Tut SS 16 Gewässergütetutorium+Abfall Aufgabenzettel 2811 PDF

Preview

Summary

2018...

Description

Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik Prof. Dr.-Ing. habil. Marc Wichern

Tutorium Gewässergüte Aufgabe 1: Castrop-Rauxel soll eine eigene Kläranlage bekommen. Der Ablauf wird dabei in ein naheliegendes Gewässer eingeleitet. Um dieses Bauvorhaben zu genehmigen, werden zahlreiche Untersuchungen vorgenommen, unter Anderem muss untersucht werden, ob die Qualität des Gewässers dadurch gefährdet wird.

Es soll ein Störfall betrachtet werden bei dem durch einen Ausfall der Kläranlage das Abwasser nahezu unbehandelt in das Gewässer eingeleitet wird. Untersuchen Sie die Auswirkung des Ausfalls indem Sie die BSB 5- und die Sauerstoffkonzentration a) an einer 25 km entfernten Messstelle ermitteln. Ist das Gewässer gefährdet? b) nach 12 und 150 Stunden ermitteln. Wie viel Tage dauert es also ungefähr bis das Gewässer wieder als unbelastet eingestuft werden kann?

Abbildung 1: Darstellung des Gewässerabschnitts Gegeben: Flussgeometrie: Der Fluss nimmt über den betrachteten Streckenabschnitt einen konstanten Querschnitt an.

Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik Prof. Dr.-Ing. habil. Marc Wichern

Zuflussdaten

*Ausgangsdaten (vor Einleitung)

Parameter

Tabelle 1: Kriterien für die Beurteilung der Gewässergüte von Fließgewässern zur Einstufung in eine Gewässergüteklasse, nach LAWA, ATV 1994

Seite 2/7

Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik Prof. Dr.-Ing. habil. Marc Wichern

Streeter-Phelps-Modell

kd

BSB5-Abbau:

mit: CBSB5 :

cBSB5  cBSB5,0  e

x v

aktuelle BSB 5-Konzentration [mg BSB5/l]

C BSB5,0 : BSB5-Ausgangskonzentration [mg BSB5/l] kd :

Abbaukonstante [1/d]

𝑥

Zeit [d]

= 𝑡:

𝑣

x:

Fließstrecke [m]

v:

Fließgeschwindigkeit [m/d]

D  cO2, Sat  cO 2

Sauerstoffdefizit:

mit: D : Sauerstoffdefizit [mgO2/l] C O2,Sat : Sauerstoffsättigungskonzentration [mg O2/l] C O2 : aktuelle Sauerstoffkonzentration [mg O2/l]

Änderung des Sauerstoffdefizits über die Fließstrecke: k a  x

D  D0  e mit: D : D0 :

v

kd  cBSB5, 0  ka  kd

 ka  x   kvd  x  v    e e   

aktuelles Sauerstoffdefizit [mgO2/l] Ausgangsdefizit [mgO2/l]

C BSB5,0 : BSB5-Ausgangskonzentration [mg BSB5/l] kd :

Abbaukonstante [1/d]

ka :

Belüftungskonstante [1/d]

𝑥 𝑣

Zeit [d]

x:

Fließstrecke [m]

v:

Fließgeschwindigkeit [m/d]

= 𝑡:

Seite 3/7

Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik Prof. Dr.-Ing. habil. Marc Wichern

Aufgabe 2: Weiterhin soll für die neue Kläranlage von Castrop-Rauxel das naheliegende Gewässer auf einem Abschnitt von 10 km untersucht werden. Der Ablauf der Kläranlage soll bei x = 500 m in die Emscher eingeleitet werden.

Ermitteln Sie die Sauerstoffkonzentration, das Sauerstoffdefizit und die BSB 5Konzentration an den Stellen x = 500 m, x = 1.000 m, x = 2.000 m und x = 10.000 m. Ordenen Sie das Gewässer nach der Einleitung und nach 10km in die entsprechenden Güteklassen ein.

Abbildung 2: Darstellung des Gewässerabschnitts

Gegeben: Flussgeometrie: Der Fluss nimmt über den betrachteten Streckenabschnitt einen konstanten Querschnitt an.

Seite 4/7

Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik Prof. Dr.-Ing. habil. Marc Wichern

Zuflussdaten

Fluss* Kläranlage

Q

cO2

cBSB5

m3 d-1

mgO2 L-1

mgO2 L-1

220.000

7,5

5,8

14.000

0,0

14,0

*Ausgangsdaten (vor Einleitung)

Parameter

Wichtig: Nutzen Sie für die Berechnungen und die abschließende Güteklassebeurteilung die in Aufgabe 1 gegebenen Formeln und Tabelle 1.

Seite 5/7

Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik Prof. Dr.-Ing. habil. Marc Wichern

Fragenteil Gewässer 1. Nennen sie Parameter, die in der Gewässergüte eine Rolle spielen. 2. Woraus gewinnen wir in Deutschland das meiste Wasser (Wasserart)? 3. Was könnte der Grund für ein zu hohes Algenwachstum im Gewässer sein? 4. Ein Gewässer hat die Fähigkeit sich selbst zu reinigen. Wo auf der Kläranlage wird dieses Verhalten nachgebildet? Welche Stoffumsatzprozesse sind dies im Besonderen? 5. Welche Abbauprozesse liegen heute vorwiegend in europäischen Gewässern vor, aerobe oder anaerobe? Woran liegt das? 6. Erläutern sie den Prozess der Wiederbelüftung. Welche Bedingungen fördern diesen Prozess? 7. Erläutern sie den Prozess der Photosynthese. 8. Was macht bei flachen Fließgewässern den Hauptstoffumsatz aus und ist somit zuständig für die Selbstreinigung des Gewässers? 9. Über eine größere Fließstrecke erfolgt nur ein geringer BSB -Abbau. Woran könnte das liegen? 10. Wofür steht WRRL und was bestimmen sie? 11. Was fordert die WRRL bis 2015 zu erreichen? 12. Wonach lässt sich die Qualität eines Gewässers beurteilen?

Seite 6/7

Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik Prof. Dr.-Ing. habil. Marc Wichern

Fragenteil Abfall 1. Nennen sie drei Beispiele für Haushaltsabfälle. 2. Wie viel Tonnen Hausmüll verursacht ein Deutscher pro Jahr? 3. Skizzieren sie die Wege der Abfallherkunft bis zum Abfallverbleib. 4. Nennen sie zwei Möglichkeiten um Abfall zu vermeiden. 5. Erläutern sie den Begriff der Abfallverwertung anhand eines Beispiels. 6. Nennen sie zwei biologische Abfälle. 7. Welche Arten der Abfallbehandlung gibt es? 8. Nennen sie die Behandlungsschritte der Vergärung. 9. Nennen sie jeweils ein ökologisches und ein Recycling-Ziel der thermischen Abfallbehandlung. 10. Erläutern sie die Gefahren der Deponierung anhand eines Beispiels. 11. Fügen sie die dafür vorgesehenen Abfälle neben der Abbildung ein.

12. Warum werden nachwachsende Rohstoffe benötigt? 13. Nennen sie Beispiele für nachwachsende Rohstoffe. Seite 7/7...