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Die Abwasserreinigung - Referat
Abwasserreinigung
Einleitung
Wasser spielt in unserem leben eine wichtige Rolle. Ohne Wasser können wir nicht überleben.
Damit wir Selbiges nutzen können, müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt sein, von denen die Wichtigste die Sauberkeit ist. Trinkwasser, wie wir es benötigen, sollte frei von Salzen und Bakterien sein, gleichzeitig aber auch keine Reinigungsmittel enthalten. Wir möchten hier nun die verschiedenen Methoden zur Abwasserreinigung vorstellen.
Mechanische Verfahren
Rechen
Rechen ist die gröbste Reinigungsstufe. Hier zu wird das fließende Abwasser durch einen Rechen geleitet, welcher die Verunreinigungen zurückhält.
Anwendungsbereich:
Erste Klärstufe in einer Kläranlage. Hält nur grobe Verunreinigungen zurück
Bild: Feinrechen mit Rechengut-Fang
Filtern:
Filtern ist eine bewährte und gleichzeitig vielseitige Methode. Das Abwasser fließt durch ein Filtergitter / Filtermembran, welcher dann mittlere bis feine Schwebestoffe zurückhält.
Anwendungsbereich:
Kein spezieller. Je nach Anwendung aber aufwändig in der Wartung
Abschöpfen:
Durch Abschöpfen können speziell schwimmende Verunreinigungen beseitigt werden.
Diese Methode kann jedoch nichts gegen Schwebepartikel ausrichten
Anwendungsbereich:
Beseitigung von Öl, Fett, Schaum
Bild: Nachklärbecken, funktioniert nach dem Abschöpf- und Sedimentationsverfahren
Sedimentation
Bei diesem Verfahren lässt man das Abwasser in einem Becken abstehen. Gemäß der Schwerkraft sinken Schwebestoffe zu Boden und können abtransportiert werden.
Anwendungsbereich:
Entfernung organischer Schwebestoffe
Biologische Verfahren
Belebtschlamm-Verfahren
Beim Belebtschlamm-Verfahren wird dem Abwasser ein biologisches Gemisch zugefügt, welches Bakterien enthält. Diese Bakterien ernähren sich von den im Abwasser enthaltenen
Schmutzpartikeln und zersetzten diese.
Anwendungsbereich: Hauptklärstufe von Kläranlagen, Zersetzung organischer Stoffe und Fäkalien
Bild: Belebungsbecken, mit aktiver Sauerstoffzufuhr (Röhren links und rechts an den Wänden)
Chemische Verfahren
Hinzufügen von Chemikalien
Wasserenthärter:
Magnesium und Calcium-Ionen lösen eine Kalkbildung (Calciumcarbonat) aus. Dadurch wird das Wasser härter. Wird dieses Wasser unter hoher Temperatur verwendet, führt dies zu Problemen. Man kann entgegenwirken, wenn man Calcium-Hydroxid und Soda hinzugibt. Dieses Verfahren wurde aber von der Wasserenthärtung durch Ionentauscher verdrängt.
Oxidationsmittel werden hinzugefügt, um die Reduktionsmittel zu neutralisieren.
Reduktionsmittel werden hinzugefügt, um Oxidationsmittel wie z.B. Ozon oder Chlor zu neutralisieren. Diese werden weiter angewendet, um die Membrane vor der Zersetzung zu schützen.
Flockung:
Dieses Verfahren besteht aus verschiedenen Einzelschritten und benutzt man zur Entfernung von Schwebstoffen. Als erstes werden Flockungshilfsmittel (z.B. Leim, Stärke, Polyelektrolyte auf der Basis von Polyacrylamid) hinzubegeben. Dank der Schwerkraft sedimentieren diese Teilchen und können entfernt werden, auch durch Filtration. Eine weitere Wasserbehandlung ist oftmals nötig, da das gereinigte Wasser immer noch Schwebstoffe enthalten kann.
Wasserenthärtung / De-Ionisation
De-Ionisation wird durch einen Ionentauscher realisiert. Mit stark sauren H.-Austauscher, die mit Säure regeneriert werden, ist es möglich, alle im Wasser gelösten Kationen (positiv geladene Teilchen wie zum Beispiel die für die Wasserhärte verantwortlich sind: MG2+ oder Ca2+ Ionen) durch Wasserstoffatome (H+), dies nennt man De-Ionisation, die so genannte Vollentsalzung. Die übliche Wasserenthärtung wird ebenfalls durch Ionentauscher realisiert. Die Härtebildner Mg2+ oder Ca2+ gegen andere Kationen, meistens Na+ ausgetauscht.
Die Härtebildner werden auf der Austauschermatrix des Ionentauschers festgehalten, während die Natrium-Ionen vom Austauschmaterial ins Wasser abgegeben werden. Das Austauschermaterial wird durch geeignete Chemikalien, meistens Natriumchlorid (NaCl), bei Erschöpfung der Austauschfähigkeit regeneriert.
Desinfektion
Die Desinfektion ist ein wichtiger Prozess in der Wasserreinhaltung. Dabei werden ungewünschte Mikroorganismen im Wasser abgetötet. Es gibt verschiedene chemische Verfahren, um das Wasser zu desinfizieren; z.B. Ozondesinfektion, Chlordesinfektion, UV-Desinfektion.
Chlor: Cl hat den Nachteil, dass sich Chloramine und chlorierte Kohlenwasserstoffe ergeben, die krebserregend (Carcinogen) sein können. Um dies zu vorzubeugen, kann man Chlordioxid (CLO2) verwenden. Chlordioxid ist ein wirksames Desinfektionsmittel bis zu einer Konzentration von 0,1ppm in einem großen PH-Bereich. Chlordioxid zerstört die Zellwand der Bakterien und reagiert mit Aminosäuren im Zellplasma der Bakterien, um diese abzutöten. Ein entstehendes Nebenprodukt bei dieser Reaktion sind Chlorite (Salze der chlorigen Säure), die jedoch keine Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellen.
Ozon: Ozon wird für die Wasserdesinfektion in Europa schon seit über einem Jahrhundert verwendet. Die Kapazitäten der verwendeten Ozon-Generatoren können sich bei großen Anlagen auf bis zu 100kg pro Stunde belaufen. Die Wirkung des Ozons beruht auf seinem starken Oxidationsvermögen, das erheblich über dem des Chlors liegt. Die Reinigungsleistung des Ozons bei Geruch-, Bakterien- oder Virusbelastung ist sehr gut. Da Ozon nach der Anwendung rasch in Sauerstoff zerfällt, besitzt es über den Anwendungsort hinaus keine Depotwirkung.
UV-Strahlung: UV-Licht wird ebenso für die Wasserdesinfektion verwendet. Keime werden von Sonnenlicht abgetötet und Bakterien oder Pilze werden an der Ausbreitung gehindert. Diese natürliche Desinfektion kann durch die Verwendung von UV-Licht technisch realisiert und genutzt werden.
Destillation
Die Destillation kann auch als Verdampfung bezeichnet werden. Da die meisten Schmutzpartikel nicht verdampfen, können mit einem gut ausgelegten System sowohl organische als auch anorganische Verschmutzungen entfernt werden. Das Wasser kondensiert nach der Verdampfung wieder und die Schutzpartikel bleiben als Rückstand zurück.
Elektrodialyse
Elektrodialyse bezeichnet ein Trennverfahren nach dem Prinzip der Dialyse, bei dem die Wanderung der Ionen durch die permselektiven Membranen durch Anlegen einer elektrischen Gleichspannung beschleunigt wird. Durch Hintereinanderschalten mehrer anionen- und kationselektiver Ionenaustauscher-Membranen lässt sich eine De-Ionisierung der zu dialysierenden Flüssigkeit – im allgemeinen Wasser – bei gleichzeitiger Anreicherung der Ionen in den Elektrodenzellen erreichen. Die Elektrodialyse wird z.B. zur Meerwasserentsalzung angewandt, wenn der Salzgehalt unter 1g/l liegt, ebenso zur Trinkwasser-Gewinnung aus Brackwasser oder auch zur Regulierung der Härte des Wassers.
PH-Regulierung
Kommunales Wasser ist oft PH-reguliert, um Korrosion in den Rohrleitungen vorzubeugen und um zu verhindern, dass Blei aus alten Bleiwasserrohren ins Wasser gelangt. Der PH wird durch die Zugabe von Wasserstoffchlorid (HCl) im Basischen oder durch die Zugabe von Natriumhydroxid (NaOH) im sauren Milieu reguliert.
Praktische Anwendung
Natürlich werden zur Reinigung von normalem Abwasser nicht alle vorgestellten Methoden benötigt. Vielmehr werden auf Kläranlagen nach den spezifischen Voraussetzungen mit den benötigten Reinigungsstufen ausgestattet.
Ein paar dieser Anlagen möchten wir näher beschreiben
Allgemeine / städtische Kläranlagen.
Diese Anlagen reinigen das gesammelte Abwasser aus städtischen Haushalten. Verbaut wird dafür in der Regel Rechen, Sandfang (Abschöpfen und Sedimentierung) Belebtschlammbecken sowie Nachkläreinrichtungen zur Beseitigung von Klärbakterien und Phosphor (in Waschmitteln enthalten)
Bild: Normale Kläranlage. Gut erkennbar sind die Nachklärbecken sowie der Faulturm (enthält das Rechengut) und das Verwaltungszentrum von welchem aus die komplette Anlage ferngesteuert wird
Industrie-Kläranlagen
Diese Kläranlagen haben vor allem viele Chemische Reinigungsstufen. Diese Sorte von Kläranlagen gehört zu den effektivsten, weil sie besonders strenge staatliche Richtwerte einhalten müssen.
Sickergruben
Sickergruben sind immer weniger anzutreffen, da sie den neuen Abwassernormen oftmals nicht mehr entsprechen. Hauptsächlich sind sie auf dem Land zu finden, wo die Anbindung an eine örtliche Sammelanlage fehlt. Sickergruben funktionieren nach dem Sedimentverfahren,
wobei das Abwasser durch eine mehrstufig unterteilte Faulgrube fließt. Die abgesunkenen Fäkalien werden 1-mal pro Jahr abgesaugt und abtransportiert.
Bio / Pflanzenkläranlagen
Diese Anlage ist die moderne Weiterentwicklung der Sickergrube. Nach der Faulgrube wird das von Schwebestoffen befreite Abwasser intervallförmig in eine Art Pflanzenfilter geleitet.
Dieser Pflanzenfilter ist eine ein abgedichtetes Becken, welches mit speziellem kornförmigem Filtermaterial gefüllt und mit Feuchtliebenden Pflanzen bestückt wird. Diese sollen dann die restlichen Stoffe weiterverarbeiten
Dieses Referat wurde eingesandt vom User: Prillli
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