Vorlesung 4 Flashcards
Welche Organismen sind hauptsächlich an der Abwasserreinigung beteiligt?
Protozoen und Bakterien
Stoffwechsel von Mikroorganismen
- die Reinigungsleistung erfolgt bei biologischer Abwasserreinigung durch Stoffwechseltätigkeiten von Mikroorganismen (Bakterien, etc…)
- Stoffwechsel erfolgt, wenn Mikroorganismen verwertbare Energie gewinnen
- ATP (Adenosintriphosphat) ist Energiespeicher der Mikroorganismen
- bei der Kopplung von Phosphat (PO4 3-) mit ADP (Adenosindiphosphat) werden 30 kJ/mol benötigt, die bei der Abspaltung wieder frei werden
Wie können Mikroorganismen unterteilt werden?
- autotrophe Mikroorganismen (Stoffumsatz aus anorganischen Stoffen) z.B. Nitrifikation
- heterotrophe Mikroorganismen (Stoffumsatz aus organischen Stoffen) z.B. Denitrifikation
Beide bauen Biomassen unter bestimmten Milieubedigungen auf
Was ist der Unterschied zwischen aerob, anoxisch und anaerob?
- aerob: Sauerstoff gelöst
- anoxisch: Sauerstoff gebunden
- anaerob: kein Sauerstoff vorhanden
Wovon hängt die Wachstumsgeschwindigkeit μ ab?
- Bakterienart
- Substratangebot
- Umweltbedingungen (Temperatur, Sauerstoff, pH-Wert, Giftstoffe, …)
Was sind die Vor- und Nachteile des Aeroben Verfahren?
- sehr niedrige Ablaufwerte
- Abbau geruchsarm
- schnellere Prozesse
- Biologische N- und P-Elimination durch Änderung der Milieubedigungen
- hoher Energieverbrauch
- hohe Schlammproduktion
- Sauerstoffzufuhr
Wo wird das Aerobe Verfahren angewendet?
- kommunale Abwasserreinigung
* niedrig konzentrierte Industrieabwässer
Was sind die Vor- und Nachteile des Anaeroben Verfahren?
- geringe Schlammproduktion
- geringer Energieeinsatz
- Biogasproduktion
- langsamer Prozess
- große Reaktorvolumina
- Höhere Ablaufwerte
Wo wird das Anaeroben Verfahren angewendet?
- Schlammbehandlung
- Behandlung hochkonzentrierter Industrieabwässer
- Behandlung kommunaler Abwässer in warmen Klimazonen
Wozu Prozesse finden im Belebungsbecken statt?
- Abbau von organischen Stoffen
- Abbau von Stickstoffverbindungen
- Abbau von Phosphorverbindungen
Welche Prozesse finden im Nachklärbecken statt?
- Absetzen und Eindicken der Feststoffe
Was sind die Ziele des Belebungsverfahrens?
- Schutz des Sauerstoffgehalts im Vorfluter vor Überlastung durch weitgehenden Abbau der sauerstoffzehrenden Inhaltsstoffe (BSB5 und CSB) aus dem Abwasser
- Nährstoffelimination (Stickstoff- Phosphorverbindungen) zum Schutz der natürlichen Gleichgewichte im Gewässer und zur Vermeidung von Eutrophierung
- Entfernung von Krankheits Erreger und Geruchsstoffen
In welche zwei Wachstumsangaben kann man unterscheiden?
- Wachstumsgeschwindigkeit/Wachstumsrate “mü” [h^-1, d^-1]
- Verdopplungszeit t_d [h, d]
Was ist das Schlammalter?
- Bestimmt die Zeit, die den Mikroorganismen zum Wachsen zur Verfügung steht
- ist umgekehrt proportional zur Wachstumsrate
Wie berechnet sich die (maximale) Wachstumsrate?
“mü”_max = 0,29 * exp(0,11*(T-10))
Wo liegt der Zusammenhang von Biomassenzuwachs und Substratangebot (Monod)?
- Wasser, Milieubedingungen
- Substratangebot und Temperatur (psychrophil < 20°C, mesophil 20-40°C, thermophil bis 90°C)
Welche aeroben Verfahren zur Abwasserbehandlung gibt es?
- Biofilmverfahren (fixierte/sessile MO)
- Festbettreaktoren
- Wirbelbettreaktoren
- Tropfkörper
- Belebungsverfahren (suspendierte MO)
Was ist die Funktionsweise des Belebungsverfahrens?
- Vorbild: Selbsreinigung von Gewässern
- technsichens Verfahren zur Intensivierung der biologischen Reinigung
- Erhöhung der Biomasse
- Technische Sauerstoffzufuhr
Nenne die Prozesse, die in der Belebungsstufe ablaufen
- Abbau von organischen Stoffen (CSB, BSB_5)
- Abbau von partikulären und gelösten Stoffen
- Stickstoffelimination
- Oxidation von Ammoniumstickstoff über Nitrit zu Nitrat (Nitrifikation)
- Reduktion von Nitrat zu gasförmigen Stickstoff (Denitrifikation)
- Phosphorelimination (BIO-P)
Nennte die Prozesse, die im Nachklärbecken ablaufen
- Trennung der Biomasse vom vereinigen Abwasser
- Rückführung in das Reaktionsbecken (Belebungsbecken) -> Anreicherung der Biomasse
- Entnahme der gebildeten Biomasse mit dem Überschussschlamm
Wie erfolgt der Kohlenstoffabbau im Belebungsbecken?
- Oxidation energiereicher, hochmolekularer Verbindungen zu energiearmen Endprodukten wie CO2 und H2O
- Beispiel Glukose: reagiert mit Sauerstoff zu CO2 und H2O
- der Rest der Stoffe wird in die Mikroorganismen eingebaut, wobei Wachstum erfolgt
- Die Energiegewinnung aus dem Abbau organischer Verbindungen erfolgt heterotroph
Woraus setzt sich der Belebtschlamm zusammen?
- lebende MO, hauptsächlich Bakterien
- tote Zellen
- nicht abgebaute große organische Bruchstücke
- anorgansiche Anteile
Welche Faktoren beeilnflussen die Zusammensetzung in Abhängigkeit des Abwassers?
- Belüftung führt zur Bildung von Flocken
- Bakterien bilden Schleim, Zellen werden verbunden
- Bakterien tragen negative Ladung, pos. Ionen tragen zur Verbindung der Zellen bei
- Bakterien besitzen dünne Fäden an der Oberfläche, bilden Fadenbeflecht zur Verbdingung
Welche Anforderungen bestehen an Belebtschlammflocken im Belebungsbecken?
- möglichst große Oberfläche
- leichte Flockenstruktur (schwebender Zustand)
- hohe Stoffwechselaktivität
Welche Anforderungne bestehen an Belebtschlammflocken im Nachklärbecken?
- schnelle Sedimentation der Flocke
- keine Stoffwechselprozesse
- sollen kompakt, schwer und inaktiv sein
Was sind Nachteile bei den gewünschten Anforderungne an Belebtschalmmflocken?
- Ansprüche widersprechen sich, die BAkterien können sich nicht dauernd ändern
- normale Flocke hat ihrer BEschaffenheit zwischen den Anforderungen
Was ist der Schlammindex?
- der Schlammindex (ISV) entspricht dem Volumen von 1g Belebtschlamm nach 30min Absetzzeit im 1 Liter Standzylinder
- der Schlammindex ist ien Maß für die Eindickbarkeit
- der Schlammindex bestimmt maßgeblich den maximalen Feststoffgehalt, also die Biomassekonzentration im Belebungsbecken
Was ist Blähschlamm?
- Veränderung der Flockenstruktur durch übermäßiges Wachstum von fadenförmigen Organismen von fadenförmigen Organismen die kompakte Kolinien bilden
- gute Voraussetzung für die Adsorptions- und Stoffwechselprozesse im Belebungsbecken
- ungeeignet für Absetz- und EIndickvorgänge im Nachklärbecken
- ISV > 150 ml/g
Was ist Schwimmschlamm?
- Verursacht durch Bakterien die einen stark hydrophobe Zelloberfläche besitzen
- Luft- und Stickstoffblasen können sich an die Schlammflocken anhaften (führt zum Aufschwimmen)
- Im nachklärbecken kann es zur “wilden” Denitrifikation kommen
- Bekämpfung: Schwimmschlamm sollte durch Abschöpfen aus dem Schlammkreislauf entfernt werden
