Du lernst für: Studiengang Technischer Umweltschutz: Wasserreinhaltung II
Angezeigte Ebenen:
- ? Wie wirkt sich eine Vorozonung auf die DOC-Anteile aus?
- Der nicht adsorbierbare Anteil steigt, da kleinere und (durch den Einbau von Sauerstoffatomen) polarere Moleküle entstehen.
- ? Wie lautet §4, Absatz 1 der Trinkwasserverordnung (2001)?
- "Wasser für den menschlichen Gebrauch muss frei von Krankheitserregern, genusstauglich und rein sein."
- ? Wann ist eine Totaloxidation sinnvoll?
- Nur bei sehr hohen DOC-Gehalten, wie bei spezifischen industriellen Abwässern oder Deponiesickerwässern. Totaloxidation erfordert einen hohen spezifischen Oxidationsmittelverbrauch.
- ? Wie lautet die Nernst'sche Gleichung und welche Abhängigkeit beschreibt sie?
- Die Nernst'sche Gleichung beschreibt die Abhängigkeit des Redoxpotentials E eines Redox-Paares von den auftretenden Konzentrationen:
E = E0 + 0,059/n * log([Ox.]/[Red.])
E0 bezeichnet das Normalpotential, n die Anzahl der übertragenen Elektronen und [Ox.] bzw. [Red.] ist jeweils das Produkt der auf der betreffenden Seite der Redoxhalbreaktion auftretenden Konzentrationen.
- ? Welches Redoxpotential wird für eine gute Desinfektionswirkung benötigt?
- Mindestens 0,46 V, besser sind 0,6 V.
- ? Wofür ist das Redoxpotential ein Maß, worüber macht es aber keine Aussage?
- Das Redoxpotential ist ein Maß für die Oxidationswirkung, es gibt jedoch keine Auskunft über die Geschwindigkeit, mit der die Oxidationsreaktionen ablaufen (Oxidationskinetik).
- ? Welchen Ansatz kann man für die Reaktionskinetik bei Einzelstoffen machen?
- ds/dt = -k * [Ox.] * c(S)
Die Geschwindigkeit der Reaktion ist also sowohl der Konzentration des Stoffes S wie der Konzentration des Oxidationsmittels bzw. dem Produkt der Konzentrationen der auf der betreffenden Seite der Redoxhalbreaktion auftretenden Stoffe proportional.
- ? Von welchen Faktoren (5) hängt die Desinfektionswirkung ab?
- Art des Desinfektionsmittels/-verfahrens
- Konzentration des Desinfektionsmittels
- Einwirkzeit
- Art der Mikroorganismen und deren Widerstandsfähigkeit
- andere, wie Temperatur, pH-Wert, Trübung
- ? Welches Verfahren wirkt nicht ganz so gut gegen Viren wie die anderen Verfahren?
- Chlor wirkt nicht ganz so gut gegen Viren wie ClO2, Ozon oder UV-Strahlung
- ? Wie wirken die verschiedenen Desinfektionsverfahren gegen Parasiten?
- Chlor und ClO2 schlecht (-), Ozon gut (+) und UV-Strahlung sehr gut (++).
- ? Wie unterscheiden sich die Desinfektionsverfahren Chlor, ClO2, Ozon und UV-Strahlung im Aufwand der Anwendung?
- Chlor: sehr geringer Aufwand, ClO2: geringer Aufwand, UV: mittlerer Aufwand, Ozon: hoher Aufwand
- ? Welcher Wert wird als Maß für die Effektivität eines Desinfektionsmittels angegeben?
- Der c-t-Wert wird als Effektivitätsmaß angegeben, dabei handelt es sich um das Produkt aus Desinfektionsmittelkonzentration c und Kontaktzeit t, über die diese Konzentration einwirken muss.
- ? Welche Mikroorganismen erfordern u. a. besonders hohe c-t-Werte bei der Desinfektion?
- Cryptosporidien.
- ? Warum sind die c-t-Werte nur als Anhaltswerte zu betrachten?
- 1. Kontaktzeit und Konzentration lassen sich in realen Wasseraufbereitungsnalagen i.d.R. nicht exakt bestimmen.
2. In realen Rohwässern treten Mikroorganismen häufig als Aggregate auf und nicht als Einzelorganismen, wie sie im Labor anzutreffen sind. Aggregate können von schützenden Substanzen umgeben sein. Trübstoffe behindern ebenfalls die Desinfektion.
- ? Welche Stoffe werden dem Wasser in welcher Form bei der Chlorung zugesetzt?
- 1. Chlorgas (Chlorgasverfahren) oder
2. Cl2-haltige Lösung oder
3. Gelöste OCl--Salze wie NaOCl, Ca(OCl)2.
- ? Auf welchen Wert begrenzt die Trinkwasserverordnung bzw. die "Liste der Aufbereitungsstoffe und Desinfektionsverfahren" [6] die Dosiermenge bei der Chlorung?
- Auf 1,2 mg/l freies Cl2 [6, S. 23].
- ? Wie hoch muss die Restkonzentration an freiem Chlor laut Trinkwasserverordnung bzw. gemäß der "Liste der Aufbereitungsstoffe und Desinfektionsverfahren" [6] nach der Aufbereitung mindestens und wie hoch darf sie höchstens sein?
- Mindestens 0,1 mg/l, höchstens 0,3 mg/l freies Cl2 [6, S. 23].
- ? Welche Restkonzentration an freiem Chlor sollte nach zirka 30 Minuten Kontaktzeit im Wasser verbleiben, um die Desinfektionswirkung aufrecht zu erhalten?
- Mindestens 0,1 mg/l freies Cl2.
- ? Nenne Vorteile der Chlorung mit Chlorgas!
- Günstige Beschaffung: Cl2 fällt bei der Produktion von Natronlauge an.
- Geringer Aufwand bei der Dosierung: Über Ventile und Injektoren wird das Chlorgas im Hauptstrom oder in einem Teilstrom gelöst, der mit dem Hauptstrom gemischt wird.
- Schnelle Reaktion mit Mikroorganismen und Wasserinhaltsstoffen
- ? Ist Chlorgas schwerer oder leichter als Luft?
- Chlorgas ist schwerer als Luft, es sammelt sich bei Undichtigkeiten in Kellern und Schächten und kann so eine erhebliche Gefahr darstellen.
- ? Nenne einen verfahrenstechnischen Nachteil der Chlorung!
- Der Umgang mit Chlor erfordert erhebliche Sicherheitsvorkehrungen. Chlorgas ist giftig und bildet mit Luft explosive Gemische.
- ? Wie lautet die Disproportionierungsgleichung zwischen Chlorgas und Wasser?
- Cl2 + H2O <--> HCl + HOCl
Es entstehen Salzsäure und unterchlorige Säure.
- ? Was ist das stärkere Oxidationsmittel, HOCl oder OCl-?
- HOCl ist das stärkere Oxidationsmittel.
- ? Wie verändert sich die Desinfektionswirkung von Chlor bei steigendem pH-Wert?
- Die Desinfektionswirkung nimmt mit steigendem pH-Wert ab, da wirksames HOCl verstärkt in weniger wirksames OCl- umgewandelt wird.
- ? Warum sinkt mit steigendem pH-Wert die Desinfektionswirkung von Chlor im Wasser?
- Chlorgas disproportioniert in Wasser zu HCl und HOCl. HOCl wiederum dissoziiert in H+ und OCl-. Bei steigendem pH-Wert verschiebt sich das entsprechende Gleichgewicht zugunsten der OCl--Produktion. OCl- ist ein schlechteres Oxidationsmittel als HOCl, so dass die desinfizierende Wirkung insgesamt nachlässt.
- ? Warum ist die Desinfektionswirkung von OCl- gering?
- Es ist ebenso wie die Zellwände negativ geladen und kann so aufgrund elektrostatischer Abstoßung nicht ins Zellinnere vordringen.
- ? Was ist das eigentliche Desinfektionsmittel bei der Chlorung mit Cl2?
- Das eigentliche Desinfektionsmittel ist die sich im Wasser bildende unterchlorige Säure HOCl.
- ? Warum ist die Desinfektionswirkung von Chlor bei der Aufbereitung von Oberflächenwässern häufig eingeschränkt?
- Oberflächenwässer weisen oft eine geringe Härte auf. Sie sind erst bei relativ hohen pH-Werten im Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht. Bei hohen pH-Werten wiederum dissoziiert das desinfektionswirksame HOCl in OCl-, welches eine geringe Desinfektionswirkung hat, da es nicht in die Zellen eindringen kann.
- ? Erkläre die Knickpunktchlorung!
- Ist Ammonium (NH4+) im Wasser enthalten, so reagiert dieses sehr schnell mit HOCl zu Chloramin (NH2Cl). Das desinfektionswirksame HOCl wird also durch Ammonium aufgebraucht. Bei Überschuss von HOCl gegenüber NH4+ reagiert das gebildete Chloramin weiter mit HOCl:
2 NH2Cl + HOCl <--> N2 + 3 HCl + H2O
Erst wenn sämtliches Chloramin aufgebraucht ist, tritt der Knickpunkt ein und weiter zugegebenes Chlor führt wieder zu einem Anstieg der HOCl-Konzentration.
- ? Wofür wurde die Knickpunktchlorung bis 1975/80 eingesetzt?
- Für die Entfernung von Ammonium. Heute wird Ammonium biologisch zu Nitrat oxidiert.
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