Biologische Reinigung von Abwasser
Beschreibung Biologische Reinigung von Abwasser
Mit der Entfernung der groben festen Bestandteile aus dem Abwasser ist der Reinigungsprozess noch lange nicht abgeschlossen. Es befinden sich noch viele gelöste Stoffe im Wasser. Darunter viele organische Stoffe. Mithilfe der biologischen Reinigung wird ein Großteil entfernt und umgewandelt. So werden auch Krankheitserreger unschädlich gemacht.
Transkript Biologische Reinigung von Abwasser
Sprecherin: Noch vor 50 Jahren war die Abwasserklärung mit der mechanischen Reinigung abgeschlossen. Heute geht es mit Hilfe winziger Lebewesen weiter, in der biologischen Reinigung. Das Braune da unten nennt sich Belebtschlamm. Es sind Mikroorganismen, die von dem organischen Material in Abwasser leben. Sie reinigen das Wasser auf natürliche Weise, und damit sie das schneller tun als unter normalen Bedingungen, werden sie gedopt mit sehr viel Sauerstoff. Junge Frau: Und das Geblubber kommt von der Luftzufuhr? Mann: Genau, am Boden sind Belüfter, da wird die ganze Luft ganz fein in ganz, ganz feine Luftbläschen verteilt. Junge Frau: Und was genau befindet sich jetzt in diesem Becken? Mann: Ja, das ist eine Mischung von Bakterien, die unterschiedliche Aufgaben nachgehen. Das sind die Pseudomonas, die bauen Kohlenstoffverbindungen ab, dann Nitrosomonas und Nitrobacter. Sprecherin: In den Belebungsbecken bauen die Mikroorganismen vor allem auch Stickstoff ab, der in so hoher Konzentration nicht in die Flüsse gelangen soll. Die Bakterien verwandeln das stickstoffhaltige Ammoniak, das beim Abbau von Eiweißen entsteht, in Nitrat, also in Salze. Dieser Prozess wird Nitrifikation genannt. Mann: Das ist das Gleiche, was draußen in einem See oder in einem Bach passiert, wenn man Abwasser einleitet. Da kommen die gleichen Bakterien und machen die gleiche Arbeit. Sprecherin: Weiter geht es mit Stufe zwei der biologischen Reinigung, die Denitrifikation. auch die Nitrate sollen nicht direkt in die Flüsse gelangen. Hier sind andere Bakterien gefragt, die ohne Sauerstoff auskommen. Mann: Wir sind jetzt an der Grenze zwischen den zwei Bereichen. Hier findet die Denitrifikation statt, hier wird gerührt. Wir haben da vorne einen Rührer an dem Pfosten hängen. Sprecherin: Unter Sauerstoffabschluss wandeln Bakterien nun die Nitrate in elementaren Stickstoff um, also in Luft-Stickstoff, der in die Atmosphäre entweicht und die Gewässer damit nicht mehr belastet. Das bei der biologischen Reinigung entstehende Schlamm-Wasser-Gemisch wird weitergeleitet, zu den Nachklärbecken. Auf dem Boden der Rundbecken setzen sich die Schlammflocken aus der biologischen Reinigung ab. Mann: Das sind 16 Nachklärbecken nach der Biologie. Dort wird dieser Schlamm, den wir jetzt gerade eben gesehen haben, wieder in die Mitte hinein geleitet über ein Rohr und dann wieder zurückgepumpt in die Belebungsbecken, weil der muss er weiter arbeiten. Das ist ja nicht so, dass der denn vorbei ist, der muss hier weiter arbeiten. Sprecherin: Ein Teil des Belebtschlamms, also der Bakterien, arbeitet in den Belebungsbecken weiter am Reinigungsprozess, nur der Überschuss wird abgeführt. Mann: Nur der Anteil, der sich zusätzlich gebildet hat, also dieser sogenannte Überschussschlamm, der wird dann weiter gepumpt zu den Eindickern. Sprecherin: Vor den Eindickern besteht der Schlamm noch zu 99 Prozent aus Wasser, danach sind es vier Prozent weniger.
Biologische Reinigung von Abwasser Übung
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Gib die frühere Reinigung von Abwasser an.
TippsDie gesuchte Bezeichnung besteht aus zwei Wörtern. Das zweite Wort ist Reinigung.
Früher wurden Gewässer rein mechanisch gereinigt.
Bei der mechanischen Reinigung werden riesige Rechen eingesetzt. Einen kleinen Rechen siehst du in der Abbildung oben.
LösungDie Reinigung von Abwässern, wie z. B. von Haushalten, fand früher rein mechanisch statt. Dies wird als mechanische Reinigung bezeichnet. Heutzutage schließt sich der mechanischen Reinigung noch die sogenannte biologische Reinigung an. In dieser kommen unter anderem gezielt Bakterien zum Einsatz.
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Beschreibe wichtige Aspekte der biologischen Reinigung.
TippsIn diesem Verfahren wird die Natur nachgeahmt.
Bakterien, die zu den Mikroorganismen zählen, spielen hier eine sehr entscheidende Rolle.
Viele Bakterien benötigen Sauerstoff.
LösungDie biologische Reinigung wird heutzutage nach der mechanischen Reinigung eingesetzt. In ihr werden gezielt Prozesse aus der Natur für die Reinigung von Wasser nachgeahmt. Es handelt sich also um eine rein natürliche Reinigung, bei der winzige Lebewesen, sogenannte Mikroorganismen, verwendet werden.
Auf der Abbildung siehst du Mikroorganismen, die in einem ein Millimeter großen Wassertropfen vorkommen. Zu diesen Mikroorganismen gehören auch die Bakterien, die bei der biologischen Reinigung eine große Rolle spielen.
Die Abwasser werden zuerst in den sogenannten Belebtschlamm geleitet, der aus Mikroorganismen besteht. Ihm wird Sauerstoff hinzugefügt, damit die Mikroorganismen schneller arbeiten können.
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Erkläre die Aufgabe des Belebtschlammbeckens.
TippsNitrobacter und Nitrosomas sind Bakterien, die an der Nitrifikation beteiligt sind.
Die Nitrifikation kommt unter anderem auch in Seen natürlich vor.
Viele Bakterien benötigen Sauerstoff zum Arbeiten.
LösungDu hast jetzt viel über den sogenannten Belebtschlamm erfahren. Hier findest du nun noch einmal die wichtigsten Informationen:
- Im Belebtschlamm befinden sich Mikroorganismen, wie Bakterien, Pilze und Einzeller.
- Die im Belebtschlamm ablaufenden Prozesse kommen auch in der Natur (z. B. in Flüssen) vor und werden hier gezielt zur Reinigung von Abwasser eingesetzt.
- Pseudonomasbakterien sind verantwortlich für den Abbau von Kohlenstoffverbindungen.
- Nitrosomas und Nitrobacter verwandeln bei der Nitrifikation unter Verbrauch von Sauerstoff Ammoniak zu Nitrat.
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Erläutere den gesamten Ablauf der biologischen Reinigung.
TippsSchaue dir die oben stehende Abbildung genau an. Sie zeigt zwei wichtige Prozesse der biologischen Reinigung.
Aerob bedeutet, dass Sauerstoff benötigt wird. Anaerobe Prozesse laufen ohne Sauerstoff ab.
Nach der Denitrifikation gelangt das Abwasser in die Nachklärbecken.
LösungDu hast nun sehr viel über die biologische Reinigung erfahren. In der Abbildung siehst du noch einmal die zwei Prozesse, die in dem Belebtschlammbecken ablaufen.
- Bei der Nitrifikation wird durch Düsen Sauerstoff in das Becken gepumpt und die Bakterien wandeln aerob, also mit Sauerstoff, Ammoniak in Nitrat um.
- In einem weiteren Belebtschlammbecken findet anaerob, also ohne Sauerstoff, unter ständigem Rühren die Denitrifikation statt. Der Stickstoff wird an die Atmosphäre abgegeben.
- Nach den Belebtschlammbecken fließt das Abwasser in die Nachklärbecken.
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Zeige Mikroorganismen der biologischen Reinigung auf.
TippsNur ein Element ist kein Mikroorganismus der biologischen Reinigung.
Viren werden nicht bei der biologischen Reinigung eingesetzt.
LösungBei der biologischen Reinigung werden unter anderem gezielt die Bakterien Pseudonomas, Nitrobacter und Nitrosomas eingesetzt. Neben weiteren Bakterien kommen im Belebtschlamm auch Pilze und Einzeller zum Einsatz.
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Stelle den natürlichen Stickstoffkreislauf dar.
TippsN₂ ist die chemische Formel für den elementaren Stickstoff, der auch Luftstickstoff genannt wird.
Bei der Nitrifikation entsteht Nitrat. Bei der Denitrifikation entsteht Luftstickstoff.
Achte genau auf die einzelnen Pfeile in der Abbildung.
Unter Stickstofffixierung versteht man den Prozess der Umwandlung des elementaren Stickstoffs N₂, in diesem Fall in Ammonium.
LösungWie du bereits erfahren hast, werden bei der biologischen Reinigung Prozesse aus der Natur eingesetzt. Diese kommen nicht nur in Gewässern, sondern auch an Land vor. So z. B. der dargestellte natürliche Stickstoffkreislauf.
Mit der Abbildung und den unten stehenden Informationen kannst du dies nun noch einmal nachvollziehen.
- Der elementare Stickstoff (N₂) aus der Luft wird von den Bakterien gebunden und bei der sogenannten Stickstoff-Fixierung in Ammonium umgewandelt.
- Aus den Exkrementen von Tieren produzieren spezifische Bakterien, unter anderem bei der Ammonifikation, Ammonium.
- Ammonium wird von sogenannten nitrifizierenden Bakterien mit Hilfe von Sauerstoff über Nitrit zu Nitrat umgewandelt.
- Das entstandene Nitrat wird zum Teil von Pflanzen aufgenommen und zum anderen Teil von Bakterien ohne Sauerstoff bei der Denitrifikation zu elementarem Stickstoff (N₂) umgewandelt.
- Hier kann also der Kreislauf von Neuem beginnen.
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