Universität Stuttgart
Permanent URI for this communityhttps://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/1
Browse
5 results
Search Results
Item Open Access Wassersensible Stadt- und Freiraumplanung : Handlungsstrategien und Maßnahmenkonzepte zur Anpassung an Klimatrends und Extremwetter ; SAMUWA Publikation(Stuttgart ; Universität Stuttgart, Institut für Landschaftsplanung und Ökologie, 2016) Deister, Lisa; Brenne, Fabian; Stokman, Antje; Henrichs, Malte; Jeskulke, Michael; Hoppe, Holger; Uhl, MathiasMit dem voranschreitenden Klimawandel (IPCC 2014) werden die schon heute beobachteten Starkregenereignisse, Hitzewellen und Trockenperioden insbesondere die Städte vor neue Herausforderungen stellen. Die zeitgleich zunehmende Urbanisierung und der damit verbundene Anstieg der versiegelten Flächen beeinflusst den Wasserhaushalt und das Abflussregime in den Städten zusätzlich negativ. Damit schwindet die Lebensqualität in einem Großteil der Städte durch häufigere Überflutungsereignisse, sich verschlechterndes Stadtklima, schlechtere Luftqualität sowie fehlender Rückzugsmöglichkeiten ins Grüne. Die Disziplinen der Siedlungswasserwirtschaft und der Stadt- und Freiraumplanung haben im Laufe der Zeit ihre individuellen Herangehensweisen und Instrumente entwickelt, um die genannten Probleme im Einzelfall anzugehen. Um den zukünftigen Veränderungsprozessen (Klimawandel, Demographie,...) und Herausforderungen (Flächenknappheit,...) effizient zu begegnen, ist eine wassersensible Stadtentwicklung mit multifunktionalen Flächennutzungen erforderlich. Dazu bedarf es der Entwicklung integrierter Planungsmethoden, die gesamtstädtische und teilräumliche Überflutungs- und Hitzevorsorgekonzepte mit den verschiedenen Planungsebenen der Stadt-, Verkehrs- und Landschaftsplanung verzahnen (vgl. Stokman 2013, Stokman et al. 2015, Skinner 2016). Ziel muss also sein, die Herangehensweisen, Instrumente, Modelle und Planungswerkzeuge der beteiligten Disziplinen aufeinander abzustimmen und einander zugänglich zu machen. Vorgehensmodell für eine interdisziplinäre Zusammenarbeit Der vorliegende Leitfaden ist das Produkt des Teilprojekts C.1 „Freiraumplanerische Gestaltungsstrategien“ des BMBF-Forschungsprojekts „Die Stadt als hydrologisches System im Wandel – Schritte zu einem anpassungsfähigen Management des urbanen Wasserhaushalts“ (SAMUWA). Er soll einen Prozess zur Erstellung eines „Wasserplans“ als Leitbild einer wasserbezogenen Stadtentwicklung aufzeigen, der die Zusammenarbeit der oben genannten Disziplinen ermöglicht. Dabei wird je nach Ausgangssituation das siedlungswasserwirtschaftliche Simulationstool WABILA (Fokus auf eine ausgeglichene Wasserbilanz)oder DYNA/ GeoCPM (++ Systems) (Fokus Überflutungsvorsorge) für die Entwicklung integrierter Strategien und konkreter Maßnahmenkonzepte genutzt. Das Wasserbilanzmodell WABILA ermöglicht eine vereinfachte Bilanzierung des urbanen Wasserhaushalts. Durch den Vergleich der mittleren Jahreswerte des Oberflächenabflusses, der Grundwasserneubildung und der Verdunstung des bebauten Zustands mit denen des unbebauten Zustands können Defizite im Wasserhaushalt identifiziert und konkrete Maßnahmen des Regenwassermanagements geplant werden. Derart entwickelte Maßnahmen berücksichtigen, wie im aktuellen DWA-A 102 (2016) gefordert (vgl. Henrichs et al. 2016) den lokalen, natürlichen Wasserhaushalt mit seinem jeweils lokalspezifischen Verhältnis zwischen den Hauptkomponenten Abfluss, Versickerung und Verdunstung. Mit Hilfe des Programmsystems DYNA/ GeoCPM lassen sich bidirektional gekoppelte 1D/ 2D Kanalnetz- und Oberflächenabflussmodelle aufbauen, mit denen Fließwege, Fließgeschwindigkeiten und die Ausbreitung von Starkregenabflüssen berechnen werden können (Gefährdungspotenzial). Durch die anschließende Überlagerung der ermittelten Gefährdungszonen mit Flächen- und Gebäudenutzungen sowie Infrastruktureinrichtungen (Schadenspotenzial) können die Auswirkungen von Überflutungen und damit das jeweils bestehende Risikopotential unterschiedlicher Stadträume ermittelt werden (vgl. BWK/ DWA 2013). Die jeweiligen siedlungswasserwirtschaftlichen Ergebnisse werden mit einem wasserbezogenen städtebaulichen Leitbild (dem Wasserplan) überlagert. Das Leitbild schlägt eine grundlegende städtebauliche Entwicklungsrichtung vor und berücksichtigt dabei bereits räumliche Potentiale für die Regenwasserbewirtschaftung bzw. Überflutungsvorsorge in Verbindung mit dem städtischen Freiraumsystem im Sinne einer integrierten Gesamtkonzeption. Darüber hinaus bezieht es weitere Anforderungen und Aspekte wie z. B. Überflutungshotspots, Hitzeinseln, Lärm und Luftqualität ein. Disziplinübergreifend werden aus der Überlagerung der wasserwirtschaftlichen und stadträumlichen Betrachtung resultierende Fokusgebiete als prioritäre Handlungsräume für die Maßnahmenplanung diskutiert und festgelegt. Dabei spielt eine Akkumulation von Handlungsbedarfen der einzelnen Fachplanungen eine Rolle, um möglichst große Synergieeffekte ausnutzen zu können. Für die Fokusgebiete können im Zusammenspiel von räumlichen Gestaltungskonzepten und deren Simulation/Überprüfung durch die siedlungswasserwirtschaftlichen Werkzeuge multifunktionale Maßnahmen- und Gestaltungskonzepte entworfen und iterativ optimiert werden. Den beiden Vorgehensmodellen inhärent ist eine andere Lesart der Stadt, die darauf abzielt, die Landschaft mit ihrem natürlichen Wasserhaushalt und der naturräumlichen Ordnung als „Gesetz“ der Stadtentwicklung zu betrachten, wie schon Walter Rossow es forderte (Daldrop-Weidmann 1991). Ermöglicht wird dies durch ein koordiniertes Vorgehen und einen abgestimmten Austausch von Informationen, Daten, Entwürfen und Simulationsergebnissen, sowie einer gemeinsamen Maßnahmenplanung an der interdisziplinären Schnittstelle zwischen Siedlungswasserwirtschaft und Stadt- und Freiraumplanung. Das fünf Schritte umfassende, übertragbare Vorgehensmodell wird bezogen auf zwei Modellgebiete in Gelsenkirchen und Wuppertal angewendet und die Methodik detailliert beschrieben und illustriert.Item Open Access Investigation on the removal of selected organic micropollutants from municipal wastewater by trickling filters and sand filters(2019) Ghorban, ShimaRecently several different types of organic micropollutants are detected in the aquatic environment as a result of inadequate wastewater treatment. The adverse effects of the various micropollutants such as pharmaceuticals, personal care products, pesticides, herbicides and industrial chemicals with concentrations less than 1 μgL-1 on the ecosystem are challenging to be assessed. Thus, sufficient approaches are indispensable to curtail the negative impacts that these substances may have on the environment and human health. Much research was done especially in the recent years on the fate and removal of these emerging contaminants from wastewater by different measures. In this work, a systematic literature review (SLR) is conducted to determine the current state of research in micropollutant removal around the globe which discovers the existing approaches for micropollutant treatment and enables applying an unbiased evaluation. Then one of the identified approaches (sand filter and trickling filter) which is the objective of this study was investigated, and the removal behavior of micropollutants by this method was experimented. The influent and effluent of the trickling filters and sand filters in LFKW wastewater treatment plant were taken and the effect of biodegradation and sorption on the removal of the compounds was investigated. Micropollutant analysis regarding non-polar substances was performed bygas chromatography-mass spectrometry (GCMS) while high-performance liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry (HPLC-MSMS) was applied instead for polar compounds. Furthermore, the molecular orbital energies of the substances were investigated. UV/Vis spectrophotometry and DOC analysis were other experimental approaches that have been used in order to shed some light on the behavior of these contaminants. As a result of this study, micropollutants are classified in different groups based on their physical-chemical properties, providing it as an essential factor affecting micropollutant removal behavior. Moreover, different correlations between the physical-chemical properties and the micropollutants elimination are assessed.Item Open Access Integrale Abflusssteuerung in Mischsystemen : Aspekte zu deren Einführung ; Leitfaden ; SAMUWA Publikation(2016) Haas, Ulrich; Ruf, Oliver; Dittmer, Ulrich; Schütze, Manfred; Besier, Heike; Weber, Christian; Papas, Michail; Bachmann, AnnaDie Wasserqualität der Gewässer hat sich in den letzten Jahrzehnten dank der hohen Investitionen in entwässerungs- und abwasserreinigungstechnische Einrichtungen deutlich verbessert. Mit dieser Entwicklung geht einher, dass Flüsse und Seen regelmäßig in den Focus der Stadt- und Landschaftsplaner gelangen, da sauberes und erlebbares (Regen-)Wasser ein wichtiger Baustein für die Lebensqualität in unseren Städten ist. Aufgrund der in der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie verankerten integrativen und vorrangig immissionsorientierten Sichtweise sind weitergehende Maßnahmen zur Verringerung der Gewässerbelastung zu erwarten. Dies wird „DIE STADT AM FLUSS“ weiter in greifbare Nähe bringen. Die Wasserrahmenrichtlinie fordert in Artikel 4 „Umweltziele“ eine gute ökologische Qualität der Gewässer. Dies impliziert einen ganzheitlichen, ökologischen Ansatz bei der Bewirtschaftung von Gewässern und eine genaue Kenntnis der Herkunftswege von Belastungen. Es lassen sich die in Abb. 1 dargestellten Handlungsfelder ableiten. Unter der Überschrift „biologische Gewässergüte“ finden sich u.a. die Themen Regenwasserbehandlung und Kläranlage, welche im folgenden Beitrag beleuchtet werden. Das Kanalnetz, die Kläranlage und das Gewässer stehen über die Einleitungsstellen in einem engen Bezug. Die Abkehr von der bisherigen zumeist punktuellen hin zu einer linienförmigen Betrachtungsweise mit der Bezugsgröße Gewässerabschnitt bedarf deshalb eines aufeinander abgestimmten Betriebskonzepts. Mit den heute zumeist statisch wirkenden (ungesteuerten) Entwässerungstechniken lassen sich die zukünftigen Forderungen nicht ohne weiteres widerspruchsfrei erfüllen. Gerade vor dem Hintergrund der ganzheitlichen Betrachtungsweise bietet sich die integrale Abflusssteuerung (iAST) als eine Planungsvariante an. Sie nutzt den sich aus der Diskrepanz zwischen Planungs- und Ist-Zustand bietenden Handlungsspielraum konsequent aus. Die Verbesserungen, die eine integrale Abflusssteuerung für das Gesamtsystem Kanalnetz, Kläranlage und Gewässer schafft, werden auf konventionelle Weise nur durch eine Vergrößerung der Speicherkapazität erzielt. Mit der Einführung einer integralen Abflussteuerung im Modellgebiet Reutlingen werden Wege aufgezeigt, wie bei Regenwetter durch interaktives Eingreifen in das Abflussgeschehen, Einleitungen von Überlaufwasser zum Schutze der Gewässer reduziert oder ganz vermieden werden.Item Open Access Optimierung von Biogasanlagen für Bioabfälle(Stuttgart : FEI e.V. Eigenverlag, 2021) Fritzsche, Anna; Kranert, Martin (Prof. Dr.-Ing.)Bioabfälle stellen die größte getrennt gesammelte Fraktion der Siedlungsabfälle dar. Deren Verwertung dient in erster Linie der hygienisierenden und biologisch stabilisierenden Behandlung und muss gesetzliche Vorgaben zur Abfallbehandlung erfüllen. Bioabfälle haben aber auch ein großes Potenzial zur sowohl stofflichen als auch energetischen Nutzung. In Biogasanlagen für Bioabfälle entstehen hochwertige organische Düngemittel (Kompost und Flüssigdünger) sowie Biogas, welches meist in Blockheizkraftwerken zu elektrischer und thermischer Energie umgewandelt wird. Gesetzliche Änderungen und politische Ziele sorgten in Deutschland in den letzten Jahren für einen Anstieg der Behandlungskapazitäten und der Anzahl an Biogasanlagen für Bioabfälle. Diese werden meist als einstufige Trockenvergärungsanlagen ausgeführt. Es zeigt sich dabei eine Vielzahl verschiedener Konzepte – für die Biogaserzeugung (dis-/kontinuierlich, mesophil/thermophil) sowie für die Verfahrenstechnik der Bioabfallaufbereitung, der Gärrestbehandlung und der Kompostaufbereitung. Gleichzeitig werden Biogasanlagen für Bioabfälle häufig suboptimal betrieben und müssen an den Input angepasst werden. Es fehlen belastbare Daten über einen längeren Zeitraum bzgl. der Eignung der Konzepte für die eingesetzten Substrate sowie der tatsächlichen Leistung der Anlagen. Ziele dieser Arbeit sind daher Parameter, anhand derer der Zustand einer Biogasanlage für Bioabfälle beschrieben werden kann, sowie Bewertungskriterien und Maßnahmen zur Optimierung zu ermitteln und Entscheidungsgrundlagen abzuleiten, welche bei der Planung und Projektierung neuer abfallwirtschaftlicher Biogasanlagen, insbesondere hinsichtlich der technischen Konzeption, herangezogen werden können. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass an Biogasanlagen für Bioabfälle mit Kenntnis wichtiger Betriebsparameter ein Optimierungspotenzial hinsichtlich der Stoffströme und Qualität der Produkte sowie der Energieeffizienz vorhanden ist. Die herausgearbeiteten Entscheidungsgrundlagen können dazu dienen diese Ergebnisse bereits in die Planung neuer Anlagen einzubeziehen. Für bestehende Anlagen können die dargestellten Parameter, insbesondere in Verbindung mit der Gründung eines Netzwerks von Anlagenbetreibern, eine datenbasierte Diskussion fördern sowie einen Vergleichsmaßstab (Benchmarking) bilden und so die Weiterentwicklung von Biogasanlagen für Bioabfälle unterstützen.Item Open Access Der biologische Abbau von hydroxylierten Alkylethern(2018) Woiski, Christine; Engesser, Karl-Heinrich (Prof. Dr. rer. nat. habil.)