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S Biol klärung

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Biologische Abwasserklärung   

Einführung 
Die  sorgfältige Aufbereitung von Abwässern aus Haushalt und Industrie war vor rund 100 Jahren ein wesentliches Anliegen der Regierungen. Dies ist bis heute so geblieben. Die Abwasserklärung ist ein hygienisches Anliegen, einmal für die menschliche Gesundheit, aber auch im Rahmen eines modernen Umweltschutzes.
Angesichts der zunehmenden Trinkwasserknappheit erscheint eine Abwasserklärung heute in besonderem Maße aktuell.
               
Info zu herkömmlichen Kläranlagen:                                           
Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Kl%C3%A4ranlage
z.B. Kläranlage Karlsruhe: https://www.karlsruhe.de/b3/bauen/tiefbau/entwaesserung/klaeranlage.de
 

Info zu Biologische Kläranlagen:
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 Eschericha 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:
Krefelder Verfahren: In einem unbewegten Filterbecker setzen sich Schwebstoffe ab, im Kiesbett werden Grobstoffe weiter abgeschieden, gleichzeitig kann durch Binsenbewuchs der BSB5 Wert in 5 Tagen um 50% gesenkt werden. (BSB5= biologischer Sauerstoffverbrauch in 5 Tagen). Pro Tonne Fäkalienabwasser werden 1 Quadratmeter Filterbecken benötigt. Der anfallende Schlamm muss von Zeit zu Zeit entfernt werden. 
Kikuth- Verfahren (Wurzelraumverfahren): Das Klärbecken wird mit einer Tonschicht abgedichtet, es erhält ein Kiesbett und wird mit Binsen und anderen Wasserpflanzen bestückt. Die im Wurzelbereich entstehenden viele kleine aerobe und anaerobe Ökosysteme bauen Fäkalien besonders rasch ab. Da die Fließrichtung horizontal verläuft, verschlammen die Becken wesentlich langsamer.
 
Die Vorteile solcher biologisch ausgerichteten Kläranlagen werden in dem geringen Energieaufwand, in der guten Reinigungsleistung auch bei sehr stark schwankender Abwasserzufuhr und in der sehr großen Toleranz bezüglich der Inhaltsstoffe des Abwassers gesehen. Nachteilig ist der große Flächenbedarf und die Zeitdauer der Reinigung. 

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;
 
 
Biologische Kläranlage Arbeitsunterlage  --------------------------------------------------------
Biologische Abwasserreinigung
Jürgen Haxel

Info: 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.)
 
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:
Kurve A: Kontrolle 1Bei im Backofen bei 1000 Celsius 20min lang sterilisierten Böden ohne Binsen.
Kurve B: Kontrolle 2 Gartenboden +Wasser + Phenol.
Kurve C: Test: Boden + Binsen+Wasser +Phenol.
 

mögliches Ergebnis:
Nach 4 Tagen ist Phenol nicht mehr nachweisbar
 


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;
 
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