Fähigkeit der Gewässer zur Selbstreinigung: warum nimmt die Sauerstoffkonzentration in einem Gewässer unterhalb der Einleitstelle von gereinigtem Abwasseraus einer ARA zuerst ab und dann wieder zu?
Sauerstoffzehrung durch Restverunreinigungen im eingeleiteten Abwasser. Mit fortschreitendem Abbaus dieser Verunreinigungen nimmt die O2 Zehrung ab und dank Phytoplankton und Wasserpflanzen die O2-Konzentration wieder zu.
Was beschreibt das Minimumgesetzt von Liebig?
Es besagt, dass das Wachstum von Pflanzen durch die knappste Ressource beschränkt ist. Diese Ressource wird auch als Minimumfaktor bezeichnet. Wird ein Nährelement hinzugegeben, das bereits im Überfluss vorhanden ist, hat das keinen Einfluss auf das Wachstum.
Eutrophierung: wie kommt es zur Eutrophierung von Gewässern und wie läuft der Prozess ab?
Folgen der Überdüngung von Gewässern mit Nähstoffen, vorallem mit Phosphaten. Dies führt zu starken Wachstum von Algen und Phytopankton. Überfluss an Nährstoffen mehr Biomasse gebildet, deshalb wird auch mehr Biomasse zersetzt und damit mehr Sauerstoff verbraucht.
Zudem kann das Sonnenlicht in ein eutrophes Gewässer häufig nicht so tief eindringen, da das Wasser aufgrund der vielen Planktonalgen sehr trüb ist, z.T. ist sogar die Oberfläche des Gewässers ganz mit Algen bedeckt. Die Folge ist, daß im Wasserkörper selbst weniger Sauerstoff durch Photosynthese produziert werden kann.
Da Sauerstoffproduktion lediglich in Oberflächennähe stattfindet, mikrobielle Zersetzung jedoch auf dem Grund des Gewässers, sinkt der Sauerstoffgehalt zunächst in Bodennähe ab. Der Sauerstoffschwund steigt im Gewässer immer weiter nach oben und kann im Extremfall das gesamte Gewässer betreffen.
Verschärfend wirkt in diesem Prozess auch noch die Temperatur. Zum einen löst sich in warmem Wasser nicht so viel Sauerstoff wie in kaltem Wasser. Zum anderen wird bei einer Temperaturerhöhung von nur 10°C die Produktion von organischer Substanz in der gleichen Zeit verdoppelt bis verdreifacht (vorausgesetzt es sind genügend Nährstoffe vorhanden, was bei einem eutrophierten Gewässer ja der Fall ist).
Welche Behandlungsstufen werden in der kommunalen Abwasserreinigung unterschieden und welche Stoffe werden dort jeweils eliminiert?
Mechanische Stufen: Rechen/Siebe, Sandfang, Flotation, Vorklärung, Biologische Stufe, Nachklärung, Phosphorfällung, Sandfiltration/Membranfiltration.
Wie unterscheiden sich Summenparameter und Einzelparameter, warum werden gewisse Stoffe als Summenparameter bestimmt?
Ein Summenparameter umfasst eine Teilmenge der Schmutzstoffe in einem Abwasser. Die erfasste Teilmenge ist abhängig von den Eigenschaften des Analyseverfahrens.
Durch welche Vorgänge änderte sich die Konzentration von CO2 in der Atmosphäre von ca. 16% von 700 mio. Jahre auf heute ca. 0.04%?
Lösung von CO2 im Wasser und Fällung als CaCO3. Langfristige Ablagerung von CaCO3. Entwicklung der Photosynthese, Umwandlung von CO2 in organische Materie, Ablagerung von organisch gebundenem C in Kohle und Erdöl.
Was drückt der Einwohnerwert, bzw. der Einwohnergleichwert aus?
Einwohnerwerte (EW) = g/Einwohner und Tag (vorgeklärt heisst nach ca.1 h Sedimentation)
Was bedeutet „Biochemischer Sauerstoffbedarf“, wie wird er gemessen? Was ist der Unterschied zwischen BSB5 und CSB?
BSB5: Der Biochemische Sauerstoffbedarf gibt die Menge an Sauerstoff an, die zum biotischen Abbau im Wasser vorhandener organischer Stoffe unter bestimmten Bedingungen und innerhalb einer bestimmten Zeit benötigt wird.
CSB: CSB beinhaltet alle Stoffe, welche oxidiert werden können, während BSB nur den Anteil der biologisch abbaubaren Stoffe betrachtet.
Beschreiben Sie kurz die chemischen/physikalischen Abwasserreinigungstechnologien
Sedimentation, Flotation, Filtration, Fällung-Flockung
Aus was/wie wird auf er ARA Strom erzeugt. Welchen Anteil des Eigenbedarfs kann damit gedeckt werden?
Anaerober Abbau des Primär- und Sekundärschlammes-Methanproduktion:
Welche chemischen/biologischen Prozesse sind mit dem Begriff „biologischer Abbau“ gemeint, bzw. laufen ab, wenn ein Schadstoff biologisch abgebaut wird?
Enzymatische Hydrolyse von Fetten und Zuckern und Auftrennung von Proteinen
Veratmung (Oxydation) der hydrolytisch gespaltenen Verbindungen zur Energiegewinnung, für den Stoffwechsel und zum Aufbau der Körpersubstanz.
Welche Anforderungen muss eine kommunale Kläranlage erfüllen.
siehe Gewässerschutzverordnung
Welche Parameter beeinflussen die Leistungsfähigkeit einer kommunalen Kläranlage?
pH, Temperatur, hydraulische Verhältnisse, Schadstoffbelastung, Sauerstoffgehalt
Welche Eigenschaft führt dazu, dass sich Stoff in der Nahrungskette besonders gut anreichern?
Fettlöslichkeit
Bei der Veratmung von Zuckerverbindungen in der Zelle entsteht: xx, xy und Energie/Wärme
xx= CO2
xy= H2O
Der ökologische Fussabdruck zeigt auf…
… inwieweit der Mensch die Regenerationsfähigkeit der natürlichen Umwelt ausschöpft. Die Methode rechnet unseren Verbrauch an natürlichen Ressourcen (für die Nahrungsmittel- und Fasernproduktion sowie die CO2-Absorbierung) in die produktive Fläche um, die notwendig ist, um die Ressourcen auf erneuerbare Weise bereitzustellen oder die Emissionen zu absorbieren.
Unter der Anomalie des Wassers versteht man:
Bei den meisten Stoffen nimmt die Dichte mit abnehmender Temperatur zu, auch über eine Aggregatzustandsänderung hinweg. Ein chemischer Stoff zeigt eine Dichteanomalie, wenn sich seine Dichte unterhalb einer bestimmten Temperatur bei Temperaturabnahme verringert, der Stoff sich also bei Abkühlung ausdehnt.
Was sind die beiden Hauptbestandteile der Atmosphäre?
Stickstoff und Sauerstoff.
Wie nennt man die Freisetzung von Luftverunreinigungen in die Atmosphäre?
Emission
Was ist der Unterschied zwischen Emission und Immission?
Emission bezieht sich auf die Freisetzung von Luftverunreinigungen in die Umwelt, während Immission die Luftverunreinigung am Ort ihres Einwirkens auf Menschen, Tiere, Pflanzen, Böden und Sachgüter bezeichnet.
Was versteht man unter Transmission im Kontext der Luftverschmutzung?
Transmission bezeichnet die Ausbreitung der Luftverunreinigungen über kürzere oder längere Distanzen durch Wind und Wetter.
Welche Schadstoffe überschreiten in der Schweiz die Immissionsgrenzwerte? Nenne mindestens zwei.
Ozon (O3) und Feinstaub (PM10 und PM2.5).
Was sind primäre Schadstoffe?
Schadstoffe, die direkt aus den Emissionsquellen freigesetzt und durch den Wind transportiert werden.
Wie werden Schadstoffe aus der Luft entfernt?
Durch Ablagerung und Auswaschung (Regen, Schnee).
Warum ist die Ozonkonzentration in den Sommermonaten höher?
Wegen der höheren Temperaturen und Sonnenstrahlung, die chemische Reaktionen zur Bildung von Ozon begünstigen.
Nenne die vier wichtigsten Leitschadstoffe der Luftreinhaltung.
Stickoxide (NOx), Ozon (O3), Ammoniak (NH3), und Feinstaub (PM10 und PM2.5).
Warum ist Kohlenmonoxid gefährlich?
Es ist giftig und kann zu schweren Gesundheitsproblemen führen, da es die Sauerstoffaufnahme im Blut blockiert.
Welche Partikelgröße wird als Feinstaub bezeichnet?
Partikel mit einem Durchmesser von 10 Mikrometern (PM10) und 2.5 Mikrometern (PM2.5) oder weniger.
Wie entsteht bodennahes Ozon?
Durch die Reaktion von Stickoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen in der Anwesenheit von Sonnenlicht.
Was sind flüchtige organische Verbindungen (VOCs)?
Eine breite Gruppe von chemischen Verbindungen, die leicht verdunsten und aus verschiedenen Quellen wie industriellen Prozessen, Lösungsmitteln, Farben und Lacken stammen können
Welche wirtschaftlichen Kosten verursacht die Luftverschmutzung in der Schweiz jährlich?
Milliardenhöhe.
Wie wird die Luftreinhalte-Verordnung (LRV) vollzogen?
Der Vollzug liegt weitgehend bei den Kantonen und Gemeinden, die dafür sorgen, dass Emissionsbegrenzungen eingehalten und bei Bedarf verschärft werden.
Was ist die Lenkungsabgabe auf VOC und wie wirkt sie?
Eine marktwirtschaftliche Maßnahme, die den finanziellen Anreiz schafft, die Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs) zu reduzieren, indem VOC-haltige Produkte verteuert werden.
Ein Wassertropfen auf einer hydrophilen Oberfläche bildet einen Randwinkel der ….
Grösser als 90°
Die Schweiz nutzt Grundwasser als Trinkwasser aus folgenden drei Herkunftsorten:
Quell-, Grund- und Seewasser
Die Wasserhärte ist ein Mass für….
Den Gehanlt an Calcium und Magnesium Ionen
1. Mit welchem Wasser, hartem oder weichem, lässt sich Shampoo schneller aus den Haaren spülen..warum?
Hartem
m Wallis ist das Wasser in der Regel weicher als in der Nordschweiz weil…
..der Boden weniger Kalk enthält
1. Wie definiert man Membranverfahren nach dem Cross-flow (Querstromprinzip)?
Filtration über Filterschicht mit tangential fliessender Feed Lösung
Welche Kategorien von Membranverfahren unterscheidet man und wie unterscheiden sie sich bezüglich Betriebsparameter und Leistungen?
MF, UF, NF, UO
Druck, Porengrösse
Wie wird sichergestellt, dass wir sauberes Trinkwasser erhalten?
Schutz des Grundwassers, Schutz der Trinkwasserfassungen.
Nenne 2 Gründe, warum dem Gewässerschutz eine besondere Bedeutung zukommt innerhalb der Umwelttechnik?
Basis für die Trinkwasserversorgung
Wasser als zentrales Element des Lebens
1. Wie unterscheiden sich Durchlaufbehandlungsanlagen von Chargenanlagen: in der Funktionsweise und den Einsatzgebieten.
Durchlaufanlagen:
für grosse Abwassermengen
• kontinuierlicher Abwasseranfall
• für Spülwasserbehandlungen
• einfache Behandlungsverfahren (z.B.
Neutralisation, Entfärbung,
Kohlenwasserstoffelimination etc.)
• keine gefährlichen Schadstoffe
• platzsparend
• geringere Investitionskosten
Chargenanlagen: •für geringe Abwassermengen
(Q < 30 m3/Tag)
•für unterschiedliche belastete Abwässer
• für spezifische Behandlungen z.B.
Entgiftungen
• optimale Behandlung und
Reaktionsbedingungen möglich
• höherer Platzbedarf
Wie unterscheiden sich Ionenaustauschverfahren von Aktivkohle-Adsorptionsverfahren? Wann kommt welches zum Einsatz?
Ionentauscher: Austausch der Ionen: Enthärtung, Entsalzung, Schwermetallentferung
AK-Filter: Adsorption der vorallem organischen Schadstoffe
1. Warum sind Chromate besonders toxisch?
cancerogen
1. Schwermetalle sind im sauren Bereich löslich, welche sind auch im alkalischen Bereich löslich?
Zink, Chrom, Aluminium
Nenne 3 potentielle Schadstoffe und ihre Wege ins Grundwasser?
Nitrat…über Düngemittel
Pestizide…über Pflanzenschutzmittel
Phosphor …über Gülle
1. Nenne drei chemisch physikalische Verfahren in der industriellen Abwasserreinigung und deren Funktionsweise. Welche Schadstoffe können damit eliminiert werden?
Neutralisation
Fällung/Flockung
Koagulation
Schwermetalle (gelöste und ungelöste)
Emulgierte Kohlenwasserstoffe
Fluoride, Phosphate
Farbstoffe / Pigmente / Dispersionen
Wie kommt die Leitfähigkeit von Trinkwasser zustande?
Gehalt an gelösten Ionen wie Ca, Mg, Cl, SO4, etc.
Welche natürlichen „Reinigungsverfahren“ durchläuft das Grundwasser?
Chemisch physikalische und biologische
1. Was versteht man unter Löslichkeitsgleichgewicht. Erkläre es am Beispiel von CO2 in der Luft und im Wasser
Chemisches Gleichgewicht zwischen CO2 in der Gasphase und der flüssigen Phase.
1. Der Wasserfussabdruck ist ein Indikator für…
Den Wasserverbrauch eines Produktes/Prozesses über seinen ganzen Lebenszyklus
Was ist Suspension?
Ungelöste Partikel in Wasser
Was ist Emulsion?
Öltropfen in Wasser oder Wassertropfen in Öl
Wenn ein Salz in Lösung geht wird….
Energie benötigt
Oberflächenspannung des Wassers entsteht durch…
Wasserstofffbrücken
Was misst der ökologische Fussabdruck nicht?
Der Fussabdruck misst nicht den Bestand an natürlichen Ressourcen. Der Verlust von Lebensraum, von erneuerbaren oder nicht erneuerbaren natürlichen Ressourcen sowie von Biodiversität, der Süsswasserverbrauch oder die Umweltbelastung durch Schwermetalle und durch die Emission schwer abbaubarer Schadstoffe werden nicht berücksichtigt.
In der Photosynthese entsteht aus xx, xy und xz => yx, und zx.
xz= Energie / uv Strahlung / Sonnenlicht
yx=O2
zx=Zuckerverbindungen
Welche Eigenschaften machen toxische Verbindungen besonders gefährlich?
Langsame oder keine biologische
Abbaubarkeit
Gute Fettlöslichkeit
Welche wichtigen Parameter charakterisieren die Abwasserzusammensetzung?
siehe Gewässerschutzverordnung, EW, Q, CSB, BSB5, TOC, DOC, GUS, SS, pH, Ammonium, Nitrit, Nitrat, Phosphor, Mikroverunreinigungen.
Wie gross ist die produzierte
Abwassermenge (EGW) in m3/d und die Abwasserbelastung
betreffend den BSB5 in kg/d bzw. mg/l ?
E => 1000 E *180 l = 180’000l/d
Käserei: Q = 11*180 l * 10t = 19'800 l/d
Summe Q: 199’800 l/oder 199,8 m3/d
BSB5: E: 1000*60 g/d = 60’000g/l= 60kg/d
Käserei: 15*60 g = 900g/t => 10t = 9'000 g/d = 9 kg/d
Summe: 69 kg/d
Wie dimensionieren Sie die
Anlage betreffend:
a. der hydraulischen
Belastung in m3/d?
b. Der Schadstoffbelastung
in BSB5 g/m3?
a) QTW (Menge Trockenwetteranfall) * 2 für Regenwetter (max.
Anfall) als Grundlage für:
Rechenanlage, Sandfang, Vorklärbecken, Nachklärbecken, Pumpen, interne Kanäle etc.
2* Summe TW = 2*351.7 m3/d = 703.4 m3/d
b) Schadstoffbelastung / Frachten:
Mischsysteme: 85% Wert des EGW auf Basis der Trockenwetterwassermenge.
Trennsysteme: 99% des EGW auf Basis der Trockenwetterwassermenge.
Welche Faktoren bestimmen die
Abscheideleistung eines
Sandfanges?
Abwassermenge: m3/s
Fliessgeschwindigkeit des Abwassers im Sandfang: m/s
Sinkgeschwindigkeit der Partikel: m/s
Beckenlänge und Beckenbreite: m
Beckentiefe: m
Was beschreibt die
Flächenbeschickung(m/h) im Vorbzw. im Nachklärbecken?
Abwassermenge in m3/m2 Beckenoberfläche
Wie gross ist die
durchschnittliche Aufenthaltszeit im Vorklärbecken und im
Nachklärbecken?
Warum ist die Aufenthaltszeit im Vorklärbecken und Nachklärbecken unterschiedlich?
Struktur und Absetzgeschwindigkeit der Partikel ist unterschiedlich.
Was beschreibt der Wert «Schlammbelastung» [Bts]?
Die Menge der organischen Fracht gemessen als BSB5 (kg/d) pro Menge Biomasse in (kg TS) im Belüftungsbecken.
Bei einer vergleichbaren
Abwassermenge und
Zusammensetzung ist das Belüftungsbecken bei einer
Teilreinigung (Auslauf 30 mg/ BSB5) grösser oder kleiner als bei der Vollreinigung (Auslauf 10mg/l BSB5)? Warum?
Kleiner.
Weil die Aufenthaltszeit und damit die biologische Abbauleistung kleiner ist und der BTS Wert steigt => grössere Belastung für die in der Belüftungsstufe vorhandene Biomasse (Mikroorgansimen).
Die Sauerstoffkonzentration in
der Belüftungsstufe liegt im
Durchschnitt zwischen xy und xz mg O2/l.
Welcher Prozess verlangt nach einer höheren O2 Konzentration?
1 und 2.5 mg O2/l
Nitrifikation
Weshalbist der Eintrag von O2 ins Abwasser
ist geringer als gegenüber
Reinwasser?
Inhaltstoffe des Abwassers: Salze, Tenside, ungelöste Stoffe, etc.
Bei der Nitrifkation entsteht aus
xy folgendes: xz
Ammonium zu Nitrat
Bei der Denitrifkation entsteht
aus xy folgendes: xz
Nitrat zu Stickstoff
Auf weche zwei Arten
kann Phosphor aus dem Abwasser eliminiert
werden?
Biologisch Chemisch/physikalisch durch Fällung
Was versteht man unter dem Vorsorgeprinzip?
Die frühzeitige Begrenzung von schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt
Unter der Definition von Umwelttechnik versteht man:
alle technischen Massnahmen, die das Ziel haben, Umweltbelastungen durch
Emissionen bei Produktion, Verteilung, Gebrauch und Entsorgung von Gütern zu erkennen, zu bewerten und zu begrenzen. Inbegriffen sind auch die Vermeidung solcher Belastungen sowie die Behandlung bereits entstandener Schäden.
Für die Trinkwasserversorgung in der Schweiz brauchen wir.
Eine Mischung von Seewasser, Grundwasser und Quellwasser
Berechnen Sie das Volumen eines Belebungsbeckens einer biologischen Kläranlage unter
Annahme folgender Werte:
Einwohnerzahl: 15’000
EW BSB5: 50g/d
Schlammbelastung: BTS = 0.3 kg/kg*d
Belebtschlammmenge: TSBB = 4 kg/m3
V BB (m3) = kg BSB5 (E/d) / BTS *TSBB
Warum wir beim
Belebungsverfahren Schlamm aus der Nachklärung in die belüftete Stufe zurückgeführt?
Erhöhung der biologischen Abbauleistung, mehr Mikroorgansimen pro m2 Beckenvolumen.
1. Die Definition für nachhaltige Entwicklung lautet:
Nachhaltige Entwicklung bedeutet eine dauerhafte Entwicklung,welche der heutigen Generation entspricht, ohne die Möglichkeiten künftiger Generationen zu gefährden, ihre eigenen Bedürfnisse zu befriedigen und ihren Lebenstil zu wählen
Die Nutzung natürlicher Ressourcen kann unbeschränkt ausgeschöpft werden, solange die dabei entstehenden Emissionen gemäss der geltenden Gesetzgebung reduziert werden.
Nachhaltige Entwicklung bedeutet, dass die zur Verfügung stehenden natürlichen Ressourcen zu gleichen Teilen auf die gesamte Weltbevölkerung verteilt werden sollen.
Nachhaltige Entwicklung bedeutet, dass mittels neuen Entwicklungshilfekonzepten der Lebenstandard in der dritten Welt innerhalb von 20 Jahren auf denjenigen der westlichen Industrienationen angehoben werden soll
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