Verfügbarkeit: Umweltbiotechnik

Umweltbiotechnik: Grundlagen und Verfahren

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Janke, Hans Dieter 1951- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Stuttgart Ulmer 2008
Ausgabe:	2., aktualisierte und erw. Aufl.
Schriftenreihe:	UTB 2890
Schlagworte:	Biotechnologie Umwelttechnik Lehrbuch
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis Inhaltstext Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	Literaturverz. S. 509 - 514
Beschreibung:	527 S. Ill., graph. Darst.
ISBN:	9783825283803

Internformat

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adam_text	HANS DIETER JANKE UMWELTBIOTECHNIK GRUNDLACEN UND VERFAHREN UNTER MITARBEIT VON ALEXANDER P. HERRMANN UND THILO BRITZ 2., AKTUALISICRTC UND ERWEITERTE AUFLAGE 226 SCHWAR/.WEIBABBILDUNGEN 99 TABELLCN 92 FORME!N VERLAG EUGEN ULMER STUTTGART INHALTSVERZEICHNIS VORWORT 10 VORWORT ZUR 1. AUFLAGE 11 1 BIOLOGISCHE STOFFWANDLUNG ALS EINE DER GRUNDOPERATIONEN IM TECHNISCHEN UMWELTSCHUTZ (EINFIIHRUNG) 13 1.1 GRUNDOPERATIONEN DER VERFAHRENSTECHNIK UND BESONDERHEITEN DER BIOLOGISCHEN STOFFWANDLUNG 14 1.2 BIOREAKTOREN ALS TECHNISCHE OKOSYSTEME 16 1.3 UMWELTRECHTLICHE ANFORDERUNGEN ALS ZIELGROFIEN FIIR DIE ENTWICKLUNG UND DEN EINSATZ UMWELTTECHNISCHER VERFAHREN 21 2 MIKROORGANISMEN UND DIE GRUNDZIIGE IHRES STOFFWECHSELS 26 2.1 MERKMALE UND LEBENSWEISE VON MIKROORGANISMEN 26 2.2 GRUNDZIIGE DES STOFFWECHSELS VON MIKROORGANISMEN 33 2.2.1 ALLGEMEINE THERMODYNAMISCHE ASPEKTE DES MIKROBIELLEN ZELLSTOFFWECHSELS 35 2.2.2 ENZYME ALS HOCHSELEKTIVE BIOKATALYSATOREN 39 2.2.3 ENERGETISCHE KOPPLUNG VON EXERGONEN UND ENDERGONEN STOFFWECHSELREAKTIONEN UBER DAS ATP-ADP-SYSTEM 48 2.2.4 REDOX-REAKTIONEN UND MEMBRAN-GEBUNDENER ELEKTRONENTRANSPORT 51 2.2.5 PROTONENPOTENTIAL DER CYTOPLASMA-MEMBRAN UND MEMBRAN-GEBUNDENE ATP-SYNTHESE (ELEKTRONENTRANSPORT-PHOSPHORYLIERUNG) 57 2.2.6 SUBSTRATSTUFEN-PHOSPHORYLIERUNG 60 2.3 CHEMOTROPHIE 61 2.3.1 CHEMOORGANOTROPHIE 61 2.3.2 CHEMOLITHOTROPHIE 72 2.4 PHOTOTROPHIE 74 2.4.1 OXYGENE PHOTOSYNTHESE 77 2.4.2 ANOXYGENE PHOTOSYNTHESE 78 2.5 AUFNAHME VON NAHRSTOFFEN IN DIE ZELLE 79 3 ROLLE DER MIKROORGANISMEN IM STOFFHAUSHALT DER NATUR 86 3.1 OKOSYSTEME UND BIOZONOTISCHES GRUNDELEMENT 86 3.2 WECHSELWIRKUNG VON MIKROORGANISMEN MIT IHRER BELEBTEN UND UNBELEBTEN UMWELT 88 3.2.1 DIE ,,6KOLOGISCHE NISCHE" - GENOTYPISCHE ANPASSUNG DER MIKROORGANISMEN ANIHRE UMWELT 89 3.2.2 PHANOTYPISCHE ANPASSUNG DER MIKROORGANISMEN AN WECHSELNDE UMWELTEINFLUSSE 91 3.2.3 INTERAKTIONEN DER MIKROORGANISMEN MIT ANDEREN LEBEWESEN 93 3.3 BEITRAG DER MIKROORGANISMEN ZUM GLOBALEN C-KREISLAUF 99 3.3.1 OXIDATIVER ENDABBAU VON ORGANISCHER SUBSTANZ (MINERALISIERUNG) 102 3.3.2 ABBAU VON ORGANISCHER SUBSTANZ UNTER LUFTABSCHLUSS (METHANISIERUNG) 103 6 INHALTSVERZEICHNIS 3.3.3 UNSPEZIFISCHE RADIKALISCHE OXIDATION KOMPLEXER ORGANISCHER VERBINDUNGEN DURCH HOLZ- UND BODENSTREU-ZERSETZENDE PILZE 1 7 3.3.4 MIKROBIELLE FIXIERUNG VON CO 2 11 3.4 BEITRAG DER MIKROORGANISMEN ZUM GLOBALEN N-KREISLAUF 112 3.4.1 PROTEOLYSE UND AMMONIFIKATION 114 3.4.2 MIKROBIELLE OXIDATION VON AMMONIUM 116 3.4.3 MIKROBIELLE NITRATREDUKTION 1 19 3.4.4 BINDUNG VON LUFTSTICKSTOFF (N 2 -FIXIERUNG) 121 3.5 S-KREISLAUF 124 3.6 MIKROBIELLE PROZESSE IM BODEN 127 3.6.1 BODEN ALS LEBENSRAUM VON MIKROORGANISMEN 129 3.6.2 MIKROBIELLE PROZESSE BEI DER HUMIFIZIERUNG VON ABGESTORBENEM ORGANISCHEM MATERIAL 131 3.6.3 BEITRAG DER MIKROORGANISMEN ZUR UMWANDLUNG VON SCHWEFEL- UND PHOSPHOR- VERBINDUNGEN IM BODEN 134 3.7 ROLLE DER MIKROORGANISMEN IN LIMNISCHEN GEWASSERN 137 3.7.1 SCHICHTUNGSVORGANGE IN LIMNISCHEN GEWASSERN 138 3.7.2 STOFFUMWANDLUNGSPROZESSE IN STEHENDEN GEWASSERN 140 3.7.3 GEWASSERGUTE UND .NATURLICHE SELBSTREINIGUNG" IN FLIELIGEWASSERN 145 4 EINGRIFFE DES MENSCHEN IN DAS GESAMT-OKOSYSTEM "ERDE" 148 4.1 TECHNIK/TECHNISIERUNG CONTRA NATURLICHE UMWELT 145 4.2 DESTABILISIERUNG DES GLOBALEN CO 2 /O 2 -KREISLAUFS 150 4.3 INDUSTRIECHEMIKALIEN UND IHR VERHALTEN IN DER UMWELT 154 4.4 GEWASSERNUTZUNG UND -BEWIRTSCHAFTUNG 161 5 KINETIK MIKROBIELLER STOFFWANDLUNGSPROZESSE 170 5.1 NAHRSTOFFTRANSPORT IM MEDIUM 173 5.2 WACHSTUM EINZELLIGER MIKROORGANISMEN 174 5.2.1 MONOD-MODELL 176 5.2.2 MIKROBIELLES WACHSTUM MIT ZELLTOXISCHEN SUBSTRATEN 179 5.3 ERHALTUNGSSTOFFWECHSEL VON MIKROORGANISMEN 181 5.4 MODELL FUR EINEN KONTINUIERLICH GEFUHRTEN MIKROBIELLEN PROZESS 184 5.5 MODELL FUR EINEN KONTINUIERLICH GEFIIHRTEN MIKROBIELLEN PROZESS MIT PARTIELLER BIOMASSE-RUCKFUHRUNG 187 6 GRUNDTYPEN VON BIOREAKTOREN UND AUSGEWAHLTE REAKTORTECHNISCHE ASPEKTE 191 6.1 BIOREAKTOREN MIT SUSPENDIERTER BIOMASSE (SUSPENSIONSBIOREAKTOREN) 192 6.1.1 STOFFUBERGANG IN VOLLDURCHMISCHTEN BIOREAKTOREN 194 6.1.2 SAUERSTOFFUBERGANGSKOEFFIZIENT UND O 2 -BILANZ IN BETIIFTETEN SUSPENSIONS- BIOREAKTOREN -\|G6 6.2 BIOFILM-REAKTOREN IGG 6.3 LEISTUNGSEINTRAG, MISCHGIITE UND DURCHSTROMUNGSCHARAKTERISTIK VON BIOREAKTOREN 199 64 PROBLEME DER MAFISTABSUBERTRAGUNG (SCALE UP) BEI DER BIOVERFAHRENSENTWICKLUNG 204 INHALTSVERZEICHNIS 7 BIOLOGISCHE ABWASSERREINIGUNG 207 7.1 ERFASSUNG VON ABWASSERINHALTSSTOFFEN 210 7.2 UMWELTRECHTLICHE ANFORDERUNGEN 225 7.3 VERFAHREN DER ABWASSERREINIGUNG NACH DEM STAND DER TECHNIK UND DEREN EINSATZGEBIETE 228 7.4 GENERELLER AUFBAU VON KLARANLAGEN UND MECHANISCHE VORBEHANDLUNG VON ROHABWASSERN 241 7.5 KLASSISCHES BELEBUNGSVERFAHREN 244 7.5.1 BELEBTSCHLAMM ALS ,,REINIGUNGSTRAGER" 247 7.5.2 SCHLAMMALTER UND SCHLAMMBELASTUNG 249 7.5.3 SUBSTRATABBAU UND BILDUNG VON UBERSCHUSS-SCHLAMM 251 7.5.4 NITRIFIKATION IN BELEBUNGSANLAGEN 253 7.5.5 VERSORGUNG DES BELEBTSCHLAMMS MIT LUFTSAUERSTOFF 254 7.5.6 ENERGIEVERBRAUCH UND KOSTEN KONVENTIONELLER BELEBUNGSANLAGEN 261 7.5.7 WEITERGEHENDE ABWASSERREINIGUNG (N- UND P-ELIMINATION) 262 7.5.8 UMWELTHYGIENISCHE RISIKEN IM ZUSAMMENHANG MIT DER BIOLOGISCHEN REINIGUNG VON KOMMUNALEM ABWASSER 272 7.6 HORMONELL WIRKSAME SUBSTANZEN UND ANDERE ORGANISCHE MIKROVERUNREINIGUNGEN IN KOMMUNALEN ABWASSERN 277 7.6.1 WIRKMUSTER FIIR DEN EINFLUSS EXOGENER SUBSTANZEN AUF DAS ENDOKRINE SYSTEM AQUATISCHER WIRBELTIERE 279 7.6.2 HERKUNFT UND WIRKUNG VON ESTROGEN WIRKSAMEN SUBSTANZEN 280 7.6.3 ABBAU/ELIMINATION VON ESTROGEN WIRKSAMEN SUBSTANZEN UND ANDEREN ORGANISCHEN MIKROVERUNREINIGUNGEN IN KOMMUNALEN KLARANLAGEN 286 7.7 SONDERFORMEN UND MODIFIKATIONEN DES BELEBUNGSVERFAHRENS 288 7.7.1 BIO-HOCHREAKTOREN 289 7.7.2 A+B-VERFAHREN 290 7.7.3 SBR-VERFAHREN 290 7.7.4 MEMBRANBELEBUNGSVERFAHREN 292 7.8 AEROBE FESTBETT-VERFAHREN 298 7.8.1 TROPFKORPER-ANLAGEN 299 7.8.2 SCHEIBENTAUCHKORPER-ANLAGEN 302 7.8.3 AEROB-ANLAGEN MIT GETAUCHTEM FESTBETT 303 7.8.4 SCHWEBEBETT-VERFAHREN: MOVING BIOFILM BED REACTOR (MBBR) 304 7.9 ANAEROBE VERFAHREN DER BIOLOGISCHEN ABWASSERREINIGUNG 305 7.9.1 BESONDERTIEITEN DER ANAEROBEN ABWASSERBEHANDLUNG 305 7.9.2 GEBRAUCHLICHE REAKTORSYSTEME 309 7.10 NATURNAHE VERFAHREN DER ABWASSERBEHANDLUNG 312 7.10.1 TEICHKLARANLAGEN 313 7.10.2 BEWACHSENE BODENFILTER(PFLANZENKLARANLAGEN) 314 7.11 NEUE LOSUNGSANSATZE FIIR EIN NACHHALTIGES WASSER-/ABWASSERMANAGEMENT IM KOMMUNALEN BEREICH 316 8 INHALTSVERZEICHNIS 8 BEHANDLUNG UND ENTSORGUNG VON ROHSCHLAMMEN AUS KLARANLAGEN 322 8.1 ROHSCHLAMME ALS SENKE FIIR HYDROPHOBE ORGANISCHE ABWASSERINHALTSSTOFFE UND SCHWERMETALL-LONEN 323 8.2 UMWELTRECHTLICHE ANFORDERUNGEN AN DIE ENTSORGUNG VON KLARSCHLAMMEN 325 8.3 GRUNDOPERATIONEN DER HERKOMMLICHEN BEHANDLUNG VON KOMMUNALEM ROHSCHLAMM 329 8.4 BIOLOGISCHESCHLAMMSTABILISIERUNG 334 8.4.1 ANAEROBE STABILISIERUNG (SCHLAMMFAULUNG) 335 8.4.2 AEROB-THERMOPHILE STABILISIERUNG 337 8.4.3 SCHLAMM-KOMPOSTIERUNG 338 8.4.4 SIMULTANE AEROBE STABILISIERUNG 339 8.4.5 ENTWASSERUNG UND VERERDUNG VON KLARSCHLAMM IN SCHILFBEETEN 339 8.5 SCHLAMM-DESINTEGRATION ALS MITTEL ZUR INTENSIVIERUNG DER BIOLOGISCHEN SCHLAMMFAULUNG 340 8.6 P-RUCKGEWINNUNG AUS KLARSCHLAMMEN UND KLARSCHLAMM-ASCHEN 343 9 BIOLOGISCHE AUFBEREITUNG VON ORGANISCHEN ABFALLSTOFFEN AUS DEM HAUSLICHEN BZW. GEWERBLICHEN BEREICH SOWIE VON GUILE AUS DER NUTZTIERHALTUNG 345 9.1 SIEDLUNGSABFALLE 345 9.2 GUILE AUS DER NUTZTIERHALTUNG 347 9.3 RECHTLICHE ANFORDERUNGEN AN DEN UMGANG MIT ABFALLSTOFFEN 348 9.3.1 EINHEITLICHES EUROPAISCHES ABFALLVERZEICHNIS 350 9.3.2 KONZEPT DER ,,NACHSORGEARMEN DEPONIE" 351 9.3.3 VERWERTUNG VON ORGANISCHEN ABFALLSTOFFEN ALS DIINGER BZW. BODENVERBESSERUNGSMITTEL 353 9.3.4 ERZEUGUNG VON STROM AUS BIOMASSE BZW. BIOGENEN ABFALLSTOFFEN UND DAS N ERNEUERBARE-ENERGIEN"-GESETZ(EEG) 355 9.4 BIOLOGISCHE BEHANDLUNG VON GETRENNT ERFASSTEN BIOABFALLEN 355 9.2.1 KOMPOSTIERUNG 357 9.2.2 VERGARUNG VON BIOABFALLEN UND ENERGETISCHE NUTZUNG DES GEBILDETEN BIOGASES 364 9.5 BIOLOGISCHE TROCKNUNG VON RESTABFALLEN AUS HAUSMULL (STABILAT-VERFAHREN) 372 9.6 VERFAHREN ZUR AUFBEREITUNG VON GUILE 373 9.7 NACHHALTIGE ABFALLWIRTSCHAFT (AUSBLICK) 381 10 BIOLOGISCHE ABLUFTREINIGUNG 383 10.1 LUFTVERUNREINIGENDE ORGANISCHE STOFFE UND DEREN ERFASSUNG 384 10.2 UMWELTRECHTLICHE ANFORDERUNGEN 387 10.3 VERFAHREN ZUR ABLUFTREINIGUNG NACH DEM STAND DER TECHNIK 393 10.4 BIOLOGISCHE VERFAHREN 396 10.4.1 BIOWASCHER-VERFAHREN 396 10.4.2 BIOFILTER-VERFAHREN 404 10.4.3 BIORIESELBETT-REAKTOREN 412 11 BIOLOGISCHE BODENSANIERUNG 414 11.1 ALTLASTEN-RELEVANTE SCHADSTOFFE 415 INHALTSVERZEICHNIS 11.2 UMWELTRECHTLICHE ANFORDERUNGEN AN DIE ALTLASTENSANIERUNG 422 11.3 SANIERUNGSRELEVANTEBODENEIGENSCHAFTEN UND-PARAMETER 425 11.4 SCHADSTOFF-WIRKUNGSPFADE UND GEFAHRDUNGSABSCHATZUNG 429 11.5 VERFAHREN ZUR BODENSANIERUNG NACH DEM STAND DER TECHNIK UND KRITERIEN DER VERFAHRENSAUSWAHL 435 11.6 BIOLOGISCHE BODENSANIERUNG 439 11.6.1 BIOLOGISCHE IN S/FU-VERFAHREN 440 11.6.2 BIOLOGISCHE EX SRTU-VERFAHREN 444 12 BETRIEBSTECHNIK UND KOSTEN UMWELTBIOTECHNISCHER VERFAHREN SOWIE REGELUNGEN FIIR TATIGKEITEN MIT "BIOLOGISCHEN ARBEITSSTOFFEN" 447 12.1 GRUNDLAGEN DER STEUERUNG UND REGELUNG VON UMWELTTECHNISCHEN ANLAGEN 447 12.1.1 MESSTECHNIK UND BETRIEBSMESSEINRICHTUNGEN 448 12.1.2 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE EINER REGELUNG 453 12.1.3 STEUERUNG VON PROZESSEN 454 12.1.4 SPEICHERPROGRAMMIERBARE STEUERUNG 456 12.1.5 PROZESSLEITSYSTEM 456 12.2 ERMITTLUNG DER KOSTEN VON UMWELTBIOTECHNISCHEN VERFAHREN 457 12.2.1 KOSTENVERGLEICHSRECHNUNG 460 12.2.2 AMORTISATIONSRECHNUNG 461 12.2.3 KAPITALBARWERT-METHODE 461 12.3 GESETZLICHE REGELUNGEN FIIR TATIGKEITEN MIT .BIOLOGISCHEN ARBEITSSTOFFEN" 462 13 LOSUNGSANSATZE ZUR VERMEIDUNG VON UMWELTPROBLEMEN MITTELS PRODUKTIONS- BZW. PROZESSINTEGRIERTER BIOTECHNIK (AUSBLICK) 466 13.1 ,,DAUERHAFT UMWELTVERTRAGLICHES WIRTSCHAFTEN" ALS GRUNDLAGE FUR EINE ZUKUNFTSORIENTIERTE ENTWICKLUNG DER MENSCHLICHEN GESELLSCHAFT (NACHHALTIGKEIT) 466 13.2 BEWERTUNG DER UMWELTVERTRAGLICHKEIT VON INDUSTRIELLEN PROZESSEN UND VERFAHREN (OKOEFFIZIENZ-ANALYSE) 468 13.3 GRUNDKONZEPTE ZUR VERMEIDUNG BZW. VERMINDERUNG VON PRODUKTIONSRIICKSTANDEN 474 13.4 VERBESSERTE OKOBILANZ VON PRODUKTIONSLINIEN DURCH INTEGRATION BIOTECHNISCHER PROZESSE UND VERFAHREN 482 13.4.1 BIOKATALYSE IN DER FEINCHEMIE UND PHARMAZEUTISCHEN INDUSTRIE 482 13.4.2 INTEGRIERTE BIOTECHNIK IN DER TEXTILINDUSTRIE 495 13.4.3 EINSATZ VON ENZYMEN IN DER ZELLSTOFF- UNJD PAPIERINDUSTRIE 496 13.4.4 BIOTECHNISCHE VERFAHREN UND PROZESSE IN DER METALLBEARBEITUNG UND LEITERPLATTENINDUSTRIE 496 13.4.5 BEISPIELE FIIR DIE INTEGRATION BIOTECHNISCHER VERFAHREN ZUR VERBESSERUNG DER OKOBILANZ IN BETRIEBEN DER LEBENSMITTELINDUSTRIE 500 13.4.6 RECYCLING VON PROZESSWASSER IN BETRIEBEN DER LEBENSMITTEL- UND GETRANKEINDUSTRIE 502 LITERATURVERZEICHNIS 509 SACHWORTVERZEICHNIS 515
adam_txt	HANS DIETER JANKE UMWELTBIOTECHNIK GRUNDLACEN UND VERFAHREN UNTER MITARBEIT VON ALEXANDER P. HERRMANN UND THILO BRITZ 2., AKTUALISICRTC UND ERWEITERTE AUFLAGE 226 SCHWAR/.WEIBABBILDUNGEN 99 TABELLCN 92 FORME!N VERLAG EUGEN ULMER STUTTGART INHALTSVERZEICHNIS VORWORT 10 VORWORT ZUR 1. AUFLAGE 11 1 BIOLOGISCHE STOFFWANDLUNG ALS EINE DER GRUNDOPERATIONEN IM TECHNISCHEN UMWELTSCHUTZ (EINFIIHRUNG) 13 1.1 GRUNDOPERATIONEN DER VERFAHRENSTECHNIK UND BESONDERHEITEN DER BIOLOGISCHEN STOFFWANDLUNG 14 1.2 BIOREAKTOREN ALS TECHNISCHE OKOSYSTEME 16 1.3 UMWELTRECHTLICHE ANFORDERUNGEN ALS ZIELGROFIEN FIIR DIE ENTWICKLUNG UND DEN EINSATZ UMWELTTECHNISCHER VERFAHREN 21 2 MIKROORGANISMEN UND DIE GRUNDZIIGE IHRES STOFFWECHSELS 26 2.1 MERKMALE UND LEBENSWEISE VON MIKROORGANISMEN 26 2.2 GRUNDZIIGE DES STOFFWECHSELS VON MIKROORGANISMEN 33 2.2.1 ALLGEMEINE THERMODYNAMISCHE ASPEKTE DES MIKROBIELLEN ZELLSTOFFWECHSELS 35 2.2.2 ENZYME ALS HOCHSELEKTIVE BIOKATALYSATOREN 39 2.2.3 ENERGETISCHE KOPPLUNG VON EXERGONEN UND ENDERGONEN STOFFWECHSELREAKTIONEN UBER DAS ATP-ADP-SYSTEM 48 2.2.4 REDOX-REAKTIONEN UND MEMBRAN-GEBUNDENER ELEKTRONENTRANSPORT 51 2.2.5 PROTONENPOTENTIAL DER CYTOPLASMA-MEMBRAN UND MEMBRAN-GEBUNDENE ATP-SYNTHESE (ELEKTRONENTRANSPORT-PHOSPHORYLIERUNG) 57 2.2.6 SUBSTRATSTUFEN-PHOSPHORYLIERUNG 60 2.3 CHEMOTROPHIE 61 2.3.1 CHEMOORGANOTROPHIE 61 2.3.2 CHEMOLITHOTROPHIE 72 2.4 PHOTOTROPHIE 74 2.4.1 OXYGENE PHOTOSYNTHESE 77 2.4.2 ANOXYGENE PHOTOSYNTHESE 78 2.5 AUFNAHME VON NAHRSTOFFEN IN DIE ZELLE 79 3 ROLLE DER MIKROORGANISMEN IM STOFFHAUSHALT DER NATUR 86 3.1 OKOSYSTEME UND BIOZONOTISCHES GRUNDELEMENT 86 3.2 WECHSELWIRKUNG VON MIKROORGANISMEN MIT IHRER BELEBTEN UND UNBELEBTEN UMWELT 88 3.2.1 DIE ,,6KOLOGISCHE NISCHE" - GENOTYPISCHE ANPASSUNG DER MIKROORGANISMEN ANIHRE UMWELT 89 3.2.2 PHANOTYPISCHE ANPASSUNG DER MIKROORGANISMEN AN WECHSELNDE UMWELTEINFLUSSE 91 3.2.3 INTERAKTIONEN DER MIKROORGANISMEN MIT ANDEREN LEBEWESEN 93 3.3 BEITRAG DER MIKROORGANISMEN ZUM GLOBALEN C-KREISLAUF 99 3.3.1 OXIDATIVER ENDABBAU VON ORGANISCHER SUBSTANZ (MINERALISIERUNG) 102 3.3.2 ABBAU VON ORGANISCHER SUBSTANZ UNTER LUFTABSCHLUSS (METHANISIERUNG) 103 6 INHALTSVERZEICHNIS 3.3.3 UNSPEZIFISCHE RADIKALISCHE OXIDATION KOMPLEXER ORGANISCHER VERBINDUNGEN DURCH HOLZ- UND BODENSTREU-ZERSETZENDE PILZE 1 7 3.3.4 MIKROBIELLE FIXIERUNG VON CO 2 11 3.4 BEITRAG DER MIKROORGANISMEN ZUM GLOBALEN N-KREISLAUF 112 3.4.1 PROTEOLYSE UND AMMONIFIKATION 114 3.4.2 MIKROBIELLE OXIDATION VON AMMONIUM 116 3.4.3 MIKROBIELLE NITRATREDUKTION 1 19 3.4.4 BINDUNG VON LUFTSTICKSTOFF (N 2 -FIXIERUNG) 121 3.5 S-KREISLAUF 124 3.6 MIKROBIELLE PROZESSE IM BODEN 127 3.6.1 BODEN ALS LEBENSRAUM VON MIKROORGANISMEN 129 3.6.2 MIKROBIELLE PROZESSE BEI DER HUMIFIZIERUNG VON ABGESTORBENEM ORGANISCHEM MATERIAL 131 3.6.3 BEITRAG DER MIKROORGANISMEN ZUR UMWANDLUNG VON SCHWEFEL- UND PHOSPHOR- VERBINDUNGEN IM BODEN 134 3.7 ROLLE DER MIKROORGANISMEN IN LIMNISCHEN GEWASSERN 137 3.7.1 SCHICHTUNGSVORGANGE IN LIMNISCHEN GEWASSERN 138 3.7.2 STOFFUMWANDLUNGSPROZESSE IN STEHENDEN GEWASSERN 140 3.7.3 GEWASSERGUTE UND .NATURLICHE SELBSTREINIGUNG" IN FLIELIGEWASSERN 145 4 EINGRIFFE DES MENSCHEN IN DAS GESAMT-OKOSYSTEM "ERDE" 148 4.1 TECHNIK/TECHNISIERUNG CONTRA NATURLICHE UMWELT 145 4.2 DESTABILISIERUNG DES GLOBALEN CO 2 /O 2 -KREISLAUFS 150 4.3 INDUSTRIECHEMIKALIEN UND IHR VERHALTEN IN DER UMWELT 154 4.4 GEWASSERNUTZUNG UND -BEWIRTSCHAFTUNG 161 5 KINETIK MIKROBIELLER STOFFWANDLUNGSPROZESSE 170 5.1 NAHRSTOFFTRANSPORT IM MEDIUM 173 5.2 WACHSTUM EINZELLIGER MIKROORGANISMEN 174 5.2.1 MONOD-MODELL 176 5.2.2 MIKROBIELLES WACHSTUM MIT ZELLTOXISCHEN SUBSTRATEN 179 5.3 ERHALTUNGSSTOFFWECHSEL VON MIKROORGANISMEN 181 5.4 MODELL FUR EINEN KONTINUIERLICH GEFUHRTEN MIKROBIELLEN PROZESS 184 5.5 MODELL FUR EINEN KONTINUIERLICH GEFIIHRTEN MIKROBIELLEN PROZESS MIT PARTIELLER BIOMASSE-RUCKFUHRUNG 187 6 GRUNDTYPEN VON BIOREAKTOREN UND AUSGEWAHLTE REAKTORTECHNISCHE ASPEKTE 191 6.1 BIOREAKTOREN MIT SUSPENDIERTER BIOMASSE (SUSPENSIONSBIOREAKTOREN) 192 6.1.1 STOFFUBERGANG IN VOLLDURCHMISCHTEN BIOREAKTOREN 194 6.1.2 SAUERSTOFFUBERGANGSKOEFFIZIENT UND O 2 -BILANZ IN BETIIFTETEN SUSPENSIONS- BIOREAKTOREN -\|G6 6.2 BIOFILM-REAKTOREN IGG 6.3 LEISTUNGSEINTRAG, MISCHGIITE UND DURCHSTROMUNGSCHARAKTERISTIK VON BIOREAKTOREN 199 64 PROBLEME DER MAFISTABSUBERTRAGUNG (SCALE UP) BEI DER BIOVERFAHRENSENTWICKLUNG 204 INHALTSVERZEICHNIS 7 BIOLOGISCHE ABWASSERREINIGUNG 207 7.1 ERFASSUNG VON ABWASSERINHALTSSTOFFEN 210 7.2 UMWELTRECHTLICHE ANFORDERUNGEN 225 7.3 VERFAHREN DER ABWASSERREINIGUNG NACH DEM STAND DER TECHNIK UND DEREN EINSATZGEBIETE 228 7.4 GENERELLER AUFBAU VON KLARANLAGEN UND MECHANISCHE VORBEHANDLUNG VON ROHABWASSERN 241 7.5 KLASSISCHES BELEBUNGSVERFAHREN 244 7.5.1 BELEBTSCHLAMM ALS ,,REINIGUNGSTRAGER" 247 7.5.2 SCHLAMMALTER UND SCHLAMMBELASTUNG 249 7.5.3 SUBSTRATABBAU UND BILDUNG VON UBERSCHUSS-SCHLAMM 251 7.5.4 NITRIFIKATION IN BELEBUNGSANLAGEN 253 7.5.5 VERSORGUNG DES BELEBTSCHLAMMS MIT LUFTSAUERSTOFF 254 7.5.6 ENERGIEVERBRAUCH UND KOSTEN KONVENTIONELLER BELEBUNGSANLAGEN 261 7.5.7 WEITERGEHENDE ABWASSERREINIGUNG (N- UND P-ELIMINATION) 262 7.5.8 UMWELTHYGIENISCHE RISIKEN IM ZUSAMMENHANG MIT DER BIOLOGISCHEN REINIGUNG VON KOMMUNALEM ABWASSER 272 7.6 HORMONELL WIRKSAME SUBSTANZEN UND ANDERE ORGANISCHE MIKROVERUNREINIGUNGEN IN KOMMUNALEN ABWASSERN 277 7.6.1 WIRKMUSTER FIIR DEN EINFLUSS EXOGENER SUBSTANZEN AUF DAS ENDOKRINE SYSTEM AQUATISCHER WIRBELTIERE 279 7.6.2 HERKUNFT UND WIRKUNG VON ESTROGEN WIRKSAMEN SUBSTANZEN 280 7.6.3 ABBAU/ELIMINATION VON ESTROGEN WIRKSAMEN SUBSTANZEN UND ANDEREN ORGANISCHEN MIKROVERUNREINIGUNGEN IN KOMMUNALEN KLARANLAGEN 286 7.7 SONDERFORMEN UND MODIFIKATIONEN DES BELEBUNGSVERFAHRENS 288 7.7.1 BIO-HOCHREAKTOREN 289 7.7.2 A+B-VERFAHREN 290 7.7.3 SBR-VERFAHREN 290 7.7.4 MEMBRANBELEBUNGSVERFAHREN 292 7.8 AEROBE FESTBETT-VERFAHREN 298 7.8.1 TROPFKORPER-ANLAGEN 299 7.8.2 SCHEIBENTAUCHKORPER-ANLAGEN 302 7.8.3 AEROB-ANLAGEN MIT GETAUCHTEM FESTBETT 303 7.8.4 SCHWEBEBETT-VERFAHREN: MOVING BIOFILM BED REACTOR (MBBR) 304 7.9 ANAEROBE VERFAHREN DER BIOLOGISCHEN ABWASSERREINIGUNG 305 7.9.1 BESONDERTIEITEN DER ANAEROBEN ABWASSERBEHANDLUNG 305 7.9.2 GEBRAUCHLICHE REAKTORSYSTEME 309 7.10 NATURNAHE VERFAHREN DER ABWASSERBEHANDLUNG 312 7.10.1 TEICHKLARANLAGEN 313 7.10.2 BEWACHSENE BODENFILTER(PFLANZENKLARANLAGEN) 314 7.11 NEUE LOSUNGSANSATZE FIIR EIN NACHHALTIGES WASSER-/ABWASSERMANAGEMENT IM KOMMUNALEN BEREICH 316 8 INHALTSVERZEICHNIS 8 BEHANDLUNG UND ENTSORGUNG VON ROHSCHLAMMEN AUS KLARANLAGEN 322 8.1 ROHSCHLAMME ALS SENKE FIIR HYDROPHOBE ORGANISCHE ABWASSERINHALTSSTOFFE UND SCHWERMETALL-LONEN 323 8.2 UMWELTRECHTLICHE ANFORDERUNGEN AN DIE ENTSORGUNG VON KLARSCHLAMMEN 325 8.3 GRUNDOPERATIONEN DER HERKOMMLICHEN BEHANDLUNG VON KOMMUNALEM ROHSCHLAMM 329 8.4 BIOLOGISCHESCHLAMMSTABILISIERUNG 334 8.4.1 ANAEROBE STABILISIERUNG (SCHLAMMFAULUNG) 335 8.4.2 AEROB-THERMOPHILE STABILISIERUNG 337 8.4.3 SCHLAMM-KOMPOSTIERUNG 338 8.4.4 SIMULTANE AEROBE STABILISIERUNG 339 8.4.5 ENTWASSERUNG UND VERERDUNG VON KLARSCHLAMM IN SCHILFBEETEN 339 8.5 SCHLAMM-DESINTEGRATION ALS MITTEL ZUR INTENSIVIERUNG DER BIOLOGISCHEN SCHLAMMFAULUNG 340 8.6 P-RUCKGEWINNUNG AUS KLARSCHLAMMEN UND KLARSCHLAMM-ASCHEN 343 9 BIOLOGISCHE AUFBEREITUNG VON ORGANISCHEN ABFALLSTOFFEN AUS DEM HAUSLICHEN BZW. GEWERBLICHEN BEREICH SOWIE VON GUILE AUS DER NUTZTIERHALTUNG 345 9.1 SIEDLUNGSABFALLE 345 9.2 GUILE AUS DER NUTZTIERHALTUNG 347 9.3 RECHTLICHE ANFORDERUNGEN AN DEN UMGANG MIT ABFALLSTOFFEN 348 9.3.1 EINHEITLICHES EUROPAISCHES ABFALLVERZEICHNIS 350 9.3.2 KONZEPT DER ,,NACHSORGEARMEN DEPONIE" 351 9.3.3 VERWERTUNG VON ORGANISCHEN ABFALLSTOFFEN ALS DIINGER BZW. BODENVERBESSERUNGSMITTEL 353 9.3.4 ERZEUGUNG VON STROM AUS BIOMASSE BZW. BIOGENEN ABFALLSTOFFEN UND DAS N ERNEUERBARE-ENERGIEN"-GESETZ(EEG) 355 9.4 BIOLOGISCHE BEHANDLUNG VON GETRENNT ERFASSTEN BIOABFALLEN 355 9.2.1 KOMPOSTIERUNG 357 9.2.2 VERGARUNG VON BIOABFALLEN UND ENERGETISCHE NUTZUNG DES GEBILDETEN BIOGASES 364 9.5 BIOLOGISCHE TROCKNUNG VON RESTABFALLEN AUS HAUSMULL (STABILAT-VERFAHREN) 372 9.6 VERFAHREN ZUR AUFBEREITUNG VON GUILE 373 9.7 NACHHALTIGE ABFALLWIRTSCHAFT (AUSBLICK) 381 10 BIOLOGISCHE ABLUFTREINIGUNG 383 10.1 LUFTVERUNREINIGENDE ORGANISCHE STOFFE UND DEREN ERFASSUNG 384 10.2 UMWELTRECHTLICHE ANFORDERUNGEN 387 10.3 VERFAHREN ZUR ABLUFTREINIGUNG NACH DEM STAND DER TECHNIK 393 10.4 BIOLOGISCHE VERFAHREN 396 10.4.1 BIOWASCHER-VERFAHREN 396 10.4.2 BIOFILTER-VERFAHREN 404 10.4.3 BIORIESELBETT-REAKTOREN 412 11 BIOLOGISCHE BODENSANIERUNG 414 11.1 ALTLASTEN-RELEVANTE SCHADSTOFFE 415 INHALTSVERZEICHNIS 11.2 UMWELTRECHTLICHE ANFORDERUNGEN AN DIE ALTLASTENSANIERUNG 422 11.3 SANIERUNGSRELEVANTEBODENEIGENSCHAFTEN UND-PARAMETER 425 11.4 SCHADSTOFF-WIRKUNGSPFADE UND GEFAHRDUNGSABSCHATZUNG 429 11.5 VERFAHREN ZUR BODENSANIERUNG NACH DEM STAND DER TECHNIK UND KRITERIEN DER VERFAHRENSAUSWAHL 435 11.6 BIOLOGISCHE BODENSANIERUNG 439 11.6.1 BIOLOGISCHE IN S/FU-VERFAHREN 440 11.6.2 BIOLOGISCHE EX SRTU-VERFAHREN 444 12 BETRIEBSTECHNIK UND KOSTEN UMWELTBIOTECHNISCHER VERFAHREN SOWIE REGELUNGEN FIIR TATIGKEITEN MIT "BIOLOGISCHEN ARBEITSSTOFFEN" 447 12.1 GRUNDLAGEN DER STEUERUNG UND REGELUNG VON UMWELTTECHNISCHEN ANLAGEN 447 12.1.1 MESSTECHNIK UND BETRIEBSMESSEINRICHTUNGEN 448 12.1.2 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE EINER REGELUNG 453 12.1.3 STEUERUNG VON PROZESSEN 454 12.1.4 SPEICHERPROGRAMMIERBARE STEUERUNG 456 12.1.5 PROZESSLEITSYSTEM 456 12.2 ERMITTLUNG DER KOSTEN VON UMWELTBIOTECHNISCHEN VERFAHREN 457 12.2.1 KOSTENVERGLEICHSRECHNUNG 460 12.2.2 AMORTISATIONSRECHNUNG 461 12.2.3 KAPITALBARWERT-METHODE 461 12.3 GESETZLICHE REGELUNGEN FIIR TATIGKEITEN MIT .BIOLOGISCHEN ARBEITSSTOFFEN" 462 13 LOSUNGSANSATZE ZUR VERMEIDUNG VON UMWELTPROBLEMEN MITTELS PRODUKTIONS- BZW. PROZESSINTEGRIERTER BIOTECHNIK (AUSBLICK) 466 13.1 ,,DAUERHAFT UMWELTVERTRAGLICHES WIRTSCHAFTEN" ALS GRUNDLAGE FUR EINE ZUKUNFTSORIENTIERTE ENTWICKLUNG DER MENSCHLICHEN GESELLSCHAFT (NACHHALTIGKEIT) 466 13.2 BEWERTUNG DER UMWELTVERTRAGLICHKEIT VON INDUSTRIELLEN PROZESSEN UND VERFAHREN (OKOEFFIZIENZ-ANALYSE) 468 13.3 GRUNDKONZEPTE ZUR VERMEIDUNG BZW. VERMINDERUNG VON PRODUKTIONSRIICKSTANDEN 474 13.4 VERBESSERTE OKOBILANZ VON PRODUKTIONSLINIEN DURCH INTEGRATION BIOTECHNISCHER PROZESSE UND VERFAHREN 482 13.4.1 BIOKATALYSE IN DER FEINCHEMIE UND PHARMAZEUTISCHEN INDUSTRIE 482 13.4.2 INTEGRIERTE BIOTECHNIK IN DER TEXTILINDUSTRIE 495 13.4.3 EINSATZ VON ENZYMEN IN DER ZELLSTOFF- UNJD PAPIERINDUSTRIE 496 13.4.4 BIOTECHNISCHE VERFAHREN UND PROZESSE IN DER METALLBEARBEITUNG UND LEITERPLATTENINDUSTRIE 496 13.4.5 BEISPIELE FIIR DIE INTEGRATION BIOTECHNISCHER VERFAHREN ZUR VERBESSERUNG DER OKOBILANZ IN BETRIEBEN DER LEBENSMITTELINDUSTRIE 500 13.4.6 RECYCLING VON PROZESSWASSER IN BETRIEBEN DER LEBENSMITTEL- UND GETRANKEINDUSTRIE 502 LITERATURVERZEICHNIS 509 SACHWORTVERZEICHNIS 515
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