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
-
- 1 / 299
-
Cartes-fiches
Wie kontrollieren Sie die Richtigkeit ihrer ARA Betriebsdaten?
- Abwasseranalysen (Art Probenahme, AnaIysemethoden},
- mittlere Verhältniszahlen (CSB/TOC,CSB/BSB5, KMnO.,/BSB5, TOC/B585, andere),
- Vergleich mit Literaturwerten,
- Bildung von Bilanzen,
- Abwassermengenmessung (Fehler muss < 5-10% seín)
(A5 - V/12)
Mit welchen Parametern kann die Nitrifikatlonsleistung einer Abwasserreinigungsanlage beurteilt werden?
Ammonium, Nitrit; (A5 - IV/103)
Wie kann die Abwasserzusammensetzung die Reinigungsleistung beeinflussen?
Interne Rückläufe steuern; (A5 - IV/???)
Warum entsteht Blähschlamm?
durch Fadenbakterien; (A5 - /V/??)
Wann erkennen Sie Betriebsstörungen:
Wenn es soweit ist?
Laborauswertungen; (A5 - IV/???)
Was bedeutet ein tiefer BSB5 im Abfluss der ARA nicht in jedem Fall?
dass sich keine organischen Abwasserinhaltsstoffe im Abfluss der ARA befinden; (A5 - /ll/71)
Was versteht man unter aeroben, biologischen Vorgängen?
O2 vorhanden, Umwandlung gelöster Stoffe in Gase, Wasser und Salze; (A1/A2 - III/13)
Bei welchem Abbauprozess in der Belebungsstufe wird mehr Biomasse gebildtet?
Nitrifikation, Abbau von organischen Verbindungen
Die Nitrifikanten benötigen für ihren Stoffwechsel deutlich mehr Substrat. Folglich bilden sie deutlich
weniger Biomasse. Nur etwa 4% der Bakterien im Belebtschlamm sind Nitrifikanten.
Erläutern sie den Begriff „Belebtschlammindex“
Der Belebtschlammindex ist das Verhältniszwischen Belebtschlammvolumen und Trockengewicht und gibt das Volumen in ml von 1 g Trockensubstanz des Schlammes nach 30 Minuten Absetzzeít an. er charakterisiert damit die Absetzfähigkeit des Schlammes.
Wieviele Bakterien üblicher Grösse haben theoretisch in 1 Milliliter Platz ?
ln 1 ml finden theoretisch rund 1'000'000'000 (=1 Miliarde) Bakterien Platz.
Wie gross sind die spezifischen Belastungen pro E bzw. EGW im Rohabwasser und im Vorgeklärten Abwasser?
BSB5 60/40,
CSB 120/80,
PGes, 1.8/1.3
(Berner Daten) Verhältnis ca. 1:3; (A5 - V/6)
Auf welchem Prinzip basiert die biologische Abwasserreinigung
In der biologischen Abwasserreinigung wird das Wachstum von Mikroorganismen gefördert, die das Ziel haben, schädliche in weniger schädliche Stoffe zu überführen; (A5 - IV/4)
Welche Nebenprodukte entstehen bei der biologischen Reinigung?
Ammonium, Nitrit, organische Verbindungen wie Nonylphenol (Stoff mit endokriner Wirkung);
(A5 - /V/2)
Warum ist mit biologischen Methoden die vollständige Entfernung der Schadstoffe aus dem Abwasser nicht möglich?
Es verbleibt immer eine Restbelastung, Mikroverunreinigungen; (A5 - /V/3)
Was heisst biologisch abbaubar?
Unter dem Begriff biologischer Abbau versteht man in der Folge jeglicher Umwandlung gelöster oder fester Stoffe im Abwasser durch Organismen in andere Verbindungen; (A5 - IV/2)
Welche Voraussetzungen müssen vorhanden sein, damit Ammonium nitrifiziert werden kann?
Ammonium, gelöster Sauerstoff und Biomasse die Nitrifikanten enthält (Belebtschlamm) müssen vorhanden sein und die pH-Pufferkapazítät muss genügen (min 6.8); (A5 - /V/18)
Mit welchen Abbauprozessen kann die Gesamtstickstofffracht eliminiert werden?
Nitrıfikation, Denitrıfikation und Anaerobe Ammonium-Oxidation (ANAMMOX);
(A5 - IV/12,18,19,22)
Wo wird die grobblasige Belüftung eingesetzt?
Vorbelüftung von Rohabwasser; (A5 - V/42)
ln welchem Bereich liegt der O2-Eintragswert? (Grobblasige Belüftung)
0.8 -1.0kg O2/kWh; (A5 - V/42)
Welche Typen von Belüftungssystemenigibt es?
Flächenbelüfter wie Dom-, Membran-, Gummimembran-,und Plattenbelüfter; (A5 - V/43-53)
Worin liegen die kritischen Punkte der Belüfter?
Verstopfungen; (A5 - V/43-53)
ln welchem Bereich liegen die O2-Ertragswerte?
0.1 -3.5kg O2/kWh; (A5 - V/43-53)
Worin sehen sie die Einsatzmöglichkeiten einer Reinsauerstoffbegasung?
rasche und wirtschaftliche Lösung zum Beheben von Sauerstofimangel; (A5 - V/54)
Zählen sie die Vor-/Nachteile einer Reinsauerstoffbegasung auf und begründen sie diese?
- Vorteile: Tiefe Investitionskosten, geringer Montage- und Wartungsaufwand, Sauerstoffeintrag gemäss dem tatsächlichen Bedarf, Leistungssteigerung ohne Beckenausbau, Optimale Sauerstoffausnutzung, Flexibler Sauerstoffeintrag
- Nachteile: Abhängigkeit vom Lieferant, spezielle Betriebsbewilligung da Hochdruckbehälter; (A5 - V/54)
Was heisst Druckbelüftung?
Sauerstoffeintrag in grosser Eintragstiefe, Luft wird komprimiert unter die Oberfläche Eigetragen;
(A5 - V/??)
Wie wird möglichst viel Oberfläche bei der Belüftung erzeugt?
flächenmässige Anordnung der Belüfter; feinblasig ; (A5 - V/??)
Welches sind die Einsatzgebiete für die Belüftung?
- in Öl- und Fettfängen,
- zur Vorbelüftung von Rohabwasser,
- zu Förderung von Sand und Schlamm mittels Mammutpumpen,
- für die Luft- und Sauerstoffversorgung der biologischen Anlage,
- Flotationsanlagen,
- ganz allgemein zur Unterstützung von Durchmischung und Umwälzung
(A5 - V/39)
Worin bestehen die Aufgaben der Belüftung?
- den Mikroorganismen durch wirtschaftliche Art den benötigten Sauerstofffür den Stoffwechsel zuzuführen;
- den Belebtschlamm in Schwebe zu halten,
- eine intensive Durchmischung des Belebtschlamms
(A5 - v/39)
Wo liegen die üblichen O2-Konzentrationen in den Belebungsbecken?
zwischen 1mg/l + 2mg/l
(A5 - V/)
Wie vergleicht man verschiedene Belüftungsausrüstungen?
- Kosten für Investition
- Wartung
- Unterhalt
- Reinigungsarbeiten
- Energieaufwand
(A5 - V/39)
Belüftung:
Verstopfungsanfälligkeit, Sauerstoflzufuhr weiter Einflussgrössen?
- Lage
- Höhenlage
- Ausbaugrösse
- Qualitative Beschaffenheit des Abwassers
- Vorhandene Vorreinigungsbauwerke bzw. Veıfahren der biologischen Reinigung
(A5 - V/40)
Wie viel g O2 enthält 1m3; wovon hängt dies ab?
280g freie Luft, 299g Labor; von den Wetterverhältnissen; (A5 - V/41)
Welche Rolle spielt die Wasser-/Luftgrenzfläche?
das Sauerstoffaufnahmevermögen; (A5 - V/41)
Was bedeuten grosse/ kleinere Blasen in der Belebung?
- grosse Blasen steigen schneller,
- kleine Blasen haben längere Verweilzeit im Wasser
(A5 - V/3)
Welchen Einfluss hat die Eintauchtiefe der Belüftung?
Die Sauerstoffausnützung ist je tiefer je besser
(A5 - V/42)
Was sind Frachten?
Ist die Menge (Q) mal der Konzentration (mg/l) pro Zeiteinheit = Belastung (kg)
z.B. 10`000 m3/d Abwassermenge im Zulauf
500 mg/l CSB Konzentration in 24 h Sammelprobe -> 500 mg/I = 0.5 g/l = 0.5 kg/m3
-> 10`000 m3/d * 0.5 kg/m3 = 5`000 kg CSB pro Tag
Nennen Sie die wichtigsten anorganischen Stickstoff-Verbindungen, die in einer ARA vorkommen
(Angabe der chemischen Formel und ausgeschrieben)?
Nitrat (NO3) /Ammonium (NH4) / Nitrit (NO2)
Setzen Sie die korrekte Reihenfolge des Verlaufes des Umbaus von Ammonium-Stickstoff (NH4-N)
in einer ARA mit Nitrifikation und Denitrifikation: NaOH; NO2; NH4; N2; NO3; NOH; O2
NH4 -> NO2 -> NO3 -> N2
Erklären Sie das physikalische-chemische Prinzip der P-Fällung:
Zugabe von Fällmittel z.B. Fe3+, Al3+; die Kationen (z.B. Fe3+) verbinden sich im Abwasser mit dem freien PO43- (Anion) zu partikulären und schwer löslichen Verbindungen z.B.
FePO4 -> Fällungsreaktionen
Diese partikulären Verbindungen lagern sich zu Mikroflocken zusammen und es bilden sich gut abtrennbare Makroflocken.
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
