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Abwasserreinigung > Altklausurfragen > Flashcards

Altklausurfragen Flashcards

1
Q

1.Welche Komponenten zählen zum Belebungsverfahren auf einer Kläranlage?

A

Belebungsbecken, Nachklärbecken, Rücklaufschlamm

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2
Q
  1. Welche Umweltbedingungen können das Wachstum bzw. die Wachstumsgeschwindigkeit von Bakterien beeinflussen? Geben Sie 3 Umwelteinflüsse an
A

Temperatur
pH-Wert
Sauerstoff
Gifte

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3
Q
  1. Erläutern Sie die Abkürzungen EGW und EW
A

EGW: Einwohnergleichwert: gibt den einem Einwohner entsprechenden Anfall an Abwasser und Inhaltsstoffen an. Z.B. 1EGW =60g BSB5/E*d EW: Die Summe aus der Anzahl der Einwohner und Einwohnergleichwerte

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4
Q
  1. Warum soll im Sandfang die Elimination von mineralischen Abwasserinhaltsstoffen erfolgen = warum der Sand aus dem Abwasser entfernt werden muss?
A

Ablagerungen in Leitungen und Rohren Abrasion von schnell laufenden Pumpen Versandung des Faulbehälters (Schlammbehandlung)

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5
Q
  1. Warum sollte die Belüftung im Sandfang möglichst grobblasig sein?
A

Weil eine feinblasige Belüftung den biologischen Abbau gelöster organischer Verbindungen begünstigt

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6
Q
  1. Erläutern Sie das Funktionsprinzip einer Vorklärung. Welche Abwasserinhaltsstoffe werden in der Vorklärung entfernt und geben Sie die drei Hauptziele der Vorklärung an.
A

Durch Sedimentation (Absetzen) werden körnige und flockige organische Schwebstoffe entfernt. Hauptziele: Schutz vor Verstopfungen, kostengünstige Abtrennung der org. Stoffe, die für die Methanproduktion verwendet werden, Entlastung des Belebungsbeckens

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7
Q
  1. Welche Bauform wird häufig für eine Vorklärung verwendet und auf welchen Abwasserdurchfluss wird die Vorklärung bemessen?
A

Rechteckbecken Trockenwetterzufluss

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8
Q
  1. Nennen Sie 2 Bauformen von Nachklärbecken und geben Sie an, welche Bauform häufiger eingesetzt wird und nennen Sie den Grund
A

Rechteckbecken, Rundbecken

Häufiger: Rundbecken, weil im Rundbecken ein kontinuierlicher Abzug des Schlamms gewährleistet werden kann

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9
Q
  1. Zeichnen Sie ein Belebungsverfahren mit vorgeschalteter Denitrifikation. Beschriften Sie alle Becken, Leitungen und geben Sie die Milieubedingungen in den Becken an. Nennen Sie desweiteren je 2 Vor- und Nachteile dieses Verfahrens
A

Vorteile: - Optimale Ausnutzung des BSB5 im Rohabwasser - geringe Beckenvolumina aufgrund hoher Denitrifikationsrate - Optimale Anpassungsmöglichkeiten durch Kaskadenbauweise - Gute Steuerbarkeit Nachteile: - begrenzter Wirkungsgrad - Aufgrund der internen Rezirkulation/hohe Wasserkreisläufe erhöhte Energiekosten - Durch die begrenzte interne Rezirkulation ist auch die Denitrifikation begrenzt

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10
Q
  1. Skizzieren Sie das UCT-Verfahren zur biol. Phosphorelimination. Beschriften Sie alle Becken und Leitungen und geben Sie die einzelnen Milieubedingungen in den Becken an. In welchem Becken findet die Phosphoraufnahme und -abgabe statt?
A

Phosphoraufnahme: im aeroben Milieu Phosphorabgabe: im anaeroben Milieu

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11
Q
  1. In welchem Milieu eines Belebungsbeckens, das als vorgeschaltete Denitrifikation ausgebildet ist, erfolgt der Kohlenstoffabbau?
A

Sowohl im anoxischen Milieu der Denitrifikation als auch im aeroben Milieu der Nitrifikation

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12
Q
  1. Erläutern Sie den Begriff Biofilmverfahren und grenzen Sie diesen ab zum Begriff Belebungsverfahren. Nennen Sie ein Beispiel für ein Biofilmverfahren
A

Biofilmverfahren: Auf Trägermaterialien wachsende Mikroorganismen -> sessil Belebungsverfahren: Im Abwasser Freischwimmende Mikroorganismen -> suspendiert Biofilmverfahren: Festbettreaktoren (Tropfkörperverfahren etc.) Tauchkörperverfahren, Wirbelbettverfahren

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13
Q
  1. Nennen Sie 2 Vor- und Nachteile des Biofilmverfahrens im Vgl. zum Belebungsverfahren
A

Vorteile: - Langsamwachsende Mikroorganismen (z.B Nitrifikanten) können in Form eines Biofilms einfacher angereichert werden. Im Fall der Nitrifkanten ist die Wachstumsrate nicht Minimumfaktor. Es können auch schwer abbaubare Verbindungen eliminiert werden. - Keine Schlammrückführung notwendig. Aufgrund der Entkopplung von Reaktor und Nachkühlung kann die Nachklärung getrennt optimiert werden - Die sessilen (Festsitzenden) Mikroorganismen können sich besser an das Milieu anpassen. - Geringerer Energiebedarf Nachteile: - Geringere Durchflusszeit des Abwassers durch den Reaktor zu betrachten - Fracht- und Konzentrationsstöße können schlechter gepuffert werden - Denitrifikation nur begrenzt möglich

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14
Q
  1. Nennen Sie 2 Vor- und Nachteile der Membrantechnik im Vgl. zum Belebungsverfahren
A

Vorteile: - Keimfreier Ablauf - Deutlich verbesserte Ablaufwerte - Verbesserter Abbau der org. Schmutzstoffe Nachteile: - höhere Kosten - Größerer Energieaufwand

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15
Q
  1. Nennen Sie 4 Faktoren, die die Rechengutelimination beeinflussen
A

Spaltweite Belegungsdichte Dauer d. Räumintervalls Turbulenz im Anströmbereich

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16
Q
  1. Wie werden Kläranlagen [[nach dem AbwaG §2 Abs. 3]] definiert?
A

Kläranlagen sind Einrichtungen, die dazu dienen die Schädlichkeit d. Abwassers zu vermindern oder zu beseitigen

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17
Q
  1. Geben Sie die Auswirkungen von Nähr- und Schadstoffen auf ein Gewässer an und geben Sie je 2 Beispiele für Stoffe
A

Nährstoffe: -Verursachen die Eutrophierung stehender und langsam fließender Gewässer und damit die Sekundärverschmutzung mit Algen Beispiele: Stickstoff und Phosphor Schadstoffe: - Wirken toxisch/Hemmend auf die Mikroorganismen im Abwasser/Gewässer Beispiele: Pestizide, Schwermetalle, endokrine Substanzen

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18
Q
  1. Definieren Sie Heterotroph und Autotroph
A

Heterotroph: Die Lebensweise von Mikroorganismen, bei der Energie zum Aufbau von Biomasse durch Oxidations- oder Reduktionsreaktionen gewonnen wird. Org. Substanzen dienen Als Elektronendonatoren und Kohlenstoff wird zum Aufbau von Biomasse aus org. Substanzen bezogen. (Mikroorganismen, die org. Stoffe aus organ. Stoffen aufbauen) Autotroph: Die Fähigkeit bestimmter Organismen mithilfe von Licht oder aber anorganischen Substrate als Energiequelle körpereigener, organischer Substanz aufzubauen. (Mikroorganismen, die org. Stoffe aus anorg. Stoffen aufbauen)

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19
Q
  1. Aus welchen Teilen setzt sich der Gesamtstickstoff im Abfluss einer kommunalen Kläranlage zusammen?
A

Gesamtstickstoff = org. Stickstoff (𝑁𝑜𝑟𝑔) + Amonuimstickstoff (NH4-N) + Nitritstickstoff (𝑁𝑂2) + Nitratstickstoff (NO3-N)

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20
Q
  1. Nennen Sie 3 Emissionen kommunaler Kläranlagen
A

Geräusche (z.B. Pumpen, Geblöse)
Gerüche (z.B. Rechen, Sandfang, Schlammbehandlung)
Aerosole (z.B. Walzenbelüfter, Abwasserstürze)
Abgase

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21
Q
  1. Definieren Sie den Begriff Schlammbelastung und erläutern Sie das unterschiedliche Verhalten von Mikroorganismen bzgl. der Substratelimination in schwach- und hochbelasteten Belebungsbecken
A

Sie bezeichnet die tägl. Belastung der Biomasse/Mikroorganismen im Belebungsbecken mit Abwasserverschmutzung

Hochbelastetes System: Viel Substrat; Sortierung der Nahrung, nur die am bestverwertbaren Stoffe werden umgesetzt; es verbleibt eine Restverschmutzung; unvollkommener Reinigungsgrad

Schwachbelastetes System: Mäßiges Substrat; geringe Restverschmutzung, weitgehende biol. Reinigung, auch schwer abbaubare Stoffe werden herausgeholt

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22
Q
  1. Skizzieren Sie eine Belebungsstufe mit
  2. Vorgeschalteter Denitrifikation und
  3. Simultaner Denitrifikation
    Beschriften Sie alle Stoffströme und Becken und nennen Sie jeweils 2 Vor- und Nachteile
A
  1. Vorgeschaltete Denitrifikation
    + Hohe Denitrifikationsgeschwindigkeit, da der zulauf relativ reich an org. Kohlenstoffverbindungen ist (dh. Geringe Beckenvolumina)
    + Prozess ist gut steuer- und anpassbar, es kann z.B. durch einfaches Abschalten eines Belüfters die anoxische Denitrifikationszone vergrößert werden
  • Begrenzter Wirkungsgrad
  • Aufgrund der internen Rezirkulation /hohe Wasserkreisläufe erhöhte Energiekosten
  1. Simultane Denitrifikation
    + sehr niedrige Nitrat-Ablaufkonzentrationen + keine Internen Wasserkreisläufe
  • Denitrifikationsgeschwindigkeit ist niedriger, da das System voll durchmischt und Der Sauerstoff aus den N-Zonen in die D-Zonen Verschleppt wird
  • Größere Beckenvolumina im Vgl. zur vorgeschalteten Denitrifikation, hohe Kosten
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23
Q
  1. Nennen Sie 2 prinzipiell unterschiedliche Möglichkeiten der Elimination von Phosphor aus kommunalem Abwasser?
A

Elimination durch chemische Fällung Elimination durch Inkorporation in Biomasse (biol. P-Elimination)

24
Q
  1. Nennen Sie 2 Parameter, mit denen die im Abwasser enthaltenen org. Kohlenstoffverbindungen charakterisiert werden? Geben Sie die Parameter als Abkürzung und ausgeschrieben an und geben Sie je eine Definition
A

Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB): Menge an Sauerstoff, welche zur Oxidation der gesamten im Wasser enthaltenen organischen Stoffe verbraucht wird

Biochemischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen (BSB_5): Menge an Sauerstoff, die zum biologischen Abbau gelöster organischer Verbindungen im Abwasser benötigt wird

25
Q
  1. Wonach erfolgt die Bemessung von a) Rechenanlagen und b) horizontal durchströmten Vorklärbecken?
A

a) Rechenanlagen werden nach der Fließgeschwindigkeit (bei Trockenwetterzufluss bemessen)
b) Horizontal durchströmte Vorklaerbecken werden nach der zul. Oberflächenbeschickung qA und nach der Durchflusszeit bei Trockenwetterzufluss bemessen

26
Q
  1. Warum soll die Geschwindigkeit des Abwassers vor dem Rechen 0,6 m/s nicht unterschreiten und 1,0 m/s nicht überschreiten?
A

< 0,6 m/s um Ablagerungen von Schmutzstoffen und Sand vor dem Rechen zu vermeiden
> 1,0 m/s um ein Durchdrücken des Rechenguts auf den Stäben zu vermeiden

27
Q
  1. Welche Bauteile zählen zum Belebungsverfahren auf einer Kläranlage
A

Belebungsbecken und Nachklärbecken

28
Q
  1. Geben Sie an, welches Milieu zur Nitrifikation erforderlich ist?
A

Aerobes Milieu

29
Q
  1. Aus welchen Zonen besteht ein Nachklärbecken (v. oben nach unten)?
A

Klarwasserzone, Trennzone, Speicherzone, Eindick- und Räumzone

30
Q
  1. Skizzieren Sie den Konzentrationsverlauf der Parameter 𝑂2,𝐶𝑆𝐵𝑓𝑖𝑙𝑡.,𝑁𝐻4+,𝑁𝑂3− für die Prozesse der Nitrifikation und Denitrifikation im Belebungsbecken in folgende Diagramme:
A

Vgl. Abbildung

31
Q
  1. Beschreiben Sie die biol. Phosphorelimination in Worten und nennen Sie die Voraussetzungen in den jeweiligen Stufen. Zeichnen Sie die Phosphatkonzentration qualitiativ ins Diagramm ein
A

Unter anaeroben Bedingungen nutzen einige strikt aerobe Organismen ihre Polyphosphatreserven als Energiequelle, um einen Kohlenstoffspeicher anzulegen (Phosphatrücklösung). (Voraussetzung: leicht abbaubare Kohlenstoffverbindungen bzw. hohe Schlammbelastung)

Die so „Leergepumpte“ Zelle nimmt unter aeroben Bedingungen in verstärktem Maße erneut Phosphat auf. Der Kohlenstoffspeicher dient als Energiequelle und als Substrat f. den Baustoffwechsel.

Das, was an Phosphor mehr aufgenommen wurde als vorher abgegeben wurde, ist der Nettoertrag der biol. Phosphorelimination

32
Q
  1. Geben Sie das typische Verhältnis von CSB zu BSB5 im Zulauf und im Ablauf einer kommunalen Kläranlage an?
A

Zulauf CSB:BSB5 = 2:1 Ablauf CSB:BSB5 = 10:1 Im Zuge der biol. Abwasserreinigung werden biologisch abbaubare Stoffe eliminiert, sodass die nur chemisch oxidierbaren Stoffe im Abwasser verbleiben und nicht abgebaut werden. Das Verhältnis CSB zu BSB steigt im Verlauf des Wasserweges

33
Q
  1. Wie wird dir Räumung des Rechens gesteuert?
A

Messung der Wasserstandshöhe Beginn der Reinigung bei einer Höhendifferenz von ca. 10cm

34
Q
  1. Nennen Sie die 2 häufigsten verwendeten Sandfangbauarten
A

Langsandfang, belüfteter Sandfang

35
Q
  1. Weshalb sollte die Vorklärung bei einer Kläranlage mit Denitrifikation nicht zu groß dimensioniert werden?
A

Für die Denitrifkation ist Kohlenstoff erforderlich. Daher sollte die Vorklärung so konzipert sein, dass die C-Konzentration nicht zu stark verringert wird, sondern auch im Zulauf zum Belebungsbecken noch genug leicht abbaubare Substanz vorliegt

36
Q
  1. Definieren Sie die Oberflächenbeschickung qA und geben Sie die Dimension an
A

Verhältnis vom Volumenstrom d. Zulaufs zur Beckenoberfläche [m/h oder m³/m²*h]

37
Q
  1. Für welche Verfahrensstufen auf der Kläranlage müssten Nachweise der Oberflaechenbeschickung erfolgen?
A

Sandfang
Vorklärung
Nachklärung

38
Q
  1. A) Skizzieren Sie das Verfahren einer vorgeschalteten Denitrifikation
    B ) In welchem Milieu des Belebungsbeckens erfolgt der Kohlenstoffabbau?
    C) Warum ist der Denitrifikationsbereich in der Regel kleiner als der Nitrifikationsbereich?
    D) Welche Gefahr besteht für die Prozessstabilität?
    E) Geben Sie 2 Vorteile der nachgeschalteten Denitrifikation an
A

b) Der Kohlenstoffabbau erfolgt sowohl im anoxischen Milieu der Denitrifikation als auch im aeroben Milieu der Nitrifikation
c) Da die denitrifizierenden MO schneller wachsen als die Nitrifikanten
d) Bei zu hoch eingestellter Rezirkulationsrate gelangt zu viel gelöster Sauerstoff in den Zulauf der Belebung, wodurch die Denitrifikationsrate gestört wird.
e) Nahezu jeder NO-3-N Ablaufwert erreichbar für Festbettrechnologie geeignet keine internen Wasserkreisläufe

39
Q
  1. Nennen Sie 3 Bereiche, wo Phosphor gefällt werden kann
A

Vorfällung (Vor Vorklärung)
Simultanfällung (in Belebung)
Nachfällung (nach Nachklärung)

40
Q
  1. Welche Bauteile zählen zur mech. Reinigung einer Kläranlage?
A

Rechen/Sieb, Sand-/Fettfang, Vorklärbecken

41
Q
  1. Definieren Sie: Raumbelastung und Schlammalter inkl. Dimension
A

Raumbelastung: Die Raumbelastung 𝐵𝑅 bezeichnet die tägl. Belastung des Volumens des Belebungsbeckens mit Abwasserverschmutzung (𝑘𝑔𝐵𝑆𝐵5𝑚3∗𝑑)) Schlammalter: Das Schlammalter 𝑡𝑇𝑆 ist die durchschnl. Aufenthaltszeit einer Schlammflocke im System (d)

42
Q
  1. Nennen Sie eine Rechenart für vorwärts und rückwärts geräumte Rechen
A

Vorwärts: Greiferrechen, Umlaufrechen, Bogenrechen

Rückwärts: Gegenstromrechen

43
Q
  1. Nennen Sie 3 Grundvoraussetzungen für eine erfolgr. Durchführung der Nitrifikation und Deniftrikation
A

Nitrifikation:

  • Vorhandensein von NH4+
  • aerobe Zone
  • Hohes Schlammalter

Denitrifkation:

  • Vorhandensein von NO3-
  • anoxische Zone
  • Heterotrophe Biomasse
44
Q
  1. Nennen Sie 3 Fällmittel für die Elimination von Phosphatverbindungen in kommunalem Abwasser an:
A

Aluminiumsulfat, Aluminiumchlorid, Kalkhydrat, Kalk, Kalziumhydroxid

45
Q
  1. Geben Sie an, ob für die Nitrifikation eine Belüftung im Belebgungsbecken benötigt wird?
A

Ja

46
Q
  1. Nennen Sie die 2 häufigsten in Kläranlagen verwendeten Sandfangbauarten und nennen Sie 3 Gründe, warum der Sand aus dem Abwasser entfernt werden muss
A

Langsandfang, belüfteter Sandfang Ablagerungen in Leitungen und Rohren

47
Q
  1. Nennen Sie die zentrale Aufgabe der Vorklärung und nennen Sie 2 Vorteile für die biologische Stufe , wenn eine Vorklärung auf einer Kläranlage vorhanden ist
A

Aufgabe: Abtrennung von sedimentierbaren, organischen Schwebstoffen
Vorteile: Biologische Stufe wird mit Kohlenstoffen entlastet, Sauerstoffbedarf wird im Belebungsbecken gesenkt

48
Q
  1. Definieren Sie die Milieubedingungen aerob, anoxisch, anaerob
A

aerob: Vorhandensein von gelöstem Sauerstoff
Anaerob: Kein Sauerstoff vorhanden Anoxisch: Chemisch an NO3 gebundener Sauerstoff

49
Q
  1. Stellen Sie die Reaktionsgleichung der Nitrifikation und der Denitrifikation dar
A

NH4+ + 1,5 O2 – Nitrosomonas –> NO2 + H2O + 2 H’
NO2- + 0,5 O2 – Nitrobacter –> NO3-
4 NO3- + 4 H’ + 5 CH2O -> 5 CO2 + 2 N2 + 7 H2O

50
Q
  1. Zeichnen Sie die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit v eines Enzyms bzw. der Abbaugeschwindigkeit als Funktion der Substratkonzentration. Welche Bedeutung kommt der Konstanten K zu ?
A

𝐾𝑠=Michaelis-Menten-Konstante=0,5*vmax

51
Q
  1. Skizzieren Sie einen belüfteten Sand/Fettfang, beschriften Sie die 3 wesentlichen Komponenten und erläutern Sie das Funktionsprinzip in 4 Stichpunkten
A

Komponenten: Lufteintrag, Pumpe, Tauchwand
Funktion: Erzeugung einer Wirbelströmung durch Lufteintrag (Überlagerung von horizontaler und vertikaler Geschwindigkeit), Verringerung der Dichte durch Lufteintrag, Fließgeschwindigkeit weitgehend unabh. vom Abwasserzufluss, positiv Aufschwimmen vom Fett

52
Q
  1. Warum sollte die Belüftung im Sandfang möglichst grobblasig sein?
A

Weil eine feinblasige Belüftung den biologischen Abbau gelöster organischer Verbindungen begünstigt

53
Q
  1. Was bedeutet CSB? Quantifizieren Sie den Messwert und geben Sie an, wie hoch die CSB-Konzentration im häuslichen Abwasser ist?
A

Mit dem CSB wird der chem. Sauerstoffbedarf [mg O2 pro Liter] bestimmt. Dieser quantifiziert als Sauerstoffäquivalent die chemisch oxidierbaren organischen Kohlenstoffverbindungen. Die CSB-Konzentration im kommunalen Abwasser liegt zwischen 600-1200 mg/L

54
Q
  1. Erläutern Sie 3 wesentliche Auswirkungen und verfahrenstechnische Konsequenzen, die sich für eine konventionelle Kläranlage nach dem Belebungsverfahren ergeben, wenn auf eine Vorklärung verzichtet wird
A
  • keine Sedimentation und Abzug des Primärschlammes (org. Stoffe)
  • die biol. Abwasserreinigung wird stärker mit organischen Stoffen und biol. Abbaubaren Stoffen (BSB/CSB) belastet
  • Schwerer abbaubare Stoffe werden zunächst nicht von den Mikroorganismen abgebaut. Es verbleibt ggf. eine Restverschmutzung im Abwasser und im Ablauf der Nachklärung ins Gewässer
  • Darüber hinaus vergrößert sich der Schlammvolumenstrom und die Leistung der Pumpen und Nachklärung vergrößert
  • Um diese Effekte auszuschließen ist das Belebungsbeckenvolumen, Nachklärbeckenvolumen und Schlammalter zu vergrößern, um die Reinigungsleistung zu erhöhen -> zus. Kosten
55
Q
  1. Definieren Sie die Begriffe Fällung und Flockung und nennen Sie 2 Anwendungsfälle
A

Unter Fällung wird die Überführung im Wasser gelöster Ionen oder anderer Inhaltsstoffe in ungelöste Teilchen verstanden. Das Zusammenballen der kleinen Teilchen zu gut absetzbaren Aggregaten wird als Flockung bezeichnet Anwendungsfälle der Fällung und Flockung sind: - Entfernung von Metallen oder Phosphat aus dem Abwasser - Entfernung von biol. Schwer abbaubaren organischen Verbindungen

Abwasserreinigung (2 decks)

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