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Biologisch wirksame Zusatzstoffe in der Abwasserreinigung.....
.....ein kurzer Überblick
Dr. Hilde LemmerBayerisches Landesamt für UmweltMünchen
Inhalt
• Was sind „biologisch wirksame Zusatzstoffe“?
• Bakterienpräparate, Enzympräparate mit und ohne Bakterien, Vitamine, Spurenelemente, Tenside, Aktivatoren und sonstige Substanzenmit Angaben zu Wirkung und notwendigen Maßnahmen zum erfolgreichen Einsatz
• Und was ist ohne Dosierung zu erreichen?
• Schlussbemerkung und Ausblick
Was sind biologisch wirksame Zusatzstoffe?
Hilfsmittel mit Wirkung auf abwasserbürtige Biozönosen zur Verbesserung ihrer Leistungsfähigkeit im Hinblick auf
Steigerung der Abbauleistung für spezifische ParameterAbbau von schwer abbaubaren ProblemstoffenAbfangen von BelastungsspitzenVerbesserung der AbsetzeigenschaftenVerminderung des SchlammanfallsErhöhung der Ausbeute an Faulgas
d.h.direkte Einflussnahme auf physikalisch-chemische Parameter bzw. Stoffwechsel oder Ökologie des Belebtschlamms
Bakterienpräparate
Bereitstellung von Stoffwechselspezialistenbei Belastungsspitzen Einbruch der Reinigungsleistung Abbauproblemen mit schwer abbaubaren Stoffenzur Förderung der Nitrifikationsleistung Steigerung der Methanausbeute Verminderung von Überschussschlamm
Bakterienpräparate- Maßnahmen zum erfolgreichen Einsatz
Vorkultivierung oder Weiterkultivierung der zugegebenen Bakterien ausreichende Wachstumsrate/Konzentration im ReaktorAuswahl der „richtigen Bakterien“, d.h. solche, diehinsichtlich der Art des Substrats/Substratkonzentration konkurrenzfähig sindAuswahl der „richtigen Bakterien“, d.h. solche, diehinsichtlich der Aufenthaltszeit konkurrenzfähig sindEinbettung der Bakterien in/auf Trägermaterialienzum Schutz gegen Auswaschung und Fressfeinde
Nitrifikanten fixiert auf Trägermaterial
www.levapor.com
Bakterien fixiert
www.typo3.schlaun-gymnasium.de/uploads/pics/kohlenhydrate.jpg
andernfalls droht „grazing“
Beispiel DenitrifikationZudosierte Zellen von Microvirgula denitrificans,von Glockentieren verspeist
in Alginatkugeln
Enzympräparate mit und ohne Bakterien
Einsatz von hydrolytischen Enzymen (Hydrolasen) wie Carbohydrasen, Cellulasen, Proteasen, Lipasen ...
zur Verminderung der Faulschlammmenge Steigerung der Methanausbeute Förderung des Abbaus lipophiler Stoffe Lösung von Verzopfungen
Enzympräparate - Maßnahmen zum erfolgreichen Einsatz
Einbettung der Enzyme in Trägermaterialienzum Schutz gegen bakteriellen Abbau und AuswaschungAuswahl der „richtigen Enzyme“ im Hinblick auf die jeweilige Problemstellung, z.B. Cellulasen (Verzopfungen), Lipasen (Fette, Schwimmdecken), Proteasen (Zellen, EPS)wegen unklarer Rezepturen oft Voruntersuchungen notwendig
Zugabe von Enzymen in geeigneter Konzentrationan geeigneter Dosierstelle mit guter Einmischung
Beispiel Faulschlamm: zur Schlammmengenreduktion sowie zur Erhöhung der Gasausbeuteetwa 700 mg/kg oTR
Auswahl der „richtigen Enzyme“
Cellolosefasern spaltende Cellulasen
Fett spaltende Lipasen
Trichoderma reesei, Cellulase-Produzentgenome.jgi-psf.org/img/trire.jpg
Proteine spaltende Proteasen
Kohlenhydrat spaltende Carbohydrasen
Zugabe von Enzymen in geeigneter Konzentrationan geeigneter Dosierstelle mit guter Einmischung
Beispiel Faulschlamm:Reduktion der Schlammmenge/Erhöhung der Gasausbeuteetwa 700 mg/kg oTR
Barjenbruch et al. 2001,Burbaum et al. 2002
genome.jgi-psf.org/img/trire.jpg
Ein Pilz als Cellulase-Produzent!
Gestatten, Trichoderma
reesei!
Vitamine und Spurenelemente
Katalyse und Steuerung von Stoffwechselprozessen
zur Leistungssteigerung Verminderung von Überschussschlamm
Vitamine - Maßnahmen zum erfolgreichen Einsatz
Zugabe in geeigneter Konzentrationund stabilisierter Form
Aber:Vitamine im Medium Belebtschlamm sind in hoher Konzentration vorhanden (viele Patente über Belebtschlamm als Vitamin-Quelle)Nachgewiesener Vitamin-Mangel besteht nur selten, z.B. in Industrie-Abwasser z.B. Thiamin in der Papierindustrie (Lemmer et al. 1998)
Dosierung ohne Auswirkungen
Tensid-Präparate
Tenside an Grenzflächen beeinflussen Oberflächenspannung und fördern Emulgierung zur
Verbesserung des Abbaus von hydrophoben Substanzen (Fette, Kohlenwasserstoffe)
Verbesserung der Belüftung durch kleine Luftblasen (Verringerung des Zusammenfließens von Luftblasen = (Koaleszenz)
Verminderung von Überschussschlamm durch die Auflösung der Zellen von Organismen
www.chm.bris.ac.uk/pt/colloid.gifhttp://web.mit.edu/nnf/education/wettability/foam_0001.jpg
Tenside: Konzentration und WirkungKonzentration Konz.
Zulauf BBKonz.Erhöhung nach Dosierung
Wirkung 10-20 mg/lSwisher 1987
0,17-1,43 mg/lWittau 2005
Emulsion 10-30 mg/l TrehaloselipidPagilla et al. 2002 ± -
Erhöhung Zellwand-Gängigkeit
40 mg/l „Tensid“Özoguz und Räbiger 1994 - -
Zell-Lyse(Prokaryoten)
50-100 mg/l Triton/SDSTsuchido et al. 1990Kitatsui et al. 1996
- -
Vermeidung Koaleszenz
6-14 mg/l PolyglycoletherGrau 2006 + -
Dosierung ohne Auswirkungen
Und was ist ohne Dosierung zu erreichen?
Tolerierung einer Anlaufphase der Bakterien, die schon vor Ort sind (autochthone Bakterien)
Anreicherung von Nitrifikanten durch eine veränderte Prozessführung (z.B. Erhöhung des spezifischen Schlammalters mit Aufwuchskörpern = Trägermaterialien)
Erhöhung der Aktivität hydrolytischer Enzyme durch Veränderung des Redoxpotentials (z.B. sulfidogenes Milieu)
Schlammstabilisierung im aeroben oder anaeroben Milieu
....macht den Einsatz von Hilfsmitteln in vielen Fällen entbehrlich !
Veränderte Prozessführung wie.......
Schlussbemerkung .......
Bakterien- und Enzympräparate Wirkung und Wirknachweis sind im Prinzip
naturwissenschaftlich nachvollziehbar
Vitamine/Spurenelemente/Tenside/Aktivatoren Wirkung aufgrund der bereits im Reaktor vorliegenden
Konzentrationen unwahrscheinlich Mangelsituation allenfalls im Industriebereich denkbar Wirknachweis wegen unklarer Rezepturen und/oder
nicht quantifizierbarer Stoffwechselvorgänge naturwissenschaftlich oft nicht nachvollziehbar
...und Ausblick
Kommunaler Bereich Die vorliegenden Belebtschlamm-Organismen sind bei
guter Pflege stoffwechselaktiv und anpassungsfähig! Bevor Hilfsmittel eingesetzt werden, immer zuerst an
eine Anlagen-Optimierung hinsichtlich Wartung, Betrieb und Fahrweise denken!
Industriebereich Ein Einsatz an Zusatzstoffen kann erwogen werden,
wenn einseitige Zusammensetzung der Abwasser-inhaltsstoffe und/oder schwer abbaubare Stoffe vorliegen
Trotzdem ist immer auf naturwissenschaftliche Nachvollziehbarkeit der Anwendung zu achten
Und zu guter Letzt: Meinungsumfrage beiPräparate-Bakterien
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Oh Gott, wenn wir das gewusst hätten, wären wir lieber im Labor geblieben!
