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Ökotechnologien UI13-HS15 1.5

Workshops Schimmteiche Wasser im Kreislauf Mikroverunreinigung im Siedlungsraum Regenwasser und Gründächer

Workshops Schimmteiche Wasser im Kreislauf Mikroverunreinigung im Siedlungsraum Regenwasser und Gründächer

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Langue Deutsch
Catégorie Technique
Niveau Université
Crée / Actualisé 07.12.2015 / 14.12.2016
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Étudier

Definiere was ein Schwimmteich ist und wie sich dieser von diversen natürlichen Gewässern unterscheidet

  • Schwimmteiche sind gegen den Untergrund abgedichtete und gegen das Umland geschützte, künstliche Gewässer.
  • Eintrag und Austrag stehen im Gleichgewicht.
  • Es ist ausschließlich mechanische und biologische Reinigung (Pflanzen, Tiere, Biofilm, Mikroorganismen) vorgesehen, Konservierungs- oder Desinfektionsmittel sind nicht zulässig.
  • Die Pflanzen stehen in Verbindung mit dem Wasser.“

Beschreibe die 2 natürlichen Gewässertypen und deren Grundeigenschaften.

Natürliches Stillgewässer (Weiher, Auen)

  • hohe Artenvielfalt
  • natürliches Nahrungsnetz mit Produzenten, Konsumenten, Destruenten (stabiles ökologisches Gleichgewicht)
  • Blüh und Unterwasserpflanzenvielfalt
  • Froschquaken
  • Kein/wenig Stromverbrauch (bei Schwimmteichen)
  • Trübung im Frühling möglich

2 Typ Natürliches Fliessgewässer (Bachlauf, Fluss)

  • Nur eine hohe Artenvielfalt an festsitzenden Organismen (Biofilm) im Filter.
  • Klares Wasser
  • Geringer Platzbedarf
  • Stromverbrauch (70 bis >1000 W je nach System)
  • Geringe Pflanzenvielfalt

 

 

Erkläre die technischen Unterschiede der 5 Schwimmteichkategorien.

Kategorie 1 - Stehendes Gewässer, keine Pumpen

  • Grosses Volumen zur Wasseraufbereitung nötig

Kategorie 2 - Stehendes Gewässer, Oberflächenabsaugung

  • Temporäre Oberflächenreinigung mittels Skimmer
  • Grosses Volumen zur Wasseraufbereitung nötig

Kategorie 3- Oberflächenabsaugung und leichte Umwälzung des Wasserkörpers

  • Regelmäßige Oberflächenreinigung
  • Die Strömung wird in die Pflanzenzonen geleitet, damit der Biofilm an Pflanzenstängel wächst.

Kategorie 4 - Fließendes Gewässer mit Kiesfilter

  • Teich mit Filter
  • Im gesamten Teich muss die Versorgung mit Sauerstoff gewährleistet sein!

Kategorie 5 - Fließendes Gewässer mit speziellen Filtern

  • Teich mit Filter mit speziellen Substrat zum C-Abbau
  • Im gesamten Teich muss die Versorgung mit Sauerstoff gewährleistet sein!

Benenne die Reinigungsmechanismen und zu erwartende Wasserqualität der 5 Schwimmteichkategorien

Kategorie 1 - Stehendes Gewässer, keine Pumpen

  • Aufbereitung erfolgt durch Unterwasserpflanzne, Sedimentation, Phytoplankton und Zooplankton.

Kategorie 2 - Stehendes Gewässer, Oberflächenabsaugung

  • Aufbereitung erfolgt durch Unterwasserpflanzne, Sedimentation, Phytoplankton und Zooplankton.

Kategorie 3- Oberflächenabsaugung und leichte Umwälzung des Wasserkörpers

  • Aufbereitung erfolgt durch Unterwasserpflanzne, Sedimentation, Phytoplankton und Zooplankton.

Kategorie 4 - Fließendes Gewässer mit Kiesfilter

Kategorie 5 - Fließendes Gewässer mit speziellen Filtern

Nenne enige Grundregeln zu den verschiedenen Schimmteichkategorien bezüglich Technik, Badezone, Biodiversätität


• Je höher die Kategorie, desto grösser der Einsatz von Technik.
• Je höher die Kategorie, desto grösser ist der Anteil der Badezone, relativ
gemessen an der Gesamtgrösse.
• Je tiefer die Kategorie desto grösser ist die Biodiverstität.

Nenne die Kategorien nach welchen die Kundenpräferenzen festgelegt werden können.

Fauna
Grosse bis grösstmögliche Artenvielfalt bei Tieren.
Pflanzen
gesunde, standortgerechte Pflanzen, grosse bis grösste Artenvielfalt
Klarheit des Wassers
auch längere Trübungsphasen des Wassers werden toleriert
Ablagerungen Beläge
Ablagerungen von Biomulm toleriert, glitschige Flächen sind normal
Algenauftreten
hohe Toleranz gegenüber zeitweiligem Algenauftreten, insb. In den Pflanzzonen kein Problem
Technische Installationen
keine technischen Installationen gewünscht, höchsten Skimmer für Oberflächenabsaugung, Laufzeit max. 2h / Tag
Wasserattraktionen
keine Wasserattraktionen (z.B. Gegenstromanlage, Massagedüsen, Schwallwasserduschen, etc.), ev. Quellstein mit  Laufzeit >2h.
Pflegeaufwand
1-2 h / Woche

aufgrund einer vorgegebenen Schwimmteich Kategorie die technischen Anlagen in einem groben Funktions-Schema zusammenstellen

...

Nenne die 10 Gebote des Schwimmteichbaus

1. Kein Wasserverlust
2. Kein Randeintrag
3. Strikte Trennung von aeroben und anaeroben Zonen
4. Das pH Optimum ist 8,4 (Kalkpufferung)
5. Der Nitritabbau muss gewährleistet sein (pH, Hemmstoffe)
6. Phosphor ist das limitierende Element
7. Keine P-haltigen Baumaterialien (Kies, Füllwasser...)
8. Den Einträgen (P und C) müssen ausreichend Austragswege entgegengesetzt werden.
9. Ein ausgewogenes Nährstoffverhältnis (C:N:P) soll gewährleistet sein.
10. Optimierung der Anströmung nach:

Erkläre „head loss“ (= Druckverlust)

Druckverlust der entsteht durch Rohrreibungen und turbulente Strömungen (hohe Reynoldszahl)

Erkläre „static head“ (= Förderhöhe)

Das maximale Höhe auf welche die Pumpe Wasser befördern kann (grössere Höhe = kleineres Fördervolumen Q)

Die Höhendifferenz zwischen Oberkante Wasser und geförderter Wasserhöhe

 

 

Was beeinflusst den „friction head loss“ (Reibungsverlust)

Druckhöhenverlust aufgrund von Reibung des Mediums an der Rohrwand

Welche Faktoren sind bei der Auswahl einer Pumpe in einem technischen System wichtig?

  • Welche Durchflussmenge?
  • Förderhöhe?
  • Druckverluste berückstichtigen! (turbulente Strömung, Rohrreibung, Rohrdurchmesser)
  • Leistungsaufnahme

technische und biologische Funktionen in einem Aquaponic-System anhand einer Skizze erklären

.

Bennene und erkläre die Faktoren, die die O2-Löslichkeit im Wasser steuern.

Temperatur

  • kaltes Wasser kann mehr Sauerstoff aufnehmen [mg/l]

Druck

  • unter höherem Druck absoriert Wasser mehr Sauerstoff

Salzgehalt

Anhand eines Szenarios (zB ein Photo, eine Beschreibung) den erwarteten Gehalt an gelöstem Sauerstoff, BSB und CSB einschätzen.

Beispiel Fluss in Island:

kalte Wassertemperatur, Wasserfälle, wenig organische Einräge (COD,BOD beinahe =0) --> hoher Sauerstoffgehalt

DO (dissolved oxygen) bei 15 mg/l und mehr

 

Beispiel stehendes Gewässer mit kleinem Volumen

hohe, schnell ändernde Wassertemperaturen 

organische Einträge haben schnell eine hohe Konzentration von BOD und COD zur Folge

--> tiefer Sauerstoffgehalt (DO: ca. 2 mg/l)

Systemunterschiede der Misch- und Trennkanalisation

  • Vor-/Nachteile in Bau und Betrieb, Relevanz für Regenwasserabfluss

Mischkanalisation

Nachteile:
Mischung von Regen- und Schmutzwasser, Hydraulische Überlastung von Kläranlagen durch stark schwankendes
Wasserregime im Abwassernetz und Kläranlage
Häufiges Anspringen von Regenwasserentlastungen

Vermindeter Wirkungsgrad der Kläranlage

Direkeintrag von Schmutzmasser in Gewässer bei Regenereignisse möglich (punktueller Eintrag)

Grösser Dimensionierung der Abwasseranlage

Vorteile:

weniger Aufwendig
 

Trennkanalisation

Diffuse Einträge

 Rechtlicher Hintergrund zur Verschmutzung im Abwasser
 Abwasser
 Verschmutzt vs. nicht verschmutzt

  1. Verschmutztes Abwasser behandeln
  2. Regenwasser: 1. Versickerung, 2. Direkteinleitung, 3. Kläranlage

Verschmutztes Abwasser
 Abwasser, das ein Gewässer, in das es gelangt, verunreinigen kann.

Verunreinigung
Nachteilige physikalische, chemische oder biologische Veränderung
des Wassers.

 

Nenne ungelöste Stoffe im Abwasser

  • natürliche Primärpartikel und Fällungsprodukte
    • Tonminerale, Eisenhydroxde
  • Synthetische Partikel aus Prozessen und Produkten
    • Bremsabrib, Russ, Farbpigmente
  • Biologische Partikel und Abbauprodukte
    • Algen, Pflanzenreste, Kot

Nenne einige gelöste organische Stoffe welche im verschmutzten Abwasser vorkommen können

  •  Pharmaka (Human-/Veterinär)
  •  Pflanzenschutzmittel (Landwirtschaft, Privat)
  •  Biozide (z.B. Desinfektion, Materialschutz)
  •  Industriechemikalien

--> Hormonaktiv, Persistent, Biokumulativ

Nenne einige Stoffgruppen der Mikroverunreinigungen

Pflanzenschutzmittel (PSM)

Biozide (in Farben, Lakierungen, etc.)

 

Nenne einige Stoffgruppen der Mikroverunreinigungen

Pflanzenschutzmittel (PSM)

Biozide (in Farben, Lakierungen, etc.)

 

Nenne Urbane Quellen in Siedlungen / Anwendungsbereichen von Mikroverunreinigungen

Stoffe in Baumaterialien
 Biozide
 Metalle
 Durchwurzelungsschutz
 UV-Filter
 Flammschutzmittel
 Stabilisatoren
 Korrosionsschutz
 Weichmacher

--> Freisetzung der Stoffe ist an Niederschlag gebunden

Unterscheide punktelle und Diffuse Einträge von Mikroverunreinigungen in Gewässer.

Punktueller Eintrag: kontinuierlich, Verdünnung bei Regenwetter (Bsp. Hormonaktive Stoffe über Kläranalge)
Diffuser Eintrag: bei Regenwetter, Probenahme anspruchsvoll (Bsp. Pflanzenschutzmittel, Biozide)

Beschreibe den First-Flush Effekt bei Regenereignissen.

  • First-flush» durch Stoffeintrag via Regen und hydraulische Stossbelastung: 2/3 der Stoffmenge 1/3 der Wassermenge («Peak»)
  • Stoffmobilisierung auf Strassen, Plätzen, Dächern (Stoffdepot wird abgewaschen)

Welche Massnahmen sollten getroffen werden um Mikroverunreinigungn in die Natur zu minimieren.

Kontrollierte Akkumulation in Sickerschicht (Schadstoffsenke)

An der Quelle: Prävention und Substitution (Produktverbesserung)

Technische Lösungen sollten auf die Optimierung der
Kanalnetz-Entlastung (vgl. INKA) und dezentrale Technologien fokussieren

Nenne geschichtlich wichtige Eckpunkte der Dachbegrünung.

-Hängende Gärten 600 Jahre vor Chr.
-griechisch/römische Welt machte weiter
-Auch Skandinavien (Island)
-Berliner Carl Rabitz: start in EU
-Hundertwasser
- Le Corbusier

 

Nenne eineige Vorteile von Dachbegrünungen als Teil des Stadtökosystems

Funktionen Dachbegrünung in Städten
-Filterung Regenwasser
-Luftbefeuchtung durch Verdunstung
-Lufthygiene wird verbessert
-Temperierung Raumklima
-Isolationswirkung (Lärm und Wärme) --> Energieeinsparung
-Lebensraum (Biodiversität)
-Rückhalt Wasser
-Ästhetik

 

Beschreiben Sie Dachbegrünungen als Teil des Siedlungsentwässerungssystems

Durch den Begrünungsaufbau wird Regenwasser zurückgehalten und Zeitversetzt in die Kanalisation weitergeleitet.
Natürlich hat die Begrünung auch eine Filterwirkung
So gesehen kann Dachbegrünung dazu beitragen das das Kanalisationssystem bei schweren Regenfällen nicht überlastet wird (Regulierungsleistung)
Niederschlagswassergebühren sinken
Verschmutztes Wasser kann möglicherweise zu Brauchwassser aufbereitet werden

 

Regenwasser im Kontext von Dachbegrünungen bezüglich der relevanten Parameter, Funktionen und Wirkungen differenziert beschreiben, anhand verschiedener Anwendungen/Projektbeispiele

Je nach Substrat und Bepflanzung bis zu 70% Wasserrückhaltung

--> Abflussbeiwert bei intensivbegrünten Dachflächen 0,3. (Normale Dachflächen 1)

verschmutztes Wasser kann gereinigt und möglicherweise zu Brauchwasser aufbereitet werden

friction factor“ (= Reibungsfaktor)

Mü: Beschreibt das Verhältnis von Anpresskraft zwischen zwei Körper. Ist Dimensionslos und Materialabhängig, Längen und Biegungsabhängig; Zudem Gleit-, Haft-, und Rollreibung möglich

Lernen