VSA Berufsprüfung 2020 1
Berufsprüfung 2020 1
Berufsprüfung 2020 1
Zeichnen Sie ein schematisches Längsschnittbild einer Bakterienzelle mit den wichtigsten Strukturen.
Alle Bakterien bestehen aus der
Zellwand (Zw),
der Cytoplasma-Membran (Cm),
dem Cytoplasma (Cp) oder Zellsaft,
dem Chromosomenfaden (N) (Erbmaterial) sowie
den Ribosomen (Rb), wo die Eiweiss-Synthese, speziell der Aufbau der Enzyme (siehe weiter unten) erfolgt.
Weitere, weniger häufige, Strukturen sind:
Geisseln (Ge),
Pili (Pi),
Kapseln (Ka) oder Schleimhüllen.
Im Zellinnern sind manchmal sogenannte Plasmide (Pl) enthalten. Dabei handelt es sich um zusätzliches Erbmaterial.
In vielen Bakterien können nach entsprechender Anfärbung bei Betrachtung im Lichtmikroskop Zellleinschlüsse festgestellt werden. Worum handelt es sich und wozu dienen sie den Mikroorganismen.
Wichtige Zellinhaltsstoffe sind die Speicherstoffe. Diese erlauben den Mikroorganismen, bei ungenügendem Nahrungsangebot zu überleben.
Als Speicherstoffe kommen vor: Glykogen (Gly), Poly-β-Hydroxy-Buttersäure (PHB), Polyphosphatkörner (Po) sowie Fetttröpfchen (Li) und Schwefeleinschlüsse (S). Nach Anfärben mit speziellen Farbstoffen können sind unter dem Lichtmikroskop je nach Bakterium verschiedene Einschlüsse festgestellt werden.
Welches sind die sechs wichtigsten Elemente, die in der Biomasse der Bakterien enthalten sind?
Stimmt es, dass sich die Bakterien bei optimalen Nährstoffbedingungen durch Ausscheidung eiartiger Nachkommen, sogenannte Schwarmbakterien, vermehren können?
NEIN
Die Bakterien vermehren sich in der Regel ungeschlechtlich (keine weiblichen und männlichen Zellen) durch gewöhnliche Zweiteilung.
Wie wirkt sich die UV-Strahlung auf Mikroorganismen aus?
Die Chromosomenverdopplung ist sehr störungsanfällig. Gifte oder auch UV-Strahlung können diesen Prozess stark stören: es kommt zu Fehlern bei der Verdopplung, die Organismen sterben ab oder werden zumindest stark geschädigt.
Was bedeutet exponentielles Wachstum bei den Bakterien?
Das heisst, dass sich die Zellen pro Zeiteinheit verdoppeln.
Worin unterscheiden sich Blähschlamm und Schwimmschlamm? Stimmt die Behauptung, dass Schwimmschlamm immer einen hohen Belebtschlamm-Index aufweist?
Belebtschlamm, der fädige Bakterien enthät, weist eine lockere Flockenstruktur auf. Der Schlamm setzt sehr schlecht ab, er wird deshalb als Blähschlamm bezeichnet. Bei hohem Anteil von fädigen Bakterien ist der Belebtschlamm-Index stark erhöht (> 150 ml/g TS-Gehalt).
Schwimmschlamm: Neben den Gaseinschlüssen ist die wasserabstossende (fettliebende) Oberfläche von Nocardia zusätzlich für das Aufschwimmen verantwortlich. (Bildung des gefürchteten braunen Schaums)
Was verstehen Sie unter Biokatalysatoren
Auch Enzyme oder Fermente genannt, umgesetzt.
Sie bewirken, dass die biochemischen Prozesse auch bei Raumtemperatur ablaufen.
Erklären Sie die Wirkungsweise der Enzyme.
In Gegenwart von Enzymen muss weniger Aktivierungsenergie aufgewendet werden. --> Reaktionsbeschleuniger
Nennen Sie Faktoren, welche die Enzymaktivität beeinflussen.
Enzyme benötigen optimale Bedingungen für ihre maximale Aktivität:
pH-Wert, Temperatur, Salz-Konzentration.
Welche Eigenschaften weisen Enzyme auf?
- Enzyme sind Biokatalysatoren, welche die biochemischen Prozesse beschleunigen.
- Enzyme werden nicht „verbraucht“.
- Enzyme sind substratspezifisch, sie können nur bestimmte Verbindungen umwandeln und nur einzelne Reaktionsschritte katalysieren.
- Der Aufbau (Synthese) der Enzyme benötigt viel Energie.
- Enzyme können durch Endprodukte und Substrate gehemmt werden.
- Enzyme benötigen optimale Bedingungen für ihre maximale Aktivität: pH-Wert, Temperatur, Salz-Konzentration.
- Enzyme benötigen Aktivatoren und Spurenstoffe wie Zink, Kupfer, Mangan usw.
- Enzyme werden durch Gifte gehemmt: Quecksilber, Cyanid usw.
Wieviele Mikroorganismenarten sind mindestens notwendig, um im Faulraum aus Propionat, Methan und Kohlendioxid zu bilden?
4 Stufen
Weshalb können gewisse Abwasserinhaltsstoffe erst nach einer gewissen Zeit der Anpassung des Belebtschlammes biologisch abgebaut werden?
- Organismen, die den schwer abbaubaren Stoff abbauen können, sind in der Biozönose in geringer Zahl vorhanden. Sie erhalten mit der Zeit bei ständiger Anwesenheit dieses Stoffes einen Wachstumsvorteil und vermehren sich schneller als die übrige Biozönose.
- Es ist bereits ein grosser Anteil der Biozönose vorhanden, die grundsätzlich zum Abbau des besagten Substrats befähigt ist. Durch Aufbau der notwendigen Enzyme werden die Mikroorganismen mit der Zeit fähig, das neue Substrat mit schneller zu verwerten. Während des Aufbaus dieser Enzyme ist die stete Anwesenheit dieser schwer abbaubaren Verbindung und einer weiteren gut verwertbaren organischen Verbindung erforderlich.
Weshalb reinigt man in vielen Fällen Industrieabwasser gemeinsam mit häuslichem Abwasser?
Cometabolismus:
Der Cometabolismus wird beispielsweise ausgenutzt, um Industrieabwässer, die schwer abbaubare Substanzen wie Umweltchemikalien enthalten, mit Siedlungsabwässern in einer gemeinsamen ARA zu reinigen. Die Mikroorganismen werden sozusagen „überlistet“, indem ihnen neben den gut abbaubaren häuslichen Abwasserinhaltsstoffen schwerer abbaubare Stoffe ohne Nutzen für die Mikroorganismen „unterschiebt“, die sie nicht als nutzlos erkennen können.
Erklähre Biologische Phosphorelimination (Bio-P)
Sämtliche Lebewesen benötigen für ihr Wachstum Phosphor (ca. 2–3 % der Trockenbiomasse). Verschiedene Bakterienarten vermögen unter speziellen Bedingungen grosse Mengen an Phosphor als Reservestoff im Zellinnern anzuhäufen. Bis 25 % ihrer Trockenbiomasse besteht aus Poly-Phosphat (Ketten aus ortho-Phosphat-Molekülen), welches den Mikroorganismen als Phosphor- und Energiespeicher dient.
Welches sind die Vorteile der anaeroben Ammonium-Oxidation? (Anammox) Gibt es auch Nachteile?
Das sind Bakterien (Planctomyceten), die Ammonium unter anaeroben Bedingungen in komplizierten Reaktionen direkt in Stickstoffgas umwandeln können (Anammox-Reaktion).
- keine C-Quelle nötig, O2 nur erforderlich, wenn nicht genug Nitrit vorhanden ist, z. B. bei der Faulwasserbehandlung
- Die Anammox Bakterien wachsen sehr langsam und sind sehr empfindlich auf Störungen.
Welches ist die optimale Zusammensetzung von Abwasser bezüglich Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor?
C : N : P = 100 : 5 : 1
CSB : Kjeldahl-N : Phosphor = 100 : 5 : 1 (in mg/l)
(BSB 5 : Ammonium-N : Phosphor = 50 : 4 : 1 (in mg/l)
Wie kann ein zu hohes Kohlenstoff zu Stickstoff-Verhältnis im ARA-Zufluss durch das ARA-Betriebspersonal positiv beeinflusst werden?
Schwankende Zusammensetzung, Stossbelastung oder plötzliches Wegbleiben von gewissen Abwasserinhaltsstoffen verhindern.
Nenne den Betriebsparameter einer einstufigen anaerob mesophilen Faulung:
Aufenthaltszeit Schlamm
grösser 20 Tage
Die anaerobe Faulung, die in Faultürmen stattfindet, gliedert sich grundsätzlich in 4 Stufen: Welche?
- Hydrolysephase: Aufspaltung von Kohlenhydraten, Fetten und Eiweißen in ihre Bruchstücke und polymere Substanzen.
- Versäuerungsphase: Versäuerung zu H2, CO2, organische Säuren, Essigsäure und Alkoholen.
- Acetogene Phase: Umwandlung zu Essigsäure und geringen Mengen Methan.
- Methanogene Phase: Durch Methanbakterien wird Essigsäure abgebaut und Methan produziert.
250 l Wasser
71 % der Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt. Es sind dies etwa 1'650'000'000 km 3 Wasser.
Diese Menge teilt sich auf in:
- Meere 83.51 %
- Nicht förderb. Grundw. 15.4 %
- Polareis 1.007 %
- Flüsse 0.015 %
- Förderbares Grundw. 0.015 %
- Atmosphäre 0.0008 %
Ab 30mg/l
Inhaber der Abwasseranlage, an welche der Betrieb angeschlossen ist
indem man den Schlammtrockenrückstand bei 550 °C verascht.
Auf was sollte man beim Filtrat der Rückläufe aus der Schlammeindickung achten? Dadurch beträgt die übliche zusätzliche Feststoffbelastung der ARA?
- Möglichst keine Feststoffe enthalten
- zusätzliche Feststoffbelastung zur ARA ca. 1%
Es sind dies die häuslichen, industriellen und gewerblichen Abwässer.
Protonen, Neutronen, Elektronen
Aus welchen Stickstoffverbindungen setzt sich der Gesamtstickstoff einer Abwasserprobe zusammen?
Summe aus organischem Stickstoff, Ammonium, Ammoniak, Nitrat, Nitrit
Aus welchen Stickstoffverbindungen setzt sich der Total Kjedahl Stickstoff einer Abwasserprobe zusammen? (TKN)
Summe aus organischem Stickstoff und Ammonium NH4+
ca. aus 2/3 seines Körpergewichts. (In allen Körperflüssigkeiten wie Schweiss, Tränen, Blut und Urin ist Wasser enthalten.)
Bauliche-Massnahmen gegen Schaumbildung in der Faulung sind?
- Absenken Niveau
- Beschickung über Zyklon
- Zerschlagen von Schaum (Brauchwasser auf Schaum)
- Schaumsonde Entschäumer
Bedeutung: Ständige Wasser-Führung ?
Abflussmenge Q 347 , die grösser als Null ist.
Die Abflussmenge Q 347 ist eine der Grundlagen für die Festsetzung von Mindestrestwassermengen. Zur Bestimmung des Q347 braucht es Messungen oder geeignete Abschätzungen
Bei der Abwasser- und Schlammbehandlung sollte der pH-Wert bestimmte Werte nicht über- resp. unterschreiten. Was für Schäden, Betriebsstörungen oder Veränderungen erwarten Sie, wenn dies trotzdem geschieht?
- Angriffe an Bauten aus Beton bei zu tiefem pH-Wert.
- Angriffe an Metallwerkstücke aus Aluminium, Zink usw. bei zu hohem pH-Wert.
- Optimale Abbauleistung bei der biologischen Abwasserreinigung im neutralen pH-Bereich.
- Verlangsamung des Faulprozesses bei zu tiefem pH-Wert.
Bei der Abwasserreinigung wird in den verschiedenen Behandlungsstufen Stickstoff umgewandelt und eliminiert. In welchen Behandlungsstufen wird Stickstoff eliminiert?
Bei der Bestimmung von organischen Verbindungen im Abwasser werden sogenannte Summenparameter verwendet. Welche kennen Sie?
- CSB = Chemischer Sauerstoffbedarf; mg O2/l
- BSB =Biochemischer Sauerstoffbedarf; mg O2/l
- TC = Gesamtkohlenstoff; mg C/l
- TIC = Gesamter anorganischer Kohlenstoff; mg C/l
- TOC = Gesamter organisch gebundener Kohlenstoff; mg C/l
- DOC = Gelöster organisch gebundener Kohlenstoff mg C/l
Stapelung der Rückläufe und dosierte Beigabe im Zulauf.
50 bis 150 mg/l
Die Nitrifikanten benötigen für Ihren Stoffwechsel deutlich mehr Substrat. Folglich bilden Sie deutlich weniger Biomasse. Nur etwa 4% der Bakterien im Belebtschlamm sind Nitrifikanten.
Beim aeroben Verfahren entsteht mehr Überschussschlamm (rund 10x mehr) als beim anaeroben Verfahren. (in diesem Fall in der Faulung)
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Flashcards
Moleküle
100
52 m3 / Jahr
25 – 30 l/d
Organische Stoffe ca. 45% Anorganische Stoffe ca. 55%
Primärschlamm 60 g TR/E*d Überschussschlamm 40 g TR/E*d
Wie kann man beurteilen, ob ein Belebtschlamm „tot“ ist?
Zur Überprüfung der Lebensfähigkeit eines Belebtschlammes kann die Sauerstoffzehrung gemessen werden. (Belüftung abschalten und der CO2 Sonde zusehen.
Schneller Abbau = es wird noch gezehrt, wenn langsam abgebaut ist die Biologie tot.)
Kühlung auf 4° Celsius, Tiefgefrierung bis -18° Celsius, Chemikalienzugabe (i.d.R. nicht empfehlenswert bzw. nur bei spezifischen Analysen)
Wie können Sie auf Ihrer Belebtschlammanlage die BSB5 -Schlammbelastung steuern?
- Veränderung des TS-Gehaltes in der Biologie
- Durch Vorfällung wird die Schlammbelastung reduziert
- Durch Ausserbetriebnahme der Vorklärung wird die Schlammbelastung erhöht
- Zeitliche Steuerung der Zugabe von Trüb- und Faulwasser
- Nicht in Ihrer Kompetenz: Vergrösserung des Belüftungsvolumens
Zwischen 20 und 25 Tagen
EPS und Lipo-/Mucopolysaccharide
Atomkern, Elektronenhülle
es wird grösser
Das Gewicht nimmt ab.
1.1 I/E*d
2-3 Liter / Tag
2.5 l/E*d
21.5 g Salz, Berechnung: x + 50 = (1000 + x)*0.07
Wie viel mg P2O5 entsprechen 1.9 mg P
P2O5 = Phosphorpentoxid
4.4 mg P2O5
120 ppm
Wie viel Trübwasser fällt an, wenn man 30 m3 Frischschlamm mit einem TR Gehalt von 3% (30 kg TR/m3) auf 4.5% (45 kg TR/m3) entwässert?
30m3 Frischschlamm mit 3% TR (30kg TR/m3) enthalten 900kg TR (30 x 30) 900kg TR mit 4.5% (45kg TR/m3) sind ein Frischschlamm mit einem Volumen von 20m3 (900 /45)
Die Differenz von 30m3 und 20m3 fallen als Trübwasser an: 10.0 m3 (30.0- 20.0)
Wie viel wiegt das Produkt der chemischen Reaktion aus 1 Mol Na (Natrium) und 1 Mol CL (Chlor)? und wie heisst das Produkt?
(NaCl) Natriumchlorid = Kochsalz; 23 g + 35 g = 58 g
30m3 Faulschlamm mit 3% TR (30 kg TR/m3) enthalten 900kg TR (30 x 30) 900kg TR mit 28% (280kg TR/m3) sind ein Faulschlamm mit einem Volumen von 3.2m3 (900 / 280) Die Differenz von 30m3 und 3.2m3 fallen als Zentrat an: 26,8m3 (30 - 3.2)
Wie viele Atome enthält das Kaliumpermanganat? (KMnO4)
K= Kalium Mn=Mangan O4= Sauerstoff Total: 6 Atome
In 1mm finden theoretisch rund 1`000`000`000`000 = 1 Billionen Bakterien Platz. (1 Mio x 1 Mio)
120 Proben; 50 ml
Wie viele Schmutzstoffmengen produziert eine Person pro Tag
- Abwassermenge 170 l/E*d
- Org. Kohlenstoff 45 g/E*d
- Stickstoff 13 g/E*d
- Phosphor 2.3 g/E*d
- BSB5 60 g/E*d
- CSB 120 g/E*d
als Faulschlamm
Endvolumen / Ausgangsvolumen
Die Bestimmung der ARA-Zulauffrachten werden durch die Rückläufe verfälscht (erhöht)
Wieso ist eine Sauerstoffmesssonde in regelmässigen Abständen zu reinigen, zu kalibrieren und auch zu regenerieren?
- Äussere Verschmutzung
- Verbrauchtem Elektrolyt
- Brüchiger Membran
- Belag auf Membran
Aufgrund des Säurebindungsvermögens des Faulschlamms erfolgt der pH-Abfall erst mit zeitlicher Verzögerung
Neben dem biochemischen Abbau organischer Stoffe kann Ammonium zu Nitrit und Nitrat oxidiert werden. Dadurch wird das Resultat verfälscht (zu Hohe Werte)
Für die Überdüngung von stehenden Gewässern ist Phosphor als limitierender Faktor für das Algenwachstum hauptverantwortlich.
Gewässerschutzverordnung
Gewässerschutzverordnung
Bundesverfassung
Atomkern
Im vollgefüllten Kreisprofil (Rohrleitungen)
Haushalt inkl Kleingew. 179 l/E*dGewerbe u. Industrie 67 l/E*dÖffentliche Zwecke 63 l/E*d Total : 309 l/E*d
