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
-
Cartes-fiches
als Faulschlamm
Aufgrund des Säurebindungsvermögens des Faulschlamms erfolgt der pH-Abfall erst mit zeitlicher Verzögerung
Worauf deutet ein starker Geruch des Faulschlammes nach faulen Eiern hin?
Bildung von Schwefelwasserstoff. Bei tiefem pH und Mangel an Eisen wird flüchtiger Schwefelwasserstoff (H2S) freigesetzt.
Aus den Eiweissen (=Proteinen)
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%
Zähle drei mögliche Ursachen für eine Schaumbildung im Faulraum auf?
- Versäuerung Faulraum (plötzlicher Temperaturanstieg, schlechte Umwälzung)
- Bildung von Biotensiden durch Fettabbau im Faulraum
- Hydrophobe (wasserabstossende) Fadenbakterien im Frischschlamm
Im Faulraum kommen verschiedene organische Säuren (Propion-, Essig-, Buttersäure usw.) vor. Warum wird nur die Buttersäure bestimmt.
Abwasser aus Entwässerungsanlagen wie Voreindicker, Zentrifugen usw. für Frisch- und Überschussschlamm
Abwasser aus Entwässerungsanlagen wie Nacheindicker, Siebbandpressen usw. für ausgefaulten Schlamm
Was wird unter kyrophiler, mesophiler und thermophiler Faulung verstanden. Welche Auswirkungen haben diese Verfahren auf die Faulraumgrösse
- kyrophil (kalt) 4° bis 25°C
- mesophil (warm) 25° bis 38°C
- thermophil (heiss) 38° bis 60°C
Je wärmer je kürzer ist die Ausfaulzeit, resp. je kleiner der Faulraum
Einfluss der Temperatur auf die Faulung
Wie gross ist der Frischschlammanfall pro Einwohner und Tag
Fäkalienschlamm 60 g TS, 1,5 I
Überschussschlamm 40 g TS, 1,0 I
zusammen 100 g TS, 2,5 I
Wie setzt sich der Frischschlamm zusammen
Frischschlamm = Primärschlamm + Überschussschlamm
Organische Stoffe 65 g TS 2/3
Anorganische Stoffe 35 g TS 1/3
zusammen 100 g TS
Aus welchen drei Hauptgruppen setzt sind in der organische Substanz des Frischschammes enthalten
- Kohlenhydrate (z.B. Zucker, Stärke, Zellulose)
- Fette (z.B. Seife, Fettsäuren)
- Eiweiss (Fleisch und Gemüse)
Nenne 4 anorganische Stoffe, die im Frischschlamm vorkommen
Kieselsäure (Sand) Kalzium verschiedene Metallverbindungen, wie Eisen, Kupfer usw. Phosphor
Die Methanbakterien übertragen den Wasserstoff auf den Kohlenstoff des Kohlendioxides und produzieren Methan
Mikroorganismen produzieren Alkohole, Essigsäure, Buttersäure, Milchsäure und weitere Gärungsprodukte. Man nennt diese Art von Stoffwechsel Gärung.
Im Schlamm befindet sich der Phosphor nach der Fällung in der Regel als schwerlösliches Eisenphosphat (FePO4). Bei dem oben gegebenen spezifischen Phosphoranfall enthält der zusätzliche Frischschlamm 10 g TS / E • d Eisenphosphatschlamm unter Annahme, dass das Phosphat zu 80 Prozent in der Biologie simultan eliminiert worden ist und der Fällmittelüberschuss 20 Prozent beträgt (ß-Wert 1.2).
Zeichne ein einfaches Schema für die Vorgänge im Faulraum
- Hydrolyse (Verflüssigung)
- Versäuerung (Vergärung)
- Methanisierung
Temperatur Umwälzung (Aussenumwälzung, Rührwerk, Gaseinpressung) gleichmässige Beschickung
Wie werden Störungen des Faulprozesses festgestellt
- Zusammenbruch der Gasproduktion
- Unbrennbares Gas
- Starkes Schäumen im Faulraum
Mögliche Überwachungsparameter
Kontrollen:
- pH-Wert < 7 (nicht zwingend messbar)
- Buttersäurekonzentration > 500 mg/I
- Kohlensäureanteil (CO2) im Klärgas
- Temperatur
- Umwälzung
Gründe für Störungen des Faulprozesses
- Der Faulraum ist überlastet
- Es ist ein Schadstoff in den Faulturm geraten
- Extreme Ablagerungen im Faulraum
- Temperatur nicht optimal
- Umwälzung defekt
Massnahmen gegen eine mögliche Überlastung im Faulraum
Verteilung der Frischschlamm-Beschickung auf mehrere Einzelgaben pro Tag (3 bis 4) am besten kontinuierlich Bessere Frischschlammeindickung, um die Verweilzeit im Faulraum zu erhöhen Erhöhung der Faulraumtemperatur bis auf maximal 40 °C. Intensive Schlammumwälzung
Mögliche Stoffe, die zu einer Vergiftung resp. Störung des Faulprozesses führen
- Chlorierte Lösungsmittel (schwerer als Wasser und schwerlöslich in Wasser)
- Formaldehyd
- Pestizide
- Übermässiger Anfall von Detergentien (waschaktive Substanz)
- Norkadia im Belebtschlamm führt zu Schaumbildung
Gewässerschutzfachstelle beiziehen. Meist sind umfangreiche Untersuchungen bei Industrie und Gewerbe durch einen Chemiker nötig. Wenn die Störung nicht durch Gifte nur geringe mengen an Gift verursacht wurde, kann durch Impfung mit Faulschlamm aus einer benachbarten Kläranlage die Methanfaulung wieder in Gang gebracht werden (billigste Methode). Dabei darf man nur wenig Frischschlamm in den ersten Faulraum geben, der Rest ist zwischenzeitlich zu stapeln. Die Gasproduktion und die Brennbarkeit und die Buttersäurekonzentration sind zu überwachen. Kalkzugabe führt nur selten zum Erfolg. Erstens braucht es eine bis mehrere Tonnen Kalk, um den pH-Wert eines Faulraumes zu korrigieren. Zweitens wirkt Kalk bei Überdosierung desinfizierend, also ungünstig für die Schlammfaulung. Drittens sind Mühe und Kosten umsonst, wenn Gifte im Faulschlamm enthalten sind. Ist die Faulschlammvergiftung derart gravierend, dass Methan-gasbildung nicht wieder eintritt, gibt es nur eine Lösung den gesamten Schlamm zu verbrennen. Wichtig ist, dass sofort der Verursacher einer Vergiftung gesucht wird. Wird er nicht gefunden, ist mit weiteren Störungen zu rechnen.
Der Klärschlamm ist weiterhin auf Schadstoffe, wie AOX und Schwermetalle zu untersuchen Gründe: Erhebung des Normalzustandes, wichtig bei einer auftretenden Störung Langjähriger Vergleich, Feststellung einer zu- resp. Abnahme der Schadstoffe Werden erhöhte Werte an Schwermetallen im Klärschlamm gemessen, so ist davon auszugehen, dass auch der Vorfluter mehr belastet wurde, da die Schwermetalle nur grösstenteils aber nicht vollständig im Klärschlamm zurückgehalten werden.
Stimmt die Aussage, dass ein plötzlicher Anstieg der Propionsäure-Konzentration im Faulraum auf eine Überlastung des Faulraums zurückzuführen ist?
JA
Ein Anstieg der Propionsäurekonzentration im Faulschlamm weist auf die Anwesenheit von bereits kleinen Mengen von Gift hin.
Wieviele Mikroorganismenarten sind mindestens notwendig, um im Faulraum aus Propionat, Methan und Kohlendioxid zu bilden?
4 Stufen
Nenne den Betriebsparameter einer einstufigen anaerob mesophilen Faulung:
Aufenthaltszeit Schlamm
grösser 20 Tage
Nenne die chemische Zusammensetzung von Faulgas:
35 bis 40 % (CO2) Kohlendioxid und 60 bis 65 % (CH4) Methan.
Weiter enthält es Spuren von Wasserstoff (H2), Schwefelwasserstoff (H2S) und Silikonen
Wieso betreiben wir Faultürme?
Um den Schlamm zu stabilisieren; Gewinnung von Methangas (Energie)
(A6 - Vl/2)
TS-Frischschlammanfall pro Tag von 10'000EW-Anlage mit Fällung?
110g TS/(E*d) = 1100kg TS/d;
(A6 - Vl/3)
Was passiert mit dem abgebauten organischen Material in der Faulung?
Der gesamte CSB, der aus dem Schlamm eliminiert wird, erscheint wieder als Methan;
(A6 - VI/8)
Wie viel % des organischen Materials im Frischschlamm wird unter anaeroben Verhältnissen ca. abgebaut?
rund 70%
(A6 - VI/6)
Was passiert mit dem Glührückstand in der Faulung?
Verbleibt im Faulturm oder geht mit der Schlammentwässerung weg;
(A6 - Vl/?)
Faulgasanfall pro Tag von 10'000 EW-Anlage?
30l/E*d = 10'000 EW * 30l/E*d = 300m3 Faulgas;
(A6 - vı/8)
Wieviel % Methan (CH4) hat es im Mittel im Faulgas einer kommunalen Kläranlage?
63-68%
(A6 - V/8)
Welche minimale hydraulische Aufenthaltszeit benötigt die Faulung einer kleinen Anlage mit wenig Personal?
20 Tage
(A6 - Vl/?)
Was ist der ideale Temperaturbereich einer anaerob mesophilen Faulung?
35-38 °C
(A6 - V/12)
