VSA Berufsprüfung Schlammbehandlung und Entsorgung
VSA Berufsprüfung Schlammbehandlung und Entsorgung
VSA Berufsprüfung Schlammbehandlung und Entsorgung
Welches sind die hauptsächlichsten Entsorgungsmöglichkeiten?
- Deponie,
- Verbrennung
Welche Möglichkeiten gibt es zur maschinellen Klärschlammentwässerung?
- Zentrifugen
- Bandfilterpressen
- Filterpressen
- DRAIMAD-Verfahren (Filtersäcke)
Wo sind die Grenzen der Entwässerung für verschiedene Schlämme und verschiedene Systeme?
3-45%
Wie gross ist die Belastung aus den Rückläufen der Klärschlammentwässerung?
hohe NH4- N-Belastung;
Warum ist die Klärschlammkonditionierung entscheidend für die Eindickung und Entwässerung?
um ihre Entwässerungs- und Eindickungseigenschaften zu verbessern
Welche Möglichkeiten gibt es zur Klärschlammkonditionierung?
- Homogenisierung;
- chemische Konditionierung (Flockungsmittel)
- thermische Konditionierung (unter Druck, wird erhitzt. Zellsubstanz wird zersetzt)
Wie wirken Flockungshilfsmittel oder Polymere?
Schlammteilchen ballen sich zu Mikroflocken zusammen
Warum wird Klärschlamm hygenisiert?
zur Abtötung von schädlichen Keimen
Welche Auswirkungen hat die Aufhebung der Hygenisierung auf die Klärschlammentwässerung?
Klärschlamm darf nicht mehr als Dünger verwendet werden
Welche Verfahren gibt es zur Hygenisierung von Klärschlamm?
- Thermische
- Chemische
- physikalische Verfahren
Was sind die Grenzen der statischen Eindickung für die verschiedenen Schlämme?
5-12%
Welche Möglichkeiten gibt es zur maschinellen Kiärschlammeindickung?
- Voreindicker,
- Seihtische,
- Zentrifugen,
- Flotation,
- Schneckeneindicker,
- Seihtrommel
Wie gross ist die Belastung aus den Rückläufen der Klärschlammeindickung?
gering
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.
Was geschieht bei der Hydrolyse?
- Umwandlung von partikulären (=festen) Stoffe in gelöste Stoffe Bakterien können nur gelöste Stoffe aufnehmen!
- Geschwindikeitslimitierend für die gesamte Faulung
- Je länger hydraulische Aufenthaltszeit, je mehr Elimination von organischem Material wird erreicht
Erklähre die Vergärung ?
- Zucker und Aminosäuren werden in Essigsäure (Acetat), Propionsäure (Propionat) und Buttersäure (Butyrat) umgewandelt
- Sehr schneller Prozess
- Unempfindlich auf tiefe pH-Werte in der Faulung
- Läuft deshalb immer fast vollständig ab
Erklähre den Abbau von angereicherten Zwischenprodukten im Faulturm.
- Propionsäure (Propionat) und Buttersäure (Butyrat) werden zu Acetat und Wasserstoff abgebaut
- Langsamer Prozess
- Produzierter Wasserstoff muss laufend durch Wasserstoff-oxidierer abgebaut werden
- Empfindlich auf tiefe pH-Werte in der Faulung und zu hohe Wasserstoffkonzentrationen
Erklähre den Acetatabbau.
- Essigsäure (Acetat) wird zu Methan abgebaut
- Sehr langsamer Prozess – geschwindigkeitslimitierend für die Leistung der gesamten Faulung
- Eine hydraulische Aufenthaltszeit im Faulraum von 20 Tagen ermöglicht, genügend dieser Bakterien im Faulraum zu halten
- Prozess ist stark pH-empfindlich. Bei pH < 6.8 wird. der Prozess gestoppt
- Prozess ist empfindlich auf Temperaturabsenkung. Abkühlung von 2 bis 3 °C kann die Leistung um 20 % bis 30 % verringern.
Erklähre die Wasserstoffoxidation im Faulturm.
- Oxidation von Wasserstoff (H2) zu Methan
- Sehr schneller Prozess
- Leistung der wasserstoff-oxidierenden Bakterien ist stark pH-abhängig.
- Beim pH-Wert von 7 (neutral) erreichen sie ihre optimale Leistung, beim pH-Wert von 6 ist nur noch eine geringe Restaktivität verfügbar
Nenne ein paar Hemmstoffe im Faulturm. (Vergiftung der Faulung)
- Kupfer
- Chrom
- Nickel
- Zink
- Nitrobenzol
- Fromaldehyd
- Phenol
- Anilin
- Propanol
- Chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW)
- Biozide
Ab 30mg/l
indem man den Schlammtrockenrückstand bei 550 °C verascht.
Bauliche-Massnahmen gegen Schaumbildung in der Faulung sind?
- Absenken Niveau
- Beschickung über Zyklon
- Zerschlagen von Schaum (Brauchwasser auf Schaum)
- Schaumsonde Entschäumer
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.
Stapelung der Rückläufe und dosierte Beigabe im Zulauf.
Berechne den jährlichen Frischschlammanfall: Annahme 100 g/E*d bei 4% TR= 2,5 I/E*d -für eine Anlagegrösse von 12500 EW, sowie die Faulraumgrösse für 20 Tage Faulzeit
- jährlicher Frischschlammanfall = 11250m3 (2.5Ix360d = 0,9m3/E und a x 12'500E)
- Faulraumgrösse = 625 m3 (2.5l x 12'500E =31.25m3/E und d x 20d)
Betriebliche-Massnahmen gegen Schaumbildung in der Faulung sind?
- keine schnelle Temperaturänderungen
- durchmischen
- gleichmässige Beschickung
- TR-Gehalt <7%
Die Bleikonzentration im Faulschlamm ist 240 mg/kg TS. Die Trockensubstanz beträgt 5.5%. Der Faulrauminhalt beträgt 1'200 m 3 . Wie gross ist die Bleifracht im Faulraum in kg?
1'200 x 5.5 / 100 x 1'000 x 240 / 1'000 / 1'000 = 15.84 kg
Entsteht bei der Faulung auch „Überschussschlamm“?
Auch bei der Faulung entsteht Überschussschlamm, jedoch viel weniger als in der aeroben Belebtschlammstufe. Im Faulraum wird der Energieinhalt des Frischschlamms vor allem in Faulgas (in Methan CH4) und nur durch wenig Energie für den Aufbau von neuem Zellmaterial verwendet.
Das Volumen zu reduzieren.
500 mg/l
In welcher Grössenordnung liegt der Methangehalt in einem Faulgas normaler Zusammensetzung?
Methangehalt 60- 70%
Nenne den Betriebsparameter einer einstufigen anaerob mesophilen Faulung: CSB-Raumbelastung
Die maximale CSB-Raumbelastung von einstufigen mesophilen Faulräumen BR,CSB= 5 kgCSB/(m3·d) nicht überschreiten
Nenne den Betriebsparameter einer einstufigen anaerob mesophilen Faulung: oTR-Raumbelastung
- Die maximale Raumbelastung einer einstufigen mesophilen Faulung mit organischen Feststoffen (oTR) sollte BR,oTR = 3kgoTR /(m3 ·d) nicht überschreiten.
- Die maximale CSB-Raumbelastung von einstufigen mesophilen Faulräumen BR,CSB= 5 kgCSB/(m3·d) nicht überschreiten
A6.02 S.26)
Nenne den Betriebsparameter einer einstufigen anaerob mesophilen Faulung: pH-Wert im Faulraum
7 – 7.5 (mind. 6.7)
Nenne den Betriebsparameter einer einstufigen anaerob mesophilen Faulung: Temperatur im Faulraum
31 – 37 °C (max. 40°C)
Nenne den Betriebsparameter einer einstufigen anaerob mesophilen Faulung: TR-Gehalt im Frischschlamm (Zulauf zum Faulraum)
5 – 7 % (max. 8%)
Störung, Überlastung, Vergiftung der Methanbakterien
Organische Stoffe im Frischschlamm gehören zum grössten Teil welchen drei Stoffgruppen an?
- Kohlenhydrate (z B. Zucker, Stärke, Zellulose)
- Fette (z.B. Seife, Fettsäuren)
- Eiweiss (in Fleisch und Gemüse)
Rückläufe aus der Faulschlammentwässerung enthalten neben Fest- und organischen Stoffen auch? (ungefähre Konzentration)
CSB : 3600 mg/l
NH4+: 600-800mg/l
-
- 1 / 172
-
Lernkarten
Was ist die maximal zulässige Temperatur einer anaerob mesophilen Faulung?
Temperaturen >40°C sind zu vermeiden
(A6 - Vl/11/12)
Fahren sie bei der Versäuerung des Faulturmes die Temperatur eher runter oder eher hoch?
Begründung?
konstante Temperatur halten oder eher etwas runterfahren
(A6 - Vl/?)
Wann hemmt der pH-Wert eine Faulung?
je tiefer der pH-Wert (<6. 7)
(A6 - Vl/10)
Wieviel Mol Bicarbonat (HCO3-) werden pro Gramm abgebauten Stickstoff in der Faulung gebildet?
71.4mmol/I
(A6 - Vl/14 oder Übung 2)
Sie haben 100 mmol HCO3/L in einem Faulwasser. (Biocarbonat)
Wieviel französischen Härtegraden entspricht das?
357frz° * 100mmol HCO3/L : 71.4 mmol HCO3/L = 500 frz°;
oder 100mmol : 0.2mmol Alk./frz° = 500 frz°
(A6 - Vl/Übung 2)
Was machen Sie als Sofortmassnahme, wenn der Faulturm versäuert?
- Beschickung reduzieren,
- pH-Wert anheben, evt. mit Natronlauge neutralisieren,
- AfU kontaktieren,
- evt Methanbestimmungen durchführen;
(A6 - VI/19)
Sind 1500 mg NH4+-N/L in ihrem Faulwasser und pH = 7.5 kritisch für die Faulung?
Begründung?
ja, NH3 hat ca. 45mg/l und hemmt die Faulung;
(A6 - Vl/24/25)
Sind 1500 mg NH4+-N/L in ihrem Faulwasser und pH = 7.0 kritisch für die Faulung?
Begründung?
nein, NH3 hat ca. 8mg/l und hemmt die Faulung nicht;
(A6 - Vl/24/25)
Was passiert, wenn Sie den TR-Gehalt in der Faulung hochfahren?
Auf was müssen Sie aufpassen?
hoher Ts = hohe Viskosität (Einschränkung Wärmetauscher, Durchmischung);
hoher TS= erhöhter NH3/NH4+ Gehalt
Bis zu welcher Temperatur arbeiten mesophyle (Mittelwärme Liebende) Bakterien? (Faulraum)
25°C - 40°C
Wie lauten die 3 Stufen der Schlammfaulung?
- Hydrolyse
- Säurebildung
- Methanisierung
Nennen Sie die Gründe für einen Anstieg der organischen Säuren im Faulraum einer ARA
Störung, Überlastung, Vergiftung der Methanbakterien
Wieso reicht die pH-Messung nicht aus um eine Störung im Faulprozess rechtzeitig festzustellen?
Aufgrund des Säurebindungsvermögens des Faulschlamms erfolgt der pH-Abfall erst mit zeitlicher Verzögerung
lm Normalbetrieb sollte der Gehalt an Buttersäure welchen Wert nicht überschreiten?
500 mg/l
Weshalb funktioniert die Faulung auch bei vorheriger Hygienisierung des Frischschlammes noch?
Vele Bakterien können Sporen bilden oder vertragen auch höhere Temperaturen (themophile Bakterien)
Entsteht bei der Faulung auch "Ueberschussschlamm" ?
Auch bei der Faulung entsteht Überschussschlamm, jedoch viel weniger als in der aeroben Belebtschlammstufe. lm Faulraum wird der Energieinhalt des Frischschlammes vor allem im Faulgas (im Methan CH4) fixiert und nur wenig Energie für den Aufbau von neuem Zellmaterial verwendet.
Weshalb sinkt in einem gestörten Faulraum der pH und worauf ist diese Absenkung zurückzuführen ?
Es entstehen beim Abbau des Frischschlammes über mehrere Abbaustufen kurzkettige Fettsäuren (Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure und andere). Werden die säureverwertenden Bakterien gehemmt, werden die Säuren im Faulschlamm angehäuft. Als Folge davon sinkt der pH unter Umständen so stark, dass die Faulschlammbakterien abgetötet werden.
In welchem Verhältnis stehen CO2 und CH4 im Abbau von Zucker? (Faulung)
50:50 (1:1)
Welches ist die einzig massgebende Bemessungsgrösse wenn Temperatur und Durchmischung gegeben sind? (Faulung)
Aufenthaltszeit
Welches sind die Parameter für günstige Schlammfaulung?
- Optimale Temperatur,
- Optimale Umwälzung (Durchmischung),
- Trennung der Hydrolyse Stufe von der Methanisierungs Stufe
Was muss man vor dem Heizen des Faulraums auf über 40°C machen?
Den ARA - Ingenieur fragen wegen Statik
Welche 3 Massnahmen ergreift man gegen Überlastung? (Faulraum)
- Verteilung der Frischschlamm Beschickung (mehrere Chargen 3-4)
- Bessere Frischschlammeindickung, um die Verwellzeit im Faulraum zu erhöhen
- Intensivierung der Schlammumwälzung
Was ist bei hohem TR zu beachten? (Faulraum)
Probleme wegen Umwälzung + Durchmischung, hohe Ammoniumkonzentration
Wie viele Tage Aufenthaltszeit erwartet man bei 35°C bei Chargenweiser Beschickung? (Faulraum)
19 Tage
Wie erfolgt die Durchmischung im Faulturm?
- Umwälzpumpe,
- Rührwerk,
- Gaseinpressung
Vorteile der 2. Stufigen Schlammfaulung?
- Kürzere Verweilzeit,
- höheren Methangehalt im Mesophylen Faulraum
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)
Was versteht man unter psychrophiler, mesophiler und thermophiler Faulung?
kalte Faulung, warme Faulung und heisse Faulung
Was ist als anaerobe Faulung bezeichnet?
Die Faulung des Fríschschlamms, die in einem geschlossenen Behälter unter Luftabschluss erfolgt.
Wie viel Faulschlammanfall rechnet man bei einem Trockensubstanzgehalt von 6% in Liter pro Einwohner und Tag?
1.1 l/E*d
Welches ist der optimale pH-Wert im mesophilen Faulraum?
pH 7 -7.5
Woraus setzt sich in der Regel Faulgas zusammen?
Nennen Sie die Mengenanteile in Absteigender Reihenfolge?
- Methan CH4, 63-65%
- Kohlendioxid CO2, 33-35%
- Stickstoff N, 0-1.5%
- Wasserstoff H, 0-1.0%
- Schwefelwasserstoff H2S, 0.1-0.5%
Wie entsteht Faulgas?
Methanbakterien übertragen den Wasserstoff auf den Kohlenstoff des Kohlendioxids und produzieren dadurch Methan CH4. Man nennt diesen Prozess deshalb Methangärung.
(A1/A2 - Vlll/28)
Was ist Faulgas?
- Faulgas entsteht beim Abbau von organischem Material in Abwesenheit von Sauerstoff und Anwesenheit von Methanbakterien.
- Faulgas besteht zu 35-40 % Kohlendioxid (CO2) und 65-60 % Methan (CH4).
- lm weiteren enthält es Spuren von Wasserstoff (H2), Schwefelwasserstoff (H2S), Stickstoff (N2) und eventuell andere Gase in sehr tiefen Konzentrationen.
Woraus entsteht Ammonium im Faulwasser?
Aus den Eiweissen (Proteinen)
Was müssen Sie bezüglich der Säurekapazität bei der Fällung mit Metallsalzen beachten?
Bei zu geringem Säurebindungsvermögen kann die Zudosierung von Metallsalzen zu einem Absinken des pH-Wertes führen. Dies ist von Nachteil für die Nitrifikation.
Welches sind die Vor- und Nachteile der Schlammtrocknung?
Vorteile:
- Volumenverminderung bis 90%;
- Durch Hygienisierung werden Wiederverkeimungen praktisch ausgeschlossen;
- 2/3 des Stickstoffes gehen verloren;
- gute Lagerung
Nachteile:
- Schwermetalle bleiben erhalten;
- Hohe Rücklaufbelastung (Ammonium);
- hohe Investitionskosten,
- Lärm-, Geruch-, Damf- und Staubemissionen;
(A6 - V3/4/5)
Unter welchen Voraussetzungen ist der Bau einer Schlammtrocknungsanlage sinnvoll?
Einzugsgebiet, damit nicht unnötig umhergefahren wird;
(A6 - V/?}
Zählen Sie die möglichen Verbrennungsverfahren auf, und nennen Sie jeweils die Vor- und Nachteile der
einzelnen Verfahren.
Wirbelschichtöfen, Drehrohröfen, KVA, Zementrohröfen;
Vor-Nachteile Wirbelschichtöfen:
dank hoher Turbulenz wird der Klärschlamm ideal verteilt, wodurch ein guter Ausbrand möglich ist; 800-950° erlaubt eine geruchsfreie Verbrennung-feste Verbrennungsrückstände fallen in Form von feinkörnigen Aschenteilchen an, die für die direkte Deponierung ungeeignet sind. Wegen grosser Abgastemp. muss unbedingt eine Abwärmerückgewinnung eingerichtet werden;
Vor-Nachteile KVA: Keine zusätzliche Schlammverbrennungsanlage; Verbrennung von Trockenklärschlamm wird zur Energienutzung gewonnen-Ausbrandprobleme (lm Kehrrichtsack verbleibt ein grösserer Anteil an unverbrannten organischen Substanzen); Über die Rückstandsentsorgung ist eine Mehrbelastung zu erwarten; grösserer Verschleiss und Korrosionsprobleme;
(A6 - V/1 7-23)
was ist Methan ?
Methan CH4
