Moderne Abwassertechnik: Erhebung, Modellabsicherung, Scale-up, Planung

Moderne Abwassertechnik......Page 4
Inhaltsverzeichnis......Page 8
Vorwort......Page 12
Einleitung Abwassertechnik – Stiefkind der Verfahrenstechnik?......Page 16
Danksagung......Page 20
1.1 Form und Gestalt der Mikroorganismen in Ökosystemen und in der industriellen Biotechnologie......Page 22
1.1.1 Eukaryotische und prokaryotische Zellen und ihre Struktur......Page 23
1.1.2 Grund- und Regulationsmechanismen des Stoffwechsels und der Energieumwandlung......Page 25
1.1.3 Mutation und Erbgutübertragung......Page 27
1.2.1.2 Biosynthese von Stoffwechselprodukten......Page 29
1.2.1.4 Industrieller Einsatz von Biomasse an natürlichen Standorten (Erzlaugungsverfahren)......Page 30
1.2.2 Substratabbau......Page 31
1.2.2.2 Methanbildung......Page 32
1.2.2.3 Oxidation von TOC- und TKN-haltigen Verbindungen......Page 34
2 Verfahrenstechnische Überlegungen zur Modellbildung in der biologischen Abwasserbehandlung......Page 42
2.1.1 Verweilzeitverhalten......Page 43
2.1.2.1 Reaktion 0. Ordnung (n = 0)......Page 57
2.1.2.2 Reaktion 1. Ordnung (n = 1)......Page 58
2.1.2.3 Reaktionen 2. Ordnung (n = 2)......Page 64
2.1.2.4 Reaktionen n. Ordnung......Page 65
2.1.2.5 Reaktion 1. Ordnung mit nicht abbaubarem Term......Page 71
2.1.3.1 C-Oxidation bei vernachlässigbarer Biomassezufuhr durch den Ablauf des Vorklärbeckens (VKB)......Page 74
2.1.3.2 C-Oxidation mit gleichzeitigem Biomassezuwachs......Page 81
2.1.3.3 N-Oxidation mit gleichzeitigem Biomassezuwachs......Page 99
2.1.3.4 Kinetik der Denitrifikation......Page 104
2.1.3.5 Kinetik des Sauerstoffverbrauches......Page 113
2.1.4 Kinetik streng anaerober Prozesse......Page 116
2.2 Reaktionstechnisches Verhalten von Reaktoren mit immobilisierter Biomasse......Page 120
2.2.1 Reaktion 1. Ordnung......Page 121
2.2.2 Reaktion variierender Ordnung......Page 125
2.3 Erkundung des Temperatureinflusses auf die biokinetischen Geschwindigkeitskoeffizienten......Page 129
2.4 Kinetik des Sauerstofftransports......Page 133
2.5 Zwischenbemerkungen zu Bioreaktor und Modellbildung......Page 140
3 Statistische Datenauswertungsverfahren......Page 144
3.1 Statistische Kennwerte und Prüfverfahren......Page 145
3.1.1 Statistische Kennwerte......Page 147
3.1.2 Statistische Prüfverfahren......Page 150
3.2 Regressionsrechnung......Page 159
3.3 Zwischenbemerkungen zu statistischen Auswertungsverfahren......Page 179
4.1 Biomassenzuwachs/Bestimmungsverfahren......Page 186
4.3 Allgemeine Bemerkungen zur Anwendung von Summenparametern bei der Modellbildung......Page 189
4.4.1 Statische Kulturen (batch culture)......Page 190
4.4.1.1 Die Adaptations- oder lag-Phase......Page 192
4.4.1.2 Exponentielles Wachstum......Page 193
4.4.1.3 Übergangsphase......Page 195
4.4.1.5 Absterbephase......Page 200
4.4.2.1 CSTRs ohne Biomasserückführung......Page 201
4.4.2.2 CSTRs mit Biomasserückführung......Page 202
4.4.2.3 Energiedichte, Scherkräfte und Belüften......Page 207
4.5 Tropfkörper – Kinetik mikrobieller Prozesse bei auf Füllkörpern immobilisierter Biomasse......Page 213
4.5.1 Prozessintensivierung – Fallstudie......Page 214
4.5.2 Versuchsplanung und -durchführung......Page 221
4.5.3 Diskussion der Modellergebnisse......Page 223
5 Durchführung kinetischer Untersuchungen mittels Labor- und Halbtechnikums-Belebtschlammreaktoren......Page 228
5.1.1 Versuchsplanung und -durchführung......Page 232
5.1.2 Batchreaktor – Versuchsplanung/-durchführung......Page 246
5.1.3 Zwischenbemerkungen zu einstufigen Belebtschlammreaktoren bei der Industrie-Abwasserreinigung......Page 261
5.2.1 Beschreibung der Anlage und Versuchsplanung......Page 263
5.2.2.1 Kurzer theoretischer Abriss......Page 269
5.2.2.2 CSTR-Kaskade – Messergebnisse und Modellvoraussagen......Page 272
5.3 Schlussfolgerungen zur Modellerstellung/-übertragung auf Bioreaktoren in der Klärtechnik......Page 277
6.1 Das Schlammalter als Planungs- und Betriebsregelgröße......Page 282
6.2.1 Theoretische Grundüberlegungen......Page 286
6.2.2 Anwendung des erweiterten Schlammalter-Modells......Page 288
6.2.3 Modellmäßige Prozessanalyse der Messergebnisse......Page 289
6.3 Schlussbetrachtungen zum Schlammalter-Modell......Page 295
6.4.3 Betriebliche Grundüberlegungen zur ABF......Page 299
6.4.4.1 Die (Θ(C))(Modell T=20 °C) -Prozessführung......Page 301
6.4.4.3 Prozessführung nach (Θ(C))(Handbetrieb,T=20 °C)......Page 311
6.5 ABF – IASI – Bemerkungen/Ausblick......Page 312
7.1 Einleitender Überblick......Page 316
7.2 Kommentar/Ausblick......Page 320
8.1 Abwassertechnische Klassifizierung von Suspensionen......Page 324
8.3 Zwischenbemerkungen/Ausblick......Page 328
9.1 Theoretische Grundüberlegungen......Page 330
9.2 Modellansätze bei Absetz-/Fluidisierungsprozessen......Page 332
9.3 Bemerkungen zu „zone-settling“ und Fluidisierungsansätzen......Page 344
10.1 Theoretische Aspekte......Page 350
10.2.1.1 Laborvorschrift – Allgemeines......Page 360
10.2.1.2 Diskussion der Ergebnisse......Page 361
10.2.1.3 Zwischenbemerkungen......Page 369
10.2.2.1 Allgemein......Page 370
10.2.2.2 Labor-Versuchsdurchführung......Page 371
10.2.2.3 Prozessanalyse und Diskussion der Ergebnisse......Page 373
10.3 Schlussbemerkungen zur Modellerstellung mittels Sedimentationsversuchen......Page 382
11.1 Schlammkompression – State of the Art......Page 388
11.3 Versuchsplanung und -durchführung......Page 391
11.4.1 Der Kurgaev’sche Kompressionsansatz......Page 400
11.4.1.1 Erweiterung des Kurgaev’schen Modells......Page 404
11.4.2 Der Coulson-Richardson-Kompressionsansatz (CR)......Page 406
11.4.2.1 Erweiterung des CR-Kompressionsansatzes......Page 407
11.5 Diskussion der Ergebnisse......Page 409
11.6 Dimensionierung eines statischen Eindickers......Page 418
11.7 Schlammkompression – Schlussbemerkungen......Page 420
12 Schlusswort – Ausblick......Page 430
Stichwortverzeichnis......Page 436