Interdisziplinäres Fernstudium Umweltwissenschaften - infernum. Spezielle Verfahren der Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung

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1 Interdisziplinäres Fernstudium Umweltwissenschaften - infernum Spezielle Verfahren der Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung

2 Interdisziplinäres Fernstudium Umweltwissenschaften - infernum Spezielle Verfahren der Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung von Joachim Danzig

3 Impressum Titel: Spezielle Verfahren der Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung von: Joachim Danzig 2008 FernUniversität in Hagen, Hagen Alle Rechte vorbehalten. Studienangebot: Interdisziplinäres Fernstudium Umweltwissenschaften (infernum) Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere das Recht der Vervielfältigung und Verbreitung sowie der Übersetzung und des Nachdrucks, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf in irgendeiner Form (Druck, Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren) ohne schriftliche Genehmigung der FernUniversität in Hagen reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden.

4 Inhalt 3 Inhalt Inhalt Einleitung Abwasservermeidung durch produktionsintegrierten Umweltschutz Einführung Maßnahmen für den produktionsintegrierten Umweltschutz Ausführliches Beispiel: Reststoffminderung bei der Produktion von Reinnaphthalin Neutralisation Methoden zur Neutralisation Verbrauch an Neutralisationsmittel in Abhängigkeit vom ph-wert Fällung von Schwermetallen Schutz der biologischen Stufe Verfahren der Neutralisation Elimination von Verunreinigungen durch Oxidationsreaktionen Nassoxidation und chemische Oxidation Nutzung der oxidativen Wirkung von Hydroxylradikalen Chemie der Hydroxyl-Radikale Ozonung und Einsatz von Wasserstoffperoxid Einsatz von ultravioletter Strahlung Grundlagen zum Einsatz elektromagnetischer Strahlung Entstehung von Hydroxylradikalen durch UV-Strahlung Strahlungsquellen Anwendungsbereiche und Grenzen der Anwendung von UV-Oxidation Adsorptive Verfahren Wirkungsweise der Adsorption Geeignete Adsorbenzien Eigenschaften und Arten von Aktivkohle Abhängigkeiten für die Beladung von Aktivkohle Regenerierung von Aktivkohle Verfahrenstechnik der Aktivkohleadsorption Einrührverfahren Filterverfahren Kombination aus Adsorption und Biologie...33

5 4 Inhalt 5.7 Einsatz von Adsorberharzen Anwendung von Ionenaustauschern Wirkungsweise von Ionenaustauschern Verfahrenstechnik des Einsatzes von Ionenaustauschern Beladung Regeneration Anwendungsbeispiel Einsatz von Membranverfahren Grundlagen und Arten von Membranverfahren Mikrofiltration Ultrafiltration Nanofiltration Reverse Osmose Zusammenfassende Darstellung der Anwendungsgebiete von Membranverfahren Bedingungen an den Einsatz von Membranverfahren Membranmaterialien Aufbau von Membranen Membranmodule Verfahrenstechnik des Membraneinsatzes Beispiele für Anwendungen von Membranverfahren Mikrofiltration Ultrafiltration Umkehrosmose Einsatz der Membrantechnologie in Verbindung mit biologischen Verfahren Erster Spezialfall: Elektrodialyse Zweiter Spezialfall: Pervaporation Praxisbeispiel: Konzentrierung der im biologisch vorbehandelten Abwasser vorliegenden Reststoffe durch Mikrofiltration Thermische Verfahren Strippen Verdunsten und Verdampfen Abwasserverbrennung Extraktive Verfahren Grundlagen Auswahl eines Extraktionsmittels Einzelschritte der Flüssig-Flüssig-Extraktion...64

6 Inhalt Verfahrenstechnik der Extraktion Optimierungsmöglichkeiten für Belebungsanlagen Kaskadenschaltung Erhöhung der Sauerstoffkonzentration Erhöhung der Biomassekonzentration Literaturverzeichnis Einführende Literatur Weiterführende Literatur Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Lösungen zu den Übungsaufgaben Glossar...77

7 70 Literaturverzeichnis 11 Literaturverzeichnis 11.1 Einführende Literatur Fonds der Chemischen Industrie: Umweltbereich Wasser, Textheft zur gleichnamigen Folienserie Bank, M. : Basiswissen Umwelttechnik. 4. Auflage, Würzburg: Vogel 2000 (ISBN: ) Es handelt sich um ein kompaktes Fachbuch, das die technischen und rechtlichen Grundlagen der vier Umweltbereiche Wasserver- und -entsorgung, Luftreinhaltung, Abfallvermeidung und -entsorgung sowie Schallschutz beinhaltet Weiterführende Literatur Ohlrogge, K.; Ebert, K. (Hrsg.): Membranen - Grundlagen, Verfahren und industrielle Anwendungen. Weinheim: Wiley-VCH, 2006 (ISBN: ) Das Buch gibt einen allgemeinen Einblick in die Membrantechnik (also über die Abwasserbehandlung hinaus) und behandelt die Grundlagen der Membranverfahrenstechnik über Modulkonfigurationen, Flüssig- und Gastrennung bis hin zu Membranen in der Brennstoffzelle, Medizintechnik und der Lebensmittelindustrie. Roeske, W. (Ritter, K. (Hrsg.)): Trinkwasserdesinfektion - Grundlagen - Verfahren - Anlagen - Geräte - Mikrobiologie - Chlorung - Ozonung - UV-Bestrahlung - Membranfiltration Qualitätssicherung, Oldenbourg Industrieverlag, 2006 (ISBN ) Das Buch befasst sich mit den Verfahren, Anlagen und Geräten, die für die Trinkwasserdesinfektion und -kontrolle eingesetzt werden. Neben der Desinfektion mit chemischen Mitteln wie Chlor, Chlordioxid und Ozon werden auch die physikalischen Verfahren wie UV-Bestrahlung und Membranfiltration behandelt. Langefeld, E.: Neue Verfahren der Abwasserbehandlung: Elektrolyse, Membranfiltration. Baden-Baden: Nomos Verl.-Ges., 1998 (ISBN X) Im Abschnitt Elektrolyse wird zunächst ein Überblick über die Grundlagen der Elektrochemie und der elektrochemischen Reaktions- und Verfahrenstechnik gegeben. Nach der Diskussion von Werkstoffen, insbesondere Elektrodenmaterialien, werden verschiedene Zelltypen für unterschiedliche Anwendungen vorgestellt. Das Hauptgewicht liegt anschließend auf Beispielen aus der industriellen Praxis. Im Abschnitt Membranfiltration werden zunächst Grundlagen der Filtrationstechnik erläutert, daran schließt sich eine Diskussion der verschiedenen

8 Literaturverzeichnis 71 Membranmaterialien sowie der unterschiedlichen Module an. Die Anwendungsbeispiele zeigen den Einsatz der Membranfiltration in der industriellen Praxis. Gottschalk, C.; Libra, J.A.; Saupe, A.: Ozonation of Water and Waste Water - A Practical Guide to Understanding Ozone and its Application. Weinheim: Wiley- VCH, 2002 (ISBN: X) Das Buch beschäftigt sich sowohl mit Trinkwasser- als auch mit Abwasserbehandlung.

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