Wasser
Im Bereich Wasser liegt der Fokus auf der Wasserbehandlung. Ziel der Wasserbehandlung ist es stets, bestimmte Inhaltsstoffe aus dem Wasser zu entfernen. Dies kann dazu dienen, Abwasser vor der Einleitung in ein Gewässer zu reinigen, also die Umwelt zu schützen. Ziel der Wasserbehandlung kann es aber auch sein, Wasser für einen bestimmten Zweck nutzbar zu machen, wie z. B. bei der Trinkwasseraufbereitung.
Feststoffe können in Anlagenkomponenten, wie z.B. Rohrleitungen und Armaturen, leicht zur Verstopfung führen. In mehrstufigen Wasserbehandlungsanlagen erfolgt daher in der Regel zunächst eine Feststoffentfernung mit mechanischen Verfahren. Bei mechanischen Verfahren werden die Feststoffe weder physikalisch noch chemisch verändert. Es findet lediglich eine Abtrennung der Feststoffe von der flüssigen Phase (Wasser) statt.
Fest-Flüssig-Trennung in einem Absetzbecken, Visualisierung der Strömungsverhältnisse
Lerninhalte/Übungen
- Grundprinzip zur Abtrennung von Feststoffen aus Suspensionen in einem Absetzbecken
- Bestimmung der hydraulischen Oberflächenbelastung
- Einfluss folgender Parameter auf den Trennprozess:
- Feststoffkonzentration
- Durchfluss
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Feststoffentfernung aus einem Rohwasser mit Druckentspannungsflotation
Lerninhalte/Übungen
- Funktionsweise der Druckentspannungsflotation
- Herstellung eines stabilen Betriebszustandes
- Einfluss unterschiedlicher Parameter
- Konzentration des Flockungsmittels
- Konzentration des Flockungshilfsmittels
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Grundlegende Funktionsweise und Visualisierung des Prozesses
Lerninhalte/Übungen
- Funktionsweise der Druckentspannungsflotation
- Lösen von Gasen in Flüssigkeiten:
- Gesetz von Henry
- Gesetz von Dalton
Demonstration von Tiefenfiltration und Rückspülung von Filtern
Lerninhalte/Übungen
- Druckverhältnisse in einem Filter
- Einflussfaktoren auf den Druckverlust (Gesetz von Darcy)
- Durchfluss
- Höhe des Filterbettes
- Durchlässigkeit des Filterbettes
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Ziel der biologischen Abwasserreinigung ist die Elimination organischer, biologisch abbaubarer Stoffe. Diese Elimination erfolgt durch Mikroorganismen, welche die organischen Stoffe als Nahrungsquelle verwenden. Durch diesen biologischen Abbau findet also eine Stoffumwandlung statt.
Sequencing batch reactor
Lerninhalte/Übungen
- Funktionsweise des SBR-Verfahrens
- Stickstoffelimination durch Nitrifikation und Denitrifikation
- Einfluss der Zyklusgestaltung auf das Reinigungsergebnis
- Aufnahme und Interpretation von zeitlichen Konzentrationsverläufen
- Bestimmung von Umsatzraten
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Kläranlage im Labormaßstab: aerober biologischer Abbau organischer Stoffe, Anlagensteuerung via SPS
Lerninhalte/Übungen
- Belebtschlammverfahren kennenlernen
- Funktionsweise der Nitrifikation und vorgeschalteten Denitrifikation
- Herstellung eines stabilen Betriebszustandes
- folgende Einflussgrößen erkennen
- Rücklaufschlammverhältnis
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- Rücklaufschlammverhältnis
biologische, aerobe Wasserbehandlung mit Biofilmverfahren: Tropfkörper
Lerninhalte/Übungen
- Funktionsweise eines Tropfkörpers
- Aufnahme von Konzentrationsprofilen
- Herstellung eines stabilen Betriebszustandes
- Erkennen folgender Einflussgrößen:
- Durchfluss der Rezirkulation
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- Durchfluss der Rezirkulation
aerober Submersreaktor
Lerninhalte/Übungen
- Einfluss der Gasleerrohrgeschwindigkeit auf:
- Gasgehalt
- Stoffübergangskoeffizient
- Mischzeit
- Flüssigkeitsleerrohrgeschwindigkeit
anaerober Abbau organischer Stoffe in Rührbehälter und UASB-Reaktor zur Biogaserzeugung
Lerninhalte/Übungen
- anaerobe Wasserbehandlung kennenlernen
- Einfluss von Temperatur und pH-Wert auf den anaeroben Abbau
- Funktionsweise eines UASB-Reaktors
- Vergleich von einstufiger und zweistufiger Betriebsweise
- Beobachtung und Optimierung der Betriebsbedingungen
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Industrielles Abwasser enthält oftmals gelöste, anorganische Stoffe (z.B. Schwermetalle) oder organische Stoffe, die biologisch nicht abbau-bar sind. Dies trifft auch auf viele Deponiesicherwässer und kontaminierte Grundwässer zu. In einem solchen Fall eignet sich der Einsatz physikalisch/chemischer Verfahren.
Adsorption gelöster Stoffe an Aktivkohle
Lerninhalte/Übungen
- Aufnahme von Konzentrationsprofilen
- Aufnahme von Durchbruchskurven
- Zusammenhang zwischen Konzentrationsprofilen und Durchbruchskurven
- Bestimmung der Massenübergangszone
- Massenbilanz eines Adsorbers
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Membrantrennverfahren zur Gewinnung des Lösungsmittels aus einer Salzlösung, Anlagensteuerung via SPS
Lerninhalte/Übungen
- Montage, Reinigung und Konservierung von Membranmodulen
- Grundprinzip der Umkehrosmose
- Gesetz von Van’t Hoff
- Durchfluss des Permeats und Rückhaltevermögens abhängig von
- Druck im Rohwasser
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- Druck im Rohwasser
Enthärtung und Entsalzung durch Ionenaustausch
Lerninhalte/Übungen
- Kennenlernen der Enthärtung und Entsalzung durch Ionenaustausch
- Erkennen der unterschiedlichen Funktionsweisen von Kationen- und Anionenaustauschern
- kombinierter Einsatz von Kationen- und Anionenaustauschern zur Entsalzung
- Austauschkapazitäten und Regeneration
- Überprüfung der theoretisch berechneten Regenerationsdauer
Entfernung gelöster Stoffe durch Fällung / Flockung, Sedimentation der Flocken im Lamellenklärer
Lerninhalte/Übungen
- Kennenlernen der Fällung und Flockung
- Einfluss des pH-Wertes auf die Fällung
- Herstellung eines stabilen Betriebszustandes
- Bestimmung der erforderlichen Dosiermengen (Fällmittel, Flockungsmittel, Flockungshilfsmittel)
- Funktionsweise eines Lamellenklärers
Oxidation organischer Stoffe mit Wasserstoffperoxid und UV-Licht
Lerninhalte/Übungen
- Oxidation mit Wasserstoffperoxid und UV-Licht kennenlernen
- Aufnahme von Abbaukurven zur Untersuchung der Reaktionskinetik
- Einfluss der Wasserstoffperoxid-Menge auf den Prozess
Zu behandelndes Wasser enthält in der Regel mehrere Stoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften. Zur Entfernung dieser Stoffe reicht ein einzelnes Grundverfahren folglich nicht aus. Daher sind Wasserbehandlungsanlagen in der Regel mehrstufig aufgebaut.
Drei Grundverfahren der Wasserbehandlung: Tiefenfiltration, Adsorption und Ionenaustausch, Anlagensteuerung via SPS
Lerninhalte/Übungen
- Grundverfahren Tiefenfiltration, Adsorption und Ionenaustausch kennenlernen
- Beobachtung und Bestimmung des Druckverlustes bei der Tiefenfiltration
- Erarbeitung von Durchbruchskurven (Adsorption)
- Vergleich verschiedener Adsorptionsmaterialien
- Grundprinzip des Ionenaustausches kennenlernen
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Zwei Grundverfahren der Wasserbehandlung: Tiefenfiltration und Ionenaustausch
Lerninhalte/Übungen
- Grundverfahren Tiefenfiltration und Ionenaustausch kennenlernen
- Beobachtung und Bestimmung von Druckverlusten in einem Sandfilter
- erarbeiten von Micheau-Diagrammen
- Prinzip der Rückspülung
- erkennen der unterschiedlichen Funktionsweisen von Kationen- und Anionenaustauschern
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