Biologisch wirksame Zusatzstoffe in der Abwasserreinigung...

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Theodor Dittmar
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1 Biologisch wirksame Zusatzstoffe in der Abwasserreinigung......ein kurzer Überblick Dr. Hilde Lemmer Bayerisches Landesamt für Umwelt München

2 Inhalt Was sind biologisch wirksame Zusatzstoffe? Bakterienpräparate, Enzympräparate mit und ohne Bakterien, Vitamine, Spurenelemente, Tenside, Aktivatoren und sonstige Substanzen mit Angaben zu Wirkung und notwendigen Maßnahmen zum erfolgreichen fl ih Einsatz Und was ist ohne Dosierung zu erreichen? Schlussbemerkung und Ausblick

3 Was sind biologisch wirksame Zusatzstoffe? Hilfsmittel mit Wirkung auf abwasserbürtige Biozönosen zur Verbesserung ihrer Leistungsfähigkeit im Hinblick auf Steigerung der Abbauleistung für spezifische Parameter Abbau von schwer abbaubaren Problemstoffen Abfangen von Belastungsspitzen Verbesserung der Absetzeigenschaften Verminderung des Schlammanfalls Erhöhung der Ausbeute an Faulgas d.h. direkte Einflussnahme auf physikalisch-chemische sc ce sceparameter aa bzw. Stoffwechsel oder Ökologie des Belebtschlamms

4 Bakterienpräparate Bereitstellung von Stoffwechselspezialisten li bei Belastungsspitzen Einbruch der Reinigungsleistung Abbauproblemen mit schwer abbaubaren Stoffen zur Förderung der Nitrifikationsleistung Steigerung der Methanausbeute Verminderung von Überschussschlamm hl

5 Bakterienpräparate- Maßnahmen zum erfolgreichen Einsatz Vorkultivierung oder Weiterkultivierung der zugegebenen Bakterien ausreichende Wachstumsrate/Konzentration im Reaktor Auswahl der richtigen Bakterien, d.h. solche, die hinsichtlich der Art des Substrats/Substratkonzentration konkurrenzfähig sind Auswahl der richtigen Bakterien, d.h. solche, die hinsichtlich der Aufenthaltszeit konkurrenzfähig sind Einbettung der Bakterien in/auf Trägermaterialien zum Schutz gegen Auswaschung und Fressfeinde

6 Nitrifikanten fixiert auf Trägermaterial

7 Bakterien fixiert i andernfalls droht grazing in Alginatkugeln g Beispiel Denitrifikation Zudosierte Zellen von Microvirgula denitrificans, von Glockentieren verspeist

8 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

9 Enzympräparate - Maßnahmen zum erfolgreichen Einsatz Einbettung der Enzyme in Trägermaterialien zum Schutz gegen bakteriellen Abbau und Auswaschung Auswahl 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 g Konzentration an geeigneter Dosierstelle mit guter Einmischung Beispiel Faulschlamm: zur Schlammmengenreduktion sowie zur Erhöhung der Gasausbeute etwa 700 mg/kg otr

10 Immobilisierung von Biokatalysatoren aus Hartmeier 1986

11 Trichoderma reesei, Cellulase-Produzent genome.jgi-psf.org/img/trire.jpg Auswahl der richtigen Enzyme Cellolosefasern spaltende Kohlenhydrat spaltende Cellulasen Carbohydrasen Proteine spaltende Proteasen Ftt Fett spaltende Lipasen Zugabe von Enzymen in geeigneter Konzentration an geeigneter Dosierstelle mit guter Einmischung i Beispiel Faulschlamm: Reduktion der Schlammmenge/Erhöhung der Gasausbeute etwa 700 mg/kg otr Barjenbruch et al. 2001,Burbaum et al. 200

12 Ein Pilz als Cellulase-Produzent! Gestatten, Trichoderma reesei! genome.jgi-psf.org/img/trire.jpg

13 Vitamine i und Spurenelemente Katalyse und Steuerung von Stoffwechselprozessen zur Leistungssteigerung Verminderung von Überschussschlamm

14 Vitamine - Maßnahmen zum erfolgreichen Einsatz Zugabe in geeigneter Konzentration und stabilisierter i t Form Aber: Vitamine im Medium Belebtschlamm sind in hoher Konzentration o vorhanden (viele e Patente e 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

(Fette, Kohlenwasserstoffe) Verbesserung der Belüftung durch kleine Luftblasen

von Überschussschlamm durch die Auflösung der Zellen von Organismen http://web.

15 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

16 Tenside: Konzentration und Wirkung Wirkung Konzentration Konz. Zulauf BB Konz.Erhöhung nach Dosierung mg/l ,17-1,43mg/l Swisher 1987 Wittau 2005 Emulsion Erhöhung Zellwand- Gängigkeit Zell-Lyse (Prokaryoten) mg/l Trehaloselipid ± - Pagilla et al mg/l Tensid Özoguz und Räbiger 1994 Özoguz und Räbiger mg/l Triton/SDS Tsuchido et al Kitatsui et al Tsuchido et al Vermeidung 6-14 mg/l Polyglycolether y + Koaleszenz Grau Dosierung ohne Auswirkungen

17 Und was ist ohne Dosierung zu erreichen? ih Veränderte Prozessführung wie... 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!

18 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

19 ...und Ausblick Kommunaler Bereich Die vorliegenden Belebtschlamm-Organismen sind dbei guter Pflege stoffwechselaktiv und anpassungsfähig! Bevor Hilfsmittel i l 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 t und/oder d schwer abbaubare b Stoffe vorliegen Trotzdem ist immer auf naturwissenschaftliche Nachvollziehbarkeit hb it der Anwendung zu achten

20 Und zu guter Letzt: Meinungsumfrage g bei Präparate-Bakterien Oh Gott, wenn wir das gewusst hätten, wären wir lieber im Labor geblieben! Vielen Dank für Ihre A fmerksamkeit!

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