VSA Berufsprüfung 2020 1

Berufsprüfung 2020 1

Berufsprüfung 2020 1

Patrick Holderegger
Study

Patrick Holderegger
Diese Lernkarten behandeln biologische und chemische Prozesse der Abwasserreinigung, insbesondere die anaerobe Faulung, Belebtschlammverfahren und Enzymfunktionen. Sie erklären Stoffumwandlungen, Bakterienaktivitäten und Betriebsparameter wie pH-Wert oder Stickstoffkonzentrationen. Ideal für Studierende oder Fachkräfte in Umwelttechnik, die vertieftes Wissen zu Kläranlagen und Mikroorganismen benötigen.
Flashcards
354
Students
12
Language
German
Category
Biology
Level
University
Created / Updated
11.11.2019 / 20.03.2026

Flashcards

Worauf weist eine Graufärbung  des  Belebtschlammes häufig hin? 

Häufig absterbender Schlamm, unausgewogenes Nährstoffangebot 

Worauf weist eine Graubraunebis Mittelbraunefärbung  des  Belebtschlammes häufig hin? 

Normaler Zustand

Worauf weist eine Hellbraunefärbung  des  Belebtschlammes häufig hin? 

Blähschlamm oder junger Schwimmschlamm

Worauf weist eine Dunkelbraunefärbung  des  Belebtschlammes häufig hin? 

Belebtschlamm mit hohem Schlammalter, manchmal auch hochbelasteter Schlamm (bei Fällung mit Eisen Reduktion zu Fe(II)!)

Worauf weist eine Rötlichbraunefärbung  des  Belebtschlammes häufig hin? 

 Bei Anwesenheit von dreiwertigem Eisen Fe(III) aus Fällmitteln

Worauf weist eine Schwarzefärbung  des  Belebtschlammes häufig hin? 

Angefaulter Schlamm 

Welche Schaumarten können  in  einer  ARA  auftreten und welches sind  die  Ursachen?

  • Weisser Schaum: Tenside, Wasch und Reinigungsmittel
  • Klebriger Schaum: (Eiweissschaum)  Eiweisse aus der Lebensmittelindustrie oder dass Mikroorganismen durch Gifte abgetötet werden.
  • Schleimiger Belebtschlamm:  Bakterien sind in der Lage, bei Zufluss giftiger Verbindungen Schleime zu ihrem Schutz auszuscheiden

Welches sind  die  Konsequenzen  von  Würmern im Belebtschlamm?

Rote Ringelwürmer (Tubifex): Nachklärung wird rot gefärbt. Sonst entstehen keine Probleme.

Öltröpfchenwurm: Dieser ernährt sich vom Belebtschlamm --> Schlammmenge wird deutlich reduziert, daher ist das Schlammalter kleiner und somit reduziert sich die Nitrifikationsleistung. 

 

Was bedeutet  der  Rückgang  des  Sauerstoff-Verbrauchs  in der  Belebung?

Durch Vergiftung des Belebtschlammes wird seine biologische Aktivität herabgesetzt, was sich in einer Reduktion der Sauerstoff-Zehrung äussert. 

Welche Aussage kann mit  der  Messung  der  Belebtschiamm-Aktivität gemacht werden?

Die Belebtschlamm-Aktivität (Sauerstoff-Zehrungsrate) ist ein verlässlicher Indikator des „Gesundheitszustandes“ des Belebtschlammes.

Stimmt  die  Aussage, dass ein plötzlicher Anstieg  der  Propionsäure-Konzentration im Faulraum auf eine Überlastung  des  Faulraums zurückzuführen ist? 

JA

Ein Anstieg der Propionsäurekonzentration im Faulschlamm weist auf die Anwesenheit von bereits kleinen Mengen von Gift hin.

Sind Bakterien generell beweglich?

Viele Bakterien sind beweglich, wobei die Bewegung durch Schwimmen mittels Geisseln oder durch Gleiten (auf fester Unterlage) geschieht. 

Wie ist die Zellwand der Bakterien aufgebaut? Welche Aufgaben haben die verschiedenen Schichten?

 Zellwand

 Zellflüssigkeit

Wozu dienen den Bakterien die Schleimschichten? 

Die Schleimhüllen und Kapseln schützen die Bakterien, ermöglichen ihnen die Anhaftung an Oberflächen und die Bildung von Schlammflocken.

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?

  1. Hydrolysephase: Aufspaltung von Kohlenhydraten, Fetten und Eiweißen in ihre Bruchstücke und polymere Substanzen.
  2. Versäuerungsphase: Versäuerung zu H2, CO2, organische Säuren, Essigsäure und Alkoholen.
  3. Acetogene Phase: Umwandlung zu Essigsäure und geringen Mengen Methan.
  4. Methanogene Phase: Durch Methanbakterien wird Essigsäure abgebaut und Methan produziert.

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