Aerobe Prozesse - Substraten Flashcards
Was sind die Vor- und Nachteile der aeroben Prozesse?
Vorteile:
+Umfassender Kohlenstoff und Stickstoffübertrag in CO2, H2O und Überschussschlamm –> niedrige Ablaufkonzentrationen
+ Viele Substanzen nur aerob abbaubar
+ biologische Phosphor-Elimination möglich
+ Für niedrige Konzentrationen und kleine Mengen einsetzbar
+ relativ unempfindlicher Prozess, kurze Adaptationszeiten
+ geringe Investitionskosten
Nachteile:
- hohe Betriebskosten wegen O2-Versorgung und hohe Überschussschlammproduktion
- Strippen von flüchtigen wegen Belüftung (in DE nicht mehr ein Problem)
Wie berechnet man das Volumen des Beckens?
V = Bd / rS x cSS
rS = F/M x h
Was kann in aeroben Systemen zu organische Substanzen passieren?
1) Konvertierung in CO2 und verschieden Nährstoffen (N,P,S)
2) Umwandlung in überschüssige Biomasse (Assimilation)
3) kein Abbau
4) Absorption an den Belebtschlamm
5) Umwandlung in andere organische Stoffe
Was sind die typische Werte für mü max?
2 - 8 1/d
approx. 6 d-1 für Kohlenstoffabbau
20% weniger für Denitrifikation
um Faktor 10 weniger für Nitrifikation und anaerob
Wie beeinflusst die Konzentration von organischen Substanzen die Kohlenstoffeliminierung?
*Konzentration im Becken bestimmt die Kinetik
* Aerobe Prozesse sind auch bei niedrigen Konz. einsetzbar, z.B. Trinkwasseraufbereitung (TOC < 10 mg/L)
*Abwasser mit CSB> 2 g/L aerob behandeln nur dann, wenn
i) anaerobe Behandlung nicht möglich wegen Inhibitoren
ii) Tagesfracht niedrig: 500 - 1000 kg CSB / d
iii) kleiner Fußabdruck essenziell (gilt nicht mehr)
*Manche Substanzen können den Abbau hemmen oder toxisch wirken, z.B. Thioharnstoff
Wärmebilanz von aeroben Prozessen?
1) Aufwärmung durch Pumpen und Belüfter
2) Aufwärmung durch biologischer Reaktion
3) Aufwärmung durch Zulauf
4) Aufwärmung durch die Luft
5) Abkühlung durch Kondensation
6) Wärmeaustausch durch Oberflächen und Tankwände (Falls Anlage draußen)
Was ist Nitrifikation?
Nitrifikation ist die Oxidation von Ammonium zu Nitrit und Nitrat.
Nitritation (Nitrosomonas) : NH4+ + 3/2 O2 –> NO2- + H2O + 2 H+ (pH-Wert sinkt)
Nitratation (Nitrobacter) : NO2- + 1/2 O2 –> NO3- (limitierender Schritt)
*Substrat: NH3, HNO2
* idealer Rührkessel, da niedrige Konz. notwendig
* um Faktor 10 kleinere Wachstumsrate, da kleine Energierückgewinnung für die Organismen
Wie ist die Konz.abhängigkeit von Nitrifikation?
niedrige Wachstumsrate:
–> primäre Eliminierung von organischen Substanzen
oder
–> genügend kleiner BSB-F/M Verhältnis
Wie ist die pH-Abhängigkeit von Nitrifikation?
Nitrobacter empfindlicher als Nitrosomonas
pH sinkt –> eventuell Base hinzugeben
Wie ist die Temperaturabhängigkeit von Nitrifikation?
*thermophil: keine Nitrifikation
*T > 30 °C –> Anreicherung von Nitrit, da bei diesen T Nitrosomonas schneller wachsen
Wie wird Nitrifikation von Feststoffen beeinflusst?
Massenbilanz sehr wichtig wegen der geringen Wachstumsrate von Nitrifikanten.
Abfiltern wichtig
Was ist Denitrifikation?
Denitrifikation ist die Reduktion von Nitrat und/oder Nitrit zu molekularen Stickstoff unter anoxischen Bedingungen (kein gelöster Sauerstoff)
*Bakterien fakultativ –> sie können chemisch gebundenen Sauerstoff konsumieren
!! Kein O2 Zufuhr sonst keine Denitrifikation!!!!
*unerwünschte Intermediate können sein: NO, NO2, N2O
Wie ist die pH-Abhängigkeit von Denitrifikation?
Die Denitrifikation erhöht die Alkalinität
Zeichne die konventionelle Stickstoff Eliminierung Diagramm
5-1-7
Welche Alternativen gibt es zu Nitrifikation-Denitrifiktaion?
Nitritation-Denitritation (Sharon)
Anaerobe Stickstoffeliminierung (Anammox)
