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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Lernkarten
Gülle, Mist und Silosäfte aus der Nutztierhaltung
Was ist Methan?
CH4 Gas
Nicht verschmutztes Abwasser ist nach den Anordnungen der kantonalen Behörde versickern zu lassen. Erlauben die örtlichen Verhältnisse dies nicht, so kann es in ein oberirdisches Gewässer eingeleitet werden
Was ist Schwimmschlamm? Weshalb entsteht er?
- Schwimmschlamm ist Belebtschlamm, der infolge hohem Anteil an hydrophoben (=wasserabstossenden) Bakterien wie beispielsweise Nocardia (brauner Schaum) an die Wasseroberfläche steigt. Oft können auch Einschlüsse von Gasbläschen den Belebtschlamm zum Flotieren bringen.
- häufig bei schwach belasteten Anlagen > Nocardia, Microthrix
- Denitrifikation im Schlammbett der Nachklärung, Ausgasen von N2, Schlammflocken treiben auf
Abwasser, das ein Gewässer, in das es gelangt, verunreinigen kann
Eine Substanz, die praktisch alle H + -Ionen abgibt (Wasserstoffionen)
Einleitbedingungen
Bei zu geringem Säurebindungsvermögen kann die Zudosierung von Metallsalzen zu einem Absinken des pH-Wertes führen. Dies ist von Nachteil für die Nitrifikation.
Was passiert chemisch bei der Phosphatfällung?
Die Phosphatfällung durch Metallsalze beruht auf der Reaktion des ortho-Phosphats (PO43− ) mit mehrwertigen Metallen (meist Me3+ ) zu einer schwer löslichen Metallphosphatverbindung:
Me3+ + PO43− --> MePO4
Die Reaktionsgleichungen der drei gebräuchlichsten Fällmittel, basierend auf Eisen-, Aluminium- und Calcium-Kationen lauten wie folgt:
Fe3+ + PO43− --> FePO4
Al3+ + PO43− --> AlPO4
3 Ca2+ + 2PO43− --> Ca3(PO4)2
Keine Einbauten in der Strömung, kein zusätzlicher Druckverlust, gute Linearität, kurze Messzeiten, gute Langzeitstabilität, auch bei Teilfüllung einsetzbar (sofern die Fliesstiefe zusätzlich gemessen wird).
Enzyme sind Biokatalysatoren, die aus Eiweissen bestehen. Sie beschleunigen biochemische Prozesse. (Es wird weniger Energie benötigt)
Indikatororganismen (=Zeigerorganismen) können unter bestimmten Umweltbedingungen leben und sich vermehren. Deshalb ist es möglich, aus der Zusammensetzung der im Mikroskop sichtbaren Organismen Hinweise über Betriebsparameter wie Schlammalter, Nährstoffbelastung, Sauerstoffversorgung und/oder mechanische Beanspruchung abzuleiten
Hochkomplizierte, giftige organische Partikel die an der Grenze belebte / tote Materie stehen.
Was sind Voraussetzungen, damit die Organismen im Belebtschlamm leben können?
- Sauerstoff
- geeigneter pH-Wert
- Nährstoffverhältnis C:N:P
- Art und Zusammensetzung der Spurenelemente
- Temperatur darf ein gewisses Mass nicht überschreiten (< 40° C)
Ununterbrochene Kühlung bei +4°C Probe möglichst sofort analysieren
Was umfasst der Begriff „Gesamte ungelöste Stoffe" (GUS)?
Die Gesamtmenge der ungelösten Stoffe (GUS) umfasst die Schwimm-,Schwebestoffe und absetzbaren Stoffe im Vorklär- oder Nachklärbeckenabfluss oder in der Filtration.
das gesamte Kanalnetz mit seinen Bauwerken, die durch die öffentliche Hand erstellt, betrieben sowie unterhalten werden
Was verstehen Sie unter dem pH-Wert?
- Der pH-Wert gibt an, ob eine Flüssigkeit saure (pH kleiner 7) oder basische (pH grösser 7) Eigenschaften aufweist.
- Mass für die Konzentration an Protonen (H+)
- negativer Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration (H+)
Was versteht man unter psychrophiler, mesophiler und thermophiler Faulung?
- kalte Faulung,
- warme Faulung
- heisse Faulung
Was wird in der eidgenössischen Gewässerschutzgesetzgebung ausführlich behandelt?
- Grundwasser,
- Restwasser,
- Abwasser,
- Qualität der Oberflächengewässer
Die Faulung des Frischschlamms, die in einem geschlossenen Behälter unter Luftabschluss erfolgt.
Was wird im GEP alles dargestellt?
- wie die Einzugsgebiete an das Kanalnetz angeschlossen werden müssen
- die Einteilung des Siedlungsgebiets in verschiedene Abflusssysteme, in Gebiete, wo das Regenabwasser versickert werden muss,
- die Kanaldurchmesser,
- die Gefälle der Leitungen usw.
Wassermolekül ist das kleinste Wasserteilchen und hat die Formel
H2O
Welche 4 Betriebsbedingungen (Parameter) sind neben der Schlammumwälzung zu prüfen, wenn im Faulraum eine Störung auftritt (wie Gaszusammenbruch oder starkes Schäumen)?
- die Temperatur
- der pH-Wert
- Buttersäurekonzentration (Buttersäure)
- Kohlensäuregehalt des Klärgases (CO2)
ca. 1000 mm
Welche 3 Hauptbedingungen müssen in der biologischen Reinigungsstufe (bei normalem häuslichen Abwasser) erfüllt sein, damit die Kläranlage voll nitrifiziert, das heisst, Ammonium vollständig in Nitrat umgewandelt wird?
- Hohes Schlammalter (grösser 8 Tage),
- genügend Sauerstoff (grösser 2mg/l),
- pH grösser 7 (Pufferkapazität).
- Zusätzlich: Ammonium!
Mulden von Rechen / SandfanggutAnaerobbecken
Welche Arten resp. Prinzipien der Durchflussmessung kennen Sie?
- Magnetisch-induktive Durchflussmessung (MID),
- Durchflussmessung mit Ultraschall,
- Durchflussmessungen mit Einbauten (Staukörper),
- Durchflussmessung nur über die Fliesstiefe
Welche Arten von Schaum können in deiner biologischen Kläranlage auftreten?
Allgemein genannt Tenside: Anionisch (-), Kathionisch (+) und Nichtionogen (Neutral).
- Weisser Tensid (Waschmittel-Schaum)
- Gelblicher Eiweissschaum (Hinweis auf zerfallene Biomasse)
- Brauner Schaum (herführend von Nocardia)
Welche Aussagen können mit einer mikroskopischen Belebtschlammanalyse gemacht werden?
- Ist die Sauerstoffversorgung ausreichend
- Sind Faulzonen vorhanden
- Schlammbelastung
- Aussage über Stabilität des Betriebes
- Anzeige von Giftwirkung
- Nachweis Blähschlamm, Schwimmschlamm, Schaum
Elektronen
Welche Bedingungen haben Entlastungsbauwerke neben der hydraulisch günstigen Konstruktion zu erledigen?
- Anspringen der Entlastung kurz vor dem Überschreiten der kritischen Wasserführung im Kanal
- Auf der Kanalsohle abgelagerte Schmutzstoffe sollten bei Regenbeginn möglichst zur Kläranlage geleitet werden
Welche chemischen Elemente enthält Ammonium?
Ammonium NH4+ enthält 1 Stickstoff Atom und 4 Wasserstoff Atome
Enzyme
Welche Entsorgungswege von Klärschlamm sind in der Schweiz üblich?
- Monoverbrennung (Wirbelschichtöfen)
- Verbrennung KVA
- Verbrennung in Zementöfen
Welche Hauptgruppen von Fällungschemikalien kennen Sie? (5 Stück)
- Aluminiumsulfat
- Polyaluminiumsulfat
- Eisen(II)-sulfat
- Eisen(III)-chlorid
- Kalk
Mikroskop, Arbeitszeit; praktisch nur Lohnkosten
Verschiedene Zellbestandteile (Zellorganellen) übernehmen bestimmte Funktionen.Ihre DNA wird von einem Zellkern umhüllt.
Prokaryonten
Welche Methoden werden zur CSB-Bestimmung verwendet?
- Chemische Oxidation
- Oxidation über OH-Radikale UV-Messung
