Diploma Thesis
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In dieser Arbeit wurde die Möglichkeit der Optimierung des Belüftungssystems und der Regelungstechnik am konkreten Beispiel der Kläranlage Hermeskeil beschrieben. Im Spannungsfeld zwischen Investitionskosten einerseits und technisch erschließbarem Optimierungspotential andererseits, erfolgte die Definition des Umfangs der Optimierungsmaßnahme. Diese sollte sich auf die Erneuerung und energieffiziente Konfiguration der Belüftungselemente ab der Beckenkrone beschränken. Gebläseaggregate und Rohrleitungssystem zum Belebungsbecken wurden nicht verändert. Die bestehenden Rohrbelüfter mit EPDM-Membran wurden durch neuartige Plattenbelüfter mit PU-Membran getauscht. Durch flächige, gleichmäßige Verteilung der neuen Belüfterelemente am Beckenboden sollte die zuvor getrennte Umwälzung mittels Rührwerken fortan durch das Belüftungssystems selbst mittels Belüftungsstößen erfolgen. Dadurch erschloss sich zudem die Möglichkeit das bisherige Betriebsverfahren als Umlaufreaktor auf einen Betrieb nach dem Pfropfenstromverfahren umzustellen. Dies wurde durch den Einbau von Trennwänden zur Verhinderung von Kurzschlussströmungen umgesetzt. Weiter wurde durch die Installation von AQUALOGIC®/ ENERLOGIC®, ein auf Fuzzy-Logic basierendes Regelungssystems zur belastungsabhängigen und energieeffizienten Steuerung der Belüftung und weiterer in der biologischen Stufe beeinflussbarer Parameter wie Prozesswasserdosierung, Fällmitteleinsatz und Schlammalter etabliert. Hierfür wurde ebenfalls die benötigte Sensorik zur Messung einzelner Parameter in der Belebung verbessert. Die Untersuchung des Sauerstoffeintrags des neuen Belüftungssystems mittels Eintragsversuch nach DWA M 209 zeigte eine gute Standard-Sauerstoffzufuhr von 53,3 kg O2/h. Diese entspricht bei gegebenen Randbedingungen einer spezifischen Standard-Sauerstoffzufuhr SSOTR von 18,6 g O2/(m³NmET). Der Standard-Sauerstoffertrag SAE wurde mit 3,8 kg O2/kWh gemessen und kann ebenfalls in der Praxis als gutes Ergebnis bewertet werden und zeigt eine energieeffiziente Belüftung auf dem Stand der Technik, wenngleich durch eine mögliche Erneuerung der bestehenden Gebläseaggregate durch Maschinen mit verbesserter Energieeffizienzklasse weiteres Optimierungspotential vorhanden gewesen wäre. Auch die Vergrößerung der Belegungsdichte von 18,7 % zeigt weiteres Optimierungspotential. Auch hier wurde aus Kostengründen auf eine weitere Steigerung der aktiven Membranfläche verzichtet. Die qualitative Auswertung der Belüftungssteuerung bewies eine bedarfsabhängige und dynamische Regelung der Belüftung unter Beachtung des Zulaufs und der Nährstoffkonzentrationen Ammonium und Nitrat in der Belebung. Auch das Schlammalter, die Zudosierung von Prozesswasser und Fällmittelchemikalien zur Eliminierung von Phosphorverbindungen wurde zusätzlich über das Regelungssystem unter Beachtung der Energieeffizienz gezielt gesteuert. Eine genaue Betrachtung des Ablaufwertes Gesamtstickstoff Nges vor und nach der Optimierungsmaßnahme beweist eine deutliche Verbesserung der Gesamtstickstoff-elimination in der Anlage. Die Betrachtung der indirekt ermittelten Energieverbräuche der biologischen Stufe vor und nach der Optimierungsmaßnahme ergab eine jährliche Gesamtenergieeinsparung von 62.999 kWh und damit eine Einsparung von 60,1 % bezogen auf Umwälzung und Belüftung (ohne Berücksichtigung weiterer Pumpenleistungen in der Belebungsstufe). Durch die Optimierungsmaßnahme wurde damit nicht nur nachweislich der Energieverbrauch gesenkt. Es wurde darüber hinaus das konkurrierende primäre Ziel der Reinigungsleistung und Prozessstabilität nicht beeinträchtigt. Vielmehr wurde durch die verbesserte Regelung und Belüftung zusätzlich die Reinigungsleistung bezüglich Gesamtstickstoff nachhaltig verbessert, so dass durch Rückerstattung der Abwasserabgabe nach dem Abwasserabgabengesetz die Optimierungsmaßnahme refinanziert werden konnte. Konkret wurde dies auf der Kläranlage Hermeskeil durch Erklärung des Grenzwertes für Gesamtstickstoff im Ablauf der Anlage von 15 mg/l auf 12 mg/l und der damit verbundenen verpflichtenden Senkung um 20 % und dessen Nachweis erreicht. Die durch die Maßnahme erreichte jährliche Gesamtenergieeinsparung geht somit direkt nach Betriebsbeginn in Form von Ausgabensenkung für Strom positiv in die Bilanz der Gemeindewerke ein.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung des Waldes auf die Windverhältnisse der darüber liegenden Luftschichten. Auf Basis von insgesamt fünf Sodarmessungen, die im Rahmen der Entwicklung von Windparkprojekten erfolgten, wurden Vergleiche zwischen offeneren Standorten und Waldstandorten durchgeführt. Bei zwei Sodarmessungen, die über 3,5 Monate parallel in einem geringem Abstand von 5 km zueinander betrieben worden sind und deren Umgebung sich bzgl. der Bewaldungsgrade teilweise unterscheidet, wurden die Messdaten gezielt nach unterschiedlichen Windrichtungsbereichen ausgewertet, um so den Rauigkeitseinfluss analysieren zu können. Bei dem Vergleichen der richtungsabhängig generierten Höhenprofile zeigten sich teilweise deutliche Windgeschwindigkeitsunterschiede gerade in den unteren Messhöhen, die mit dem Einfluss der Rauigkeiten von Wäldern begründet werden konnten. Aber es wurden auch widersprüchliche Windgeschwindigkeitsverläufe festgestellt, die auf orografisch bedingte Einflüsse an den Standorten hindeuten und die Erkenntnisgewinnung hinsichtlich der Rauigkeiten bzw. der Wälder erschwerte. Zusätzlich wirkte sich an einem der Standorte ein Windpark negativ auf das Untersuchungsziel aus, dessen Einflussbereich zunächst erörtert und bei den weiteren Betrachtungen isoliert werden musste. Über die Höhenprofilvergleiche hinaus erfolgte zudem eine Betrachtung der Tagesgänge der Windgeschwindigkeiten an zwei Offenlandstandorten und zwei Waldstandorten. Es konnte festgestellt werden, dass der im Offenland in den bodennäheren Luftschichten typische Anstieg der Windgeschwindigkeiten am Tage an den Waldstandorten deutlich schwächer ausgeprägt ist. Zudem zeigen sich über Waldstandorten höhere Windgradienten ggü. den Offenlandstandorten.
Die Arbeit behandel die Umweltbeeinträchtigung und Umweltbeansruchung durch den Handel. Das Umweltmanagement ist als Bereich des Management zu verstehen, welches die Aufgabe hat die gestellten oekologischen Entscheidungs probleme im Sinne der Unternehmensziele zu lösen. Betroffen sind alle Bereiche in einem Unternehmens, von der Unternehmenskultur, Personalmanagement, Organisation, Einkauf, und Controlling.
In dieser Arbeit werden die maßgeblichen Eigenschaften von leichtflüchtigen Chlorkohlenwasserstoffen und deren Bedeutung für das Verhalten dieser Stoffgruppe in der Umwelt beschrieben worden. LCKW sind in Deutschland in großen Mengen zur Reinigung und Entfettung eingesetzt worden und haben zu einer Vielzahl, teilweise erheblichen Verunreinigungen von Boden und Grundwasser geführt. Im Anschluss wird ein Fallbeispiel für eine gravierende LCKW-Verunreinigung dargestellt, bewertet und hinsichtlich geeigneter Sanierungsverfahren geprüft.
Langzeitmonitoring von Krankenhausabwasser hinsichtlich des Verhaltens ausgewählter Antibiotika
(2014)
In Vorbereitung auf die Umsetzung der WRRL wurde im Rahmen des PILLS-Projektes eine Pilotkläranlage am MHG errichtet. Neben anderen Spurenstoffen werden seit September 2011 dort unter anderem Antibiotika im Rahmen eines Monitorings untersucht. Im Abwasser des MHG sind hohe Konzentrationen von dem Fluorchinolon Ciprofloxacin, sowie den Metaboliten dh-Erythromycin und N4-Acetyl-Sulfamethoxazol nachweisbar. Nach Analytik des Jahresganges der Antibiotika konnte eine Periodizität für die kumulierte Antibiotikafraktion nachgewiesen werden; die Werte liegen im Sommer etwa 2 µg/L niedriger als im Winter. Für die Makrolide, die vermehrt für die Therapie von Atemwegsinfektionen sowie im HNO-Bereich eingesetzt werden, kann eine Periodizität im Jahresgang vermutet werden, ebenso für die Fluorchinolone Ciprofloxacin und Ofloxacin. Für die Plausibilisierung der gemessenen Werte wurde eine Prognose der Antibiotikakonzentration im Abwasser (PEC) aufgrund von Verbrauchsdaten, Ausscheidungsrate und Wasserabfluss errechnet. Problematisch hierbei ist, dass für die jeweilige Ausscheidungsrate der einzelnen Antibiotika unterschiedlichste Literaturangaben gibt; außerdem schwankt sie für unterschiedliche Applikationsformen. Weiterhin wird bei dieser Berechnung das chemische Verhalten der Antibiotika im Abwasser nicht berücksichtigt. Während für ß-Lactame aufgrund hoher Verbrauchszahlen eine hohe PEC errechnet wurde, sind sie am Abwasser kaum nachweisbar aufgrund des instabilen ß-Lactamringes. Sinnvoller kann hier die Anwendung der Wiederfindungsrate sein, bei der aus Abwasserkonzentration und Verbrauchsdaten der Anteil errechnet wird, der tatsächlich im Abwasser nachweisbar ist. Der im Rahmen des Intensivmonitorings untersuchte Wochenverlauf lässt auf einen Wochengang schließen, bei dem gegen Anfang und Mitte der Woche höhere Konzentrationen nachgewiesen werden als am Wochenende. Nach Literaturrecherche entspricht dies auch der Bettenbelegung, die in der Woche höher ist als am Wochenende. Leider liegen für das MHG keinerlei Belegungszahlen vor, so dass hier keine Korrelation zwischen Bettenbelegung und Antibiotikanachweis im Abwasser möglich ist. Die Pilotkläranlage des MHG verfügt über unterschiedliche Behandlungsmöglichkeiten für das Abwasser. Nach der obligaten Behandlung im MBR gibt es die optionalen Stufen Ozonung und Aktivkohleadsorption. Die Eliminationsraten des MBR liegen im Vergleich mit den Literaturwerten sehr hoch, teilweise über den Literaturwerten. Hervorzuheben ist hier das Ciprofloxacin, das zwar eine sehr gute Eliminationsrate hat, aber aufgrund seiner hohen Konzentration im Abwasser auch nach der MBR-Behandlung im Mittel noch über 1 µg/L gemessen wird. Außerdem ist die mangelhafte Elimination von Sulfamethoxazol im MBR zu betonen. Die Mittelwerte von MBR-Zulauf und MBR-Ablauf sind ähnlich hoch, hier findet fast keine Elimination statt. Die Effizienz der weiteren Behandlungsstufen wurde im Rahmen dieser Arbeit nicht untersucht. Die Errichtung und der Betrieb der Pilotanlage führen zu zusätzlichen Kosten, die für die Kalkulation einer Antibiotikatherapie berücksichtigt werden sollten. Während es Antibiotika gibt, deren Einsatz in Bezug auf deren Eliminierung nahezu "kostenneutral" sind (z. B. ß-Lactam-Antibiotika), gibt es andere Antibiotika, für die eine Eliminierung mit mehreren Behandlungsstufen nötig ist (z. B. Sulfamethoxazol). Wenn diese Eliminierungskosten zu den Tagestherapiekosten addiert werden, kann das, gerade für kostengünstige Antibiotika, zu großen Kostensteigerungen führen.
Die Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Modellierung und des Reglerentwurfs für den stromgeregelten Betrieb eines Hochsetzstellers. Zur Modellierung gehört die mathematische Beschreibung und die Simulation der Regelstrecke. Aus den ermittelten Übertragungsfunktionen wurden die Streckenparameter extrahiert und für den Reglerentwurf genutzt. Weiterhin wurden die berechneten Reglerkoeffizienten in eine geeignete Hardwareumgebung implementiert, sowie der Nachweis der Funktion erbracht.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Modellbildung und Regelung von elektrischen Antrieben an einem Platinenhandlingsystem. Es werden dabei miteinander verbundene Einzelmodelle für die Servoantriebe, die mechanischen Elemente, die Regelung und die dazugehörige Steuerung erstellt. Weiterhin findet eine Überprüfung der Antriebe auf korrekte Dimensionierung statt. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse werden für die Optimierung der Fahrzeiten genutzt. Die für die Regelung der Antriebe verwendeten Regler werden nach den Kriterien des symmetrischen Optimums und des Betragsoptimums ausgelegt. Die Arbeit schließt mit der Darstellung von Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Ruck der jeweiligen Achse.
Die Arbeit befasst sich mit der Frage der Inklusion von gehörlosen und schwerhörigen Sportlern in den Leistungssport. Zur Debatte steht, ob es möglich ist, dass gehörlose, schwerhörige und hörende Sportler in einer Mannschaft gemeinsam Leistungssport (Landesliga, Regionalliga, Bundesliga) betreiben können. Der Literaturteil befasst sich mit dem aktuellen Thema der Inklusion, die UN - Behindertenrechtskonvention, kulturelle Aspekte Gehörloser und Schwerhöriger sowie Gebärdensprache, Sport und Leistungssport, Kommunikation sowie Psychologie in Sportmannschaften. Für die methodische Analyse wurden Leitfaden-Interviews mit 10 Leistungssportlern geführt. Die hörenden, gehörlosen sowie schwerhörigen Probanden betreiben Leistungssport in den Sportarten Fußball und Kegeln. Die Interviewteilnehmer sind mindestens sportlich aktiv in der Landesliga oder einer höheren Spielliga. Neben der zentralen Forschungsfrage der Inklusion, gehen einige andere Fragen einher, die im Methodenteil analysiert werden. Grundlage für die Interviews und damit die methodische Vorgehensweise sind 50 Fragen des Leitfaden-Interviewbogens.
Bordnetze für Schienenfahrzeuge - Systemvergleich und Synthese von anforderungsgerechten Lösungen
(2014)
Für einen anforderungsgerechten Entwurf eines Bordnetzkonzeptes müssen verschiedene Teillösungen betrachtet werden. Dafür ist es wichtig, alle Bestandteile eines Bordnetzes zu kennen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daher überwiegend Hennigsdorfer Bordnetzkonzepte der Firma Bombardier Transportation untersucht, um Anforderungen und Realisierungen verschiedener Bordnetze herauszuarbeiten. Diese Daten dienen als Grundlage für einen Bordnetzkonzeptentwurf bzw. einer Einschätzung bestehender Konzepte. Eine objektive Auswahl einer anforderungsgerechten Lösung eines Anwendungsbereiches lässt sich mithilfe eines Vergleichstool realisieren. Das Vergleichstool priorisiert mittels analytischen Hierarchieprozess projektspezifisch alle Anforderungen an das Bordnetz und vergleicht verwendbare Teillösungen miteinander. Der Vergleich wird in der ersten Stufe nach Pugh mit einstufigen Bewertungen von