Ökotechnologien UI13-HS15 1.2
Workshops Ecossan Constructed Wetlands Zero Emission
Workshops Ecossan Constructed Wetlands Zero Emission
Benenne die funktionellen Gruppen eines Sanitärsystems.
?
Wasser, Nahrung, Energie(Wärme)
Abwasser, Feste Abfälle
definiere die verschiedenen Wasserqualitäten
- Braunwasser
- Schwarzwasser
- Gelbwasser
- Grauwasser
- Blauwasser
- Grünwasser
- Braunwasser
- schwarzwasser ohne Urin
- Schwarzwasser
- gesamtes Toilettenabwasser
- Gelbwasser
- Urin mit oder ohne Spülwasser
- Grauwasser
- Häusliches Abwasser aus Bad, Dusche, Waschmaschine, Küche
- Blauwasser
- Oberflächlicher Abfluss (runoff), Grundwasser und Oberflächengewässer
- Grünwasser
- Regenwasser, das im Boden gespeichert wird und Pflanzen verfügbar ist
Beschreibe ein Sanitärsystem anhand des „Compendium-Schemas“
Beispiel System Schweiz heute
Erkläre den Unterschied zwischen Ecological Sanitation und dem konventionellen Sanitärsystem
zentrale, ökologische und kreislauforientierte Systeme zur Abwasserbehandlung und Sanitärversorgung
--> Rückführung der Nährstoffe in Fäkalien, Urin und Grauwasser als Düngemittel in die Landwirtschaft
--> Sparsamer Umgang mit Wasser unter grösstmöglicher Wiederverwendung
--> häufig Stoffstromtrennung für effektive Aufbereitung
Erkläre welche Unterschiede bei den Hauptrichtungen der Ecosan Entwicklung es gibt zwischen entwickelten und Entwicklungsländern.
Entwicklungsländer:
- Hygiene erhöhen (Grundwasser schützen)
- Krankheiten eindämmen
- dezentrale Behandlung
Ecosan in Industriestaaten:
- Wasser sparen
- Kreisläufe schliessen (Nährstoffe zurückgewinnen)
Zähle mindestens drei Vor- und drei Nachteile von „constructed wetlands“ auf
Vorteile:
- Dezentrale Behandlung des Abwassers möglich
- Nährstoffe werden zurückgewonnen
- Lebensraum für Pflanzen und Tiere
- Tiefe Unterhalts- und Wartungskosten
- mässige Investitionskosten
Nachteile:
- Grosser Flächenbedarf
- Können Verstopfen und damit ihre Funktion nicht mehr erfüllen
- Akzeptanz in Industriestaaten fehlt
Erkläre die Reinigungsprozesse in „constructed wetlands“, für ungelöste Stroffe (suspended solids), leicht abbaubare organische Stoffe (BSB5, engl BOD) und die Nährstoffe N und P.
Suspended Solids:
Vorbehandlung : Sieben und Sedimentation
· Physikalisch: Sedimentation und Filtration
· Biologisch: Fragmentation und Hydrolyse
· Chemisch: Ausfällung und Adsorption
organische Stoffe
- Abbau durch Bakterien in Biofilmen und Microzones
Stickstoff N:
Autotrophe Bakterien sind für Nitrifikation zuständig. Ammoniak unter Freigabe von Energie zu Nitrit und nacher zu Nitrat oxidiert. Aerober Prozess
Heterotrophe Bakterien sind für Denitrifikation zuständig. Der im Nitrat gebundene Stickstoff wird zu molekularem Stickstoff (N2) umgewandelt. Anaerober Prozess
Aufnahme durch Vegetation
Volatilisation des NH3 bei hohem PH
Phosphor P:
Aufnahme durch Vegetation
Chemische Ausfällung
Adsorption
Bennene die drei Grundtypen von „constructed wetlands“ gemäss der Klassifikation von Fonder & Headley im Schema skizzieren und ihre Anlageteile, incl. Vorreinigung (engl. Pretreatment)
Surface flow
- Vorbehandlung durch absetzungsteich (grosse Feststoffe absetzen, einfacher Zugang zum entschlammen)
- Landintensiv (hoher verhältnis länge zu breite)
- Abwasser fliesst über Boden (Wassertiefe <50cm)
- Übliche Bepflanzung, Seggen-, Schilf-, Binsengewächse
Horizontal subsurface flow
- Abwasser fliesst durch Substrat
- Platzbedarf geriner als bei surface flow cw
Vertical (Downflow)
- Wasser wird auf Obefläche verteilt
- Filterschicht aus Sand
- Landverbrauch am geringsten
Vergleiche und diskutiere die Abbauleistung von horizontal und vertikal durchflossenen Wetland Anlagetypen für organische Stoffe, Stickstoff und Phosphor.
.Vertkal durchflossene Anlagetypen haben eine höhere Abbauleistung für organische Stoffe, Stickstoff und Phosphor. Jedoch haben sie einen zusätzlichen Energiebedarf für die Pumpe
Stickstoff:
Erkläre nach welchen Dimensionierungsansätzen horizontale und vertikale „constructed wetlands“ bemessen werden
- Wasserbudget
- Evapotranspiration
Erkläre was ein „first order plug flow model“ ist, und wo es zum Einsatz kommt.
Die typischen Konzentrationen von organischen Stoffen, Stickstoff und Phosphor in Funktion der hydraulischen Retentionszeit können mit einer First order Differential Gleichung dargestellt werden.
à zeigt den exponentiellen Abbau der Stoffe in Abhängigkeit der hydraulic retention time
Erkläre anhand von Beispielen die Begriffe:
- die Emission
- Energie- und Ressourceneffizienz
- Ökoeffizienz
- Ökoeffektivität
- Suffizienz
- Zero emission
Emissionen
- Ausstoss von Störfaktoren in die Umwelt
Energie- und Ressourceneffizienz
- Ein Vorgang ist dann effizient, wenn ein bestimmter Nutzen mit minimalem Aufwand erreicht wird
Ökoeffizienz
Mit weniger Ressourceneinsatz sollen höhere Ergebnisse erreicht und durch die Verminderung von Schadstoffen die Umweltauswirkungen reduziert werden
Ökoeffektivität
Produkte / Stoffe sollen entweder in biologische Kreisläufen zurückgeführt werden oder kontinuierlich in technischen Kreisläufen gehalten werden. Grundsatz: «Abfall ist Nahrung» --> Best möglicher Nutzen aus verfügbaren Ressourcen
Suffizienz
Der Begriff Suffizienz (von lat. sufficere, dt. ausreichen) steht in der Nachhaltigkeitsdiskussion für das Bemühen um einen möglichst geringen Rohstoff- und Energieverbrauch.
Zero emission
Nullemission beschreibt ein Gebäude, ein Fahrzeug, einen Produktionsprozess, eine Dienstleistung oder eine sonstige Infrastruktur oder Tätigkeit, bei deren Bau, Ausführung, Benutzung oder Entsorgung keine umweltschädlichen Emissionen entstehen.
Benenne die 7 goldene Kriterien“ für gute Oekotechnologie
- Vermeidung statt Behandlung
- 100% erneuerbare Energie (im Betrieb)
- 100% Recycling (im Betrieb)
- Ökologische Prozesse und Organismen als „Werkzeug“ bzw Vorbild
- Keine externalisierten Umweltkosten
- Multifunktional
- Lebensqualitätssteigernd
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Lernkarten
Benenne die funktionellen Gruppen eines Sanitärsystems.
?
Wasser, Nahrung, Energie(Wärme)
Abwasser, Feste Abfälle
definiere die verschiedenen Wasserqualitäten
- Braunwasser
- Schwarzwasser
- Gelbwasser
- Grauwasser
- Blauwasser
- Grünwasser
- Braunwasser
- schwarzwasser ohne Urin
- Schwarzwasser
- gesamtes Toilettenabwasser
- Gelbwasser
- Urin mit oder ohne Spülwasser
- Grauwasser
- Häusliches Abwasser aus Bad, Dusche, Waschmaschine, Küche
- Blauwasser
- Oberflächlicher Abfluss (runoff), Grundwasser und Oberflächengewässer
- Grünwasser
- Regenwasser, das im Boden gespeichert wird und Pflanzen verfügbar ist
Beschreibe ein Sanitärsystem anhand des „Compendium-Schemas“
Beispiel System Schweiz heute
Erkläre den Unterschied zwischen Ecological Sanitation und dem konventionellen Sanitärsystem
zentrale, ökologische und kreislauforientierte Systeme zur Abwasserbehandlung und Sanitärversorgung
--> Rückführung der Nährstoffe in Fäkalien, Urin und Grauwasser als Düngemittel in die Landwirtschaft
--> Sparsamer Umgang mit Wasser unter grösstmöglicher Wiederverwendung
--> häufig Stoffstromtrennung für effektive Aufbereitung
Erkläre welche Unterschiede bei den Hauptrichtungen der Ecosan Entwicklung es gibt zwischen entwickelten und Entwicklungsländern.
Entwicklungsländer:
- Hygiene erhöhen (Grundwasser schützen)
- Krankheiten eindämmen
- dezentrale Behandlung
Ecosan in Industriestaaten:
- Wasser sparen
- Kreisläufe schliessen (Nährstoffe zurückgewinnen)
Zähle mindestens drei Vor- und drei Nachteile von „constructed wetlands“ auf
Vorteile:
- Dezentrale Behandlung des Abwassers möglich
- Nährstoffe werden zurückgewonnen
- Lebensraum für Pflanzen und Tiere
- Tiefe Unterhalts- und Wartungskosten
- mässige Investitionskosten
Nachteile:
- Grosser Flächenbedarf
- Können Verstopfen und damit ihre Funktion nicht mehr erfüllen
- Akzeptanz in Industriestaaten fehlt
Erkläre die Reinigungsprozesse in „constructed wetlands“, für ungelöste Stroffe (suspended solids), leicht abbaubare organische Stoffe (BSB5, engl BOD) und die Nährstoffe N und P.
Suspended Solids:
Vorbehandlung : Sieben und Sedimentation
· Physikalisch: Sedimentation und Filtration
· Biologisch: Fragmentation und Hydrolyse
· Chemisch: Ausfällung und Adsorption
organische Stoffe
- Abbau durch Bakterien in Biofilmen und Microzones
Stickstoff N:
Autotrophe Bakterien sind für Nitrifikation zuständig. Ammoniak unter Freigabe von Energie zu Nitrit und nacher zu Nitrat oxidiert. Aerober Prozess
Heterotrophe Bakterien sind für Denitrifikation zuständig. Der im Nitrat gebundene Stickstoff wird zu molekularem Stickstoff (N2) umgewandelt. Anaerober Prozess
Aufnahme durch Vegetation
Volatilisation des NH3 bei hohem PH
Phosphor P:
Aufnahme durch Vegetation
Chemische Ausfällung
Adsorption
Bennene die drei Grundtypen von „constructed wetlands“ gemäss der Klassifikation von Fonder & Headley im Schema skizzieren und ihre Anlageteile, incl. Vorreinigung (engl. Pretreatment)
Surface flow
- Vorbehandlung durch absetzungsteich (grosse Feststoffe absetzen, einfacher Zugang zum entschlammen)
- Landintensiv (hoher verhältnis länge zu breite)
- Abwasser fliesst über Boden (Wassertiefe <50cm)
- Übliche Bepflanzung, Seggen-, Schilf-, Binsengewächse
Horizontal subsurface flow
- Abwasser fliesst durch Substrat
- Platzbedarf geriner als bei surface flow cw
Vertical (Downflow)
- Wasser wird auf Obefläche verteilt
- Filterschicht aus Sand
- Landverbrauch am geringsten
Vergleiche und diskutiere die Abbauleistung von horizontal und vertikal durchflossenen Wetland Anlagetypen für organische Stoffe, Stickstoff und Phosphor.
.Vertkal durchflossene Anlagetypen haben eine höhere Abbauleistung für organische Stoffe, Stickstoff und Phosphor. Jedoch haben sie einen zusätzlichen Energiebedarf für die Pumpe
Stickstoff:
Erkläre nach welchen Dimensionierungsansätzen horizontale und vertikale „constructed wetlands“ bemessen werden
- Wasserbudget
- Evapotranspiration
Erkläre was ein „first order plug flow model“ ist, und wo es zum Einsatz kommt.
Die typischen Konzentrationen von organischen Stoffen, Stickstoff und Phosphor in Funktion der hydraulischen Retentionszeit können mit einer First order Differential Gleichung dargestellt werden.
à zeigt den exponentiellen Abbau der Stoffe in Abhängigkeit der hydraulic retention time
Erkläre anhand von Beispielen die Begriffe:
- die Emission
- Energie- und Ressourceneffizienz
- Ökoeffizienz
- Ökoeffektivität
- Suffizienz
- Zero emission
Emissionen
- Ausstoss von Störfaktoren in die Umwelt
Energie- und Ressourceneffizienz
- Ein Vorgang ist dann effizient, wenn ein bestimmter Nutzen mit minimalem Aufwand erreicht wird
Ökoeffizienz
Mit weniger Ressourceneinsatz sollen höhere Ergebnisse erreicht und durch die Verminderung von Schadstoffen die Umweltauswirkungen reduziert werden
Ökoeffektivität
Produkte / Stoffe sollen entweder in biologische Kreisläufen zurückgeführt werden oder kontinuierlich in technischen Kreisläufen gehalten werden. Grundsatz: «Abfall ist Nahrung» --> Best möglicher Nutzen aus verfügbaren Ressourcen
Suffizienz
Der Begriff Suffizienz (von lat. sufficere, dt. ausreichen) steht in der Nachhaltigkeitsdiskussion für das Bemühen um einen möglichst geringen Rohstoff- und Energieverbrauch.
Zero emission
Nullemission beschreibt ein Gebäude, ein Fahrzeug, einen Produktionsprozess, eine Dienstleistung oder eine sonstige Infrastruktur oder Tätigkeit, bei deren Bau, Ausführung, Benutzung oder Entsorgung keine umweltschädlichen Emissionen entstehen.
Benenne die 7 goldene Kriterien“ für gute Oekotechnologie
- Vermeidung statt Behandlung
- 100% erneuerbare Energie (im Betrieb)
- 100% Recycling (im Betrieb)
- Ökologische Prozesse und Organismen als „Werkzeug“ bzw Vorbild
- Keine externalisierten Umweltkosten
- Multifunktional
- Lebensqualitätssteigernd
