VSA Berufsprüfung Abwasserbehandlung Teil 1
VSA Berufsprüfung Abwasserbehandlung Teil 1
VSA Berufsprüfung Abwasserbehandlung Teil 1
Welche chemischen Formeln sind Ihnen aus dem Alltag bekannt?
- H2O = Wasser
- CO2 = Kohlendioxid
- NH3 = Ammoniak
- NH4 = Ammonium
- FeCl = Eisenchloride
- NaCl = Natriumchloride
- NaOH = Natronlauge
- C2H4O2 = Essigsäure
- CH4 = Methan
Bei der Denitrifikation entsteht aus Nitrat elementarer Stickstoff.
- Wie schwer ist elementarer Stickstoff?
- Wie viele Elektronen hat elementarer Stickstoff?
- Wie heisst die chemische Bezeichnung für Nitrat, welches im Wasser gelöst ist?
- Wie sieht die Denitrifikations-Reaktion aus?
- Elementarer Stickstoff N ist 14 g/Mo| schwer
- Elementarer Stickstoff hat sowohl 7 Elektronen als auch 7 Protonen (entspricht der Ordnungszahl)
- NO3-
- Unter Denitrifikation versteht man die bakterielle Umwandlung des im Nitrat (NO3-) gebundenen Stickstoffs N2. Die Denitrifikation erfolgt in mehreren Schritten über die Zwischenstufen Nitrit (NO2-), Stickstoffmonoxid (NO) und Distickstoffmonoxid (Lachgas - N2O).
Die Bruttogleichung lautet ungefähr:
4 NO3- + C6H12O6 --> 2 N2 + 6 CO2 + 6 H2O
Für eine gute Denitrifikation darf im Belebungsbecken kein Sauerstoff vorhanden sein, zusätzlich wird Kohlenstoff benötigt (heterotrophe Organismen). Grob vereinfacht ersetzt Nitrat den Sauerstoff als Oxidationsmittel.
Welche Informationen sind in einer chemischen Formel enthalten?
Bestandteil der Stoffe, Anzahl Atome, Wertigkeit; ( A3/A4/A7 - 4/??)
Was ist der Unterschied zwischen Fe2+ und Fe3+ ?
Fe2 wird durch Abgabe von 2 Elektronen zweiwertig positiv, Fe3 wird durch Abgabe von 3
Elektronen dreiwertig positiv.
( A3/A4/A7 - 4/55)
Wie verändert sich der pH-Wert einer sauren Lösung bei 10-facher Verdünnung?
Er steigt um einen pH-Wert (von pH=4 zu pH=5);
( A3/A4/A7 - 4/64,65)
Wie werden pH-Elektroden geeicht?
mittels Pufferlösungen ph=4 und pH=7 ;
( A3/A4/A7 - 5/112)
Auf einer modernen Kläranlage werden neben dem Kohlenstoff auch weitere Nährstoffe entfernt.
- Wie heissen die wichtigsten Nährstoffe und welches chemische Zeichen haben sie?
- Welches sind die wichtigsten Moleküle, die auf einer ARA gemessen werden?
- Welche Masse haben diese?
Stickstoff (N)
- Ammonium NH4+ 18g/Mol
- Nitrit NO2- 46g/Mol
- Nitrat NO3- 62g/Mol
Phosphor (P)
- Ortho-Phosphat PO4-3 95g/Mol
Bei der Denitrifikation entsteht aus Nitrat elementarer Stickstoff.
Wie schwer ist elementarer Stickstoff (g/Mo|)?
Elementarer Stickstoff N ist 14 g/Mol schwer
Bei der Denitrifikation entsteht aus Nitrat elementarer Stickstoff.
Wie viele Elektronen hat elementarer Stickstoff? Wie viele Protonen?
Elementarer Stickstoff hat sowohl 7 Elektronen, wie auch 7 Protonen (entspricht der Ordnungszahl)
Bei der Denitrifikation entsteht aus Nitrat elementarer Stickstoff.
Wie heisst die chemische Bezeichnung für Nitrat, welches im Wasser gelöst ist?
NO3-
Bei der Denitrifikation entsteht aus Nitrat elementarer Stickstoff.
Wie sieht die Denitrifikations-Reaktion aus?
Unter Denitrifikation versteht man die bakterielle Umwandlung des im Nitrat (NO3-) gebundenen Stickstoffs in N2,
Die Denitrifikation erfolgt in mehreren Schritten über die Zwischenstufen Nitrit NO2-, Stickstoffmonoxid NO und Distickstofimonoxid (Lachgas) N2O.
Die Bruttogleichung lautet ungefähr:
4 NO3- + C6H12O6 --> 2 N2 + 6 CO2 + 6 H2O.
Für eine gute Denitrifikation darf im Belebungsbecken kein Sauerstoff vorhanden sein, zusätzlich wird Kohlenstoff benötigt (heterotrophe Organismen). Grob vereinfacht ersetzt Nitrat den Sauerstoff als Oxidationsmittel.
Was versteht man unter Denitrifikation?
Unter der Denitrifikation versteht man die mikrobiologische Reduktion von Nitrat (NO3) zu elementarem, gasförmigen Stickstoff (N2)
Warum darf / muss in der Denitrifikationszone einer Belebungsstufe nicht belüftet werden?
Die Denitrifikation wird durch Sauerstoff gehemmt.
Warum darf / muss in der Denitrifikationszone einer Belbungsstufe der Belebtschlamm gerührt werden?
Der Belebtschlamm sedimentiert. Das Abwasser und der Belebtschlamm muss zusammen in Kontakt kommen.
Welche beiden Grundlegenden Methoden gibt es bei der Desintegration?
- Mechanisch /Physikalisch
- Chemisch
Nennen Sie 2 Desintegrationsverfahren?
Rührwerkkugelmühlen, Hochdruckhomogenisierung
Was sind Enzyme?
Enzyme sind Biokatalysatoren, die Reaktionen beschleunigen oder überhaupt ermöglichen, ohne selbst verändert zu werden.
Was sind Enzyme ?
Enzyme sind Biokatalysatoren. die aus Eiweissen bestehen. Sie beschleunigen biochemische Prozesse.
Was ist die Hauptaufgabe einer Flockungsfiltration und was wird ausserdem erreicht?
- Hauptaufgabe ist die weitgehende Phosphor-Reduktion, z.T. bis unter 0.3 mg Pges/l.
- Gleichzeitig erreicht man auch tiefe Schwebestofikonzentration unter 5mg/I und hilft dadurch, der Gewässerverschlammung Einhalt zu gebieten.
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 Nachklarung
Rückhalt von Schwimmschlamm?
Rückhalt von Blähschlamm?
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.
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+
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
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)
Der Biofilter ist ein Biologisches Verfahren zur Abluftreinigung. Auf welchen zwei Grundprozessen beruht die biologische Oxidation?
- Transport der Schadstoffe in wässrige Umgebung
- Abbau der Schadstoffe durch Microorganismen
Quotient aus CSB / BSB 5 ist kleiner 2. Es handelt sich um ein leicht abbaubares häusliches Abwasser
Um 2.3%, Berechnung: 75 – 62 = 13l/s; 13/62*100=20.97% / 9 = 2.33%
Der Nährstoffanspruch von Bakterien entspricht welchem Gewichtsverhältnis von C : N : P ?
3 Stück?
- Kohlenstoff : Stickstoff : Phosphor = 100 : 10 : 1
- CSB : Kjeldahl-N : Phosphor = 100 : 5 : 1
- BSB5 : Ammonium : Phosphor = 50 : 4 : 1
Die zur Phosphatentfernung zusätzlich erforderliche Flockenbildung verläuft in diesen pH-Bereichen nicht zufrieden stellend. In der Praxis wird eine effektive Phosphatentfernung bei einem pH-Wert von 6.5 bis 8.5 erzielt.
Die Ionen der Flockungs- resp. Fällungsmittel sind entgegengesetzt geladen wie die Stoffe die ausgefällt werden sollen.
Ein erwachsener Mensch scheidet täglich im Mittel etwa 1 l Urin aus. Darin enthalten sind unter anderem etwa:
- Kochsalz (NaCI) 15 g/E*d
- Phosphor(P) 1.1 g/E*d
- Kalium (K) 2.7 g/E*d
- Stickstoff (N) 15 g/E*d
- Letzterer ist vorwiegend gebunden in Harnstoff 30 g/E*d
Eine ARA wird mit einer durchschnittlichen Schlammbelastung von 0.15 kg BSB 5 /kgTSxd betrieben. Welche Reinigungsleistungen erwarten Sie bezüglich Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor?
- Kohlenstoff = Vollständiger Abbau, d.h. Reinigungsleistung > 90%
- Stickstoff = Vollständige Nitrifikation
- Phosphor = Kaum Einfluss der Schlammbelastung auf Phosphorablaufwerte
Erklären Sie in Worten und mittels einer Formel den Begriff Schlammbelastung bei der biologischen Abwasserreinigung.
Die Schlammbelastung stellt das Verhältnis der täglich zugeführten BSB5-Fracht im Abwasser zur im Belebungsbecken vorhandenen Biomasse dar, wobei die Biomasse als Trockensubstanz (TS), manchmal auch als organischer Teil der TS bestimmt wird. [kg BSB5/(kg TS . d)]. Eine geringe Schlammbelastung kann u.a. zu Blähschlamm führen, eine zu hohe Schlammbelastung zur Überlastung.
Formel: Schlammbelastung BTS = kg BSB5 x d / kg TSBB / d = Q x BSB5 / VBB x TSBB
Erläutern Sie den Begriff „Belebtschlammindex"
Der Schlammvolumenindex (Abkürzung SVI, manchmal auch SIV) ist ein Mass für die Absetzbarkeit von Belebtschlamm. Der SVI gibt an, welches Volumen 1 g Belebtschlamm (Trockenmasse) nach 30 Min. Absetzdauer pro Liter Belebtschlamm einnimmt. Zur Berechnung des SVI wird das Belebtschlammvolumen (ml/l) durch die Schlamm-Trockensubstanz (g/l) dividiert. Die Einheit des SVI ist ml/g. 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.
Bei der Vorfällung
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Lernkarten
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.
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+
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
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)
Der Biofilter ist ein Biologisches Verfahren zur Abluftreinigung. Auf welchen zwei Grundprozessen beruht die biologische Oxidation?
- Transport der Schadstoffe in wässrige Umgebung
- Abbau der Schadstoffe durch Microorganismen
Quotient aus CSB / BSB 5 ist kleiner 2. Es handelt sich um ein leicht abbaubares häusliches Abwasser
Um 2.3%, Berechnung: 75 – 62 = 13l/s; 13/62*100=20.97% / 9 = 2.33%
Der Nährstoffanspruch von Bakterien entspricht welchem Gewichtsverhältnis von C : N : P ?
3 Stück?
- Kohlenstoff : Stickstoff : Phosphor = 100 : 10 : 1
- CSB : Kjeldahl-N : Phosphor = 100 : 5 : 1
- BSB5 : Ammonium : Phosphor = 50 : 4 : 1
Die zur Phosphatentfernung zusätzlich erforderliche Flockenbildung verläuft in diesen pH-Bereichen nicht zufrieden stellend. In der Praxis wird eine effektive Phosphatentfernung bei einem pH-Wert von 6.5 bis 8.5 erzielt.
Die Ionen der Flockungs- resp. Fällungsmittel sind entgegengesetzt geladen wie die Stoffe die ausgefällt werden sollen.
Ein erwachsener Mensch scheidet täglich im Mittel etwa 1 l Urin aus. Darin enthalten sind unter anderem etwa:
- Kochsalz (NaCI) 15 g/E*d
- Phosphor(P) 1.1 g/E*d
- Kalium (K) 2.7 g/E*d
- Stickstoff (N) 15 g/E*d
- Letzterer ist vorwiegend gebunden in Harnstoff 30 g/E*d
Eine ARA wird mit einer durchschnittlichen Schlammbelastung von 0.15 kg BSB 5 /kgTSxd betrieben. Welche Reinigungsleistungen erwarten Sie bezüglich Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor?
- Kohlenstoff = Vollständiger Abbau, d.h. Reinigungsleistung > 90%
- Stickstoff = Vollständige Nitrifikation
- Phosphor = Kaum Einfluss der Schlammbelastung auf Phosphorablaufwerte
Erklären Sie in Worten und mittels einer Formel den Begriff Schlammbelastung bei der biologischen Abwasserreinigung.
Die Schlammbelastung stellt das Verhältnis der täglich zugeführten BSB5-Fracht im Abwasser zur im Belebungsbecken vorhandenen Biomasse dar, wobei die Biomasse als Trockensubstanz (TS), manchmal auch als organischer Teil der TS bestimmt wird. [kg BSB5/(kg TS . d)]. Eine geringe Schlammbelastung kann u.a. zu Blähschlamm führen, eine zu hohe Schlammbelastung zur Überlastung.
Formel: Schlammbelastung BTS = kg BSB5 x d / kg TSBB / d = Q x BSB5 / VBB x TSBB
Erläutern Sie den Begriff „Belebtschlammindex"
Der Schlammvolumenindex (Abkürzung SVI, manchmal auch SIV) ist ein Mass für die Absetzbarkeit von Belebtschlamm. Der SVI gibt an, welches Volumen 1 g Belebtschlamm (Trockenmasse) nach 30 Min. Absetzdauer pro Liter Belebtschlamm einnimmt. Zur Berechnung des SVI wird das Belebtschlammvolumen (ml/l) durch die Schlamm-Trockensubstanz (g/l) dividiert. Die Einheit des SVI ist ml/g. 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.
Bei der Vorfällung
Die Abwasserinhaltsstoffe werden in Kohlendioxid, Wasser, Ammonium, Biomasse und Wärme Umgewandelt. Bei entsprechender Bedingung entsteht aus Ammonium Nitrat und daraus Stickstoffgas (N2).
regelmässig
In welcher Form fliesst Phosphor zu Ihrer ARA?
Als gelöste und ungelöste Phosphorverbindungen.
Die gelösten Phosphorverbindungen werden als Ortho-Phosphat bezeichnet.
Da diverse Entschäumer schwer abbaubar und toxisch sind, ist deren Einsatz bei der Abwasserreinigung nur in problematischen Fällen, nicht aber permanent vorzusehen.
Elektronenhülle
Mindestanforderung an Trinkwasser
Trinkwasser muss genusstauglich sein, d. h., es muss den gesetzlich festgelegten hygienischen, mikrobiologischen und chemischen Anforderungen genügen.
Mit welchem Ziel werden die Polymere in der Abwasserreinigung eingesetzt?
- Steigerung der Nährstoffelimination durch weitergehende Feststoffabscheidung
- Generelle Verbesserung der Reinigungsleistung
- Einsparung von Fällungsmittel
- Verminderung der anfallenden Fällungsschlammmengen
Nenne mindestens drei anorganische Stickstoff-Verbindungen.
Ammonium, Ammoniak, Nitrit, Nitrat, Salpetersäure, Stickoxid, Lachgas,……
Der Parameter anorganischer Gesamtstickstoff ist ein Summenparameter, der die Gehalte an Ammonium-Stickstoff (NH4-N), Nitrat-Stickstoff (NO3-N) und Nitrit-Stickstoff (NO2-N)
55'000 x 1'000 x 4.3 / 1'000 / 1'000 / 1'000 = 0.2365 t/d
Die Nitrifikanten benötigen zum Wachstum zwingend Sauerstoff.
Der Belebtschlamm sedimentiert. Das Abwasser und der Belebtschlamm muss zusammen in Kontakt kommen.
Die Denitrifikation wird durch Sauerstoff gehemmt.
als Reaktion auf veränderte Umweltbedingungen (z.B. Temperatur, ...)und Infolge einer Sukzession etablieren sich bestimmte Lebewesen (u.a. abhängig vom Schlammalter)
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.
Was bezeichnet man mit dem Begriff Nitrifikation?
Umwandlung von Ammonium (NH4+) zu Nitrat (NO3-) über das Zwischenprodukt Nitrit (NO2-
Was ist der Grund für einen hohen Schlammindex?
Hoher Anteil von fädigen Bakterien, die aus der Schlammflocke herausragen und sich gegenseitig beim Absetzvorgang behindern
SVI= Schlammvolumen / TS Belebungsbecken
\(SVI = {VS (ml/l) \over TSBB (g/l)} \) = ml/g
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 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.
