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Leistungsparameter intensiver Retentionsgründachvarianten bei Extremwetterereignissen
No full textBlau-grüne Infrastrukturen wie Gründächer können aufgrund ihrer Multifunktionalität einen bedeutenden Beitrag in der urbanen Anpassung an Extremwetterereignisse leisten. Ein hohes
Potential weisen vor allem intensive Retentionsgründächer auf, welche im Vergleich zu konventionellen Gründächern ein erhöhtes Wasserspeichervolumen besitzen.
In dieser Arbeit wurde das Verhalten intensiver Gründachvarianten auf Extremwettereignisse
untersucht. Hierfür wurden Trockenperioden und Starkregenereignisse an drei Lysimeter-Versuchsständen simuliert und ausgewertet. Außerdem wurde ein natürliches Starkregenereignis
untersucht. Die Gründachvarianten unterschieden sich in ihrem Rückhaltevermögen in der
Substrat- und Retentionsschicht. Die Ergebnisse dieser Arbeit verdeutlichen, dass intensive Retentionsgründächer in Bezug auf die Klimaanpassung urbaner Räume eine zentrale Rolle einnehmen könnten, da sie in der Lage sind, sowohl Starkregen zurückzuhalten als auch Trockenperioden zu bewältigen.:Zusammenfassung 8
1. Einleitung 9
2. Material und Methoden 11
2.1 Experimentelle Rahmenbedingungen 11
2.2 Experimenteller Versuchsaufbau 11
2.3 Untersuchungszeitraum 13
2.4 Experimentelle Versuchsreihen 14
2.4.1 Simulation von Trockenperioden 14
2.4.2 Simulation von Starkregenereignissen 15
2.4.3 Natürliches Starkregenereignis 17
2.5 Datenanalyse 17
2.5.1 Ermittlung der Größen der Wasserbilanz 18
2.5.2 Ermittlung der Leistungsparameter 20
3. Ergebnisse und Diskussion 21
3.1 Ergebnisse aus der Simulation von Trockenperioden 21
3.1.1 Trockenperiode mit leerem Retentionsraum 21
3.1.2 Trockenperiode mit vollem Retentionsraum 27
3.1.3 Vergleich der Ergebnisse aus den Trockenperioden 32
3.2 Ergebnisse aus der Simulation von Starkregenereignissen 35
3.2.1 5-jähriges Starkregenereignis 35
3.2.2 30-jähriges Starkregenereignis 40
3.2.3 100-jähriges Starkregenereignis 46
3.3 Ergebnisse aus dem natürlichen Starkregenereignis 51
3.4 Vergleich der Ergebnisse aus den Starkregenereignissen 59
4. Fazit und Ausblick 64
5. Literaturverzeichnis 66
Anhang 70
Anhang 1: Detail-Ansichten der Retentionselemente 70
Anhang 2: Methoden der Regenverteilung 72
Anhang 3: Pumpen-Fahrpläne 7
Entwurf einer Bewertungsmethodik von Elastomer- und Hydrolagermodellen zum Einsatz für die virtuelle Lastdatenermittlung
No full textStandardisierte Mehrkörpersimulationsmodelle von Aggregatelagern erweisen sich bei Anregungen hoher Lasten bis zu 20 kN und gleichzeitig hoher Frequenzen bis 15 Hz als fehlerhaft. In dieser Arbeit mit dem Titel: „Entwurf einer Bewertungsmethodik von Elastomer- und Hydrolagermodellen zum Einsatz für die virtuelle Lastdatenermittlung“, wird ein Bewertungskriterium für die Charakterisierung von Aggregatelagermodellen für die Lastdatenermittlung entwickelt. Dieses ist in der Lage die Frequenz, den Verlustwinkel und die dynamische Steifigkeit stochastischer Signale zu bestimmen. Mit dem entwickelten Bewertungskriterium werden standardmäßig eingesetzte Modelle von Elastomerlagern mit Prüfstandsmessdaten verglichen und auf ihre Abbildungsgüte untersucht. Weiterhin werden die Messdaten mit dem Bewertungskriterium auf Effekte und Eigenschaften des untersuchten Aggregatelagers analysiert. Aus den gewonnen Erkenntnissen wird ein Messplan zur verbesserten Parametrierung und weiterführenden Erforschung der Eigenschaften des untersuchten Aggregatelagers abgeleitet. Es wird ein neues Lagermodell entwickelt und in Zusammenarbeit mit Liu parametriert (2018). Im letzten Schritt wird das entwickelte Lagermodell mit dem in dieser Arbeit entwickelten Bewertungskriterium bewertet und mit den Standardmodellen verglichen.:Abbildungsverzeichnis IV
Tabellenverzeichnis VII
Formelzeichenverzeichnis VIII
Abkürzungsverzeichnis XI
1 Einleitung und Motivation 1
2 Grundlagen und Stand der Technik 4
2.1 Eigenschaften von Elastomer- und Hydrolagern 4
2.1.1 Elastomerlager 4
2.1.2 Hydrolager 11
2.2 Elastomerlagermodelle 12
2.2.1 Bushing (BUS) 13
2.2.2 Universal Bushing (UBS) 14
2.3 Lastdatenermittlung der Aggregatelager 15
2.4 Bewertung stochastischer Signale 19
3 Bewertungskriterien 24
3.1 Fehlerverteilung 24
3.2 Kriterium Ersatzgrößen 25
3.2.1 Ersatzfrequenz 27
3.2.2 Ersatzverlustwinkel 29
3.2.3 Ersatzsteifigkeit 31
3.2.4 Mittlere Kraft und Ersatzamplitude 32
4 Modellbewertung 34
4.1 Einaxiale Anregung 35
4.2 Mehraxiale Anregung 42
4.3 Modellbewertung auf Gesamtfahrzeugebene 45
4.3.1 Gesamtfahrzeugmodell und Fahrmanöver 46
4.3.2 Modellbewertung 47
4.4 Zusammenfassung Modellbewertung 49
5 Messdatenanalyse 51
5.1 Einaxiale Anregung 51
5.2 Mehraxiale Anregung 60
5.3 Zusammenfassung und Forschungsfragen 64
6 Messdatenauswertung 67
6.1 Einaxiale dynamische Messungen 67
6.2 Vorlast- und Amplitudensprung 68
6.3 Kopplung der Freiheitsgrade 71
7 Lagermodellentwicklung Extended Universal Bushing 74
7.1 Aufbau Extended Universal Bushing (EUB) 74
7.2 Parameteridentifikation 75
7.3 Modellbewertung 75
7.3.1 Einaxiale Anregung 76
7.3.2 Mehraxiale Anregung 78
8 Zusammenfassung 81
9 Ausblick 83
9.1 Bewertungskriterium Ersatzgrößen 83
9.2 Extended Universal Bushing 83
Literaturverzeichnis X
Anhang XIII
A Kennfelder zur Kopplung der Freiheitsgrade XIII
B Messplan X
Micropollutants in nutrient recovery from centrate: Investigation of polar organic micropollutants, metals and metalloids
No full textDer übermäßige Einsatz insbesondere mineralischer Dünger in der Landwirtschaft trägt signifikant zu deren negativen globalen Umweltauswirkungen bei. Aus diesem Grund werden innovative Technologien benötigt, um Nährstoffe aus alternativen Quellen, bspw. aus häuslichem Abwasser, zurückzugewinnen. Insbesondere das stickstoffreiche Zentrat, welches klärwerksintern rezirkuliert wird, bietet ein hohes Rückgewinnungspotential. Durch gesteigerte Effizienz in der Nährstoff- und Wassernutzung kann zudem die Etablierung hydroponischer Kultivierungsysteme für die Nahrungsmittelproduktion zur nachhaltigen Transformation der Landwirtschaft beitragen. Jedoch stellt die Verwendung von Abwasser als Nährstoffquelle insbesondere in hydroponischen Systemen durch abwasserinhärente Kontaminanten ein Risiko für die Nahrungsmittelproduktion dar.
Der Fokus dieses Dissertationprojekts lag daher auf der Untersuchung potenziell pflanzenverfügbarer polarer organischer Spurenstoffe, Metalle und Metalloide in einem Prozess zur Nährstoffrückgewinnung aus Zentrat. Die im Rahmen dieser Dissertation durchgeführten Studien, untersuchten (I)~pflanzenverfügbare Spurenstoffe im Zentrat einer örtlichen kommunalen Kläranlage, (II)~die Spurenstoffentfernung in einem zweistufigen System, bestehend aus einem Membranbioreaktor (MBR) und einer Elektrodialyse (ED), das für die Nährstoffrückgewinnung aus dem Zentrat konzipiert war, und (III)~einen möglichen Ansatz zur Optimierung der Entfernung von Spurenstoffen in der ED.
Die Untersuchung des Zentrats zeigte, dass die Konzentrationen einiger organischer Spurenstoffe im Zentrat höher waren als im Ablauf und sogar im Zulauf der Kläranlage. Für die Industriechemikalie Benzotriazol sowie das Arzneimittel Valsartan wurden dabei die höchsten durchschnittlichen Konzentrationen von 80 µg/L bzw. 60 µg/L ermittelt. Unter den Schwermetallen zeigten Zn und Ni die höchsten Konzentrationen mit etwa 50 µg/L bzw. 20 µg/L.
Insgesamt unterlag die Konzentration der organischen Spurenstoffen einer bemerkenswert geringen zeitlichen Fluktuation. So zeigte die Konzentration einer Gruppe von Spurenstoffen mit geringerer Polarität eine relative Standardabweichung von nur 7~\% bei täglicher Probenahme über einen dreiwöchigen Zeitraum. Die Studie zeigte jedoch auch, dass Veränderungen in den Betriebsparametern des Entwässerungsprozesses auch kurzfristige Fluktuationen der Spurenstoffkonzentration im Zentrat zur Folge haben.
Während der Nährstoffrückgewinnung aus Zentrat, zeigte der zweistufige Prozess, bestehend aus MBR und ED, Eliminationsraten von mehr als 90 % für 21 der dabei untersuchten 22 organischen Spurenstoffe und sechs der neun untersuchten Metalle. Durch die Kombination beider Prozessschritte war das System auch unempfindlich gegenüber Schwankungen in der Entfernungsleistung des MBR. So konnte eine vorübergehende Reduktion der MBR Entfernungsleistung für Carbamazepin um 87 % durch die ED ausgeglichen werden, sodass die resultierende Entfernungsleistung im Gesamtsysten nur um 6 % abnahm. Diese Redundanz in der Entfernung durch beide Prozessschritte wurde hauptsächlich für neutrale Stoffe beobachtet und wirkte auf ionische Verbindungen in geringerem Maße.
Deshalb wurde untersucht, ob die Entfernung ionischer Verbindungen in der ED durch eine Anpassung des pH in deren Zulauf gesteigert werden kann. Da die Entfernung neutraler Moleküle in der ED höher ist, sollten durch die pH Anpassung die ionisierbaren Verbindungen in den neutralen Protonierungszustand überführt werden, um deren Entfernung zu erhöhen. Entgegen der Erwartung konnte die Retention keiner der ionisierbaren Moleküle durch diesen Ansatz verbessert werden. Über einen zweiten Ansatz sollte durch die Erhöhung der Stromstärkedichte, über den Grenzstromfluss hinaus, eine pH-Änderung in der ED erzielt werden. Eine Erhöhung des Rückhalts ionisierbarer Moleküle durch den in der Literatur vorhergesagten \textit{barrier effect} konnte auch hier nicht erreicht werden.
Die resultierenden Spurenstoffkonzentrationen im ED-Konzentrat lagen dennoch für mehr als die Hälfte der untersuchten Spurenstoffe nicht über 1 µg/L. Nur einzelne Substanzen wie Valsartansäure, ein biologisches Transformationsprodukt oder auch Benzotriazol erreichten Maximalkonzentrationen von 10 bis 20 µg/L. Unter den Schwermetallen wurden die höchsten Konzentrationen für Zn gefunden, das im ED-Konzentrat bei etwa 400 µg/L vorlag.
Für die abschließende Risikoabschätzung war zu berücksichtigen, dass vor der Nutzung des ED-Konzentrat in der Hydroponik eine Verdünnung zur Anpassung der Nährstoffkonzentration an den Pflanzenbedarf erfolgte. Durch die Verdünnung reduzierte sich die Konzentration der Kontaminanten deutlich, sodass die Konzentration kleiner, neutraler organischer Spurenstoffe, welche nachgewiesenermaßen die höchste Tendenz für die Pflanzenaufnahme haben, im Bereich <~1~ng/L lag. Die Konzentration der Schwermetalle lag bereits vor der Verdünnung unterhalb empfohlener Grenzwerte für die Nutzung von Abwasser in der Landwirtschaft. Das gesundheitliche Risiko, das mit der Pflanzenaufnahme der Spurenstoffe verbunden sein könnte, wird daher als gering eingeschätzt.Excessive use of mineral fertilizer in agriculture contributes significantly to its global environmental impact. Therefore, innovative concepts are needed to recover nutrients from alternative sources, such as municipal wastewater. For instance, centrate from digested sludge dewatering offers potential for nutrient recovery due its high ammonia nitrogen concentration. Furthermore, the use of soilless cultivation concepts, such as hydroponics, can foster the sustainable transformation of agriculture by more efficient use of nutrients and water. During nutrient recovery from wastewater, contamination of the recovered nutrient solution is a concern as plant uptake of wastewater-borne contaminants may pose a threat to human health.
This dissertation project focused on the study of potentially plant-available polar organic micropollutants, metals and metalloids in nutrient recovery from centrate. Three studies were conducted in the course of this dissertation project, investigating (I) the occurrence of micropollutants in the centrate on a local municipal wastewater treatment plant, (II) their removal in a two-stage system consisting of a membrane bioreactor (MBR) and an electrodialysis (ED) designed for nutrient recovery from centrate and (III) a possible approach to optimize the removal of micropollutants in the ED.
Results showed that the concentrations in the centrate exceeded the concentrations detected in the influent and effluent for a number of organic micropollutants. Median concentrations in centrate up to 80 µg/L and 60 µg/L were found for the chemical benzotriazole and pharmaceutical valsartan, respectively. The concentrations of anaerobically degradable organic micropollutants did not exceed 1 µg/L. Among heavy metals, the highest median concentrations were found for Zn and Ni at around 50 µg/L and 20 µg/L. Overall, concentrations of organic micropollutants showed low variability in centrate, with a subset of less polar micropollutants showing relative standard deviation as low as 7 % over the course of three weeks daily sampling. Nevertheless, indicative evidence suggested that operational changes of the dewatering process had a direct impact on organic micropollutant concentrations in centrate.
During the nutrient recovery from centrate, the combination of MBR and ED reduced the loads of 21 out of the monitored 22 organic micropollutants and for six of nine metals by >90 %. The two-stage system was robust against fluctuations in the MBR removal efficiency for neutral organic micropollutants. A temporary 87 % decrease in MBR removal efficiency for the neutral molecule carbamazepine was compensated for in the ED and resulted in as little as 6 % decrease of total removal in the two-stage system. In contrast, reduced removal of ionic compounds was only compensated for to a small extent, as ions are inherently concentrated in the ED.
To improve retention of ionizable compounds in the ED, the pH of the feed to the ED was modified as a means to transfer ions to a neutral protonation state. As the retention of neutral compounds was shown to be high, the pH modification was expected to improve the retention of ionizable compounds. Contrary to expectations, the retention of none of the ionizable compounds could be improved. Their transport was found to be independent of feed pH. Additionally, an attempt to utilize the electric current density to achieve the desired pH shift and induce the barrier effect predicted in literature, remained unsuccessful.
Still, in the final ED concentrate, concentrations of organic micropollutants were below 1 µg/L for more than half of the monitored compounds and reached a maximum of 10 to 20 µg/L only for individual compounds such as the biological metabolite valsartan acid and benzotriazole. Among heavy metals, highest concentrations were found for Zn, which was present at around 400 µg/L in the ED concentrate.
For the final risk assessment it should be considered that the ED concentrate is diluted prior to the use in hydroponics to meet plant-specific nutrient concentrations. After dilution, compounds most relevant for plant uptake, namely small, neutral organic micropollutants will be present at dissolved concentrations around 1 ng/L in the hydroponic nutrient solution. The concentrations of all investigated heavy metals remained below recommended thresholds for safe reuse of wastewater even prior to dilution. Therefore, the risk for human health associated with contaminant uptake from the derived nutrient solution into food plants is considered low
Magnetic Resonance Investigations of Physiological Effects related to Functional Inhibition
No full textSustained decreases of the Blood Oxygenation Level Dependent (BOLD) signal have been observed in unstimulated areas of the cortex and sub-cortex in response to certain stimuli. However, the physiological basis of these task-based negative BOLD responses or NBRs is not as well understood as that of the more common positive BOLD response (PBR) employed for mapping functional brain activity. Low signal-to-noise ratio (SNR), high variability, and methodological discrepancies have led to competing results, and to this date, the NBR’s physiological and neuronal bases are still debated. The inherently low SNR of the functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) techniques employed to measure related functional changes of cerebral blood flow (CBF), cerebral blood volume (CBV) and cerebral metabolic rate of oxygen consumption (CMRO2) is also further reduced in regions of NBR and hampers a comprehensive, non-invasive investigation of its underlying physiology. To this effect, the dissertation attempts to bring about a better understanding of the NBR by enhancing the fidelity and sensitivity of techniques measuring the associated changes in CBF and CBV. Vascular contributions to surround NBR of likely neuronal origin in the human visual cortex have hence been investigated in relation to those of a simultaneously occurring, spatially adjacent PBR.
Variants of Arterial Spin Labeling (ASL) and VAscular Space Occupancy (VASO) known for their higher sensitivity of detecting functional changes in CBF and CBV, respectively, at 3 T, were carefully optimized and employed in conjunction with a multi-echo center-out Echo Planar Imaging (EPI) readout called ME-DEPICTING. The functional sensitivities of the CBF and CBV signals measured concurrently with PBR in this manner were first compared with those of a standard ME-EPI, the current workhorse for fMRI measurements. The much shorter echo times of ME-DEPICTING were found to substantially reduce BOLD contaminations and improve the sensitivity of the respective CBF and CBV measurements while providing concurrent BOLD measurements of sensitivity equivalent to that of ME-EPI. The more sensitive and reliable ME-DEPICTING data were then employed for a thorough investigation of the functional changes in CBF and CBV (and to a smaller extent, CMRO2) occurring in regions of both PBR and NBR.
The improvement in SNR allowed for a much better characterization of the CBF and CBV signals than previously accomplished. The findings confirm the undeniable role of vasoconstriction in the NBR and provide a clearer understanding of the shapes of the vascular signals and their coupling ratios, indicating a more arterial and deeper laminar origin of the NBR compared to PBR. Moreover, the study sheds light on the controversial vascular contribution to the post-stimulus undershoot in PBR. Lastly, the application of a neuronal flow-metabolism model suggests intriguing differences in the concentration of inhibitory neurons and/or their control of CBF in regions of NBR. These significant findings contribute to the current understanding of the vascular physiology of the BOLD responses and open up many exciting possibilities for further research
Future wind and solar power market values in Germany — Evidence of spatial and technological dependencies?
No full textAchieving ambitious climate targets entails an extensive utilisation of renewable energy sources. However, due to weather-dependent fluctuations, generation from variable renewable energy (VRE) sources is characterised by significantly lower market values in comparison to conventional technologies, reinforced by a decline in electricity prices. This development poses interesting questions as to its drivers and to what extent market values of wind and solar power can be influenced by the design of electricity markets. Against this background, a scenario-based analysis is conducted to trace the future development of market values using endogenously derived electricity prices considering different regional and technological VRE diversification strategies and investments into VRE technologies on a myopic basis. The results show a continued decline in market values with increasing regional discrepancies indicating a growing importance of interregional interdependencies for assessing the profitability of VRE. Furthermore, from a system point of view, a more distributed allocation of onshore wind capacities to contend with declining market values does not always prove to stabilise market values by facilitating a more constant feed-in pattern, contrary to expectation. Finally, replacing onshore with offshore wind energy appears to be beneficial as it can lead to an overall increase in the market values of offshore, onshore as well as PV generation technologies compared to other mitigation strategies. This result raise interesting questions about the systemic economic value of offshore wind despite its higher LCOE in the context of market integration of VRE
Wegweiser älter werden: Zuhause im Landkreis Meißen
No full textDie Informationskanäle über etablierte Unterstützungs- und Teilhabestrukturen in den
Landkreisen und Kreisfreien Städten Sachsens, flankiert von einer Vielzahl gesetzlicher Regelungen
und Leistungsansprüche, sind vielfältig und teilweise schwer zu überschauen. Wir
verfolgen mit unserer Broschüre das Ziel, viele vorhandene Informationen gut gegliedert
zusammenzufassen, kurz zu erläutern und auf weiterführende Literatur zu Finanzierung,
Leistungsumfang und gesetzlichen Regelungen hinzuweisen. Damit möchten wir Sie in
unterschiedlichen Lebenssituationen Ihres Alltags unterstützen, Ihnen mit Rat und Tat zur
Seite stehen, um Ihnen einen möglichst langen Verbleib in Ihrem Zuhause, Ihrer Gemeinde
und in dem gewohnten Freundes- und Bekanntenkreis zu ermöglichen.
Für ein gutes und aktives Altern braucht es die Fürsorge der Gesellschaft, aber auch Ihre
Eigeninitiative und gegenseitige Hilfe als die beste Sicherung von Teilhabe im Alter. Die
hier aufgeführten Themen Aktives Altern, Wohnen im Alter, Gesundheit, Pflege, Vorsorgeregelungen,
gesetzliche Leistungen bieten dafür eine erste Unterstützung
Estimating the prevalence of alcohol-related disorders and treatment utilization in Bremen 2016/2017 through routine data linkage
No full textBackground: In Germany, most individuals with alcohol dependence are recognized by the health care system and about 16% per year receive addiction-specific care. This paper aimed to analyze the prevalence and treatment utilization rate of people with alcohol dependence by type of addiction-specific care in the federal state of Bremen using routine and survey data.
Methods: The number of individuals with alcohol dependence was estimated using data from the 2018 Epidemiological Survey of Substance Abuse (ESA). Furthermore, linked routine data of two statutory health insurances (SHIs), the German pension insurance (GPI), and the communal hospital group Gesundheit Nord - Bremen Hospital Group (GeNo), from 2016/2017, were analyzed. Based on SHI data, the administrative prevalence of various alcohol-related diagnoses according to the International Classification of Diseases (ICD-10), in various treatment settings, was extrapolated to the total population of Bremen. Based on all routine data sources, treatment and care services for individuals with alcohol dependence were also extrapolated to Bremen's total population. Care services included outpatient addiction care visits and addiction-specific treatments, [i.e., qualified withdrawal treatment (QWT), outpatient pharmacotherapy as relapse prevention, and rehabilitation treatment].
Results: Of the survey-estimated 15,792 individuals with alcohol dependence in Bremen, 72.4% (n = 11,427) had a diagnosis documented with an ICD-10 code for alcohol dependence (F10.2) or withdrawal state (F10.3-4). One in 10 individuals with alcohol dependence (n = 1,577) used one or more addiction-specific care services during the observation period. Specifically, 3.7% (n = 675) received outpatient addiction care, 3.9% (n = 736) initiated QWT, 0.8% (n = 133) received pharmacotherapy, and 2.6% (n = 405) underwent rehabilitation treatment. The share of seeking addiction-specific treatment after diagnosis was highest among younger and male patients.
Conclusion: Although more than half of the individuals with alcohol dependence are documented in the health system, utilization rates of addiction-specific treatments are low. These low utilization rates suggest that there are existing barriers to transferring patients with alcohol dependence into addiction-specific care. Strengthening primary medical care provision in dealing with alcohol-related disorders and improving networking within the addiction support system appear to be particularly appropriate
