Gestzes und Ausführungspyrmide!
EU: Richtinienkompetenz Deutschland: setzt Ordnungsrahmen in nationalem Recht(Verordnungen, Gesetze) Bundesländer: ergänzende Gesetz, hauptsächlich Ausführung(obere Wasserbehörde) Regionen(Regierungspräsidien als obere Wasserbehörde: Reccht umsetzen und kontrollieren) lokale Ebene: untere Wasserbehörde, Erlass von Satzungen
Rolle der EU in Wasserwirtschaft?
Richtlinienkompetenz somit Ordnungsrahmen Vorgaben müssen von Mitgliedsstaaten eingehalten werden Umsetzung kontrolliert-->Bußgeld bei Nichteinhaltung
WRRL?!Paradigmenwechsel Warum? Ziele?
vom Emissionsprinzip zum Immisionsprinzip "Was verkraftet das Gewässer? Bewirtschaftungsziele:Vermeidung der Verschlechterung des ökologichen und chemischen Zustandes guter ökologischer und chemischer Zustand
WHG: Relevanz für Siedlungswasserwirtschaft?
§8 grundsätzliche Verbot Gewässerbenutzung --> Erlaubnisvorbehalt &9 ...Einleiten von gereinigtem Abwasser ist Gewässerbenutzung somit Genehmigungspflihtig( Erlaubnis ) §56 Pflicht das Abwasserbeseitugung durch juristische Person des öffentlichen Rechts erfolgen muss (Abweichung Bundesländer möglich) jedoch auch Pflichterfüllung durch Dritte bedienen möglich(Privatwirtschaftliche Unternehemen) &57 Erlaubnis einholen und Abwasserbehandlung nach Stand der Technik
Abwasserabgabegesetz?
definiert für Gewässerbenutzung finanzielle Entschädigung in Form einer Abgabe: Abgabe für chmutzwassereinleitung und Niederschlagswassereinleitungen definiert aber auch Schwellenwerte Abwasserabgabe reduziert um 50% bei ordnungsgemäßem Betrieb Abrechnungsrelevant sind CSB. P, N Rückverrechnung: bei Ertüchtigung Abwasseranlage (Emissionsminderung 20%) rückverrechnung Investitionskosten möglich
Abwasserverordnung: Was ist das?
Rechtsverordnung auf Grundlage WHG Mindeststandards für Kläranlagen bzw. das Einleiten von Abwasser in ein Gewässer definiert Emissionsprinzip->Grenzwerte für Ablaufkonzentrationen definiert 4 aus 5 Regel d.h. in einer von 5 Fremduntersuchungen darf Grenzwert überschritten werden
Oberste Wasserbehörde: Welche Befugnisse hat sie und was das Instrument dafür?
Bundesländer können eigene konkurrierende Gesetze erlassen, Eingeschränkt durch Ordnungsrahmen seitens EU und Bundesrepublik Deutschland mit Einführung von Verordnungen können sie die Umsetzung wesentlich beeinflussen Instrument: Eigenkontroll bzw Eigenüberwachungsverordnungen
Städte und Gemeinden: lokale Ebene: Befugnisse?
Bau Modernisierung bestehender Anlagen Regelung Anschlusspflicht sowie Gebühren/Beiträge durch Satzungen
Charakterisierung von Abwässern nach grundsätzlichen Aspekten?!Welche Aspekte gibt es?
Herkunft Zusammensetzung Behandlungsfähigkeit Wirkung auf Gewässer
Charakterisierung Abwässer nach Behandlungsfähigkeit: Welche Methoden kommen zum Einsatz und was ist gängige Praxis?
mechanische Methoden mehanisch-biologische Methoden chemsich physikalisch Praxis: Kombination aus mechanisch biologisch und chemisch physikalisch
Charakterisierung nach Wirkung:
Welche speziellen Stoffe gibt es die eine Wirkung im Abwasser haben?
Zehrstoffe Nährtoffe Giftstoffe Störstoffe
Zusammensetzung von Abwasser: Was ist Abwasser? nenne Parameter zur Charakterisierung!
Vielstoffgemisch jedoch Wasser>99% Parameter: organische substanz absetzbare und abfiltrierbare stoffe Närstoffe (Stickstof, phosphor) pH-Wert Sauerstoffgehalt
Eigenschaften von Wasser?(chemische löslichkeit)
gutes Lösungsmittel für polare Verbindungen (Salze) schlechtes Lösungsmittel für unpolare Verbindungen (organische Stoffe)
Gibt es reines Wasser in der Natur?
Welche Stoffe sind im Wasser zu finden?
nein denn selbst in unverschmutztem Grundwasser: Gase Metalle Salze natürliche organische Verbindungen
Größter Teil der Verschmutzungen im Abwasser?Wie wird dieser Teil abgebaut?
organische Substanzen Mikroorganismen unter Einfluus gelösten Sauerstoffs Gefahr: Bei Sauerstoffdefizit: Extremfall Fischsterben
CSB: Was ist das?Definition/Einheit/
Summenparameter Chemischer Sauerstoff Bedarf Maß wie viel Sauerstoff zur vollständigen Oxidation der organischen Verschmutzung benötigt mg/l aufgrund stärke des Oxidationsmittels->hinreicchend genaue Betimmung aller im Abwasser enthaltenen organischen Substanzen
BSB5: Was ist das?Nachteile?
ist die Sauerstoffmenge, die die in einem Liter Wasser enthaltenen biochemisch oxidierbaren organischen Inhaltsstoffe in 5 Tagen unter der Stoffwechseltätigkeit entsprechender Mikro-organismen verbrauchen Maßeinheit: mg/l Nachteile: arbeitsintensiv, fehleranfällig durch zahlreiche Zwischenschritte
absetzbare/abfiltriebare Stoffe: Was ist das? Wo entstehen Sie im Abbauprozess? Warum zurückgehalten?
Sand nicht gelöste organische Substanzen durch Abbauprozesse z.b. Belebtschlamm Zurückgehalten um Verschlammung zu verhindern
absetzbare/abfiltrierbare Stoffe: Volumenanteil!Was ist das?
Summenparameter für alle ungelösten Stoffe im Abwasser ml/l (einer der ältesten Parameter der Abwasserreinigung)
AFS(absetzb/abf. Stoffe) Messmethode : Was ist das?
Filtrierung Abwasserprobe Filterrückstand 105Grad Celsius getrocknet/gekühlt/gewogen Maß sowohl für absetzbare als auch Schwimm-und Schwebstoffe
Glühverlust(der abfiltrierbaren Stoffe): Was ist das?Wie ermittelt?Unterscheidung Glührückstand?
Filterrückstand bei 550°C geglüht (verflüchtigen org. Stoffe) Verwiegung Summenparameter mg/l für Masser org. Stoffe Glührückstand: Sumenparameter(mg/l) für Masse mineralischer Stoffe
Stickstoff im Abwasser:
Vorkommen in welcher Form?
Welche Folgen hat zu hohe Konzentration in Gewässern?
Wie wird Nitrat aus dem Abwasser entfernt?
Vorkommen: organischen und anorganischen Formen Folgen: Algenwachstum weil Nährstoff (Eutrophierung) Ammonium und Ammoniak -->Sauerstoffverbrauch da zu Nitrat oxidiert im Gewässer Ammoniak und Nitrat fischgiftig Entfernung: Denitrifikation-->Umwandung elementarer Stickstoff-->Ausgasung
Ammonium und Ammoniak: Konzentration wovon abhängig?
da Gleihgewichtsreaktion NH4+-->NH3+H+ je höher pH-Wert, Temperatur desto höher NH3-Anteil ab pH-Wert>8 und höheren Temperaturen fischtoxische Konzentrationen
Nitrat und Nitrit: Wie entstehen diese?Warum ist Nitrit fischgiftig?
Zwischenprodukt mikrobiologischer Prozesse Fischgift weil Sauerstofftransportkapazität im Blut reduziert
organisch gebundener Stickstoff: Analytischer Nachweis?
chemische Oxidation der organischen Stoffe sodass der Stickstoff in Ammonium umgewandelt und anschließend analytisch bestimmt wird. Diesen Summen-parameter bezeichnet man als Kjehldahl-Stickstoff (TKN).Um den organischen Stickstoff (Norg) zu ermitteln, muss der Ammoniumgehalt in der Ausgangsprobe separat erfasst werden und dann vom TKN abzogen werden.
Definitionen der folgenden Abkürzungen!
Nges, anorg
Nges
N2
Nges,anorg =anorganischer Gesamtstickstoff ist Summe aus Ammonium, Nitrat und Nitrit Nges=Summe aus Ammonium, Nitrat, Nitrit und organsichem Stickstoff N2= durch Deni wird Nitrit zu elemtarem Stickstoff reduziert
Phosphor im Abwasser: Warum relevant?(5Gründe)
Rückgewinnung: Warum und Wie?
Wie Stickstoff ist Phosphor ein Nährstoff und kann daher im Gewässer zu übermäßigen Algenwachstum führen, welches wiederum Sauerstoff-mangel im Wasser verursacht, der Fischen und anderen Lebewesen die Existenzgrundlage entzieht. limitierende Faktor für das Algenwachstum. Durch die Substitution von Phosphat in häuslichen Waschmitteln ist die Phosphatbelastung im Abwasser stark zurückgegangen. nach wie vor noch erhebliche Mengen von Phosphor im Abwasser, da dieses auch über menschliche Ausscheidungen in das Abwasser gelangt. gewerblichen-industriellen Prozessen vielfach Phosphor eingesetzt Rückgewinnung: Phosphor ist ein knapper Rohstoff, gute Lagerstätten sind selten und weltweit ungleich verteilt; manche Vorkommen liegen in Krisenländern Rückgewinnung von Phosphor aus dem Klärschlamm
Warum nimmt man in der Abwassertechnik gerne den 85 %-Wert?
Die Klärwerke müssen auch bei hoher Belastung funktionieren. Eine Dimensionierung nach dem Mittel-oder Medianwert würde daher Probleme verursachen. Eine Auslegung auf das Maximum wäre hingegen unwirtschaftlich, zumal die Anlage dann meist unterlastet wäre. Außerdem sind Maxima oft fehler-behaftet. Der 85 %-Wert hat sich als pragmatischer Kompromiss erwiesen
Einwohnerspezifische Frachten im Rohabwasser(bei Trockenwetter):
Nenne relevante Parameter und die typischen einwohnerspezifischen Frachten (g/EW,d)
BSB=60 CSB=120 TS=70 TKN= 11 P=1,8
kritische Lastfälle in Folge Mischwasserzufluss?
Nach langen Trockenwetterphasen können sich an der Oberfläche hohe Schmutzpotenziale bilden Kanalablagerungen dann ein Regen, so können sehr hohe hydraulische und stoffliche Belastungen gleichzeitig auftreten („Spülstoßeffekt“) Ein Teil der Schmutzstoffe wird bei Regen in den Regenüberlaufbecken im Kanalnetz zwischengespeichert und nach dem Regenende zeitnah der Kläranlage zugeführt Auch hieraus können kritische Lastfälle resultieren („Regenbeckenentleerungsstoß“).
pH-Wert: Definition?
Einfluss auf?(3)
typischer Wert im Rohabwasser?
Maßeinheit negative dekadische Logarithmus: pH = -log (H+) das Gleichgewicht von Säuren,•die Auflösung oder Ausfällung von Mineralien und•elektrische Ladungen an Partikeln Rohabwasser: 7,2 -8,3
Alkalinität bzw. Pufferkapazität: Definition?Typische Werte bei Wasser?
Die Alkalinitätist ein Maß für eine Menge Säure, die ein Wasser neutralisieren kann, bevor der pH-Wert auf 4,3 absinkt Typische Werte für die Alkalinitätliegen bei Wasser und Abwasser zwischen 2 und 8 meq/l
physikalische Parameter: Einfluss der Temperatur in der Abwasserreinigung?Welche Prozesse/Parameter werden beeinflusst?
Die Temperatur hat einen Einfluss auf die Geschwindigkeit biologischer Prozesse.•Manche Gleichgewichtsreaktionen (z. B. NH4+/NH3) sind temperaturabhängig.•Die Löslichkeit von Gasen und Mineralien ist temperaturabhängig.•Dichte und Viskosität sind temperaturabhängig.
Welche Abwasserkomponenten gibt es?Woraus setzt sich der Mischwasserabfluss zusammen?
Mischwasserabfluss: Trockenwetterabfluss + Regenwasserabfluss Häusliches Schmutzwasser QH Betriebliches Schmutz-wasser QG Fremd-wasser QF Regen-wasser QR
Nenne Beispiele für häuslichen Schmutzwasserabfluss!(2)
Fäkalabwasser Wasch-Badewasser Spülwasser
Nenne Beispiel für Betrieblicher Schmutzwasserabfluss aus Industrie und Gewerbe (QG)!
Reinigungsabwässer•Produktionsabwässer•Sanitärabwässer
Nenne Beispiele für Regenwetterabfluss Qr!
Niederschlagswasser Schmelzwasser
Wie ermittelt sich der jährliche Trockenwetterabfluss?Formel und EInheit
QT,aM= QS,aM+ QF,aM [l/s] mit QS,aM= Schmutzwasserabfluss im Jahresmittel [l/s]QF,aM= Fremdwasserabfluss im Jahresmittel [l/s]
Wie wird Fremdwasserzufluss ermittelt?
Durchführung Nachtmessungen in den frühen Morgenstunden vorzugsweise am Wochenende
Wie wird Maximaler Schmutzwasserabfluss ermittelt werden auch bei SCHLECHTER Datengrundlage?
QT,2h,max=24·QS,aMxQmax+ QF,aM [l/s] mit Ablesung an der oberen Linie von Diagramm Skript Seite 65
Wie Ermittlung des Mischwasserabflusses zur Kläranlage?Formel?
QM= fS,QM· QS,aM+ QF,pM mitfS,QM= 6angestrebt fS,QM=Faktor zur Berechnung des Schmutzwasserabflusses bei QM [-]QM= Mischwasserabfluss [l/s]QS,aM= Schmutzwasserabfluss im Jahresmittel [l/s]QF,pM= Fremdwasserabfluss im Mittel einer Periode [l/s]
Wann darf vom Fakor 6 zur Berechnung des Mischwasserabflusses abgewichen werden?(2)
Beispiele für Abweichungsgründe: Eine Kläranlage ist in der Lage, einen deutlich höheren Mischwasserzufluss zu behandeln. Eine Kläranlage kann nur einen geringeren Mischwasserzufluss verkraften, dafür stehen aber im Kanalnetz umfangreiche Kapazitäten zur Mischwassserbehandlung zur Verfügung
Wie optimieren wir die Abbauprozesse der Natur?(3)Welche 2 Verfahren werden verwendet?
Belebtschlamm-und Festbettverfahren Anreicherung der Biomasse:Wir reichern die Biomasse im Vergleich zum Gewässer dadurch an, dass wir die Bakterienmasse im System zurück halten (z. B. durch Abtrennung in der Nachklärung und Rückführung in das Belebungsbecken) und damit im Vergleich zur Natur stark anreichern. →Mehr Biomasse bedeutet höhere Abbauleistung! Schaffung idealer Randbedingungen:Wir versuchen der Biomasse optimale Randbedingungen zur Verfügung zu stellen. →Effizientere Prozesse •Sicherstellung einer ausreichenden Sauerstoffversorgung•Biomasse und Abwasser werden intensiv in Kontakt gebracht
Ziel der biologischen Abwasserreinigung?Welhe Umwandlungsprozesse?
Abwasserinhaltsstoffe, die in der Natur bzw. im Gewässer uner-wünschte Eigenschaften und Folgen haben, sollen in eine Form umgewandelt werden, die in der Natur keinen oder zumindest einen geringeren Schaden anrichtet. Umwandlungsprozesse: Durch Stoffwechselprozesse entstehen Gase, die entweder schadlos abgegeben werden können (z. B. N2, CO2) oder als energiereiches Gas (z. B. CH4) energetisch genutzt werden können.•Andere Stoffe werden in oxidierte, gelöste, oft mineralische Stoffe umgewandelt, die im Abwasser verbleiben (z. B. NO3-, HCO3-).•Feststoffe (z. B. Biomasse, adsorbierte Stoffe, chemisch gefällte Stoffe) werden in konzentrierter Form als Schlamm abgetrennt und ggf. sogar als Rohstoff-/Nährstoffquelle genutzt
Grundlage mikrobiologischer Prozesse: Welche müssen grundsätzlich betrachtet werden um in Abwassertechnik angewendet zu werden?(5)
Wachstum und Zerfall•Hydrolyse•Nährstoffbedarf der Mikroorganismen•Einfluss der Substratkonzentration•Substratatmung
Abwasserreinigung ist ein "Nebenprodukt" des Bakterienwachstums!Begründe kurz!
Basis des Abwasserreinigungsprozesses ist die Anreicherung der Biomasse im System, dies setzt ein kontinuierliches Wachstum bzw. eine Vermehrung voraus. Die Bakterien nehmen für ihre Vermehrung Substrate auf, d. h. die Schmutzstoffe, die sich im Abwasser befinden Dabei gilt: Je schneller das Wachstum erfolgt, desto mehr Schmutz-stoffe werden dem Abwasser entzogen und desto schneller verläuft der Abwasserreinigungsprozess. Bei den Abbauprozessen wird ein Teil der Substrate in die Biomasse eingebaut und schließlich als Feststoff aus dem Abwasser abgetrennt. Der andere Teil der gelösten organischen Substrate dient der Energiegewinnung der Mikroorganismen und wird dabei zu anorganischen Stoffen (z. B. CO2, H2O) umgewandelt. Die Bakterien vermehren sich exponentiell, die Geschwindigkeit der Vermehrung wird als Wachstumsgeschwindigkeit μ bezeichnet. Die Wachstumsgeschwindigkeit ist dabei von Bakterienart zu Bakterienart unterschiedlich schnell.
Exponentielles Wachstum? Bedeutet dies unbegrenztes Wachstum?
Nein, denn in der Praxis wird das Wachstum der Biomasse durch den Nachschub der Schmutzstoffe im Abwasser begrenzt!
