Abwasser - Experimente Biologie

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Einführung  Die Klärung von menschlichen Abwässern ist ein wesentliches Anliegen im modernen Umweltschutz. Viele Schulversuche zum Thema erscheinen apparativ und zeitlich sehr aufwendig.  Info 
Die herkömmliche Kläranlage enthält eine Reihe von Maßnahmen, die nach einander folgen: Eine Mechanische Klärung versucht, gröberen Schmutz zu entfernen, die anschließende Fettabscheidung entfernt Speisefette oder Öle. die  biologische Reinigung will schädliche Keime, Samen oder organische Kleinteile  mit Hilfe von Bakterien zu organischen Verbindungen abbauen. Anschließend erfolgt ein Absetzen des Restschlamms in einem riesigen Becken bei sehr geringer Strömung. Bei Industrieabwasser ist noch eine chemische Klärung zwischengeschaltet.       Arbeitsmodell:    herkömmliche Kläranlage  
Biologische Abwasseraufbereitung
Seit 1963 ist bekannt, dass Binsen und andere höhere Wasserpflanzen in der Lage sind, besonders rasch Abwässer zu klären. So wurde nachgewiesen, dass die Flechtbinse metallische Verunreinigungen aufnehmen kann, gleichzeitig wird der Gehalt an Salmonellen und Echericha coli wesentlich vermindert. 
Phenol, das als Abfallstoff der chemischen Industrie anfällt, wird rasch in der Pflanze selbst abgebaut. Binsen können auch im verunreinigten, sauerstoffarmen Wasser wachsen, da mit Hilfe ihres Aerenchyms die Wurzeln auch in fast anaerober Umgebung ausreichend mit Sauerstoff zu versorgen sind. Die im Wurzelbereich entstehenden Mikro-Ökosysteme tragen mit ihrem Artenreichtum an aeroben und anaeroben Bakterien wesentlich zur Reinigungsleistung bei. Zwei Verfahren sollen erwähnt werden:
Schulversuch: Um den Schulversuch besonders effektiv zu gestalten, wurde mit käuflichem Gartenboden gearbeitet und zum Nachweis der Effektivität der Abbau von Phenol gewählt, das durch eine Farbreaktion gut nachweisbar ist. Wachstumskurven von Bakterien wurden aus hygienischen Gründen nicht durchgeführt, da alle Arten von Bakterien wachsen.
Phenolnachweis: Reaktionslösung1: 0.07g Nitroanilin in 16ml 0,01normaler Salzsäure, alles auf 100ml auffüllen. Reaktionslösung 2: frische Lösung von 1g Natriumnitrit in 100ml Wasser.
Eichreihe: In einer Eichreihe mit wenigstens 6 verschiedenen Konzentrationen (von 200mg Phenol/Liter Abwasser = tiefrote Farbe bis zu  0,8mg Phenol/Liter =   Nachweisgrenze) werden verschiedene Farbtiefen erreicht. Diese Lösungen bleiben etwa 3 Wochen stabil. Im Vergleich mit der Farbtiefe der im Abwassertest erreichten Färbung ist eine Abschätzung des noch vorhandenen Phenols im Abwasser möglich.
Test: 2ml der zu untersuchenden Wasserprobe werden mit  1ml 2n NaOH versetzt, dann werden  5ml Reaktionslösung zugegeben.                                                                                 
Versuchsaufbau: 
Blumenkasten1 Kontrolle: Boden, Wasser mit Phenol,
Blumenkasten2 Kontrolle: Wasser mit Phenol,
Blumenkasten3 TEST: Boden, Pflanzen, Wasser mit Phenol

Jeder Versuchsansatz ist mit 50mg Phenol /  1 Liter Wasser „verunreinigt“.  Es werden ca 30 Liter Wasser benötigt, um den Boden zu sättigen und den Kreislauf in Gang zu setzen. (Versuchsansätze mit 25mg Phenol / Liter Wasser und 75mg Phenol / Liter Wasser erbrachten vergleichbare Ergebnisse).
Ergebnisse: In der Abbildung sind Versuchsergebnisse dargestellt. 
Kontrolle1: Bei im Backofen bei 1000 Celssius 20min lang sterilisierten Böden ohne Binsen wird Kurve A erreicht. Kontrolle2: Gartenboden mit Wasser und Phenolzusatz B. -- Es kann interpretiert werden, dass der Kurvenverlauf die Tätigkeit der üblichen Bodenbakterien widerspiegelt. Test: Versuch C: Boden, mit Binsen, Wasser und Phenol. Schon nach 4 Tagen ist Phenol nicht mehr nachweisbar.   Lit: Kikuth, R. (1981): Abwasserreinigung in Mosaikmatritzen aus aeroben und aneroben Teilbezirken, GWF-Schriftenreihe München;Kopp, R.(1982): Das Verfahren der Wurzelraumentsorgung –eine Alternative zur konventionellen Klärtechnik, Hannover;   Seidel, K. (1981): Pflanzenkläranlagen Krefelder System, Zf. Sicherheit in Chemie und Umwelt 127-129;
Zimmermann, W. (1973): Verminderung der Eutrophierung von Oberflächengewässern durch Anpflanzung der Flechtbinse Sirpus lacustris;   Haxel, J. u V. Schneider (1996): Abwasseraufbereitung im Schulverschun PdN-Bio, 1/ 45;
Evonik (2017) Informationheft zu Wasser und seiner Bedeutung  Evonik Magazin  Leserservice Postfach 774477 , 45128 Essen
Wasser: https://de.wikipedia.org/wiki/Wasser 11.11.2017 

 
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