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The HypoWave transdisciplinary research project investigated the innovation of water reuse in a hydroponic system, focusing on its applicability in Germany. The methods applied were the operation of a pilot plant for the appropriate treatment and subsequent reuse of water in a hydroponic system, expert interviews, feasibility studies, an impact assessment and a stakeholder dialogue. To identify the concept's advantages and disadvantages, publications specialising in the various disciplines involved and meeting protocols were analysed and the results grouped together in a SWOT (strengths, weaknesses, opportunities and threats) analysis. This revealed that the system has potential for application in Germany subject to certain requirements being met, such as suitable local wastewater treatment conditions and actors looking for new business opportunities within agricultural production. This system is not recommended for the country as a whole, but it does offer an interesting alternative for locations that meet the appropriate conditions. Nevertheless, additional efforts and knowledge are required to promote and operate a new system of this kind. These include the reliable supply of irrigation water with guaranteed plant nutrition, comprehensive quality management to manage potential risks, a good understanding of the cooperation arrangements required and a more detailed examination of energy aspects.

2014 ist das Arbeitsblatt DWA-A 272 ""Grundsätze für die Planung und Implementierung Neuartiger Sanitärsysteme (NASS)"" erschienen, in dem die grundlegenden technischen Konzepte sowiedie grundsätzliche Vorgehensweise bei Planung und Konzeption dieser Systeme beschrieben werden. In das Arbeitsblatt konnten nur Grundzüge der Bewertung einschließlich einer Liste relevanter Bewertungskriterien aufgenommen werden, eine genaue Beschreibung der Vorgehensweise war nicht möglich. Vor diesem Hintergrund wurde von der DWA-Arbeitsgruppe KA-1.4 ein Leitfaden erarbeitet, in dem ein Bewertungsverfahren für Wasserinfrastruktursysteme beschrieben wird, das die relevanten Bewertungskriterien umfassend berücksichtigt und hinsichtlich des Datenbedarfs und des notwendigen Untersuchungsaufwands anwendbar und praktikabel ist. Der Beitrag beschreibt die wichtigsten Inhalte des Leitfadens.

Der derzeitige Stand des Wissens über neuartige Sanitärsysteme (NASS) wird zusammengefasst. Grundlage ist ein Workshop der DWA vom Juni 2012, auf dem die wichtigsten Treiber für eine Umsetzung von NASS in Deutschland identifiziert wurden und auf dem ermittelt wurde, welche NASS für eine Umsetzung innerhalb der nächsten 15 Jahre in Deutschland besonders erfolgversprechend sind. In dem Beitrag werden die Resultate des Workshops um Hintergrundmaterial aus der Literatur ergänzt, sodass nun ein umfassender Übersichtsbeitrag vorliegt.

Veröffentlichung des Institutes für Siedlungswasserwirtschaft der Technischen Universität Braunschweig, vol. 90

Classical flutter is a dynamic instability that occurs in two-degree-of-freedom slender bodies with streamlined cross section, usually oscillating in the cross-flow (heaving) and rotational (pitching) components. The capability of performing large-amplitude, self-sustained motion is a fundamental requirement for any flutter-based generators. However, the post-critical regime of classical flutter is not-well studied yet. In the energy-harvesting framework, the main challenge is to understand how to design more unstable configurations, anticipating the instability threshold and enlarging the motion amplitudes. The thesis is devoted to improve the understanding of the critical and post-critical behaviour of fluttering systems that consider sets of governing parameters describing energy-harvesting configurations, with the purpose of developing as reliable as possible scientific investigations. Linear analyses are conducted to systematically explore the parametric space influencing the instability threshold. Therefore, extensive experimental campaigns are conducted in both the Stahlbau Institute and CRIACIV wind tunnels to focus on the post-critical response of flat-plate models with, respectively, 15:1 (width-to-depth) and 25:1 cross sections. The experiments required the development of specific aeroelastic setups to observe even the large-amplitude motion and of damping devices, being necessary to simulate the energy extraction from the heaving motion component. The results show that a sub-critical bifurcation characterises the flutter-induced instability, and limit-cycle oscillations occur in the post-critical regime with amplitudes that usually increase with the flow speed. The still-air uncoupled frequency ratio plays a key role on the system response. Lighters configurations are more unstable and small mass unbalance downstream of the elastic axis is able to foster the instability even in the presence of high-damping levels. Moreover, the optimal position of the elastic axis depends on the level of the heaving damping. Both scientific and technological impacts are expected, since this thesis supplies a systematic and large database of results on classical flutter and design guidelines for flutter-based generators., Klassisches Flattern bezeichnet eine dynamische Instabilität, die bei schlanken Körpern mit stromlinienförmigen Querschnitten auftreten kann und die gewöhnlich sowohl mit Schwingbewegungen senkrecht zur Anströmrichtung als auch mit rotierenden Schwingbewegungen einhergeht. Die Fähigkeit, selbsterhaltende Bewegungen mit großen Amplituden auszuführen, ist eine grundlegende Anforderung an flatterbasierte Generatoren. Bisher wurde der überkritische Bereich des klassischen Flatterns nicht ausreichend untersucht. Vor dem Hintergrund der Energiegewinnung liegt die größte Herausforderung darin, instabilere Systemausbildungen zu entwerfen, die Instabilitätsschwelle vorherzusagen und die Bewegungsamplituden zu vergrößern. Die Arbeit zielt ab auf ein verbessertes Verständnis des kritischen und überkritischen Verhaltens flatterfähiger Systeme unter Nutzung von Parametern, die für die Ausbildungen von Systemen zur Energiegewinnung bestimmend sind. Linearisierte Systeme werden untersucht, um den Parameterraum auszuleuchten, welcher die Instabilitätsgrenze beeinflusst. In umfangreichen Versuchsreihen sowohl am Stahlbau-Institut der TU Braunschweig als auch an den CRIACIV- Windkanälen wurde die überkritische Antwort von Flachplattenmodellen mit Seitenverhältnissen von 15:1 und 25:1 untersucht. Neben Versuchsständen, welche die Beobachtung von Bewegungen mit großen Amplituden ermöglichen, waren Dämpfungskomponenten, mit deren Hilfe die Energieentnahme aus der Hubbewegung simuliert werden kann, zu entwickeln. Als Ergebnis der Untersuchungen ist die Flatterinstabilität als subkritische Bifurkation zu verstehen. Im überkritischen Bereich zeigen sich Grenzzyklen, deren Amplituden mit steigender Anströmgeschwindigkeit zunehmen. Das Frequenzverhältnis des in ruhender Luft entkoppelten Systems spielt eine Schlüsselrolle für die Systemantwort. Leichtere Systemausbildungen sind instabiler. Geringe Abweichungen des Massenschwerpunkts vom elastischen Schwerpunkt in leeseitiger Richtung begünstigen die Instabilität sogar unter hohen Dämpfungen. Überdies ist die optimale Position der elastischen Achse von der Größe der Dämpfung der Hubbewegung abhängig. Von dieser Arbeit sind Einflüsse sowohl in wissenschaftlicher als auch in technologischer Hinsicht zu erwarten, da eine große systematische Datenbasis zum klassischen Flattern und Entwurfsrichtlinien für flatterbasierte Generatoren zur Verfügung gestellt werden.

[no abstract]

This study aimed at investigating an alternative treatment train comparing with the existing one to evaluate the technical feasibility of anaerobic digestion of vegetable tannery sludge and the co-digestion of sludge and fleshing. Moreover, the sulphide denitrification was tested to treat both the supernatant (after the digestion process) and the biogas. The process was investigated through both experimental activity and modelling activity. The experimental activity included batch and continuous reactors tests at different scales (bench, laboratory and pilot scales). The modelling activity allowed, in addition to improving understanding of the processes, the evaluation of the alternative configurations. The innovative contributions of this research are: • Testing the anaerobic digestion of recalcitrant and potential inhibitory substrates, such as vegetable tannery sludge and fleshing; • Upgrading the existing models to simulate high solids retention time wastewater treatment plants and sulphur metabolism., Im Rahmen dieser Arbeit wurde im Vergleich mit konventionellen Verfahren ein alternatives Behandlungskonzept zur anaeroben Faulung von Schlamm aus der pflanzlichen Ledergerbung untersucht sowie dessen Co-Fermentation mit Rückständen aus der Entfleischung von Häuten. Darüber hinaus wurde der Prozess der Sulfid-Denitrifikation zur Behandlung des Schlammwassers als auch des Biogases untersucht. Dieser Prozess wurde sowohl experimentell als auch mittels dynamischer Simulation untersucht. Die experimentellen Arbeiten umfassten Untersuchungen in Batch- sowie Durchlaufanlagen und wurden sowohl im Labor- als auch Pilotmaßstab durchgeführt. Die Untersuchungen zur dynamischen Modellierung erlaubten neben einem tieferen Verständnis der ablaufenden Einzelprozesse eine Evaluation der alternativen Gesamtprozesskonfiguration. Die innovativen Beiträge dieser Arbeit sind: • Untersuchung zum anaeroben Abbau persistenter und potenziell hemmender Substrate wie Schlamm aus der pflanzlichen Ledergerbung sowie Rückständen aus der Entfleischung von Häuten; • Erweiterung existierender Modelle zur dynamischen Simulation um Prozesse des Schwefelstoffwechsels sowie die Modellierung von Abwasserbehandlungsanlagen mit hohen Schlammaltern.

Over the last few years, biogranulation has been regarded with increasing interest according to granules advantages over conventional activated sludge. This thesis focused on two specific granular consortia: the anammox bacteria, as a specific case of denitrifying anaerobic granules, and the aerobic granular sludge. Specifically, both solutions were evaluated for swine wastewater treatment. As swine wastewaters contain high concentrations of veterinary antibiotics, the potential negative effects of these compounds on microbial activities need to be studied carefully. In detail, the research activity focused on the evaluation of the most advantageous operating conditions for aerobic granules cultivation, and on the estimation of the toxicity of three veterinary antibiotics respectively on anammox granules, aerobic granules and conventional activated sludge. The short- and long-term toxicity of selected compounds on the anammox biomass was evaluated through batch tests designed to estimate the Specific Anammox Activity. Moreover, the short-term toxicity of combined concentrations of antibiotics was evaluated so to verify whether a synergistic effect could establish. Results demonstrated that at antibiotics concentrations expected for swine wastewaters, the application of the anammox process seems conceivable, as at those levels, the activity was just slightly reduced. Aerobic granulation of activated sludge was achieved in a Sequencing Batch Reactor fed with a mixture of synthetic medium and domestic sewage. The operating parameters, which were found to influence mostly granules stability and performances were the selection of slow, growing organisms, dissolved oxygen concentration, feeding strategy and temperature. The inhibitory effect of target compounds on aerobic granules was then assessed for ammonium oxidizing bacteria and phosphorus accumulating organisms, which demonstrated to be highly resistant to those compounds. Finally antibiotics toxicity was assessed for granular and flocculent microbial populations performing the same nitrifying and denitrifying activities. Results highlighted the higher resistance of the microbial guilds performing aerobic ammonium oxidation present in granules towards all the tested antibiotics compared to conventional activated sludge. Anammox bacteria susceptibility was instead depending on the specific antibiotic tested, leading to an overall inhibition nearly comparable to that of conventional flocculent denitrifiers., Seit kurzem ist Bio-Granulation besonders interessant geworden, da diese Vorteile gegenüber dem konventionell verwendeten Belebtschlamm bieten. Die Arbeit fokussiert sich auf zwei Verfahren von Granulat: den Anammox-Bakterien und dem aeroben Kornschlamm. Insbesondere, war die Anwendbarkeit diesen beiden Verfahren für die Schweine Abwasser Behandlung geeignet. Das Schweine Abwasser beinhaltet hohe Konzentrationen von Antibiotika aus der Nutztierhaltung. Dies hat potentiell negative Effekte auf die mikrobiologische Aktivität, dies gilt es ins besondere zu untersuchen. Im Speziellen, konzentriert sich die Forschung auf die Untersuchung des vorteilhaften Anbau von aeroben Granulatkulturen. Im Weiteren wird der toxische Einfluss von drei verschiedenen Antibiotika aus der Nutztierhaltung in Bezug auf das Anammox Granulat, das aerobe Granulat und dem konventionellem Belebtschlamm untersucht. Die Kurz- und Langzeit Toxizität von ausgewählten Verbindungen wurde untersucht für die anammox Biomasse. Des weiteren, ist die kurzzeitige Toxizität von kombinierten Konzentrationen von Antibiotika untersucht worden, um festzustellen, ob Synergie Effekte erreicht werden können. Ergebnisse haben gezeigt, dass bei Antibiotika Konzentrationen welche für Schweine Abwasser erwartet wurden, die Anwendung des anammox Prozesses vorstellbar ist. Aerobe Granulate des Belebtschlamm wurde erzeugt in einem Sequencing Batch Reactor. Die Parameter, welche den Größten Einfluss auf die Granulat Stabilität und Leistung haben sind langsam wachsende Organismen, aufgelöste Sauerstoff Konzentrationen, Fütterstrategien und die Temperatur. Die hemmende Wirkung von Zielverbindungen auf aerobe Granulate wurde dann für Ammonium oxidierenden Bakterien und Phosphorspeicherung befähigte Bakterien erreicht, welche eine hohe Widerstandsfähigkeit auf diese Komponenten gezeigt haben. Abschließend würde Antibiotika eingeführt für Granulat und mikrobiologische Flockungsmittel Populationen leisten die gleiche Nitrifizierungs und Denitrifizierungs Aktivität. Die Ergebnisse zeigen eine hohe Widerstandsfähigkeit auf Granulat Ammonium oxidierende Bakterien bei allen getestet Antibiotika im Vergleich mit konventionellem Belebtschlamm. Anammox Bakterien Empfänglichkeit war dagegen von den speziell getesteten Antibiotika abhängig, führt zu einer Inhibition welche beinahe mit den konventionellen Denitrifikation Flockungsmittel vergleichbar ist.