Abwasserreinigung (Fach) / Belebtschlammverfahren (Lektion)

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• Man unterscheidet 2 Arten von biologischen Verfahren zur Abwasserreinigung.Welche sind das und worauf basieren diese?(4) Belebtschlammverfahren-->freischwebenden Mikroorganismen Tropfkörper, Festbetten-->Biofilmen
• Reinigungsziel und Belastung (DWA A 131 [2000]) Wonach wird ein Belebungsbecken bemessen?(1) Bemessung des Belebungsbeckens basiert auf der Wahl des Schlammalters
• Wie ist das Schlammalter definiert?(1)Formel/Einheit!(2) !!!! Das Schlammalter (tTS) ist die mittlere Verweilzeit einer Schlammflocke im Belebungsbecken und ist somit der Quotient aus der Belebtschlammtrockenmasse (MTS,BB) im Belebungsbecken und der täglich im Mittel produzierten und abgezogenen Überschussschlammmenge (QÜS,d) tTS=MTS,BB/QÜS,d= VBB∙TSBB/QÜS,d [d]
• Skizzieren Sie einen 1-Stufigen bzw. 2stufigen Reinigungsprozess mittels Fließbildschema! siehe skript klausuranmerkungen seite 160
• Nennen und skizzieren sie 3 Arten der Stickstoffelimination! (insgesamt gibt es 6) Vorgeschaltete Denitrifikation Kaskadendenitrifikation Simultane Denitrifikation Intermittierende Denitrifikation (abwechselnd belüftet und unbelüftet) Alternierende Denitrifikation (geht bei mehr als 2-Straßen: D.h. eine Straße belüftet, eine Straße unbelüftet, nach einer bestimmten Zeit wird gewechselt) Nachgeschaltete Denitrifikation Skizzen siehe Skript S. 163ff
• Skizzieren Sie: die biologische Phosphorelimination! gezielte Aktivierung der erhöhten biologischen Phosphorelimination (z. B. durch Vorschaltung eines anaeroben Beckens)
• Welche Arten zur Trennung des Abwasser-Belebtschlamm Gemisches kennen Sie?(3) Absetzbecken(Nachklärbecken, Lamellenabscheider) Flotation Membrantechnologie Reaktor dient als Abwasserreinigung und Belebtschlammabtrennung
• Welche Maschinentechnik kommt bei Belebtschlammverfahren zum Einstz?(3) Wozu dienen diese?(6) Rührwerke das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch in Kontakt zu bringen den Belebtschlammin Schwebe zu halten und Ablagerungen zu vermeiden Belüfter und Gebläse aerobe Abbauprozesse erfordern Sauerstoff Pumpwerke das Abwasser aus dem Kanal in die Kläranlage zur fördern Rücklaufschlamm aus dem Nachklärbecken zurück in das Belebungsbecken zu fördern Überschussschlamm aus dem System zu entfernen
• Welche Rührwerkstechnik kommt zum Einatz?(2) Wann werden diese verwendet?(jeweils 2) langsam laufende Großflügel-Rührwerke mit horizontaler Achse Abwasser-Belebtschlamm-Gemische in Kontakt und in Schwebe gehalten werden sollen Schwerkräfte nicht zu hoch sein sollen (z. B. um die Zerstörung von Flocken zu vermeiden der Schub weitgehend konstant sein soll (z. B. um lokale Turbulenzen zu vermeiden schnell laufende Kleinflügel-Rührwerke mit horizontaler Achse ein Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch in eine bestimmte Richtung gedrückt werden soll (z. B. aus dem Nitrifikationsbecken über eine Zehrungszone in Richtung Nachklärbecken) Sedimentation vermieden werden soll (z. B. in als potenzielle Totzonengefährdeten Bereichen, in Vorlagebehältern o. ä.) Oberflächen-und Druckbelüfter durch Puls-Pause-Betrieb
• Welche Belüftertechnik kommt zum Einsatz?Nennen Sie die Grundtypen!(2)Nennen Sie jeweils Vor- und Nachteile der jeweiligen Technik! Oberflächenbelüfter Vorteile: einfache Montage/Wartung gezielte Strömungen erzeugen Nachteile: tiefen Becken schwierig ausreichende, gleichmäßige Sauerstoffversorgung sicherzustellen es zu Spritzwasser und Aerosolbildung-->Arbeitssicherheit Druckbelüftungen Vorteile: tiefen Becken sehr energieeffizient flächige Belüftung -->ausreichende und gleichmäßige Sauerstoffversorgung Nachteile: deutlich aufwändiger Montage im Becken Reparatur bzw. ein Austausch der Belüfter entweder eine Außerbetriebnahme des Beckens erforderlich macht oder aber die Konstruktion so konstruiert werden muss, dass Teilstränge heraus-hebbarsind; dies ist aber nicht bei allen Typen einfach möglich
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• Wozu dient die Gebläsetechnik?(1)Nennen Sie einen oft verbauten Typ!(1)Warum ist das so?(1) Belüftertechnik mit Luft versorgen-->Gebläse oder Verdichter Drehkolbenverdichter-->enrgieeffizient!
• Skizzieren oder erklären Sie kurz die Funktionsweise eines Drehkolbengebläses! (4) Rotation der Drehkolben(2 gegenläufige, 3-flügelige Drehkolben) schließt die Luft auf der Ansaugseite zwischen Rotor und Gehäuse ein. Mit fortschreitender Drehung erreicht die Rotorspitze den Beginn einer exzentrischen Gehäuseaussparung Luft gegen die in der angeschlossenen Rohrleitung herrschenden Widerstände aus-geschoben
• Nennen Sie 2 häufig verwendete Arten von Pumpen und jeweils Vor- und Nachteile! Förderschmecken Vorteile: langlebig unempfindlich gegen zopfende Stoffe schonung der Belebtschlammflocke Nachteile: teuer(eigenes Bauwerk) Kreisel-und Drehkolbenpumpen Vorteile: platzsparend billig Nachteile: Wartungsintensiv höherer Verschleiß
• Erkläre kurz das Prinzip einer Drehkolbenpumpe! Skript Seite 183 2 gegenläufige Drehkolben
• Nachrechnen einer Kläranlage! Ablaufschema nach DWA A 131 [2000] (12) Lastfälle aud Grundlagenermittlung--> planerische Vorgaben--> Verfahrenswahl(erf. Schlammalter&Schlammindex)--> Bemessung Nachklärbecken--> Bemessung Belebungsbecken--> Optimierte Abstimmung von BB und NKB?--> nein!?--> Vatiation: Trockensubstanz im Belebtbecken ja!?-->Bemessung Belebungsbecken Optimierte Abstimmung von BB und NKB?--> ja!--> Optimales Gesamtkonzept bzgl. planerischer, baulicher undbetrieblicher Aspekte? ja! ENDE
• Auf welche Hauptbedingungen werden Kläranlagen ausgelegt? (4) 12°C vollständige Nitrifikation!!! Schlammalter bei der Bemessung niemals über 25 Tage Faustformel: pro kg BSB5 etwa 1 kg Schlammproduktion Denivolumen macht minmal 20 % und maximal 50 % aus
• Nachrechnen einer Belebtschlammanlage! Wie lautet die Formel für das Vergleichsschlammvolumen VSV? Siehe Skript und Vorlesung! Skript Klausuranmerkungen Seite 190ff VSV = ISV · TSBB ISV- (sludge volume index)[ml/g] Schlammvolumenindex ist ein Maß für die Sedimentationsfähigkeit (Absetzbarkeit) des Belebtschlamms. Er gibt an, welches Volumen 1 g Schlamm (bezogen auf Trockenmasse) nach 30 min Absetzdauer pro L Belebtschlamm einnimmt 
• Nachrechnen Belebtschlammanlage: Wie wird BSB5-Raum-und Schlammbelastung ermittelt? BSB5-Raumbelastung (BR) = Bd,BSB/VBB Zulässige, tägliche BSB5-Fracht-->Bd,BSB   Belebungsbeckenvolumen--> VBB BSB5-Schlammbelastung (BTS)=BR/TSBB BR -->Raumbelastung TSBB-->Trockensubstanz im Belebungsbecken
• Wie funktioniert eine SBR-Anlage?Skizzieren Sie die Phasen vom Prinzip her und in Reihenfolge!(6) Reihenfolge: Ende/Start statisches Füllen-->Belebtschlamm in sedimentiertem Zusand, Rührwerke und Belüftung ausgeschaltet-->Substratakkumulation/Aufbau Subtratdruck Mischen-->Rührwerke an-->Durchmischung Reaktorinhalt-->Aufwirbeln des Belebtschlammes-->anoxischer/anaerober Bereiche-->Denitrifikations-und Phosphatrücklöseprozesse Belüften-->aerobe Abbauprozesse & Phosphateinlagerung in Biomasse Sedimentation-->Trennung Belebtschlamm vom gereinigten Abwasser Dekantieren-->Klarwasserabzug Stillstand/ÜS-Abzug-->Schlamm aus angedicktem Schlammbett abziehen Ende/Start-->Pause/Stillstand-->Bei mehreren Reaktoren-->Synchronizität herstellen oder Sicherstellung hydraulischer Kapazität durch Pausenzeiten
• Nennen Sie Vorteile einer SBR-Anlage!(4) hohe Anpassbarkeit -->Die Zyklusdauer, die Dauer der Schritte und das Austauschvolumen können mit moderner Prozessleittechnik der aktuellen Belastungs-situation angepasst werden. Einzelne Reaktoren können zeitweise außer Betrieb genommen werden keine Kurzschlussströmungen möglich nahezu ideale Sedimentationsbedingungen keine Schlammverlagerung bei hydraulischen Belastungsspitzen SBR verkraften Belastungsspitzen in der Regel gut!
• Warum waren Biofilmverfahren lange Zeit von sehr großer Bedeutung für die Abwasserreinigung?(Vorteile 4)Warum heute nicht mehr?(Nachteile)(2)Wo finden Sie dennoch Anwendung?(3) Vorteile: einfache Ausführung kostengünstig energiesparend robust Nachteile: witterungsabhängig-->Winter stark eingeschrännkt weitergehende Stickstoffelimination nicht einfach zu realisieren(anoxische Bereiche) Anwendung heute: KKA gewerblch -industrielle Abwasserreinigung Regionen mit ganzjährig warmer Witterung
• Welche Typen von Biofilmverfahren kennen Sie?(3)Nenne 2 Beispiele für die Festbettverfahren. Festbettverfahren-->Tropfkörper, getauchte Festbetten Rotationstauchkörper Frei bewegliche Aufwuchskörper
• Biofilme haben 3 Zonen in denen unterschiedliche Bedingungen bezogen auf den Sauerstoffgehalt.Nennen Sie diese!(3)Was hat das zur Folge für die Abbauprodukte und Substrate?(1) anaerob-->unten (Trägermedium) anoxisch-->mitte aerob-->oben (Luftseite) Folge: Substrate und Abbauprodukte müssen durch Biofilm diffundieren können

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