VSA Berufsprüfung Abwasserbehandlung Teil 1
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VSA Berufsprüfung Abwasserbehandlung Teil 1
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Cartes-fiches
Wie ist die Zellwand der Bakterien aufgebaut? Welche Aufgaben haben die verschiedenen Schichten?
Zellwand
Zellflüssigkeit
Wozu dienen den Bakterien die Schleimschichten?
Die Schleimhüllen und Kapseln schützen die Bakterien, ermöglichen ihnen die Anhaftung an Oberflächen und die Bildung von Schlammflocken.
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.
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.
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)
Lebewesen, auch Bakterien, benötigen für den Abbau von chemischen Verbindungen Enzyme.
- Wie werden Enzyme sonst noch genannt?
- Nenne sie die zwei wesentlichsten Eigenschaften der Enzyme
- Weshalb muss sich die biologische Reinigungsstufe beim plötzlichen Zufluss eines neuen gelösten Abwasserstoffes in der Regel zuerst anpassen (adaptieren)?
- Biokatalysatoren
- werden nicht verbraucht, Prozessbeschleuniger
- Benötigte Enzyme müssen zuerst gebildet werden
Auf welche Grösse wird eine ARA ausgelegt?
Auf den 2 fachen QTW
Nennen Sie 2 verschiedene suspendierende biologische Abwasserreinigungsverfahren
Belebtschlammverfahren, SBR Verfahren
Nennen Sie die Reinigungszyklen beim SBR Verfahren
- Beschickung (Füllen)
- Mischen
- Belüften
- Sedimentieren
- Klarwasserabzug
- ÜSS Abzug
Was versteht an unter dem Begriff Schlammindex?
Mass für die Absetzfähigkeit des Schlammes.
Der Schlammindex ist das Verhältnis zwischen Belebtschlammvolumen (ml/l) und Trockengewicht (g/l)
SVI= 80-120ml/g
Welche Wassertypen sind im Rohabwasser beim Trockenwetterzufluss zur ARA enthalten?
Schmutzwasser, lndustrieabwasser, Fremdwasser
Nennen Sie die heutigen Möglichkeiten für die Reinigung von Mikroverunreinigungen
Ozonung, PAK, GAK
Warum setzt die chem. Phosphatelimination eine effiziente Nachklärung voraus?
Der Schlammanfall erhöht sich durch die chem. Fällung
Beschreiben Sie den Unterschied zwischen Bläh- und Schwimmschlamm?
Blähschlamm 2/3 unter Wasseroberfläche, Schwimmschlamm 2/3 oberhalb der Wasseroberfläche.
- Blähschlamm hat einen hohen Schlammindex >150mg/l, sperrige und lockere Flockenstruktur, schlechte Absetzung
- Schwimmschlamm hat wenig erhöhter Schlammindex, aber wasserabstossend und mit Gaseinschluss (Nocardia)
Welche Arten von Schaum können in der Belebung auftreten?
- Weisser Tensid (Waschmittelschaum)
- Gelblicher Eiweissschaum (Hinweis auf zerfallende Biomasse)
- Brauner Schaum (Nocardia)
Beschreibe den Vorgang der Nitrifikation?
Oxidation von Ammonium zu Nitrit und weiter zu Nitrat unter Verbrauch von O2.
Was passiert bei der wilden Denitrifíkation in der Nachklärung?
Nitrat wird zu gasförmigen Stickstoff umgewandelt, welcher ausgast und Schlammflocken an die Oberflache reisst.
-> Schlechte Sedimentation -> Schlammabtrieb -> GUS
In wie weit spielen Lage, Topografie und Bau eine Rolle beim Bau einer ARA?
Höhenlage, Vorfluter, Grundwasser, Lärm- Geruchsemmissionen, (A5 - V/17)
Weshalb können gewisse Abwasserinhaltsstoffe erst nach einer gewissen Zeit der Anpassung des Belebtschlammes biologisch abgebaut werden?
weil jährlich mehrere tausend neue künstliche Stoffe dazukommen, und die Enzyme zuerst gebildet werden müssen;
(A5 - I/l/48)
=> Adaptionszeit
Weshalb reinigt man in vielen Fällen lndustrieabwasser gemeinsam mit häuslichem Abwasser?
Die Mikroorganismen werden sozusagen „überlistet" indem ihnen neben den gut abbaubaren häuslichen Abwasserinhaltsstoffen schwerer abbaubare Stoffe ohne Nutzen für die Mikroorganismen „unterschíebt”,' (A5 - Ill/55)
ln was werden die Abwasserinhaltsstoffe des vorgeklärten Abwassers "umgewandelt" ?
Die Abwasserinhaltsstoffe werden in Kohlendioxid, Wasser, Ammonium, Biomasse und Wärme umgewandelt. Bei entsprechenden Bedingungen entsteht aus Ammonium Nitrat und daraus eventuell Stíckstoffgas (N2)
Elementarer Stichstoff (N2)
Was ist nebst der Schmutzstofffracht für die Auslegung einer ARA noch von zentraler Bedeutung?
Vorfluter, Einleitbedingungen ; (A5 - IV)
Wem ist die biologische Abwasserreinigung zu verdanken?
Den Engländern 1914 und den Mikroorganismen; (A5 - IV/29)
Beruht die Abwasserreinigung nur auf dem biologischen Abbau der Schmutzstoffe?
nein, auch noch in der mechanischen, chemischen und physikalischen Reinigung (NKB); (A5 - ıv/30)
Unterschied der Verfahren DEMON / ANAMMOX?
Der deammonifizierende Schlamm wird bei DEMON über einen Zyklon abgeschieden. Da dieser schwer ist werden die abgeschiedenen Deammonifikantern zurück in den SBR geleitet.
Im Anammox sind die Deammifikanten auf dem Schlamm und werden nicht getrent, somit werden diese aus dem SBR geführt.
O2 Eintrag ca. 0.2 - 0.5mg/l
Elimination ca. 90%
Für was ist DEMON und ANAMMOX?
SBR-Verfahren zur Stickstoff-Elimination von Zentrat oder Faulwasser!
Abkürzung des N-Zyklus durch DEMON / ANaMMOX