vereinfachter und ein detaillierter Nachweis nach BWK-M3 durchgeführt worden. Dabei zeigt sich, dass die Methodik des vereinfachten Nachweises nicht geeignet ist, um eine realitätsnahe Abbildung der einleitungsgeprägten Abflüsse des Gewässers zu erhalten. Dies ist insbesondere auf die Vernachlässigung von Wellentranslation und -retention im Gerinne zurückzuführen. Die dadurch entstehende Fehleinschätzung der Abflussverhältnisse versperrt den Blick auf eine situationsgerechte Maßnahmenplanung. Der mit Hilfe eines NA-Modells geführte detaillierte Nachweis ist zwar in der Erstellung aufwändiger, zeichnet aber ein reales Bild der Abflusserhöhung durch Einleitungen. Mit Hilfe des Modells können die wesentlichen Einflüsse schnell lokalisiert und zielführende Maßnahmenvarianten identifiziert werden. In dem hier vorgestellten Beispiel des Broicher Baches können die ursprünglich identifizierten acht Maßnahmen auf eine reduziert werden. Das Gesamtvolumen der erforderlichen Rückhaltungen wird um die Hälfte verringert. Der Vergleich beider Nachweismethoden legt nach Ansicht der Autoren nahe, den vereinfachten Nachweis höchstens für eine erste Einschätzung des Maßnahmenbedarfs anzuwenden. Die Maßnahmenidentifikation und -dimensionierung sollte grundsätzlich mit der detaillierten Nachweismethode durchgeführt werden, die auf einem entsprechenden NA-Modell basiert. Dies gilt insbesondere für Gewässerstrecken, deren Abfluss durch mehrere, hintereinander liegende Einleitungsstellen geprägt ist.
Dr.-Ing. Oliver Stoschek [u.a.] DHI Wasser und Umwelt GmbH, Syke. 14 S. (S. 45-58). Beitrag zum 2. Aachener Softwaretag in der Wasserwirtschaft <2, 2009, Aachen> Ökologische Modelle zur Berechnung der Temperaturveränderung und den Einfluss von Kühlwasser auf die Wassertemperatur der Elbe. Die vorgelegte Arbeit wurde beauftragt und unterstützt von der ARGE Elbe im Zuge der Neuauflage des Wärmelastplans Elbe.