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Gefördert durch:
Untersuchungen zur Einbeziehung einer biologischen Reinigungsstufe bei der Reinigung von mit Anilinderivaten belastetem Grundwasser
Forschungsassistentin Dipl.-Ing. Aline Weser
BetreuerProf. Dr.-Ing. habil. Rainer Geike
KooperationsunternehmenHORN & MÜLLER Ingenieurgesellschaft mbH
Meilensteine
Pilotversuch: Beimpfen des Versuchsreaktors Juli bis September 2012
Batchversuche zum biologischen Schadstoffabbau April bis Juli 2012
Probenahme und Anzucht der Mikroorganismen März 2012
Um was geht es im Projekt?
Infolge von Handhabungsverlusten während des Betriebes blieben nach der Stilllegung verschiedener Industriestandorte Altlasten zurück, welche es nun, entsprechend den recht-lichen Regelungen, zu sanieren gilt. Der biologische Schadstoffabbau gewinnt mit zunehmender Erforschung der Abbauprozesse immer mehr an Bedeutung. Durch eine optimierte Prozessführung ist die biologische Reinigung ein effizientes und kosten-günstiges Verfahren in der Altlasten- sanierung.
Die HORN & MÜLLER Ingenieurgesell-schaft mbH wurde mit Planungsleistun-gen sowie der ingenieurtechnischen Begleitung für den Bau und Betrieb einer Grundwasser-Reinigungsanlage (GWRA) mit dem Hauptschadstoff Anilinderivate beauftragt.
Die GWRA scheidet die Schadstoffe mit-tels Adsorption an Aktivkohle ab. Die geplante Standzeit, bis zum sogenann-ten Durchbruch der Aktivkohle, wird deutlich überschritten. Dies gibt Grund zur Annahme, dass zusätzlich ein biolo-gischer Abbau in der Anlage stattfindet.
Zielstellung
Gegenstand des Projektes ist es, den biologischen Abbau der Anilinderivate nachzuweisen und den Einsatz einer biologischen Reinigungsstufe zu erpro-ben und zu optimieren.
Ziel ist es, ein effizientes und kosten-günstiges Verfahren für die Abreinigung von Anilinderivaten zu entwickeln. Die gewonnenen Erfahrungen können für die Sanierung äquivalenter Altlasten (Grundwasser- und Bodensanierung) als Reinigungsmöglichkeiten genutzt werden.
Ergebnisse
Literaturrecherche zum biologischen Abbau von Anilinen:
Ein biologischer Abbau von Anilinderi-vaten ist möglich, setzt aber adaptierte Mikroorganismen voraus [1]. Der aerobe Abbau von Anilin und seinen Derivaten ist im Vergleich zum anaeroben Abbau gut dokumentiert. Einige der untersuch-ten Stämme sind in der Lage, auch un-ter Sauerstoffausschluss zu wachsen (z.B.: Paracoccus denitrificans, Klebsiel-la, Actinomyceteae und Aquaspirillium).
links aerober [3] und rechts anaerober [6] Abbau-weg von Anilinen
Der Abbaumechanismus führt zu weni-gen Schlüsselmetaboliten. Beim aero-ben Abbau zu Brenzkatechin und beim anaeroben Abbau zu Benzoyl CoA.
Hinweise auf die für den biologi-schen Abbau verbrauchten Elektro-nenakzeptoren:
•Sauerstoff ist mit <0,5 mg/l weitestge-hend verbraucht, es herrschen redu-zierende Bedingungen vor. Ein aero-ber Abbau ist dennoch möglich.
•Eisenreduktion ist nur minimal mög-lich, die Konzentration an oxidiertem Eisen ist sehr gering. Der Hauptteil des Eisens liegt bereits als reduzier-tes, zweiwertiges Eisen vor.
•Nitratreduktion kann ebenfalls nur mi-nimal stattfinden, da nur <0,3 mg/l Ni-trat im Wasser gemessen wurden. Am-monium ist mit 2,4 mg/l vorhanden, eine Nitratreduktion könnte bereits im Grundwasser erfolgt sein. Ammonium ist zudem ein Abbauprodukt der Ani-linderivate.
•Sulfatreduktion ist möglich, da ausrei-chend Sulfat (175 mg/l) vorhanden ist.
Durch die schwankenden Zulaufkonzen-trationen und dem hohen Durchsatz der Anlage (75 m3/h), ist es jedoch kaum möglich eine Eisen-, Nitrat- oder Sulfat-reduktion eindeutig nachzuweisen.
Inbetriebnahme Versuchsreaktor (VR):
Der VR wurde äquivalent zu den Aktiv-kohlefiltern der GWRA befüllt und mit Grundwasser durchströmt. Aus der Ak-tivkohle des Versuchsreaktors wurden die Bakterien für die Laborversuche iso-liert.
Laborversuche:
Anzucht und Vereinzelung von adaptier-ten Bakterien für die Durchführung von Batchversuchen. Der Schadstoffabbau wird an verschiedenen Isolaten unter-sucht, um die Bakterien, welche einen effektiven Abbau zeigen, zu identifizie-ren. Diese werden dann für einen Pilot-versuch im VR genutzt.
Vorteile und Anwendung:
•Eine Animpfung ist sinnvoll, wenn kei-ne abbauenden Mikroorganismen im geförderten Grundwasser, bzw. im Bo-den vorhanden sind. [5]
•Erhöhung des volumenspezifischen Durchsatzes in Bioreaktoren. [4]
•Biologischer Abbau wird schon in der Anfangsphase realisiert und somit der Zeitraum der Anreicherung von abbau-enden Populationen überbrückt. [5]
•An der GWRA des Projektes werden durch eine Senkung des Aktivkohlen-verbrauchs 200.000 € pro Jahr einge-spart – bei einer Laufzeit von 6 Jahren 1,2 Mio. €.
Anilin
Eigenschaften: Farblose bis gel-be, ölige Flüssigkeit mit süßlich aromatischem Geruch. Wasser-löslich bis 34 g/l (bei 20°C) [2]
Verwendung: Anilin dient in der chemi-schen Industrie als Ausgangstoff für die Synthese von Farben und Kunstfasern, aber auch zur Herstellung von Pflanzen-schutzmitteln, Fotochemikalien und Medi-kamenten [1].
Toxizität: Anilin ist ein starkes Blutgift, da es Hämoglobin zu Methämaglobin oxidiert und damit den Sauerstofftransport im Blut verhindert. Es steht im Verdacht Krebs zu erzeugen.
Literatur[1] Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie, Aniline, http://www.hlug.de/medien/wasser/gewaesserbelas- tung/dokumente/orientierende_messungen/6.17Aniline.pdf[2] EG Sicherheitsdatenblatt Anilin (©SCS GmbH, Bonn)[3] http://umbbd.msi.umn.edu[4] Biologische Bodensanierung Methodenbuch, K. Alef, VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1994[5] Handbuch Mikrobiologische Bodenreinigung, Landesanstalt für Umweltschutz Baden- Württemberg, Band 7 Materialien zur Altlastenbearbeitung, 1991[6] http://portal.uni-freiburg.de/ag-fuchs/dateien gp20062.pdf
Gefördert durch:
Untersuchungen zur Einbeziehung einer biologischen Reinigungsstufe bei der Reinigung von mit Anilinderivaten belastetem Grundwasser
Forschungsassistentin Dipl.-Ing. Aline Weser
BetreuerProf. Dr.-Ing. habil. Rainer Geike
KooperationsunternehmenHORN & MÜLLER Ingenieurgesellschaft mbH
Meilensteine
Pilotversuch: Beimpfen des Versuchsreaktors Juli bis September 2012
Batchversuche zum biologischen Schadstoffabbau April bis Juli 2012
Probenahme und Anzucht der Mikroorganismen März 2012
Um was geht es im Projekt?
Infolge von Handhabungsverlusten während des Betriebes blieben nach der Stilllegung verschiedener Industriestandorte Altlasten zurück, welche es nun, entsprechend den recht-lichen Regelungen, zu sanieren gilt. Der biologische Schadstoffabbau gewinnt mit zunehmender Erforschung der Abbauprozesse immer mehr an Bedeutung. Durch eine optimierte Prozessführung ist die biologische Reinigung ein effizientes und kosten-günstiges Verfahren in der Altlasten- sanierung.
Die HORN & MÜLLER Ingenieurgesell-schaft mbH wurde mit Planungsleistun-gen sowie der ingenieurtechnischen Begleitung für den Bau und Betrieb einer Grundwasser-Reinigungsanlage (GWRA) mit dem Hauptschadstoff Anilinderivate beauftragt.
Die GWRA scheidet die Schadstoffe mit-tels Adsorption an Aktivkohle ab. Die geplante Standzeit, bis zum sogenann-ten Durchbruch der Aktivkohle, wird deutlich überschritten. Dies gibt Grund zur Annahme, dass zusätzlich ein biolo-gischer Abbau in der Anlage stattfindet.
Zielstellung
Gegenstand des Projektes ist es, den biologischen Abbau der Anilinderivate nachzuweisen und den Einsatz einer biologischen Reinigungsstufe zu erpro-ben und zu optimieren.
Ziel ist es, ein effizientes und kosten-günstiges Verfahren für die Abreinigung von Anilinderivaten zu entwickeln. Die gewonnenen Erfahrungen können für die Sanierung äquivalenter Altlasten (Grundwasser- und Bodensanierung) als Reinigungsmöglichkeiten genutzt werden.
Ergebnisse
Literaturrecherche zum biologischen Abbau von Anilinen:
Ein biologischer Abbau von Anilinderi-vaten ist möglich, setzt aber adaptierte Mikroorganismen voraus [1]. Der aerobe Abbau von Anilin und seinen Derivaten ist im Vergleich zum anaeroben Abbau gut dokumentiert. Einige der untersuch-ten Stämme sind in der Lage, auch un-ter Sauerstoffausschluss zu wachsen (z.B.: Paracoccus denitrificans, Klebsiel-la, Actinomyceteae und Aquaspirillium).
links aerober [3] und rechts anaerober [6] Abbau-weg von Anilinen
Der Abbaumechanismus führt zu weni-gen Schlüsselmetaboliten. Beim aero-ben Abbau zu Brenzkatechin und beim anaeroben Abbau zu Benzoyl CoA.
Hinweise auf die für den biologi-schen Abbau verbrauchten Elektro-nenakzeptoren:
•Sauerstoff ist mit <0,5 mg/l weitestge-hend verbraucht, es herrschen redu-zierende Bedingungen vor. Ein aero-ber Abbau ist dennoch möglich.
•Eisenreduktion ist nur minimal mög-lich, die Konzentration an oxidiertem Eisen ist sehr gering. Der Hauptteil des Eisens liegt bereits als reduzier-tes, zweiwertiges Eisen vor.
•Nitratreduktion kann ebenfalls nur mi-nimal stattfinden, da nur <0,3 mg/l Ni-trat im Wasser gemessen wurden. Am-monium ist mit 2,4 mg/l vorhanden, eine Nitratreduktion könnte bereits im Grundwasser erfolgt sein. Ammonium ist zudem ein Abbauprodukt der Ani-linderivate.
•Sulfatreduktion ist möglich, da ausrei-chend Sulfat (175 mg/l) vorhanden ist.
Durch die schwankenden Zulaufkonzen-trationen und dem hohen Durchsatz der Anlage (75 m3/h), ist es jedoch kaum möglich eine Eisen-, Nitrat- oder Sulfat-reduktion eindeutig nachzuweisen.
Inbetriebnahme Versuchsreaktor (VR):
Der VR wurde äquivalent zu den Aktiv-kohlefiltern der GWRA befüllt und mit Grundwasser durchströmt. Aus der Ak-tivkohle des Versuchsreaktors wurden die Bakterien für die Laborversuche iso-liert.
Laborversuche:
Anzucht und Vereinzelung von adaptier-ten Bakterien für die Durchführung von Batchversuchen. Der Schadstoffabbau wird an verschiedenen Isolaten unter-sucht, um die Bakterien, welche einen effektiven Abbau zeigen, zu identifizie-ren. Diese werden dann für einen Pilot-versuch im VR genutzt.
Vorteile und Anwendung:
•Eine Animpfung ist sinnvoll, wenn kei-ne abbauenden Mikroorganismen im geförderten Grundwasser, bzw. im Bo-den vorhanden sind. [5]
•Erhöhung des volumenspezifischen Durchsatzes in Bioreaktoren. [4]
•Biologischer Abbau wird schon in der Anfangsphase realisiert und somit der Zeitraum der Anreicherung von abbau-enden Populationen überbrückt. [5]
•An der GWRA des Projektes werden durch eine Senkung des Aktivkohlen-verbrauchs 200.000 € pro Jahr einge-spart – bei einer Laufzeit von 6 Jahren 1,2 Mio. €.
Anilin
Eigenschaften: Farblose bis gel-be, ölige Flüssigkeit mit süßlich aromatischem Geruch. Wasser-löslich bis 34 g/l (bei 20°C) [2]
Verwendung: Anilin dient in der chemi-schen Industrie als Ausgangstoff für die Synthese von Farben und Kunstfasern, aber auch zur Herstellung von Pflanzen-schutzmitteln, Fotochemikalien und Medi-kamenten [1].
Toxizität: Anilin ist ein starkes Blutgift, da es Hämoglobin zu Methämaglobin oxidiert und damit den Sauerstofftransport im Blut verhindert. Es steht im Verdacht Krebs zu erzeugen.
Literatur[1] Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie, Aniline, http://www.hlug.de/medien/wasser/gewaesserbelas- tung/dokumente/orientierende_messungen/6.17Aniline.pdf[2] EG Sicherheitsdatenblatt Anilin (©SCS GmbH, Bonn)[3] http://umbbd.msi.umn.edu[4] Biologische Bodensanierung Methodenbuch, K. Alef, VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1994[5] Handbuch Mikrobiologische Bodenreinigung, Landesanstalt für Umweltschutz Baden- Württemberg, Band 7 Materialien zur Altlastenbearbeitung, 1991[6] http://portal.uni-freiburg.de/ag-fuchs/dateien gp20062.pdf
Gefördert durch:
Untersuchungen zur Einbeziehung einer biologischen Reinigungsstufe bei der Reinigung von mit Anilinderivaten belastetem Grundwasser
Forschungsassistentin Dipl.-Ing. Aline Weser
BetreuerProf. Dr.-Ing. habil. Rainer Geike
KooperationsunternehmenHORN & MÜLLER Ingenieurgesellschaft mbH
Meilensteine
Pilotversuch: Beimpfen des Versuchsreaktors Juli bis September 2012
Batchversuche zum biologischen Schadstoffabbau April bis Juli 2012
Probenahme und Anzucht der Mikroorganismen März 2012
Um was geht es im Projekt?
Infolge von Handhabungsverlusten während des Betriebes blieben nach der Stilllegung verschiedener Industriestandorte Altlasten zurück, welche es nun, entsprechend den recht-lichen Regelungen, zu sanieren gilt. Der biologische Schadstoffabbau gewinnt mit zunehmender Erforschung der Abbauprozesse immer mehr an Bedeutung. Durch eine optimierte Prozessführung ist die biologische Reinigung ein effizientes und kosten-günstiges Verfahren in der Altlasten- sanierung.
Die HORN & MÜLLER Ingenieurgesell-schaft mbH wurde mit Planungsleistun-gen sowie der ingenieurtechnischen Begleitung für den Bau und Betrieb einer Grundwasser-Reinigungsanlage (GWRA) mit dem Hauptschadstoff Anilinderivate beauftragt.
Die GWRA scheidet die Schadstoffe mit-tels Adsorption an Aktivkohle ab. Die geplante Standzeit, bis zum sogenann-ten Durchbruch der Aktivkohle, wird deutlich überschritten. Dies gibt Grund zur Annahme, dass zusätzlich ein biolo-gischer Abbau in der Anlage stattfindet.
Zielstellung
Gegenstand des Projektes ist es, den biologischen Abbau der Anilinderivate nachzuweisen und den Einsatz einer biologischen Reinigungsstufe zu erpro-ben und zu optimieren.
Ziel ist es, ein effizientes und kosten-günstiges Verfahren für die Abreinigung von Anilinderivaten zu entwickeln. Die gewonnenen Erfahrungen können für die Sanierung äquivalenter Altlasten (Grundwasser- und Bodensanierung) als Reinigungsmöglichkeiten genutzt werden.
Ergebnisse
Literaturrecherche zum biologischen Abbau von Anilinen:
Ein biologischer Abbau von Anilinderi-vaten ist möglich, setzt aber adaptierte Mikroorganismen voraus [1]. Der aerobe Abbau von Anilin und seinen Derivaten ist im Vergleich zum anaeroben Abbau gut dokumentiert. Einige der untersuch-ten Stämme sind in der Lage, auch un-ter Sauerstoffausschluss zu wachsen (z.B.: Paracoccus denitrificans, Klebsiel-la, Actinomyceteae und Aquaspirillium).
links aerober [3] und rechts anaerober [6] Abbau-weg von Anilinen
Der Abbaumechanismus führt zu weni-gen Schlüsselmetaboliten. Beim aero-ben Abbau zu Brenzkatechin und beim anaeroben Abbau zu Benzoyl CoA.
Hinweise auf die für den biologi-schen Abbau verbrauchten Elektro-nenakzeptoren:
•Sauerstoff ist mit <0,5 mg/l weitestge-hend verbraucht, es herrschen redu-zierende Bedingungen vor. Ein aero-ber Abbau ist dennoch möglich.
•Eisenreduktion ist nur minimal mög-lich, die Konzentration an oxidiertem Eisen ist sehr gering. Der Hauptteil des Eisens liegt bereits als reduzier-tes, zweiwertiges Eisen vor.
•Nitratreduktion kann ebenfalls nur mi-nimal stattfinden, da nur <0,3 mg/l Ni-trat im Wasser gemessen wurden. Am-monium ist mit 2,4 mg/l vorhanden, eine Nitratreduktion könnte bereits im Grundwasser erfolgt sein. Ammonium ist zudem ein Abbauprodukt der Ani-linderivate.
•Sulfatreduktion ist möglich, da ausrei-chend Sulfat (175 mg/l) vorhanden ist.
Durch die schwankenden Zulaufkonzen-trationen und dem hohen Durchsatz der Anlage (75 m3/h), ist es jedoch kaum möglich eine Eisen-, Nitrat- oder Sulfat-reduktion eindeutig nachzuweisen.
Inbetriebnahme Versuchsreaktor (VR):
Der VR wurde äquivalent zu den Aktiv-kohlefiltern der GWRA befüllt und mit Grundwasser durchströmt. Aus der Ak-tivkohle des Versuchsreaktors wurden die Bakterien für die Laborversuche iso-liert.
Laborversuche:
Anzucht und Vereinzelung von adaptier-ten Bakterien für die Durchführung von Batchversuchen. Der Schadstoffabbau wird an verschiedenen Isolaten unter-sucht, um die Bakterien, welche einen effektiven Abbau zeigen, zu identifizie-ren. Diese werden dann für einen Pilot-versuch im VR genutzt.
Vorteile und Anwendung:
•Eine Animpfung ist sinnvoll, wenn kei-ne abbauenden Mikroorganismen im geförderten Grundwasser, bzw. im Bo-den vorhanden sind. [5]
•Erhöhung des volumenspezifischen Durchsatzes in Bioreaktoren. [4]
•Biologischer Abbau wird schon in der Anfangsphase realisiert und somit der Zeitraum der Anreicherung von abbau-enden Populationen überbrückt. [5]
•An der GWRA des Projektes werden durch eine Senkung des Aktivkohlen-verbrauchs 200.000 € pro Jahr einge-spart – bei einer Laufzeit von 6 Jahren 1,2 Mio. €.
Anilin
Eigenschaften: Farblose bis gel-be, ölige Flüssigkeit mit süßlich aromatischem Geruch. Wasser-löslich bis 34 g/l (bei 20°C) [2]
Verwendung: Anilin dient in der chemi-schen Industrie als Ausgangstoff für die Synthese von Farben und Kunstfasern, aber auch zur Herstellung von Pflanzen-schutzmitteln, Fotochemikalien und Medi-kamenten [1].
Toxizität: Anilin ist ein starkes Blutgift, da es Hämoglobin zu Methämaglobin oxidiert und damit den Sauerstofftransport im Blut verhindert. Es steht im Verdacht Krebs zu erzeugen.
Literatur[1] Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie, Aniline, http://www.hlug.de/medien/wasser/gewaesserbelas- tung/dokumente/orientierende_messungen/6.17Aniline.pdf[2] EG Sicherheitsdatenblatt Anilin (©SCS GmbH, Bonn)[3] http://umbbd.msi.umn.edu[4] Biologische Bodensanierung Methodenbuch, K. Alef, VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1994[5] Handbuch Mikrobiologische Bodenreinigung, Landesanstalt für Umweltschutz Baden- Württemberg, Band 7 Materialien zur Altlastenbearbeitung, 1991[6] http://portal.uni-freiburg.de/ag-fuchs/dateien gp20062.pdf
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