Bekämpfung von Microthrix parvicella durch

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1 Bekämpfung von Datum: Juli 2000 Pflaurenz-Tobl I St. Lorenzen G.m.b.H Verfasser: Dr. Ing. Konrad Engl Wolfgang Kirchler Pflaurenz-Tobl I St. Lorenzen Beilage: 1

2 Inhaltsverzeichnis 1 EINLEITUNG RAHMENBEDINGUNGEN GRENZWERTE UND ABLAUFWERTE Grenzwerte Ablaufwerte NITRIFIKATION DENITRIFIKATION SIMULTANFÄLLUNG ÜBERSCHUSSSCHLAMMABZUG RESTSÄUREKAPAZITÄT VERSUCHSBESCHREIBUNG VERSUCHSAUSWERTUNG PHYSIKALISCHE PARAMETER PHYSIKALISCHE PARAMETER IM ZULAUF ZUR BELEBUNG Biologische Belastung der Belebungsbecken P ges. Frachten im Zulauf der Belebungsbecken N ges. Frachten im Zulauf der Belebungsbecken Temperaturverhältnisse im Zu- und Ablauf der Anlage PHYSIKALISCHE PARAMETER IN DEN BELEBUNGSBECKEN Schlammvolumen und Schlammindex der Belebungsbecken Trockensubstanz in den Belebungsbecken Trockensubstanz des Überschussschlammes ph-wert in den Belebungsbecken NH 4 -N Konzentrationen am Auslauf der Nitrifikationsbecken PO 4 -P Konzentrationen am Auslauf der Nitrifikationsbecken NO 3 -N Konzentrationen am Auslauf der Denitrifikationsbecken PHYSIKALISCHE PARAMETER IM ABLAUF DER BELEBUNG UND IN DER NACHKLÄRUNG Restsäurekapazität im Auslauf der Nachklärbecken Sichttiefe in den Nachklärbecken DISKUSSION DER ERGEBNISSE BEZÜGLICH PHYSIKALISCHER PARAMETER MIKROSKOPISCHE UNTERSUCHUNGEN WÄHREND DES VERSUCHSZEITRAUMES EINLEITUNG Allgemein Bläh- und Schwimmschlamm in den Belebungsbecken Schwimmschlamm und Schaumbildung im Faulturm FRAGESTELLUNG VERSUCHSBEDINGUNGEN ANGEWANDTE METHODEN Die Entnahme von Belebtschlammproben Die Herstellung von mikroskopischen Präparaten Färbeverfahren AUSWERTUNG UND ERGEBNISSE Beurteilung der Schlammflocke und der Mikrofauna Größe und Kompaktheit der Schlammflocke Die Artenvielfalt der Mikrofauna Die Besiedlungsdichte Der Sludge Biotic Index Beurteilung der Fadenbakterien Anzahl der Fadenbakterien (Fädigkeit) DISKUSSION DER ERGEBNISSE MIKROFAUNA AUSBLICK

3 Bekämpfung von Zweipunktflockung auf der Kläranlage Schlagwörter: Microthrix parvicella, Nitrifikation, Denitrifikation, Phospatfällung, Abwasserreinigung, Mikrofauna, Fadenbakterien Da wir seit Inbetriebnahme der Anlage im Juli 1996 immer mehr oder weniger Probleme mit Blähschlamm hatten und noch haben, sind auf unserer Anlage zahlreiche Versuche unternommen worden, um das dominante Fadenbakterium Microthrix parvicella einzudämmen. Bei jedem Versuch gab es zwar positive Ansätze, aber noch keinen Durchbruch. Die vorerst letzte Untersuchung wurde im Zuge einer Dissertation der Universität Trient zum Thema: -Bekämpfung von Microthrix parvicella durch eine Zweipunktflockung- durchgeführt und die Ergebnisse werden in diesem Bericht vorgestellt. 1 Einleitung Die Kläranlage in Bruneck/Italien (Abb. 1) wurde unterirdisch gebaut (Abb. 2). Die Auslegung der Kläranlage erfolgte auf biologischen Einwohnerwerten, es sind 11 Gemeinden angeschlossen und das Einzugsgebiet beträgt 900 km 2. Grobrechen und Feinrechen sowie der belüftete Sand- und Fettfang wurden 2-straßig, Vorklärbecken, vorgeschaltete Denitrifikation, Nitrifikation und Nachklärbecken wurden 4-straßig konzipiert. Seit Inbetriebnahme der Anlage sind nur 2 von 4 Linien in Betrieb, weil ca EW noch nicht angeschlossen sind und der Betrieb gezeigt hat, dass die Anlage sehr großzügig dimensioniert wurde. Beide Linien sind mit folgenden online-messgeräten ausgestattet: Feststoffgehaltsmessung im Belebungsbecken, ph-wert im Belebungsbecken, O 2 -Messungen, NO 3 -N am Auslauf der Denitrifikation, NH 4 -N und PO 4 -P am Auslauf der Nitrifikation. Alle Werte werden im ATV-Tagesprotokoll dokumentiert. Abb. 1

4 Abb. 2

5 2 Rahmenbedingungen 2.1 Grenzwerte und Ablaufwerte Grenzwerte Die einzuhaltenden Grenzwerte sind in Tab. 1 tabellarisch dargestellt. Tab. 1 Parameter Tabelle A EU-Richtlinien Landesgesetz Bemessung der Anlage [ mg/l ] [ % Abbau ] [ mg/l ] [ % Abbau ] [ mg/l ] [ % Abbau ] [ mg/l ] [ % Abbau ] BSB (1) 15 CSB (2) 75 N ges (3) P ges (4) 1 GUS (5) 30 NH 4 -N 15 NO 3 -N 20 NO 2 -N 0, Ablaufwerte In Tabelle 2 sind die erreichten Zu- und Ablaufwerte während des Versuchszeitraumes dargestellt: Tab. 2 Monat BSB5 [ mg/l ] CSB [ mg/l ] Nges. [ mg/l ] Pges. [ mg/l ] Zulauf Ablauf Zulauf Ablauf Zulauf Ablauf Zulauf Ablauf Juli ,03 2,45 315,52 17,14 27,83 6,20 4,49 0,66 August ,77 2,39 330,35 19,02 31,58 6,88 4,83 0,59 September ,67 1,90 332,80 21,12 29,71 6,34 4,94 0,61 Oktober ,16 3,23 396,94 19,63 30,29 6,77 5,73 0,62 November ,00 2,30 393,63 21,09 34,80 6,67 5,14 0,60 Dezember ,10 3,13 581,58 25,80 52,20 8,12 7,92 0,63 Jänner ,52 4,06 612,65 32,25 56,71 8,38 8,72 0,65 Februar ,14 4,41 605,03 31,82 51,90 7,73 7,87 0,73 März ,45 7,74 554,77 34,45 49,11 9,46 8,22 1,07 Mittelwert 261,76 3,51 458,14 24,70 40,46 7,39 6,43 0,68

6 Nitrifikation Am Auslauf der Nitrifikation wird NH 4 -N gemessen (Abb. 3); anhand des gemessenen NH 4 -N Wertes wird vom Prozeßleitsystem der Sauerstoffsollwert vorgegeben, wobei alle Linien unabhängig voneinander geregelt werden können. Ist der NH 4 -N Meßwert kleiner als ein einstellbares Minimum (1 mg/l), wird vom Prozeßleitsystem (PLS) ein einstellbarer minimaler Sauerstoffsollwert vorgegeben (0,8 mg/l), ist der NH 4 -N Meßwert größer als ein einstellbarer Maximalwert (2 mg/l), wird vom PLS ein einstellbarer maximaler O 2 -Sollwert (2,5 mg/l) vorgegeben, ist der NH 4 -N Meßwert in einem Zwischenbereich (1,0 < NH4-N < 2,0), wird vom PLS ein einstellbarer mittlerer O 2 -Sollwert (1,5 mg/l) vorgegeben. Der Sauerstoffsollwert regelt in Abhängigkeit der Regelabweichung die Blendenregulierschieber in den Luftleitungen, die in einem Kollektor enden, wo eine Druckmessung montiert ist. Die Regelung der Drehkolbengebläse mit Frequenzumformern erfolgt über einen konstanten Solldruck. Bei Abweichungen des Druckes vom Solldruck werden die Drehkolbengebläse in Abhängigkeit der Regelabweichung nach oben bzw. nach unten geregelt. In Abbildung 3 ist die Regelung schematisch dargestellt. Abb. 3 Regelung Nitrifikation Sollwert O 2 -Regelung O 2 NH 4 -N VKB DN N NKB PIR

7 P Dissertation zum Thema: Bekämpfung von Denitrifikation Am Ende des Dentrifikationsbeckens wird NO 3 -N online gemessen (Abb. 5). Anhand des gemessenen NO 3 -N Wertes werden über das Prozessleitsystem die Rezirkulationspumpen, die mit Frequenzumformern ausgestattet sind, geregelt. Ist der NO 3 -N Ist-Wert kleiner als ein einstellbarer Sollwert (zur Zeit 3 mg/l), werden die Pumpen auf Maximum (400 % des Zulaufes einstellbar) geregelt. Ist der Ist-Wert größer als ein einstellbarer Sollwert (zur Zeit 3 mg/l), werden die Pumpen auf Minimum (100 % des Zulaufes einstellbar) geregelt. Bleibt der Ist-Wert allerdings immer noch höher als der eingestellte Sollwert, werden automatisch die Vorklärbecken umgangen, um mehr Kohlenstoff in die Belebung zu bringen. Abb. 5 Regelung Denitrifikation NO 3 -N Sandfang VKB DN N NKB Umgehung VKB Kreisschlamm

8 Simultanfällung Dissertation zum Thema: Bekämpfung von Am Auslauf der Nitrifikation, am Zulauf und Auslauf der Kläranlage wird PO 4 -P on-line gemessen. Die Dosierung des Fällmittels erfolgt im 3. Drittel der Nitrifikation. Die frequenzgeregelten Dosierpumpen können nach folgenden Möglichkeiten geregelt werden: - nach der Zulaufmenge - nach PO 4 -P Konzentration im Auslauf der Nitrifikation (Abb. 6) - nach PO 4 -P Fracht im Zulauf - nach einer vorgegebenen maximalen PO 4 -P Fracht im Auslauf - nach Betriebs- und Pausenzeit Abb. 6 Regelung der Simultanfällung PO 4 -P VKB DN N NKB FeSO4 - Dosierpumpe

9 P Dissertation zum Thema: Bekämpfung von Überschussschlammabzug Der Überschussschlamm wird aus dem Rücklaufschlammfluss entnommen. Im Nitrifikationsbecken sitzt eine Trockensubstanzgehaltsmessung, die im Prozessleitsystem aufgezeichnet wird. Die Regelung der mit Frequenzumformern ausgestatteten Überschussschlammpumpen erfolgt automatisch über einen vorgegebenen TS-Gehalt. In Abhängigkeit der Regelabweichung wird mehr oder weniger Überschussschlamm abgezogen, wobei ein einstellbares Tagesminimum nicht unterschritten wird (Abb. 7). Neben dieser Möglichkeit kann der Überschussschlamm nach folgenden Parametern geregelt werden: - nach einer einstellbaren Tagesmenge - nach Betriebs- und Pausenzeit - nach einem einstellbaren Schlammalter, wobei der Prozessrechner aus dem Laborprotokoll die Trockensubtsanz des Überschussschlammes des Vortages übernimmt, die Trockensubstanz im Belebungsbecken wird on-line gemessen und der Prozessrechner errechnet automatisch die Überschussschlammenge des nächsten Tages bei vorgegebenem Schlammalter. Abb. 7 Regelung Überschußschlamm TS Sandfang DN N NKB Ablauf Anlage Rücklaufschlamm P Überschußschlamm

10 Restsäurekapazität In den Belebungsbecken ist je ein ph-messgerät installiert. Am Prozessleitsystem wird ein Sollwert vorgegeben und in Abhängigkeit der Regelabweichung werden die mit Frequenzumformern ausgestatteten Kalkmilchdosierpumpen geregelt (Abb.8). Vorgeschaltet ist eine Kalkmilchauflösestation mit einem Kalksilo, in dem Kalk Ca(OH) 2 in Pulver vorliegt. Die Kalkmilchdosierung ist notwendig, um die Restsäurekapazität aufrechtzuerhalten und die Nitrifikation zu gewährleisten. Abb. 8 ph- Wert Regelung ph VKB DN N NKB Ca(OH) 2 - Dosierpumpe

11 3 Versuchsbeschreibung Auslöser für die wissenschaftliche Arbeit waren die vielversprechenden Resultate der Fa. Kronos in einem Laborversuch, in dem im Labormaßstab festgestellt wurde, dass die Zudosierung von 0,065 Promille FeSO 4 und 3 m danach die Zudosierung des Flockungshilfsmittels Praestol 2540 in einer Menge von 0,4 ppm in den Zulaufverteilerkanal des Nachklärbeckens positive Auswirkungen auf die Belebung hat (Abb. 9). In den ersten 3 Monaten (KW 27 bis 39) wurde 0,065 Promille FeSO 4 in den Zulaufverteilerkanal des Nachklärbeckens dosiert, anschließend EisenIIIchloridsulfat. Im Versuchszeitraum waren 2 Linien in Betrieb. Beide Linien sind mit folgenden on-line- Messgeräten ausgestattet: Feststoffgehaltsmessung im Belebungsbecken, ph-wert im Belebungsbecken, O 2 -Messungen, NO 3 -N am Auslauf der Denitrifikation, NH 4 -N und PO 4 -P am Auslauf der Nitrifikation. Alle Werte werden im ATV-Tagesprotokoll dokumentiert. Es wurde versucht, gleiche Bedingungen für beide Linien zu schaffen; allerdings ist es unmöglich 2 identische Biozönosen aufzubauen bzw. über einen längeren Zeitraum zu halten. Der Einfluss der Zweipunktflockung auf Ablaufwerte, auf die Parameter in den Belebungsbecken und in den Nachklärbecken sowie der Einfluss auf die Mikrobiologie (Mikrofauna und Fadenbakterien) wurde untersucht, ausgewertet und gegenübergestellt. In Bild 9 ist die Dosierstelle schematisch dargestellt Abb. 9

12 4 Versuchsauswertung physikalische Parameter 4.1 Physikalische Parameter im Zulauf zur Belebung Biologische Belastung der Belebungsbecken Die biologische Belastung der beiden Linien war während dem Versuchszeitraum sehr ausgeglichen, sodass man von identischen Verhältnissen sprechen kann. Täglich wurde in beiden Linien der BSB 5 in der Tagesmischprobe gemessen und ausgewertet. In Bild 10 ist die biologische Belastung als Tagesmittelwert über die Kalenderwochen des Versuchszeitraumes graphisch dargestellt. In Tabelle 3 sind die Tagesmittelwerte und die Summenwerte über den gesamten Versuchszeitraum der beiden Versuchslinien gegenübergestellt. Tab. 3 Versuchszeitraum vom bis ; biologische Belastung Wert Dimension Versuchslinie Referenzlinie Tagesmittelwert [ kg BSB 5 /d ] 1.350, ,13 Gesamtsumme [ kg BSB 5 ] , ,97 Abb. 10

13 KW 27; 1999 KW 28; 1999 KW 29; 1999 KW 30; 1999 KW 31; 1999 KW 32; 1999 KW 33; 1999 KW 34; 1999 KW 35; 1999 KW 36; 1999 KW 37; 1999 KW 38; 1999 KW 39; 1999 KW 40; 1999 KW 41; 1999 KW 42; 1999 KW 43; 1999 KW 44; 1999 KW 45; 1999 KW 46; 1999 KW 47; 1999 KW 48; 1999 KW 49; 1999 KW 50; 1999 KW 51; 1999 KW 52; 1999 KW 1; 2000 KW 2; 2000 KW 3; 2000 KW 4; 2000 KW 5; 2000 KW 6; 2000 KW 7; 2000 KW 8; 2000 KW 9; 2000 KW10; 2000 KW11; 2000 KW12; 2000 KW13; [ kg BSB5/d ] Dissertation zum Thema: Bekämpfung von BSB 5 Frachten im Zulauf der Belebungsbecken in kg pro Tag 2.500,00 Versuchslinie Referenzlinie 2.000, , ,00 500,00 0,00 [ Kalenderwochen ] P ges. Frachten im Zulauf der Belebungsbecken Die Zulauffrachten bezüglich Gesamtphosphor der beiden Linien waren während dem Versuchszeitraum sehr ausgeglichen, sodass man von identischen Verhältnissen sprechen kann. Die Pges. Konzentrationen werden 2 mal wöchentlich in beiden Linien in der Tagesmischprobe gemessen und ausgewertet. In Bild 11 sind die P ges. Frachten als Tagesmittelwert über die Kalenderwochen des Versuchszeitraumes graphisch dargestellt. In Tabelle 4 sind die Tagesmittelwerte und die Summenwerte über den gesamten Versuchszeitraum der beiden Versuchslinien gegenübergestellt. Tab. 4 Versuchszeitraum vom bis ; Gesamtphosphor Wert Dimension Versuchslinie Referenzlinie Tagesmittelwert [ kg P ges /d ] 47,66 47,83 Gesamtsumme [ kg P ges ] 1.858, ,20 Abb. 11

14 KW 27; 1999 KW 28; 1999 KW 29; 1999 KW 30; 1999 KW 31; 1999 KW 32; 1999 KW 33; 1999 KW 34; 1999 KW 35; 1999 KW 36; 1999 KW 37; 1999 KW 38; 1999 KW 39; 1999 KW 40; 1999 KW 41; 1999 KW 42; 1999 KW 43; 1999 KW 44; 1999 KW 45; 1999 KW 46; 1999 KW 47; 1999 KW 48; 1999 KW 49; 1999 KW 50; 1999 KW 51; 1999 KW 52; 1999 KW 1; 2000 KW 2; 2000 KW 3; 2000 KW 4; 2000 KW 5; 2000 KW 6; 2000 KW 7; 2000 KW 8; 2000 KW 9; 2000 KW10; 2000 KW11; 2000 KW12; 2000 KW13; kg Pges./d ] Dissertation zum Thema: Bekämpfung von Pges. Frachten im Zulauf der Belebungsbecken in kg pro Tag 140 Versuchslinie Referenzlinie [ Kalenderwochen ] N ges. Frachten im Zulauf der Belebungsbecken Die Zulauffrachten bezüglich Gesamtstickstoff der beiden Linien waren während dem Versuchszeitraum sehr ausgeglichen, sodass man von identischen Verhältnissen sprechen kann. Die Nges. Konzentrationen werden 2 mal wöchentlich in beiden Linien in der Tagesmischprobe gemessen und ausgewertet. In Bild 12 sind die N ges. Frachten als Tagesmittelwert über die Kalenderwochen des Versuchszeitraumes graphisch dargestellt. In Tabelle 5 sind die Tagesmittelwerte und die Summenwerte über den gesamten Versuchszeitraum der beiden Versuchslinien gegenübergestellt. Tab. 5 Versuchszeitraum vom bis ; Gesamtstickstoff Wert Dimension Versuchslinie Referenzlinie Tagesmittelwert [ kg N ges /d ] 332,66 324,71 Gesamtsumme [ kg N ges ] , ,78 Abb. 12

15 KW 27; 1999 KW 28; 1999 KW 29; 1999 KW 30; 1999 KW 31; 1999 KW 32; 1999 KW 33; 1999 KW 34; 1999 KW 35; 1999 KW 36; 1999 KW 37; 1999 KW 38; 1999 KW 39; 1999 KW 40; 1999 KW 41; 1999 KW 42; 1999 KW 43; 1999 KW 44; 1999 KW 45; 1999 KW 46; 1999 KW 47; 1999 KW 48; 1999 KW 49; 1999 KW 50; 1999 KW 51; 1999 KW 52; 1999 KW 1; 2000 KW 2; 2000 KW 3; 2000 KW 4; 2000 KW 5; 2000 KW 6; 2000 KW 7; 2000 KW 8; 2000 KW 9; 2000 KW10; 2000 KW11; 2000 KW12; 2000 KW13; [ kg Nges./d ] Dissertation zum Thema: Bekämpfung von Nges. Frachten im Zulauf der Belebungsbecken in kg pro Tag 600 Versuchslinie Referenzlinie [ Kalenderwochen ] Temperaturverhältnisse im Zu- und Ablauf der Anlage Laut zahlreichen Literaturberichten ist das Vorhandensein von Microthrix parvicella auch temperaturabhängig. Anhand der Graphiken sieht man, dass die Zulauftemperatur in den Wintermonaten unter 9 C absinkt und in den Sommermonaten eine maximale Zulauftemperatur von 16 C erreicht wird. In Bild 13 sind die Zu- und Ablauftemperaturen als Tagesmittelwert über die Kalenderwochen des Versuchszeitraumes graphisch dargestellt. In Tabelle 6 sind die Tagesmittelwerte über den gesamten Versuchszeitraum im Zu- und Ablauf dargestellt. Tab. 6 Versuchszeitraum vom bis ; Temperaturverhältnisse Wert Dimension Zulauf Ablauf Mittelwert [ C ] 12,06 13,84 Abb. 13

16 KW 27; 1999 KW 28; 1999 KW 29; 1999 KW 30; 1999 KW 31; 1999 KW 32; 1999 KW 33; 1999 KW 34; 1999 KW 35; 1999 KW 36; 1999 KW 37; 1999 KW 38; 1999 KW 39; 1999 KW 40; 1999 KW 41; 1999 KW 42; 1999 KW 43; 1999 KW 44; 1999 KW 45; 1999 KW 46; 1999 KW 47; 1999 KW 48; 1999 KW 49; 1999 KW 50; 1999 KW 51; 1999 KW 52; 1999 KW 1; 2000 KW 2; 2000 KW 3; 2000 KW 4; 2000 KW 5; 2000 KW 6; 2000 KW 7; 2000 KW 8; 2000 KW 9; 2000 KW10; 2000 KW11; 2000 KW12; 2000 KW13; 2000 [ C ] 8,7 9,1 8,9 8,7 8,4 8,9 8,8 8,8 8,8 8,9 8,9 9,7 9,8 9,7 9,4 9,4 10,9 10,5 10,2 10,8 11,6 12,2 11,8 11,7 11,3 11,3 11,0 11,0 11,2 12,5 12,2 11,9 11,8 12,0 11,8 11,8 14,4 14,8 15,2 15,5 15,6 15,3 15,3 15,6 15,2 15,1 15,3 15,2 14,8 14,5 14,4 14,0 13,7 13,2 13,1 13,1 13,2 12,9 14,0 15,5 15,3 14,9 14,9 15,6 16,1 16,3 16,8 17,0 16,6 16,1 16,4 16,5 16,4 16,4 16,2 15,7 15,2 15,7 Dissertation zum Thema: Bekämpfung von Temperaturverhältnisse im Zu- und Ablauf der Anlage; Wochenmittelwerte 18,0 Zulauf 16,0 Ablauf 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 [ Kalenderwochen ] Physikalische Parameter in den Belebungsbecken Schlammvolumen und Schlammindex der Belebungsbecken In der Versuchslinie konnte durch die Zweipunktflockung eine Verbesserung des Schlammvolumens von 12 % erreicht werden. Bezüglich Schlammindex konnte in der Versuchslinie durch die Zweipunktflockung eine Verbesserung von 7 % erreicht werden. In Bild 14 ist das Schlammvolumen und der Schlammindex als Tagesmittelwert über die Kalenderwochen des Versuchszeitraumes graphisch dargestellt. In Tabelle 7 sind die Tagesmittelwerte über den gesamten Versuchszeitraum der beiden Versuchslinien gegenübergestellt. Tab. 7 Versuchszeitraum vom bis ; Schlammvolumen, Schlammindex Wert Dimension Versuchslinie Referenzlinie Schlammvolumen Mittelwert [ ml/l ] 506,97 567,64

17 KW 27; 1999 KW 28; 1999 KW 29; 1999 KW 30; 1999 KW 31; 1999 KW 32; 1999 KW 33; 1999 KW 34; 1999 KW 35; 1999 KW 36; 1999 KW 37; 1999 KW 38; 1999 KW 39; 1999 KW 40; 1999 KW 41; 1999 KW 42; 1999 KW 43; 1999 KW 44; 1999 KW 45; 1999 KW 46; 1999 KW 47; 1999 KW 48; 1999 KW 49; 1999 KW 50; 1999 KW 51; 1999 KW 52; 1999 KW 1; 2000 KW 2; 2000 KW 3; 2000 KW 4; 2000 KW 5; 2000 KW 6; 2000 KW 7; 2000 KW 8; 2000 KW 9; 2000 KW10; 2000 KW11; 2000 KW12; 2000 KW13; [ ml/g; ml/l ] Dissertation zum Thema: Bekämpfung von Schlammindex Mittelwert [ ml/g ] 223,41 239,54 Abb. 14 Schlammvolumen, Schlammindex; Linien im Vergleich; Wochenmittelwerte 1200 Versuchslinie Referenzlinie 1000 Versuchslinie Referenzlinie [ Kalenderwochen ] Trockensubstanz in den Belebungsbecken Aufgrund des automatischen Überschussschlamabzuges in Abhängigkeit des Feststoffgehaltes in den Belebungesbecken weicht der TS in den Belebungsbecken nur sehr geringfügig voneinander ab. In Bild 15 ist der Feststoffgehalt der beiden Belebungsbecken als Tagesmittelwert über die Kalenderwochen des Versuchszeitraumes graphisch dargestellt. In Tabelle 8 sind die Tagesmittelwerte über den gesamten Versuchszeitraum der beiden Versuchslinien gegenübergestellt. Tab. 8 Versuchszeitraum vom bis ; Trockensubstanz Belebungsbecken Wert Dimension Versuchslinie Referenzlinie Trockensubstanz [ g/l ] 2,26 2,35

18 KW 27; 1999 KW 28; 1999 KW 29; 1999 KW 30; 1999 KW 31; 1999 KW 32; 1999 KW 33; 1999 KW 34; 1999 KW 35; 1999 KW 36; 1999 KW 37; 1999 KW 38; 1999 KW 39; 1999 KW 40; 1999 KW 41; 1999 KW 42; 1999 KW 43; 1999 KW 44; 1999 KW 45; 1999 KW 46; 1999 KW 47; 1999 KW 48; 1999 KW 49; 1999 KW 50; 1999 KW 51; 1999 KW 52; 1999 KW 1; 2000 KW 2; 2000 KW 3; 2000 KW 4; 2000 KW 5; 2000 KW 6; 2000 KW 7; 2000 KW 8; 2000 KW 9; 2000 KW10; 2000 KW11; 2000 KW12; 2000 KW13; 2000 [ g/l ] 1,95 2,01 2,07 2,09 2,22 2,33 2,24 2,32 2,32 2,22 2,22 2,18 2,30 2,26 2,16 2,19 2,12 2,09 2,17 2,25 2,10 2,28 1,95 2,06 2,01 2,07 2,09 2,04 2,12 2,02 2,08 2,07 2,04 2,12 2,22 2,21 2,26 2,21 2,44 2,37 2,43 2,52 2,54 2,46 2,52 2,56 2,47 2,33 2,45 2,39 2,31 2,27 2,23 2,28 2,20 2,29 2,14 2,36 2,35 2,34 2,43 2,44 2,43 2,53 2,50 2,46 2,47 2,45 2,44 2,53 2,58 2,53 2,56 2,67 2,64 2,71 2,74 2,69 Dissertation zum Thema: Bekämpfung von Abb. 15 Trockensubstanz in den Belebungsbecken; Wochenmittelwerte 3,00 Versuchslinie Referenzlinie 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 [ Kalenderwochen ] Trockensubstanz des Überschussschlammes Durch den Einsatz der Zweipunktflockung ist der Trockensubstanzgehalt im Überschussschlamm der Versuchslinie über den gesamten Versuchszeitraum um ca. 11 % höher als in der Referenzlinie. In Bild 16 ist der Feststoffgehalt des Überschussschlammes der beiden Linien als Tagesmittelwert über die Kalenderwochen des Versuchszeitraumes graphisch dargestellt. In Tabelle 9 sind die Tagesmittelwerte über den gesamten Versuchszeitraum der beiden Versuchslinien gegenübergestellt. Tab. 9 Versuchszeitraum vom bis ; Trockensubstanz Überschussschlamm Wert Dimension Versuchslinie Referenzlinie

19 KW 27; 1999 KW 28; 1999 KW 29; 1999 KW 30; 1999 KW 31; 1999 KW 32; 1999 KW 33; 1999 KW 34; 1999 KW 35; 1999 KW 36; 1999 KW 37; 1999 KW 38; 1999 KW 39; 1999 KW 40; 1999 KW 41; 1999 KW 42; 1999 KW 43; 1999 KW 44; 1999 KW 45; 1999 KW 46; 1999 KW 47; 1999 KW 48; 1999 KW 49; 1999 KW 50; 1999 KW 51; 1999 KW 52; 1999 KW 1; 2000 KW 2; 2000 KW 3; 2000 KW 4; 2000 KW 5; 2000 KW 6; 2000 KW 7; 2000 KW 8; 2000 KW 9; 2000 KW10; 2000 KW11; 2000 KW12; 2000 KW13; 2000 [ g/l ] 2,62 2,78 2,63 2,76 2,61 2,74 2,96 2,94 2,59 2,90 2,51 2,63 2,76 2,74 2,60 2,90 3,09 3,33 3,07 3,33 2,97 3,17 2,84 3,00 2,96 3,16 3,09 2,82 2,79 2,84 2,96 3,06 2,77 2,74 2,96 2,87 2,99 3,16 3,20 3,06 3,29 3,25 3,13 3,36 3,29 3,33 3,16 3,10 3,49 3,63 3,49 3,43 3,67 3,86 3,76 3,64 3,54 3,69 3,74 3,71 3,59 3,81 3,79 3,79 3,81 4,23 4,09 3,96 3,96 4,26 4,23 4,10 4,26 4,69 4,60 4,51 4,84 5,27 Dissertation zum Thema: Bekämpfung von Trockensubstanz Mittelwert [ g/l ] 3,53 3,17 Abb. 16 TS Überschussschlamm der beiden Linien; Monatsmittelwerte 6,00 Versuchslinie Referenzlinie 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 [ Kalenderwochen ] ph-wert in den Belebungsbecken Aufgrund des automatischen Kalkmilchdosierung in Abhängigkeit des ph-wertes in den Belebungsbecken weicht der ph-wert in den Belebungsbecken kaum voneinander ab. In Bild 17 ist der ph-wert der beiden Belebungsbecken als Tagesmittelwert über die Kalenderwochen des Versuchszeitraumes graphisch dargestellt. In Tabelle 10 sind die Tagesmittelwerte über den gesamten Versuchszeitraum der beiden Versuchslinien gegenübergestellt. Tab. 10 Versuchszeitraum vom bis ; ph-wert Belebungsbecken Wert Dimension Versuchslinie Referenzlinie

20 KW 27; 1999 KW 28; 1999 KW 29; 1999 KW 30; 1999 KW 31; 1999 KW 32; 1999 KW 33; 1999 KW 34; 1999 KW 35; 1999 KW 36; 1999 KW 37; 1999 KW 38; 1999 KW 39; 1999 KW 40; 1999 KW 41; 1999 KW 42; 1999 KW 43; 1999 KW 44; 1999 KW 45; 1999 KW 46; 1999 KW 47; 1999 KW 48; 1999 KW 49; 1999 KW 50; 1999 KW 51; 1999 KW 52; 1999 KW 1; 2000 KW 2; 2000 KW 3; 2000 KW 4; 2000 KW 5; 2000 KW 6; 2000 KW 7; 2000 KW 8; 2000 KW 9; 2000 KW10; 2000 KW11; 2000 KW12; 2000 KW13; ,70 6,72 [ - ] 6,77 6,79 6,80 6,83 6,82 6,84 6,83 6,83 6,85 6,84 6,85 6,84 6,83 6,86 6,87 6,88 6,86 6,87 6,85 6,86 6,86 6,87 6,87 6,86 6,87 6,84 6,85 6,86 6,86 6,85 6,87 6,89 6,89 6,89 6,89 6,89 6,90 6,89 6,90 6,92 6,92 6,95 6,94 6,96 6,95 6,96 6,97 6,97 6,98 6,97 6,97 6,97 6,98 6,97 6,98 6,96 6,97 6,98 6,96 6,95 6,97 6,97 6,98 6,99 7,01 6,99 7,00 6,99 7,00 6,99 7,00 6,99 6,98 7,00 7,00 7,00 Dissertation zum Thema: Bekämpfung von ph-wert Mittelwert [ - ] 6,90 6,92 Abb. 17 ph-wert Messungen in den Belebungsbecken; Wochenmittelwerte 7,05 Versuchslinie 7,00 Referenzlinie 6,95 6,90 6,85 6,80 6,75 6,70 6,65 6,60 6,55 6,50 [ Kalenderwochen ] NH 4 -N Konzentrationen am Auslauf der Nitrifikationsbecken Der Einfluss der Zweipunktflockung auf die NH 4 -N Konzentrationen im Auslauf der Nitrifikationsbecken ist nicht relevant. In Bild 18 ist die NH 4 -N Konzentration am Auslauf der beiden Belebungsbecken als Tagesmittelwert über die Kalenderwochen des Versuchszeitraumes graphisch dargestellt. In Tabelle 11 sind die Tagesmittelwerte über den gesamten Versuchszeitraum der beiden Versuchslinien gegenübergestellt. Tab. 11 Versuchszeitraum vom bis ; NH 4 -N Konzentr. Auslauf Nitrifikationsbecken

21 KW 27; 1999 KW 28; 1999 KW 29; 1999 KW 30; 1999 KW 31; 1999 KW 32; 1999 KW 33; 1999 KW 34; 1999 KW 35; 1999 KW 36; 1999 KW 37; 1999 KW 38; 1999 KW 39; 1999 KW 40; 1999 KW 41; 1999 KW 42; 1999 KW 43; 1999 KW 44; 1999 KW 45; 1999 KW 46; 1999 KW 47; 1999 KW 48; 1999 KW 49; 1999 KW 50; 1999 KW 51; 1999 KW 52; 1999 KW 1; 2000 KW 2; 2000 KW 3; 2000 KW 4; 2000 KW 5; 2000 KW 6; 2000 KW 7; 2000 KW 8; 2000 KW 9; 2000 KW10; 2000 KW11; 2000 KW12; 2000 KW13; ,16 0,20 0,24 0,25 0,27 0,39 0,41 0,44 0,32 0,33 0,28 0,24 0,20 0,18 0,38 0,38 0,24 0,23 0,24 0,25 0,23 0,21 0,23 0,23 0,19 0,20 0,17 0,19 0,17 0,25 0,23 0,22 0,22 0,25 0,44 0,27 0,28 0,21 0,30 0,38 0,36 0,47 0,56 0,58 0,54 0,49 0,52 0,61 0,56 0,56 0,68 0,71 0,68 0,66 0,73 0,75 0,74 0,69 0,65 0,87 0,80 0,93 0,88 1,01 0,97 0,95 1,10 1,07 1,09 1,19 [ mg/l ] 1,29 1,25 1,45 1,79 2,30 2,26 2,35 2,76 Dissertation zum Thema: Bekämpfung von Wert Dimension Versuchslinie Referenzlinie NH 4 -N Konzentration Mittelwert [ mg/l ] 0,66 0,58 Abb. 18 NH4-N Konzentrationen im Auslauf der Nitrifikationsbecken; Wochenmittelwerte 3,00 Versuchslinie Referenzlinie 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 [ Kalenderwochen ] PO 4 -P Konzentrationen am Auslauf der Nitrifikationsbecken Der Einfluss der Zweipunktflockung auf die PO 4 -P Konzentrationen im Auslauf der Nitrifikationsbecken ist aufgrund der zusätzlich zur Simultanfällung dosierten Eisenmenge in den Zulauf in die Nachklärung doch deutlich spürbar. In Bild 19 ist die PO 4 -P Konzentration am Auslauf der beiden Belebungsbecken als Tagesmittelwert über die Kalenderwochen des Versuchszeitraumes graphisch dargestellt. In Tabelle 12 sind die Tagesmittelwerte über den gesamten Versuchszeitraum der beiden Versuchslinien gegenübergestellt. Tab. 12

22 KW 27; 1999 KW 28; 1999 KW 29; 1999 KW 30; 1999 KW 31; 1999 KW 32; 1999 KW 33; 1999 KW 34; 1999 KW 35; 1999 KW 36; 1999 KW 37; 1999 KW 38; 1999 KW 39; 1999 KW 40; 1999 KW 41; 1999 KW 42; 1999 KW 43; 1999 KW 44; 1999 KW 45; 1999 KW 46; 1999 KW 47; 1999 KW 48; 1999 KW 49; 1999 KW 50; 1999 KW 51; 1999 KW 52; 1999 KW 1; 2000 KW 2; 2000 KW 3; 2000 KW 4; 2000 KW 5; 2000 KW 6; 2000 KW 7; 2000 KW 8; 2000 KW 9; 2000 KW10; 2000 KW11; 2000 KW12; 2000 KW13; ,22 0,30 0,31 0,30 0,33 [ mg/l ] 0,38 0,42 0,45 0,49 0,47 0,45 0,46 0,46 0,49 0,57 0,56 0,60 0,62 0,60 0,61 0,61 0,60 0,64 0,65 0,68 0,69 0,69 0,69 0,67 0,65 0,70 0,69 0,67 0,65 0,63 0,63 0,63 0,61 0,61 0,69 0,67 0,70 0,69 0,70 0,69 0,73 0,73 0,71 0,69 0,70 0,70 0,68 0,69 0,71 0,69 0,67 0,65 0,65 0,64 0,68 0,69 0,68 0,65 0,69 0,74 0,73 0,72 0,70 0,70 0,71 0,73 0,73 0,72 0,75 0,80 0,79 0,82 0,85 Dissertation zum Thema: Bekämpfung von Versuchszeitraum vom bis ; PO 4 -P Konzentr. Auslauf Nitrifikationsbecken Wert Dimension Versuchslinie Referenzlinie PO 4 -P Konzentration Mittelwert [ mg/l ] 0,56 0,70 Abb. 19 PO4-P Konzentrationen im Auslauf der Nitrifikationsbecken; Wochenmittelwerte 0,90 Versuchslinie 0,80 Referenzlinie 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 [ Kalenderwochen ] NO 3 -N Konzentrationen am Auslauf der Denitrifikationsbecken Der Einfluss der Zweipunktflockung auf die NO 3 -N Konzentrationen im Auslauf der Denitrifikationsbecken ist nicht relevant. In Bild 20 ist die NO 3 -N Konzentration am Auslauf der beiden Denitrfikationsbecken als Tagesmittelwert über die Kalenderwochen des Versuchszeitraumes graphisch dargestellt. In Tabelle 13 sind die Tagesmittelwerte über den gesamten Versuchszeitraum der beiden Versuchslinien gegenübergestellt. Tab. 13

23 KW 27; 1999 KW 28; 1999 KW 29; 1999 KW 30; 1999 KW 31; 1999 KW 32; 1999 KW 33; 1999 KW 34; 1999 KW 35; 1999 KW 36; 1999 KW 37; 1999 KW 38; 1999 KW 39; 1999 KW 40; 1999 KW 41; 1999 KW 42; 1999 KW 43; 1999 KW 44; 1999 KW 45; 1999 KW 46; 1999 KW 47; 1999 KW 48; 1999 KW 49; 1999 KW 50; 1999 KW 51; 1999 KW 52; 1999 KW 1; 2000 KW 2; 2000 KW 3; 2000 KW 4; 2000 KW 5; 2000 KW 6; 2000 KW 7; 2000 KW 8; 2000 KW 9; 2000 KW10; 2000 KW11; 2000 KW12; 2000 KW13; ,12 0,11 0,30 0,25 0,38 0,31 0,31 0,30 0,23 0,23 0,39 0,50 0,54 0,62 0,77 0,68 0,79 0,91 0,89 0,74 0,83 0,61 0,72 0,70 0,81 0,70 0,60 0,63 0,69 0,81 0,86 0,87 0,75 0,88 0,80 0,82 0,86 0,77 0,85 0,94 0,96 1,00 0,90 1,16 1,12 1,05 1,09 1,05 1,03 1,12 1,13 1,11 1,16 1,12 1,32 1,22 1,29 1,26 1,22 1,32 1,30 1,24 1,51 1,44 1,36 1,37 [ mg/l ] 1,47 1,47 1,54 1,45 1,66 1,58 1,77 2,04 2,19 2,86 Dissertation zum Thema: Bekämpfung von Versuchszeitraum vom bis ; NO 3 -N Konzentr. Auslauf Denitrifikation Wert Dimension Versuchslinie Referenzlinie NO 3 -N Konzentration Mittelwert [ mg/l ] 1,00 0,94 Abb. 20 NO3-N Konzentrationen im Auslauf der Denitrifaktionsbecken; Wochenmittelwerte 3,50 Versuchslinie Referenzlinie 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 [ Kalenderwochen ] Physikalische Parameter im Ablauf der Belebung und in der Nachklärung Restsäurekapazität im Auslauf der Nachklärbecken Der Einfluss der Zweipunktflockung auf die Restsäurekapazität im Auslauf der Nachklärbecken kann nicht definitiv beurteilt werden, weil Kalkmilch in Abhängigkeit des ph-wertes in die Belebungsbecken automatisch zudosiert wird. In der Versuchslinie ist die Restsäurekapazität um 2 % höher als in der Referenzlinie. In Bild 21 ist die Restsäurekapazität im Auslauf der beiden Nachklärbecken als

24 KW 27; 1999 KW 28; 1999 KW 29; 1999 KW 30; 1999 KW 31; 1999 KW 32; 1999 KW 33; 1999 KW 34; 1999 KW 35; 1999 KW 36; 1999 KW 37; 1999 KW 38; 1999 KW 39; 1999 KW 40; 1999 KW 41; 1999 KW 42; 1999 KW 43; 1999 KW 44; 1999 KW 45; 1999 KW 46; 1999 KW 47; 1999 KW 48; 1999 KW 49; 1999 KW 50; 1999 KW 51; 1999 KW 52; 1999 KW 1; 2000 KW 2; 2000 KW 3; 2000 KW 4; 2000 KW 5; 2000 KW 6; 2000 KW 7; 2000 KW 8; 2000 KW 9; 2000 KW10; 2000 KW11; 2000 KW12; 2000 KW13; 2000 [ mmol/l ] 3,4 3,8 3,7 3,7 3,8 3,8 3,7 3,6 3,6 3,8 3,7 3,7 3,9 3,8 3,8 4,2 4,1 4,1 4,2 4,4 4,4 4,3 4,3 4,3 4,3 4,3 4,3 4,3 4,5 4,5 4,4 4,5 4,5 4,5 4,6 4,6 4,6 4,7 4,7 4,7 4,8 4,9 4,8 5,0 5,0 5,0 4,9 4,9 5,1 5,0 5,0 5,0 5,2 5,2 5,2 5,1 5,1 5,2 5,1 5,1 5,1 5,1 5,1 5,1 5,1 5,3 5,2 5,3 5,2 5,2 5,3 5,3 5,3 5,2 5,4 5,4 5,5 5,7 Dissertation zum Thema: Bekämpfung von Tagesmittelwert über die Kalenderwochen des Versuchszeitraumes graphisch dargestellt. In Tabelle 14 sind die Tagesmittelwerte über den gesamten Versuchszeitraum der beiden Versuchslinien gegenübergestellt. Tab. 14 Versuchszeitraum vom bis ; Restsäurekapazität Auslauf Nachklärung Wert Dimension Versuchslinie Referenzlinie Restsäurekapazität Mittelwert [ mmol/l ] 4,69 4,58 Abb. 21 Restsäurekapazität im Ablauf der Nachklärbecken; Wochenmittelwerte 6,0 Versuchslinie Referenzlinie 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 [ Kalenderwochen ] Sichttiefe in den Nachklärbecken Der Einfluss der Zweipunktflockung auf die Sichttiefe in den Nachklärbecken ist deutlich erkennbar. In der Versuchslinie ist die Sichttiefe um 10 % höher als in der Referenzlinie. In Bild 22 ist die Sichttiefe der beiden Nachklärbecken als Tagesmittelwert über die Kalenderwochen des Versuchszeitraumes graphisch dargestellt. In Tabelle 15 sind die Tagesmittelwerte über den gesamten Versuchszeitraum der beiden Versuchslinien gegenübergestellt.

25 KW 27; 1999 KW 28; 1999 KW 29; 1999 KW 30; 1999 KW 31; 1999 KW 32; 1999 KW 33; 1999 KW 34; 1999 KW 35; 1999 KW 36; 1999 KW 37; 1999 KW 38; 1999 KW 39; 1999 KW 40; 1999 KW 41; 1999 KW 42; 1999 KW 43; 1999 KW 44; 1999 KW 45; 1999 KW 46; 1999 KW 47; 1999 KW 48; 1999 KW 49; 1999 KW 50; 1999 KW 51; 1999 KW 52; 1999 KW 1; 2000 KW 2; 2000 KW 3; 2000 KW 4; 2000 KW 5; 2000 KW 6; 2000 KW 7; 2000 KW 8; 2000 KW 9; 2000 KW10; 2000 KW11; 2000 KW12; 2000 KW13; [ cm ] Dissertation zum Thema: Bekämpfung von Tab. 15 Versuchszeitraum vom bis ; Sichttiefe Nachklärbecken Wert Dimension Versuchslinie Referenzlinie Sichttiefe Mittelwert [ cm ] 198,44 180,87 Abb. 22 Sichttiefe in den Nachklärbecken; Wochenmittelwerte 300 Versuchslinie Referenzlinie [ Kalenderwochen ] Diskussion der Ergebnisse bezüglich physikalischer Parameter Das Schlammvolumen in der Versuchslinie ist um 12 % niedriger, der Schlammindex ist um 7 % niedriger als in der Referenzlinie. Die Sichttiefe im Nachklärbecken ist in der Versuchslinie um 10 % höher ebenso wie die Sinkgeschwindigkeit (11 % höher). Die Restsäurekapazität ist ebenfalls in der Versuchslinie geringfügig besser.

26 Ein deutlicher Einfluss auf das Aufkommen von Blähschlamm haben die Temperaturverhältnisse im Zulauf. Ganz massiv bildet sich Blähschlamm unter einer Zuflusstemperatur von 10 C. Allerdings hat die Zweipunktflockung gezeigt, dass man zwar einige Parameter verbessern kann, aber es ist bei unserer Anlage nicht ausreichend, sodass wir für den nächsten Winter planen, eine Linie intermittierend zu fahren. Auch dieser Versuch wird dann wieder ausreichend dokumentiert werden und wir hoffen, mit der Änderung der Verfahrenstechnik doch endlich ein gezieltes Instrument zur Bekämpfung von Microthrix parvicella finden zu können.

27 5 Mikroskopische Untersuchungen während des Versuchszeitraumes 5.1 Einleitung Allgemein Da in der ARA Tobl das Problem der Schwimmschlamm- und Schaumbildung in den Belebungsbecken und somit auch in den Faultürmen zeitweise massiv auftritt, wurde im Rahmen einer Dissertation der Universität Trient ein weiterer Versuch gestartet, diesem Problem der Schwimmschlammbildung durch massives Auftreten von Microthrix parvicella, einem Fadenbakterium, das an niedrige Schlammbelastung und niedrige Temperaturen angepaßt ist, entgegenzuwirken. Der Versuch wurde Anfang Juli 1999 begonnen und bis Ende März 2000 durchgeführt. Bis März 2000 wurde wöchentlich eine mikroskopische Analyse gemacht, wobei die Mikrofauna sowie die Fadenbakterien beurteilt wurden Bläh- und Schwimmschlamm in den Belebungsbecken Von Blähschlamm wird im allgemeinen gesprochen, wenn der Schlammindex (ISV) > 150 ml/g ist und fadenförmige Mikroorganismen in größerer Anzahl nachgewiesen werden können. Die wichtigsten in Blähschlamm gefundenen Fadenbakterien sind der Typ 021N, Microthrix parvicella, Typ 0041, Sphaerotilus natans, Typ 1701 u. a. Die Abwasserbeschaffenheit, sowie betriebliche Faktoren, wie die Sauerstoffkonzentration, tragen zur Blähschlammbildung bei. Im mikroskopischen Bild werden lange, aus der Schlammflocke herausragende Fadenbakterien sowie eine Artenverarmung der Mikrofauna beobachtet. Bei Schwimmschlamm werden häufig Actinomyceten, aber auch Microthrix parvicella in den Schlammflocken und auch freischwimmend beobachtet, wobei die Mikrofauna wenig oder gar nicht beeinflußt wird. Schwimmschlamm- und Schaumbildung im Belebungsbecken kann durch mehrere Faktoren, wie hohes Schlammalter, niedrige Belastung, gute Nitrifikation, gute Sauerstoffversorgung, P-Fällung und Überangebot an langkettigen Fettsäuren aus Trübwässern begünstigt werden. Auf der Oberfläche der Belebungsbecken und Nachklärbecken ist eine feinkörnige, meist braune Schaumschicht zu sehen, die platzende Gasblasen enthält. Die Schaumschicht kann eine beachtliche Höhe erreichen; sie besteht aus Gasblasen, Belebtschlammflocken, Fadenbakterien und Wasser.

28 Leicht abbaubares Substrat wird in sehr schnell wachsende Biomasse umgesetzt, die häufig von einem dichten Gerüst aus Microthrix-Fäden zusammengehalten wird und von den darin gebundenen Gasblasen (Stickstoff) zum Aufschwimmen gebracht wird (Abb. 23). Die Gasblasen sind im mikroskopischen Bild allerdings nicht erkennbar. Abb. 23: Schlammflocken, aus denen Microthrix-Fäden herausragen und die einzelnen Flockenteile miteinander verbinden. Der Anlagenbetrieb wird oft nicht sehr stark beeinträchtigt, die Abbauleistung bleibt in der Regel sehr gut; unter bestimmten Bedingungen kann der Schaum jedoch abtreiben und so zu einer gravierenden Betriebsstörung führen Schwimmschlamm und Schaumbildung im Faulturm Der Schaum im Faulturm ist ein Gemisch aus Gasblasen, Biomassse, Fett und Wasser, das viele Fadenbakterien und grobe pflanzliche Fasern enthält. Ein solcher Schaum tritt auf, wenn in der Belebungsanlage eine auf Microthrix aufgebaute Schaumschicht vorhanden ist und der Überschussschlamm, sowie der Primärschlamm direkt in den Faulturm eingeleitet werden. Die Microthrix-Fäden können im anoxischen Milieu einige Zeit überleben, sodass das Gerüst bestehen bleibt und Fette, pflanzliche Fasern, sowie kleinste Flocken darin festgehalten werden. Die bei der anaeroben Faulung entweichenden Gase treiben die Schaummasse hoch.

29 Fragestellung Dissertation zum Thema: Bekämpfung von Im Rahmen der Dissertation der Universität Trient sollte festgestellt werden, ob durch den Einsatz bestimmter Flockungshilfsmittel die Schaumbildung bekämpft werden kann, indem die Absetzeigenschaft der Schlammflocken verbessert wird und so das Aufschwimmen auf der Oberfläche der Belebungs- und Nachklärbecken verhindert werden kann Versuchsbedingungen In der Versuchslinie wurde ein anionisches Flockungshilfsmittel (Praestol 2540) in einer Konzentration von 0,4 ppm, was einer Menge von 4 kg/d entspricht, zugegeben. Weiters wurde zusätzlich zur normalen FeSO 4 -Fällung, die durch ein PO 4 -P online Analysegerät geregelt wird, eine zulaufsmengenproportionale FeSO 4 -Dosierung (0,065 Promille) am Einlauf Nachklärung durchgeführt. Nach drei Monaten mit gleichbleibenden Versuchsbedingungen wurden diese insofern verändert, dass anstelle von FeSO 4 EisenIIIchloridsulfat in derselben Konzentration zudosiert wurde Angewandte Methoden Die Entnahme von Belebtschlammproben Die Entnahme von Belebtschlammproben erfolgte immer an derselben Stelle des Belebungsbeckens, ca. 30 cm unter der Oberfläche. Es wurde darauf geachtet, daß an der Entnahmestelle eine kontinuierliche Durchmischung des Belebtschlammes gewährleistet war. Das entnommene Probenvolumen betrug ca. 500 ml, wobei als Entnahmegefäß PET-Flaschen verwendet wurden; die PET-Flaschen wurden nur zur Hälfte gefüllt, um einen O 2 -Mangel in der Flasche während des Transportes ins Labor zu vermeiden. Nach dem Transport wurde die Probe stets belüftet und die mikroskopische Untersuchung wurde gleich anschließend an die Probenahme durchgeführt.

30 Die Herstellung von mikroskopischen Präparaten Um einen allgemeinen Überblick über die Fadenbakterien, die Protozoen und die Flockenbeschaffenheit zu erhalten, wurde ein Tropfen der leicht aufgeschüttelten Probe mit einer Pipette auf einen Objektträger aufgebracht und ein Deckgläschen ohne Anzudrücken aufgelegt. Bei einer 100fachen Vergrößerung wurden die Form und die Größe der Flocke, die Häufigkeit der Fadenbakterien (in sechteiliger Skala), das Vorkommen von organischen/anorganischen Partikeln und das Vorkommen freischwimmender Bakterien in der Lösung beobachtet. Für die Zählung der Protozoen wurden 25µl gut durchmischter Probe auf einen Objektträger aufgebracht und ebenfalls bei 100facher Vergrößerung betrachtet. Alle, auch die außerhalb des Deckgläschens schwimmenden Organismen, wurden gezählt, wobei die Zählung stets doppelt durchgeführt wurde. Die Anzahl der in 25 µl enthaltenen Organismen wurde sodann auf einen Liter aufgerechnet. Für die Zählung der kleinen Flagellaten wurden 2 Tropfen der gut durchmischten Probe auf die Fuchs-Rosenhal-Zählkammer aufgebracht und ein Deckgläschen (24x24) aufgelegt. Bei einer 200fachen Vergrößerung wurden die kleinen Flagellaten entlang der Diagonale der beiden Quadranten der Fuchs-Rosenthalkammer gezählt. Anhand der Anzahl der Protozoen/l und der Anzahl der kleinen Flagellaten wurde der Sludge Biotic Index (SBI) bestimmt. Die Protozoen werden dazu in funktionelle Gruppen (freischwimmende Ciliaten, Weidegänger, sesshafte Ciliaten, Amöben mit und ohne Schale, Räuber und niedrige Metazoen) eingeteilt und je nach Vorherrschen einer bestimmten Gruppe und der Artenvielfalt kann so der SBI-Wert bestimmt werden. Anhand des SBI-Index kann die Belebtschlammprobe einer Güteklasse von I bis IV zugeordnet werden (Methode nach Madoni, 1994). Zur Bestimmung der vorkommenden Fadenbakterien wurde ein Tropfen auf zwei Objektträger aufgebracht, gut verteilt und luftgetrocknet. Die luftgetrockneten Präparate wurden nun Neisser- und Gram- gefärbt und darauf bei 1.000facher Vergrößerung unter Immersion im Phasenkontrast betrachtet. Es konnten nun die Eigenschaften der Fadenbakterien, wie die Verzweigungen, die Größe der Fäden und Zellen, die Form des Fadens und der Einzelzellen, Aufwuchs und Scheide beobachtet werden. Diese Eigenschaften wurden sodann zur Bestimmung der Fadenbakterien herangezogen, wozu Bestimmungsschlüssel verwendet wurden.

31 Da einige Bakterien, wie Thiothrix sp. und Beggiatoa sp. Schwefelgranula in ihre Zellen einlagern können, wurde die Belebtschlammprobe mit einer Na 2 S-Lösung behandelt (im Verhältnis 1:1) und bei 400facher Vergrößerung im Mikroskop betrachtet. Die mikroskopischen Bilder wurden mit Hilfe einer Kamera auf ein eigens entwickeltes Computerprogramm übertragen und so jede Woche aufgezeichnet Färbeverfahren Neisser-Färbung 30 sec Lösung A (bestehend aus 2 Teilen der Lösung A1 und 1 Teil der Lösung A2) mit dest. Wasser spülen 1,5 min Lösung B mit dest. Wasser spülen lufttrocknen Gram-Färbung 1 min Lösung A (Kristallviolett) mit dest. Wasser spülen 1 min Lösung B (Iodlösung) mit dest. Wasser spülen 1 min in Lösung C (Aceton oder Ethanol 95%) entfärben (bis keine blauen Farbwolken mehr abgehen) 1 min Lösung D (Safranin) mit dest. Wasser spülen

32 Auswertung und Ergebnisse Dissertation zum Thema: Bekämpfung von Beurteilung der Schlammflocke und der Mikrofauna Größe und Kompaktheit der Schlammflocke Um eine genaue Aussage über die Größe und somit die Kompaktheit der Schlammflocke machen zu können, wurden im gesamten Versuchsverlauf einmal pro Woche jeweils 100 Schlammflocken beider Linien abgemessen (jeweils größter und kleinster Durchmesser). Die graphische Auswertung dieses Datenmaterials ergab für die Größe und Kompaktheit der Schlammflocken in beiden Linien keinen Unterschied. Die Kompaktheit der Schlammflocken verschlechterte sich im Laufe des Versuches, was auf die zunehmende Anzahl an Fadenbakterien in den Monaten November und Dezember zurückzuführen ist. Die durchschnittliche Größe der Schlammflocken liegt von Juli bis Oktober bei µm, ab November bei µm; es handelt sich dabei stets um mittelgroße Schlammflocken. Die Kompaktheit der Flocken wurde im Mikroskop auch optisch beurteilt, durch Bilder festgehalten und in beiden Linien gegenübergestellt. Im Vergleich zur Referenzlinie wurde in der Versuchslinie trotz Behandlung mit Praestol 2540 und FeSO 4 bzw. FeClSO 4 keine größere Kompaktheit der Schlammflocke festgestellt. Die Struktur der Schlammflocken war im gesamten Versuchsverlauf in beiden Linien unregelmäßig, die Flocken waren schwach geformt und zeigten eine offene Struktur. Dies verschlechterte sich noch parallel zur starken Zunahme der Fadenbakterien in den Monaten November und Dezember. Die Flocken waren deshalb auch stets von einigen bis zahlreichen freischwimmenden Bakterien, darunter viele Spirochaeten, umgeben. In den Abbildungen 24 und 25 soll ein zusammenfassender Überblick über die wöchentlichen mikroskopischen Untersuchungen der Belebtschlammproben gegeben werden, wobei es sich bei der Beurteilung der Schlammflocke um ein Nativpräparat (Lebendpräparat) handelt, das bei 100facher Vergrößerung betrachtet wurde.

33 Die Artenvielfalt der Mikrofauna Die Artenvielfalt war im gesamten Versuchsverlauf in beiden Linien unverändert hoch. Im mikroskopischen Bild befinden sich zwischen 9 und 14 verschiedene Protozoen-Arten; darunter sind bei den sesshaften Ciliaten (Wimpertierchen) verschiedene Arten der Gattung Vorticella (Glockentierchen), darunter V. convallaria (Abb. 26), V. microstoma, V. octava, Epistylis (Abb. 27), Zoothamnium und Carchesium, die alle zu den Strudeltierchen gehören. Die Weidegänger traten zeitweise mit dem Sauerstoffzeiger Aspidisca costata (syn. cicada) (Abb. 28) und mit Euplotes sp. stark in Erscheinung. Die freischwimmenden Ciliaten waren v.a. mit den Gattungen Uronema sp., Chilodonella sp. (Abb. 29), Trachelophyllum sp. und Peranema sp. vertreten. Bei den Amöben kamen zeitweise die Schalenamöben Arcella sp. (Abb. 30) und Difflugia sp. vor, wobei Arcella sp. stets in höherem Ausmaß nachgewiesen wurde; es befanden sich jedoch auch Nacktamöben, wie Mayorella sp. (Abb. 31) oder Vahlkampfia sp. in der Belebtschlammprobe. Auch Sauginfusorien (Räuber), Rotatoria (Rädertierchen) und Nematoden wurden beobachtet, allerdings nur in sehr geringer Anzahl, da sie eine niedrige Vermehrungsrate besitzen.

34 Abb. 24: Referenzlinie: FeSO 4 -Fällung (gesteuert durch PO 4 -P online Analysegerät) Abb. 25: Versuchslinie: Zugabe von 0,4 ppm Praestol 2540 sowie zulaufmengenproportionale (0,065 Promille) FeSO 4 - bzw. FeClSO 4 -Dosierung am Einlauf Nachklärung SBI Wert Güteklasse Beurteilung der Mikrofauna 9-10 I Die Besiedelungsdichte der Protozoen liegt in beiden Linien im gesamten Versuchsverlauf 10 6 und es wurden 9-14 verschiedene Protozoen-Arten gezählt. Der Belebtschlamm besitzt demnach eine ausgezeichnete biologische Aktivität, sowie eine sehr hohe Reinigungsleistung. Beurteilung der Schlammflocke

35 Die Schlammflocke ist während des gesamten Versuchszeitraumes in beiden Linien unregelmäßig und schwach geformt und hat eine offene Struktur. Die Flocke ist von vielen freischwimmenden Bakterien, darunter zahlreiche Spirochaeten, umgeben. Die stets mittelgroßen Flocken haben einen Durchmesser von µm. Im Vergleich zur Referenzlinie wurde in der Versuchslinie keine größere Kompaktheit der Schlammflocke festgestellt. Abb. 26: Der seßhafte Ciliat Vorticella convallaria (400fache Vergrößerung) Vorticella convallaria ist µm groß, die Mundöffnung ist von einem Wimpernkranz umgeben, der Zellkern ist C-förmig. Abb. 27: Epistylis sp. (100fache Vergrößerung)

36 Epistylis sp. ist ca µm groß; es ist ein koloniebildendes Glockentierchen, das aus bis zu einigen 100 Individuen bestehen kann. Der Stiel ist unbeweglich. Abb. 28: Der Weidegänger Aspidisca costata (syn. cicada) (100fache Vergrößerung) Aspidisca sp. ist ca µm groß; die Wimpern treten in Form von Zirren auf, am Rücken befinden sich drei bis sechs Furchen; Aspidisca sp. kriecht normalerweise mit großer Geschwindigkeit über die Schlammflocken. Abb. 29: Der freischwimmende Ciliat Chilodonella sp. (100fache Vergrößerung)

37 Chilodonella sp. besitzt einen eiförmigen Körper, dessen Rückseite eine konvexe Oberfläche hat. Die Mundöffnung ist von einer Spalte umgeben, die die Form einer Röhre hat; die Größe liegt bei µm. Abb. 30: Die Schalenamöbe Arcella sp. (100fache Vergrößerung) Die Schalenamöbe Arcella sp. ist von einem Gehäuse umgeben, wobei aus einer Öffnung die Scheinfüße herausragen. Die Größe liegt zwischen 80 und 200 µm. Abb. 31: Die Nacktamöbe Mayorella sp.

38 Amöben haben die Fähigkeit, sich mit Hilfe von Scheinfüßen fortzubewegen, die temporäre Ausstülpungen des Zellinhaltes sind; eine feste Zellwand ist nicht vorhanden. Die Größe von Mayorella sp. beträgt ca µm Die Besiedlungsdichte In beiden Linien wurden im gesamten Versuchsverlauf Besiedlungsdichten von 2 4 Millionen Protozoen pro Liter erzielt. Die Anzahl der Protozoen und niedrigen Metazoen war in der Versuchsund der Referenzlinie stets sehr ähnlich. Die Zugabe des Flockungsmittels Praestol 2540 und FeSO 4 bzw. FeClSO 4 hatte demnach keine Auswirkungen weder auf die Anzahl noch auf die Arten der Protozoen im Belebungsbecken. Protozoen und niedrige Vielzeller ernähren sich von Biomasse, die als freischwimmende Bakterien in der flüssigen Phase vorkommen. Auf diese Weise entfernen sie viele freischwimmende Bakterien und tragen so zur Ablaufqualität bei Der Sludge Biotic Index Der Sludge Biotic Index ergab im gesamten Versuchsverlauf für beide Linien stets einen Wert von 9 10, sodass die Belebtschlammproben der Güteklasse I zugeordnet werden konnten. Dies läßt auf

39 eine hohe Besiedlungsdichte, eine sehr hohe biologische Aktivität und eine hohe Reinigungsleistung schließen Beurteilung der Fadenbakterien Anzahl der Fadenbakterien (Fädigkeit) Die Fädigkeit wurde ebenfalls während des gesamten Versuchsverlaufs einmal pro Woche im Nativpräparat bei 100facher Vergrößerung mit Hilfe von Referenzbildern aus der Literatur bestimmt. Sie wurde für beide Linien von Juli bis Oktober als mäßig eingestuft, was auf der Skala von 1 6 der Stufe 4 entspricht, ab November nahm sie stark zu, sodaß sie als stark bezeichnet wurde (Stufe 5). Die Fadenbakterien wurden mikroskopisch bestimmt, wobei jedoch nur die morphologischen Merkmale berücksichtigt werden. Das dominante Fadenbakterium war während des gesamten Versuchszeitraumes in beiden Linien Microthrix parvicella (Abb. 32), gefolgt von Typ 0041 (Typ 0675) und Typ Von Nostoccoida limicola II und III, Typ 1863, Typ 0411 und Haliscomenobacter hydrossis wurde ein mäßiges Vorkommen verzeichnet. Microthrix parvicella ist ein Fadenbakterium, das in vielen Anlagen weltweit für die Blähschlamm- und Schaumbildung verantwortlich gemacht werden kann. Sowohl die Anzahl als auch die Arten der fadenförmigen Mikroorganismen waren in beiden Linien gleich. Zur Identifizierung der Fadenbakterien wurde für beide Linien ein luftgetrocknetes Präparat angefertigt, mit Hilfe zweier Färbeverfahren (Gram- und Neisser-Färbung) gefärbt und bei 1.000facher Vergrößerung in Immersion betrachtet. Aufgrund der morphologischen Charakteristika können die Fadenbakterien so mit einem Bestimmungsschlüssel einer Großgruppe zugeordnet und letztlich identifiziert werden. Die Bestimmung wurde ausschließlich nach morphologischen, nicht nach physiologischen Merkmalen durchgeführt. Mit molekukarbiologischen Methoden (z.b. PCR oder In Situ-Hybridisierung) wäre eine Bestimmung aufgrund bekannter Gensequenzen möglich, womit eine Identifizierung mit letzter Sicherheit möglich wäre; auch könnte mit Hilfe solcher Techniken eine genaue Quantifizierung, sowie eine Bestimmung der Lebend-Biomasse durchgeführt werden. Da die Schlammflocken sehr viele Hohlräume aufwiesen, wurden in beiden Linien auffallend viele freischwimmende Bakterien, darunter zahlreiche Spirochaeten, nachgewiesen. Eine Schlammflocke

40 mit schwacher Struktur ist meist von freischwimmenden Bakterien umgeben, da die kohäsiven Kräfte im Inneren der Schlammflocke zu schwach ausgeprägt sind und so die Bakterien in der Flocke nicht eingeschlossen werden. Spirochaeten sind einzellige Bakterien, die bis zu 500 µm lang sein können; ihre Gestalt ist helikoid und der Protoplasmazylinder ist von Fibrillen umgeben, die an den Zellpolen befestigt sind und die charakteristische Bewegung bewirken (Abb. 33). In den Abbildungen 34 und 35 soll ein zusammenfassender Überblick über die wöchentlichen mikroskopischen Untersuchungen der Belebtschlammproben in Bezug auf die Fadenbakterien gegeben werden, wobei es sich bei der Beurteilung der Fadenbakterien um ein Färbepräparat (Gramfärbung) handelt, das bei 1.000facher Vergrößerung betrachtet wurde. Abb. 32: Das Fadenbakterium Microthrix parvicella Microthrix parvicella ist ein Fadenbakterium mit ca. 200 bis 400 µm Länge und einem Durchmesser von 0,5 µm. Es ist Gram und Neisser-positiv und weist Polyphosphatgranula auf.

41 Abb. 33: Spirochaeten Abb. 34: Referenzlinie: FeSO 4 -Fällung (gesteuert durch PO 4 -P online Analysegerät) Abb. 35: Versuchslinie: Zugabe von 0,4 ppm Praestol 2540 sowie zulaufmengenproportionale (0,065 Promille) FeClSO 4 -Dosierung am Einlauf Nachklärung