VSA Berufsprüfung 2020 2

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Patrick Holderegger
Lernen

Patrick Holderegger
Diese Lernkarten decken verfahrenstechnische und biologische Grundlagen der Abwasserreinigung sowie Aspekte der Schlammbehandlung ab. Behandelt werden Prozesse wie die Schlammfaulung, Störfaktoren im Faulraum, Stoffumsetzungen und Messmethoden in Kläranlagen. Besonders relevant ist das Wissen für Fachkräfte in der Umwelttechnik, Abwasserentsorgung und Klärwerksplanung.
Karten
226
Lernende
11
Sprache
Deutsch
Kategorie
Biologie
Stufe
Universität
Erstellt / Aktualisiert
13.11.2019 / 20.03.2026

Lernkarten

 

 

 

1. Kanalisation

2 Wasserversorgung

3. Gas

4. Elektrisch

5. Telefon

1 mg/I sind wie viel µg PPm

1000 1000000

Abgrenzung zwischen Physik, Chemie und Biologie

  • Verändert ein Stoff lediglich seinen Zustand, z.B. seine Form oder geht er vom flüssigen in den festen Zustand über, so handelt es sich um einen physikalischen Vorgang. 
  • Werden bei einem Prozess neue Stoffe gebildet oder Ausgangsstoffe verändert beziehungsweise abgebaut, spricht man von einem chemischen Vorgang, den man auch Reaktion nennt. 
  • Laufen chemische Prozesse in der belebten Natur ab, werden sie biologische oder biochemische Prozesse genannt.

Abrasion

Abrasion ist eine mechanische, örtliche Materialabnutzung, hervorgerufen durch Abfluss von Abwasser-Sand-Gemisch und hohen Fliessgeschwindigkeiten. Vor allem alte Betonrohre, im Extremfall auch neuwertige Spezialbeton- und Asbestzementrohre können bei Abwasserfliessgeschwindigkeiten von > 6 m/s und regelmässigem Sandanfall auf lange Sicht einer Gefährdung ausgesetzt sein. Die in der Praxis beobachteten, allerdings relativ seltenen, Abrasionsschäden beschränken sich meist auf steile Einzugsgebiete mit vielen chaussierten Strassen oder auf Kanalnetze, welche durch andere Einflüsse, wie z.B. chemischer Angriff, bereits teilweise zerstört sind.

Absetzbare Stoffe

Stoffe, welche sich in ruhigem Wasser innert 2 Stunden absetzen. Die einfache Messung erfolgt im Imhoff-Trichter.

Abwasser

Das durch häuslichen, industriellen, gewerblichen, landwirtschaftlichen oder sonstigen Gebrauch veränderte Wasser, ferner das in der Kanalisation stetig damit abfliessende Wasser sowie das von bebauten oder befestigten Flächen abfliessende Niederschlagswasser.

Abwärmenutzung aus dem Abwasser

Wärme dem Abwasser erst im Ablauf zur Kläranlage entnommen

Adsorbierbare organische Halogenverbindungen (AOX)

Aus Halogenen, wie Fluor (F), Chlor (Cl), Brom (Br) und Jod (J) eingebaut in organische Verbindungen ergeben sich teilweise sehr giftige Stoffe (organische Halogenverbindungen). Sie werden als Summenparameter bestimmt.

Allgemein gilt, dass schlecht gewartete elektrische Installationen und Geräte zu was führen

Lebensgefahr, Brandgefahr, Störungsquellen sind, zu Betriebsausfällen führen

Ammonium /Ammoniak (NH4+)

Ammoniak/Ammonium entsteht im Abwasser vorwiegend beim Abbau von organischen Verbindungen. Sehr konzentriert ist Ammoniak / Ammonium im Faulwasser. Ob es als Ammoniak (=NH3) oder als Ammonium (= NH4+) vorliegend ist abhängig von pH-Wert und Temperatur. NH3 (Ammoniak) ist sehr stark fischgiftig; es entsteht aus dem NH4+ umso mehr, je höher pH-Wert und Temperatur sind.

An welchen Stellen in der Kanalisation sind Kontrollschächte erforderlich?

Für die Kontrolle und den Unterhalt ist eine genügende Anzahl an Kontrollschächten einzubauen. Der Abstand beträgt 60 - 80 m. An folgenden Stellen sind sie ebenfalls vorzusehen: - Kaliberwechsel - Materialwechsel - Gefällswechsel - Richtungsänderungen - Kanalvereinigungen

Anzeichen für das Eindringen von Grundwasser sind:

Sandtreiben im Kanal Einsacken des Terrains Hohe Wasserführung auch bei TWA und in der Nacht Dauernd tiefer Zulaufbelastungen Langer Wassernachlauf nach Regenfällen. Undichtigkeiten können nicht nur unerwünschtes Fremdwasser zuführen, sondern in trockenen Böden auch Abwasser verlieren und zu Infektionen des Grundwassers führen. Eine erhöhte Gefahr besteht diesbezüglich bei Abwas-ser-Druckleitungen.

Atome

Die kleinsten Teilchen der Elemente nennt man Atome.

Aufgabe des Schutzleiters:

Im Normalbetrieb führt der Schutzleiter keinen Strom. Im Störungsfall, wenn das Gehäuse unter Spannung kommt, entsteht ein Fehlerstrom, der sofort vom Schutzleiter abgeleitet wird. So wird verhindert, dass am Gehäuse eine gefährliche Fehlerspannung auftritt. Der Schutzleiter bewirkt auch eine sofortige Auslösung des Überstromunterbrechers und des Fehlerstromschutzschalters. Der Schutzleiter muss bei allen erdungspflichtigen Apparaten dau-erhaft und zuverlässig angeschlossen sein.

Aus welchen drei Hauptgruppen setzt sind in der organische Substanz des Frischschammes enthalten

  1. Kohlenhydrate (z.B. Zucker, Stärke, Zellulose)
  2. Fette (z.B. Seife, Fettsäuren) 
  3. Eiweiss (Fleisch und Gemüse)

Bei wem liegt die übergeordnete Kontrolle der ARA

Kantonale Behörde

Belastungsverhältnisse von ungereinigtem und gereinigtem Wasser

Ungereinigtes Abwasser:

1 BSB5 zu 2.5 KMnO4 (Kaliumpermanganat)

1 TOC zu 3 bis 3.5 CSB

1 CSB zu 1.1 bis 1.3 KMnO4 (Kaliumpermanganat)

 

Gereinigtes Abwasser:

1 BSB5 zu 10 KMnO4

1 TOC zu 4 bis 5 KMnO4

1 CSB zu 1.1 bis 1.3 KMnO4

Beschreibe den Abbauprozess beim berieselten Tropfkörper

Die im Abwasser enthaltenen Schmutzstoffe bilden das Substrat (Nahrung) für den Aufbau des biologischen Rasens. Der biologische Rasen muss für sein Wachstum nicht nur mit Substrat, sondern auch mit Sauerstoff versorgt werden. Da der Tropfkörper auf einem Rost über einem Hohlraum, mit Öffnung nach aussen, aufgebaut ist, kann die Luft durch das Füllmaterial aufsteigen und an das Abwasser und den biologischen Rasen abgegeben werden. Ein Tropfkörper darf nicht über seine Leistungsfähigkeit hinaus mit Schmutzstoffen belastet werden. Enthält das Abwasser eine zu hohe Schmutzstoffkonzentration, wächst der Rasen schneller, als er durch das durchrieselnde Wasser wieder ausgeschwemmt werden kann. Die Folge ist ein Verstopfen der Hohlräume im Tropfkörper. Das versprühte Abwasser bleibt auf der Oberfläche liegen, die Luftdurchströmung ist unterbunden. Ein verstopfter Tropfkörper ist nicht mehr betriebsfähig und muss eventuell teilweise ausgeräumt werden, um durchgespült werden zu können. Die zulässige Schmutzstoffkonzentration hängt wiederum von der Art des Füllmaterials ab. Eine Steinfüllung sollte höchstens mit 500 g BSB5 pro m3 Tropfkörpervolumen und Tag belastet werden. Kunststoff-Füllkörper können je nach deren Art bis 20 kg BSB5 pro M3 Volumen im Tag vertragen, ohne zu verstopfen. Bei hohen Schmutzstoffbelastungen sind nur noch Teilreinigungen erreichbar.

Beschreibe welchen Einfluss das Füllmaterial bei einem berieselten Tropfkörper hat

Die wirksame Oberfläche des Füllmaterials ist jene Fläche, die mit Abwasser benetzt wird, auf der sich ein biologischer Rasen bilden kann. Im Unterschied zu den Steinfüllungen weisen die Kunststoffmaterialien theoretisch grössere Oberflächen und ein grösseres Hohlvolumen auf. Tröpfkörper mit Steinfüllung erfordern für ein gesichertes Aus-schwemmen des Schlammes (abgestossener biologischer Rasen) eine Oberflächenbeschickung von 0,8 m3/m2 x h. Tropfkörper mit Kunststoffelementen als Füllmaterial können je nach Art des Füllmaterials ohne Gefahr die Verstopfung mit geringeren Abwassermengen pro Grundfläche beschickt werden. Dies hat jedoch in der Regel zur Folge, dass das Füllmaterial nicht mehr vollständig benetzt wird, womit auch die Abbauleistung zurückgeht. Eine grosse Zahl von verschiedenen Füllmaterialien aus Kunststoff erfordert für eine vollständige Ausnützung der theoretischen Oberfläche eine Beschickung von 1,5 m3 / m2 x h.

Biochemischer Sauerstoffbedarf (BSB5)

Mass für den Gehalt einer Probe an Verbindungen, welche durch Mikroorganismen in 5 Tagen oxidiert werden.

Blockheizkraftwerk (Schematische Darstellung)

Chemische Reaktion für die Denitrifikation

4 NO3-+ 4 H+ + 5 C (Kohlenstoffverbindung) = [NO2-] = N2 + CO2 +7 H2O

Chemische Reaktion für die Nitrifikation

NH4 + 2 O2 = [NO2-] = NO3-+ H2O + 2H+

Chemische und biologische Zerstörung von Rohr- und Dichtungsmaterial

Zement- und betonaggressive Wasser und Stoffe: Die Zerstörung von Beton durch aggressives Wasser findet entweder durch eine chemische Auflösung und anschliessende Auswaschung oder durch eine chemische Volumenvergrösserung einzelner Betoninhaltsstoffe statt. Je po-röser und weicher ein Beton gefertigt ist, um so besser können aggressive Abwässer und Stoffe angreifen. Chemischer Angriff auf Kunststoffprodukte: Gewisse Chemikalien, vorab Lösungsmittel, sind in der Lage, bei konzentriertem und längerem Anfall auch Rohrmaterial aus Kunststoff sowie plastisches oder elastisches Fugendichtungsmaterial anzugreifen oder zu zerstören. Selbstverständlich kommen in der Kanalisationspraxis selten und ohnehin nicht über lange Zeit derart stark konzentrierte Abgänge vor. Dennoch gilt es zu bedenken, dass auch dünnere Konzentrationen bei Dauereinwirkung Schäden verursachen können. Biologische Zersetzung von Baustoffen: z.B. Fugenkitte auf Thiokolbasis unter gärenden Schlammablagerungen innert weniger Jahre durch biologischen Abbau zersetzt werden.

Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB oder COD)

Mass für den Gehalt an Verbindungen, welche durch Kaliumdichromat (K2Cr 2O7) oxidiert werden. Diese Bestimmung erfasst mehr Verbindungen als der Kaliumpermanganat - Verbrauch. Für die Analyse des CSB werden sehr umweltbelastende Chemikalien (z.B. Chrom, Quecksilber) eingesetzt.

Detergentien

Waschaktive Substanzen

Dichtigkeitsprüfungen

Wasserdruckproben Kanalfernsehen Einfärbung von Wasser

Die Elemente können sowohl als Einzelstoffe, als Gemische oder in Form von chemischen Verbindungen unterschiedlicher Elemente auftreten. Nenne je ein Beispiel und welches ist die häufigste Form?

  • Chlorgas (Cl2) ist ein Einzelstoff 
  • Faulgas ist ein Gemisch aus Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2) 
  • Eisensulfat (FeSO4) ist eine Verbindung mit unterschiedlichen Elementen, diese Form ist die Häufigste.

Dosierstellen für die Phosphatfällung, mögliche Fällmittel, Dosiermenge und Schlammanfall

Dosierstellen: Vorfällung (vor der Vorklärung) Simultanfällung (nach der Vorklärung) Nachfälllung (vor der Nachklärung resp. vor einem Filter) 2 stufige Fällung (Dosierung ein zeri beliebige Stellen) 

Fällmittel: Eisen III chlorid, Eisen II sulfat, Aluminiumsulfat, Polyaluminiumchlorid 

Dosiermenge: ß= Mol Metallsalz dosiert / Mol PO3-/4 gelösst = ca. 1.5 

Schlammproduktion: Bestimmend für die Schlammproduktion aus der Phosphatfällung sind die Art des Fällmittels und das molare Verhältnis der zudosierten Metallionen zum Phosphat. Für ein molares Verhältnis von 1.5 werden folgende Schlammproduktionen angegeben: Eisen: 2.5kg GUS/kg dosiertes Eisen Aluminium: 4kg GUS/kg dosiertes Aluminium

Durchsichtigkeit nach Snellen

Misst Trübungen und Verfärbungen in Proben des gereinigten Abwasser. Die einfache Messung erfolgt mit dem Durchsichtigkeitszylinder nach Snellen.

Eine weitere Bedingung für den optimalen Abbau in der Biologie ist das Nährstoffverhältnis. Wie setzt sich dies zusammen

CSB : Kjeldahl-N : Phosphor = 100: 5 : 1 (in mg/I) oder: (BSB5 : Ammonium-N : Phosphor = 50 : 4: 1)

Einfluss der Temperatur auf die Faulung

Einwohnergleichwerte

Biochemischer Sauerstoffbedarf: rohes Abwasser 60 g BSB5/Ed vorgeklärtes Abwasser 50 g BSB5/Ed 

Totaler organischer Kohlenstoff: rohes Abwasser 45 g TOC/Ed vorgeklärtes Abwasser 30 g TOC/Ed 

Permanganatverbrauch: rohes Abwasser 150 g KMnO4/Ed vorgeklärtes Abwasser 100 g KMnO4/Ed 

Chemischer Sauerstoffbedarf: rohes Abwasser 135 g CSB/Ed vorgeklärtes Abwasser 90 g CSB/Ed Ammonium-Stickstoff: vorgeklärtes Abwasser 7 g NH4-N/Ed

Einwohnerwerte (EW), Einwohnergleichwerte (EWG)

Diese Frachten, welche von einem natürlichen Einwohner im Mittel pro Tag etwa auf der zentralen Abwasserreinigungsanlage ankommen. Der Einwohnerwert wird bei der Beurteilung von anderen Abwässern als Bezugsbasis verwendet.

Elektrische Leitfähigkeit

Mass für den Salzgehalt. Gemessen wird mit einem Gerät der Strom, welcher zwischen zwei Metallplatten durch die Probe fliesst. Das Ergebnis wird in pS/cm angegeben.

Elemente

Sämtliche Stoffe bestehen aus so genannten chemischen Elementen. Gegenwärtig kennt man rund 100 verschiedene Elemente, aus denen die Stoffe oder Verbindungen aufgebaut sind. Die Elemente selbst sind aus gleichartigen, kleinsten einheitlichen Grundbausteinen, den Atomen, zusammengesetzt. Je nach Art der Atomzusammensetzung ergeben sich spezifische Eigenschaften der Elemente. Gleiche oder verschiedene Atome bilden in einer chemischen Verbindung so genannte Moleküle.

Erkläre den Begriff Gärung im Zusammenhang mit der Faulung

Mikroorganismen produzieren Alkohole, Essigsäure, Buttersäure, Milchsäure und weitere Gärungsprodukte. Man nennt diese Art von Stoffwechsel Gärung.

Erkläre den Begriff Methangärung

Die Methanbakterien übertragen den Wasserstoff auf den Kohlenstoff des Kohlendioxides und produzieren Methan

Erkläre den Begriff Oxidation resp. Reduktion anhand der Reaktion 2 K + CI2 --> 2 KCI

Ein Stoff wird oxidiert, wenn er bei einer Reaktion Elektronen abgibt. Ein Stoff wird reduziert, wenn er bei einer Reaktion Elektronen aufnimmt.2 K + Cl2 —› 2 KCI Stoffgleichung 2 K° --> 2 K+ + 2e- Oxidation Cl2+ 2e- --> 2 Cl Reduktion

Erkläre den Einfluss von Phosphor in einem See

Vereinfacht ausgedrückt führt ein hohes Angebot an Phosphor zu einer intensiven Algenentwicklung im Sommer, diese wiederum zu Sauerstoffzehrung im Tiefwasser, so dass schliesslich besonders Sauerstoff liebende Kaltwasserlebewesen wie Edelfische in diesem Teil des Sees nicht leben können.

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