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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Cartes-fiches
Warum werden Probenahmen und Analysen auf ARAs durchgeführt?
Um optimalen Betrieb zu gewährleisten bezüglich:
- Reinigungsleistung
- Energieverbrauch
- Chemikalienverbrauch
- Personalaufwand
- Geräteeinsatz
Was ist der pH Wert ?
Der pH-Wert ist ein Maß für den sauren oder basischen Charakter einer wässrigen Lösung. Der pH-Wert ist eine dimensionslose Zahl für die Wasserstoffionen-Konzentration.
Was bedeutet Abflussmenge Q347 ?
Abflussmenge, die, gemittelt über zehn Jahre, durchschnittlich während 347 Tagen des Jahres (95%) erreicht oder überschritten wird und die durch Stauung, Entnahme oder Zuleitung von Wasser nicht wesentlich beeinflusst ist
Verunreinigung und andere Eingriffe, welche die Gestalt oder die Funktion eines Gewässers beeinträchtigen
Nachteilige physikalische, chemische oder biologische Veränderung des Wassers
Fremdwasser beeinflusst die Betriebskosten und vermindert den Reinigungseffekt einer Abwasserreinigungsanlage.Daher möglichst gering halten.
Die äusserste Schale eines Atoms ist voll besetzt wie bei einem Edelgas
C = Kohlenstoff
Was bedeutet die Abkürzung AOX?
Der AOX (Adsorbierbare Organisch gebundene Halogene); das X wird in der Chemie allgemein als Abkürzung für ein beliebiges Halogenverwendet) ist ein Gruppenparameter der chemischen Analytik, der vornehmlich zur Beurteilung von Wasser und Klärschlamm eingesetzt wird. Dabei wird die Summe der an Aktivkohle adsorbierbaren organischen Halogene bestimmt. Diese umfassen Chlor-, Brom- und Iodverbindungen. Organische Fluorverbindungen werden durch diese Analysenmethode nicht erfasst. Da bei den organisch gebundenen Halogenen die Chlor-haltigen Verbindungen in der Regel deutlich überwiegen, wurde als Einheit für AOX mg Cl/L verwendet.
Was bedeutet die Bezeichnung 3+ bei Fe3+
Das Eisenatom wird durch die Abgabe von 3 Elektronen dreiwertig positiv geladen.
Anzahl Mole einer gelösten Substanz in 1 Liter Lösung
ppm kommt aus der englischen Sprache und bedeutet parts per million, also Teile pro Million.
EW = Einwohnerwerte E = Einwohnerinnen und Einwohner EGW = Einwohnergleichwerte aus Industrie und Gewerbe
Was beschreibt der Schlammvolumenindex?
Die Absetzfähigkeit des Schlammes.
Übliche SVI bei kommunalen Anlagen liegen bei 80-120 ml/g. Bei Anlagen mit schlecht absetzendem Belebtschlamm liegen die Werte deutlich darüber.
Von Blähschlamm wird gesprochen, wenn der SVI über 150 ml/g liegt.
Hohe SVI führen häufig zu erhöhten Gehalten der gesamten ungelösten Stoffe, des Phosphors und des CSB im Ablauf der Abwasserreinigungsanlage.
Was bestimmt der Härtegrad im Wasser?
Der Anteil an Calcium (Kalk) und Magnesium im Wasser bestimmt den Härtegrad des Wassers.
Die Standartabweichung ist ein Mass zur Beschreibung der Streuung von Analyseresultaten
Was bezeichnet man mit dem Begriff Nitrifikation?
Umwandlung von Ammonium (NH4+) zu Nitrat (NO3-) über das Zwischenprodukt Nitrit (NO2-
Eine Verbindung
Er gibt Elektronen ab.
Was gibt der pH-Wert an. Wie gross ist der minimale resp. maximale pH-Wert?
Die Wasserstoffionenkonzentration; 0 - 14
Wiederherstellung der natürlichen Funktionen eines verbauten, korrigierten, überdeckten oder eingedolten oberirdischen Gewässers mit baulichen Massnahmen
Hoher Anteil von fädigen Bakterien, die aus der Schlammflocke herausragen und sich gegenseitig beim Absetzvorgang behindern
Nationalrat und Ständerat
Das durch häusliche, industrielle, gewerbliche, landwirtschaftliche oder sonstigen Gebrauch veränderte Wasser, das in der Kanalisation stetig damit abfliessende Wasser sowie das von bebauten oder befestigten Flächen abfliessende Niederschlagswasser
Was ist bei der Wahl einer geeigneten Probenahmestelle zu beachten?
Gelichmässige Verteilung der Inhaltsstoffe über den ganzen Fliessquerschnitt,
keine Totwasserzonen,
keine erhöhten Feststoffkonzentrationen,
keine Dosierstellen (Fällmittel, Polyelektrolyt, interne Rückläufe usw.) in unmittelbarer Nähe.
Was ist Blähschlamm? Weshalb entsteht er?
Blähschlamm ist Belebtschlamm , der viele fädige Bakterien enthält und deshalb schlecht absetzt. (Schlammindex von > 150mi/g).
Er entsteht vor allem bei hohen Kohlenstoffbelastung und nicht gegenüber O2- Versorgung der Mikroorganismen. (Fadenbakterien können tiefere O2-Konzentration besser ausnutzen.)
Was ist der Grund für einen hohen Schlammindex?
Hoher Anteil von fädigen Bakterien, die aus der Schlammflocke herausragen und sich gegenseitig
beim Absetzvorgang behindern.
Was ist der Grund für Flockenabtrieb aus der Nachklärung?
Grund für den Flockenabtrieb aus der Nachklärung ist Blähschlamm oder Schwimmschlamm.
- Hydraulische Überlastung/Stossbelastung der Nachklärung.
- Zu hoher TS-Gehalt in der Belebung
- Zu hohe Feststoffbelastung der Nachklärung
- Rückhalt von Blähschlamm?
- Rückhalt von Schwimmschlamm ?
Was ist der Grund für schwarze Schwimmschlammfladen in der Vorklärung?
- Schwarze Schwimmschlammfladen entstehen bei "Faulungsprozessen" (kein O2, kein NO33-,...).
- Die schwarze Farbe entsteht durch die Bildung von Eisensulfid (FeS, schwerlösliche Verbindung/Salz).
- Das Eisen stammt aus dem Abwasser oder vorn Fällmittel. Das Sulfid entsteht aus Sulfat (SO42-), das durch Bakterien in Sulfid (S2-) umgewandelt wird.
Wassermenge, die zur Sicherstellung einer bestimmten Restwassermenge bei der Wasserentnahme im Gewässer belassen wird
Was ist die Hauptaufgabe einer Flockungsfiltration und was wird ausserdem erreicht?
Hauptaufgabe ist die weitergehende Phosphor-Reduktion, z.T. bis unter 0,3 mg Pges/l.
Gleichzeitig erreicht man auch tiefe Schwebestoffkonzentrationen unter 5 mg/I und hilft dadurch, der Gewässerverschlammung Einhalt zu gebieten.
Abflussmenge eines Fliessgewässers, die nach einer oder mehreren Entnahmen von Wasser verbleibt
Was ist ein chemisches Element?
Ein chemisches Element ist die kleinste chemische Grundeinheit (Atom), zum Beispiel Sauerstoff O oder Kohlenstoff C.
Was ist ein Ion?
Ein Ion ist ein positiv oder negativ geladenes chemisches Teilchen, zum Beispiel Ammonium NH4+ oder Chlorid Cl-
Was ist ein Molekül?
Ein Molekül ist eine chemische Verbindung von gleichen oder unterschiedlichen Atomen, zum Beispiel
Wasserstoff H2 oder Kaliumpermanganat KMnO4.
Wasserbett mit Sohle und Böschung sowie die tierische und pflanzliche Besiedlung
Grundwasser (einschl. Quellwasser), Grundwasserleiter, Grundwasserstauer und Deckschicht
Bei einer Totaloxidationsanlage wird der Belebtschlamm ausgehungert, er baut sich selbst ab. (Schlammalter 20 Tage (aerober Vorgang))Vorteil: keine Faulung des Überschussschlamms notwendig.Nachteil: Belüftung notwendig, kein Faulgas
Mindestens 5 Stichproben im Abstand > 2 Minuten über maximal 2 Stunden.
Was ist Faulgas?
Faulgas entsteht beim Abbau von organischem Material in Abwesenheit von Sauerstoff in Anwesenheit von Methanbakterien. Faulgas besteht zu 35 – 40% Kohlendioxid CO2 und 60-65% Methan CH4. Im weiteren enthält es Spuren von Wasserstoff H, Schwefelwasserstoff H₂S, Stickstoff N2, und eventuell andere Gase und sehr tiefen Konzentrationen.
