Vorlesung 11 - Zusammenfassung

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Klausur 14.09.2016 Weitergehende Abwasserreinigung Flashcards on Vorlesung 11 - Zusammenfassung , created by Seyed Sajjad Tabatabaei on 02/05/2016.
Seyed Sajjad Tabatabaei
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Question Answer
Verfahren der weitergehenden Abwasserreinigung (Wirkungsschwerpunkt und Verfahren)
Verfahren der weitergehenden Abwasserreinigung - Wirkungsschwerpunkt: Rückhalt suspendierter Stoffe -> Verfahren Raumfilter, Flächenfilter, Tuchfilter, Mikrosiebung, Mikrofilter, Membrananlagen
Verfahren der weitergehenden Abwasserreinigung - Wirkungsschwerpunkt: Rückh. gelöster (Spuren-)Stoffe -> Verfahren Ozonung, Aktivkohle, Membrananlagen
Verfahren der weitergehenden Abwasserreinigung - Wirkungsschwerpunkt: Nitrifikation -> Verfahren Belebungsverfahren, Biologische Filter, Schwebe-bettverfahren, Tropfkörper, Tauchkörper
Verfahren der weitergehenden Abwasserreinigung - Wirkungsschwerpunkt: Denitrifikation -> Verfahren Belebungsverfahren, Biologische Filter, Schwebe-bettverfahren, Wirbelschichtreaktoren
Verfahren der weitergehenden Abwasserreinigung - Wirkungsschwerpunkt: Phosphatelimination -> Verfahren Nachfällung und Flockenseparation im Flockungs-filter, Absetzbecken, Flotationsanlagen, Bio-P
Verfahren der weitergehenden Abwasserreinigung - Wirkungsschwerpunkt: Entkeimung -> Verfahren Chlorung, Ozonung, Mikrofilter, UV-Desinfektion, Membrananlagen
Zuordnung der Verfahrensschritte zu den weitergehenden Anforderungen
Warum wird Phpsphor auf Kläranlagen eliminiert? Normalerweise wird Phosphor in Kläranlagen biologisch und chemisch eliminiert, um eine Eutrophierung der Gewässer zu vermeiden. Phosphor liegt dann im Klärschlamm mit Organik, Metallen, Pharmaka u.a.m. vermischt vor
Warum ist die Phpsphorrückgewinnung wichtig, welche Potenziale gibt es? -Die Phosphaterz-Ressourcen, die gering mit Schadstoffen verunreinigt sind, werden in diesem Jahrhundert erschöpft sein. Daher ist eine Kreislaufführung von Phosphor wichtig -Durch Rückgewinnung Deckung der P-Importe bis zu ca. 35 % in Deutschland möglich
Wo besteht besonderes Potential der Phosphorrückgewinnung? Beträchtliche Potentiale der Phosphorrückgewinnung sind in Abwasser(teilströmen), Klärschlamm und Asche vorhanden
Phosphorströme bei der Abwasserreinigung: PS, ÜSS, Schlamm bzw. Asche, Ablauf
Stoffströme zur P-Rückgewinnung in kommunalen Kläranlagen
Charakterisierung der Stoffströme und Potentiale
Welche Vorteile bringt die Prozesswasserbehandlung im Nebenstrom? -> Einsatz bei Ausbau/Überlastung der Kläranlage ● Entlastung um 15 % der N-Fracht ● Schaffung freier Kapazitäten ● Reduzierung von Sauerstoffbedarfsspitzen ● Reduzierung der Rezirkulation
Stelle die Biologische Prozesswasserbehandlungsverfahren dar: 1. Nitrifikation/Denitrifikation 2. Nitritation/Denitritation 3. Deammonifikation
Wozu kann die Abwasserfiltration dienen? -Elimination abfiltrierbare Stoffe aus biologischen Systemen (Suspensaentnahme, Flockenfiltration); bewirkt Verbesserung in geringem Umfang für BSB5, CSB, Phosphor und Stickstoff -Phosphorelimination -Restnitrifikation und Verminderung der organischen Restbelastung
Abwasserfiltration - Welche Filtertypen gibt es? -Raumfiltration -Oberflächenfiltration
Abwasserfiltration - Wie funktioniert die Raumfiltration? -Suspensarückhalt im gesamten Filterbett (Siebung, Anlagerung, Sedimentation, etc.) -Filtermaterial: grobkörniges Sandbett -Ablaufkonzentrationen von < 3 mg AFS/L bei gut betriebenen Filtern möglich -Einsatz in der Abwasserfiltration
Abwasserfiltration - Wie funktioniert die Oberflächenfiltration? -Suspensarückhalt an Filteroberfläche -Filtermaterial: Textilien, Gewebe u.ä., aber auch dünne, feinkörnige Sandschichten -im Abwasserbereich nicht zu vernachlässigende Technologie (kleine Anlagen, spezielle Anforderungen, neue Einsatzgebiete (PAK-Abscheidung))
Abwasserfiltration - Verfahrensschema einer Raumfiltration
Membranbioreaktor–Verfahrentechnik: Skizziere Konventionelle Verfahrenstechnik und Integrierte Anordnung der Membranstufe
Membranverfahren - Modultypen
Nenne chemische und physikalische Verfahren zur Abwasserdesinfektion 1. Physikalische Verfahren: ● Thermische Behandlung ● UVBestrahlung ● Mikro-bzw. Membranfiltration 2. Chemische Verfahren: ● Ozonung ● Chlorung ● Chlor und chlorabspaltende Verbindungen ● Chlordioxid ● Peressigsäure ● Wasserstoffperoxid ● Ameisensäure mit Wasserstoffperoxid
Wirkung der kommunalen Abwasserreinigung bei Entfernung von Krankheitserregern -eingetragene Bakterien können nur bedingt durch die konventionelle Abwasserreinigung reduzierwerden -auch weitergehende Abwasserreinigungsverfahren, wie Fällung, Schönungsteiche und die meisten Filtrationsverfahren führen nicht zu einer ausreichenden Desinfektion -> eine seuchenhygienisch zufriedenstellende Abwasserbehandlung kann i.d.R. nur durch die Anwendung von spezifischen Desinfektions-verfahren erzielt werden
UV-Desinfektion –Wirkungsweise im Detail Störung der Weitergabe von Erbinformationen bzw. Störung des Stoffwechsels einer Zelle führt zu Inaktivierung oder Abtötung der Zellen
UV-Bestrahlung –Transmission
Desinfektionsverfahren –Übersicht
Ozonung - Einsatzbereiche und Ozondosis
Ozonung: Vollstrombehandlung Begasung biologisch gereinigten Abwassers mit Ozon ● Kontakt der Abwasserinhaltsstoffe mit O3(direkte Reaktion) und OH-Radikalen (indirekte Reaktion) -> Primärumsatz organischer Verbindungen ● Aufenthaltszeit > 5 min bei maßgeblichem Zufluss ● Mögliche Nachbehandlung zur Reduktion von Oxidations-nebenprodukten: Festbettverfahren, Schönungsteich, Filtration
Ozonverfahren - Mögliche Risiken -Keine vollständige Klärung des Umweltverhaltens und der Toxizität der bei der Ozonung entstehenden (Transformations)-Produkte -Für Bromat ist aufgrund seiner möglichen kanzerogenen Wirkung ein Grenzwert von 10 μg/l festgelegt Die Bromatbildung ist umso ausgeprägter, desto mehr überschüssiges Ozon vorhanden ist -Mögliche Entstehung kanzerogener N-Nitrosamine, deren Bedeutung für Oberflächengewässer noch nicht bewertet werden kann
Was schlagen Sie nach der Ozonung vor und warum? Eine nachgeschaltete Sandfiltration kann also nicht nur überschüssigen BSB5 abbauen sondern auch schädliche, reaktive Oxidationsprodukte zurückhalten
Worauf ist die Physikalische Adsorption zurück zu führen? 1. Van-der-Waals-Kräfte: ● Instabile elektrische Wechselwirkung ● Schwache Anziehung geringer Reichweite von unpolarenMolekülen ● Elektronenbewegung führt zu ungleichmäßiger Ladungsverteilung und damit zu temporären Dipolen; Weitergabe an Nachbarmolekül 2. Hauptprozess -> AK adsorbiert bevorzugt organische und nicht/weniger polare Stoffe
Worauf ist die chemische Adsorption zurück zu führen? 1. Funktionelle Gruppe ● saure funktionelle Gruppen adsorbieren basische Stoffmoleküle ● basische Gruppen adsorbieren saure Moleküle 2. Stabile chemische Verbindungen 3. Nebenprozess
Aktivkohle-Adsorption – Struktur: Porensystem -Neben Polarität ist der Porendurchmesser entscheidend für die Adsorption -Moleküle müssen zum Porensystem „passen“, zu groß oder zu klein behindert die Adsorption -Porensystem umfasst: Volumen, Durchmesser, Fläche, Form der Poren
Aktivkohle-Adsorption – Struktur: Porensystem
Aktivkohle Anwendung in der Abwasserreinigung (PAK)
Aktivkohle Anwendung in der Abwasserreinigung (GAK)
Welche Verfahren gibt es für die Spurenstoffelimination? -Ozonung -Aktivkohleadsorption -Membranbelebungsverfahren -Nanofiltration oder Umkehrosmose -Verfahrenskombinationen möglich
Ozonung ● (Sehr) gute“Eliminations”-Leistung (je nach Zielsubstanz und Dosierung) ● NennenswerteInvestitionskosten ● AufwendigeTechnikauf kommunale KA; Arbeitssicherheit ● Hoher Energiebedarf vor Ort ● geringer Platzbedarf(Bau“in die Höhe” möglich), keine Abtrenneinheit wie für PAK aber nach derzeitigen Erkenntnissen Nachbehandlung erforderlich(Bildung von Transformationsprodukten)
Aktivkohleadsorption ● (Sehr) guteEliminations-Leistung ● Entsorgung (PAK) oderRegenerierung (GAK) der beladenenAktivkohle ● Hoher Energiefußabdruck der Aktivkohle, besser bei Regeneraten (GAK) ● standortabh. Investitionskosten, hohe Verbrauchskosten ● GAK: Austausch arbeitsintensiv
Membranbelebungsverfahren ● Keine ausreichende Reinigungsleistung bei Spurenstoffen ● Als vorgeschaltete Hauptreinigungs- stufe oder in Kombination mit PAK interessant
Nanofiltration oder Umkehrosmose ● Sehr gute Eliminationsleistung ● Hohe Kosten,teure Reststoffentsorgung ● Keine Anwendung in der kommunalen Abwassertechnik
Energieverbrauch auf der KA
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