Bert Engelen
Mikrobiologie des Abwassers
Kläranlage (Belebtschlamm und Faulturm)
www.klaeranlage-online.de
VL Mikrobielle Ökologie: Standorte und Prozesse, 27.01.2004
Aufbau einer Kläranlage
Kläranlage Schwerte
Abbildung aus Mudrack, 1988
Bert Engelen
Daten zur Kläranlage Oldenburg (Wehdestraße in Donnerschwee)
Abwasser mechanische und biologische Reinigung Hunte
Rohschlamm Ausfaulung und Methangewinnung Landwirtschaft Wärme Energie (Heizkraftwerk)
Kommunales Abwasser umfasst : häusliches Schmutzwasser Schmutzwasser aus
Gewerbe Industrie Landwirtschaft
durch die Kanalisation abfließendes Regenwasser
Auslegung für 210.000 Einwohnerwerte => 5.000 m³ h
-1Reinigungsleistung pro Tag:
Kohlenstoffverbindungen (BSB
5) 98 % = 10.500 kg Phosphor (Pges.) 95 % = 300 kg Stickstoffverbindungen (Nges.) 88 % = 1.800 kg
VL Mikrobielle Ökologie: Standorte und Prozesse, 27.01.2004
Selbstreinigung von Fließgewässern
Einleitung von organ. Material und Salzen
Anstieg der Organismenzahlen 1. Bakterien 2. Protozoen Anstieg der O
2-Zehrung
Mineralisierung
Freisetzung von Phospat und Stickstoff- verbinungen
vermehrtes Algenwachstum
Normalisierung auf Ausgangszustand
Bert Engelen
Bio Technologie
Abbildung aus Mudrack, 1988
VL Mikrobielle Ökologie: Standorte und Prozesse, 27.01.2004
Kontinuierliche Kulturführung
Abbildung nach Schlegel, 1985
höhere Zuflußrate
kurze Generationszeiten hohe Verdünnungsrate
D
m= maximale Zuwachsrate D
c= Auswaschpunkt
konstante Bakteriendichte geringe Zuflußrate
lange Generationszeiten
geringe Verdünnungsrate
Bert Engelen
Bestimmung von Inhaltsstoffen des Abwassers
Definition:
Der BSB
5ist die Menge Sauerstoff in mg/l, die für den biologischen Abbau im Dunklen bei 20°C nach 5 Tagen verbraucht worden ist.
Definition:
Der CSB ist die Menge Sauerstoff in mg/l, die für die vollständige Oxidation eines Substrates verbraucht worden ist.
Bei kommunalen Abwässern: Verhältnis BSB : CSB = 1,5 - 2 Erfassung von schwer abbaubaren Substraten (CSB):
Naturstoffe (Bsp.: Lignin, Huminstoffe) und Xenobiotika Erfassung von leicht abbaubaren Substraten (BSB
5):
Zucker, Proteine und Aminosäuren, org. Säuren, Fettsäuren, Lipide
VL Mikrobielle Ökologie: Standorte und Prozesse, 27.01.2004
BSB
5Bestimmung des Abwassers Rechenbeispiel:
Bei der Veratmung von 1 Mol Glucose werden 6 Mole Sauerstoff verbraucht:
1g Glucose erfordert 1,07 g O
2C
6H
12O
6+ 6 O
26 CO
2+ 6 H
2O
Verbrauch von O
2bei oxidierten Substraten < 1g O
2/g Substrat bei reduzierten Substraten > 1g O
2/g Substrat Essigsäure (0,94); Proteine (1,46); Buttersäure (1,82); Methan (4) Einige BSB
5Werte:
industrielle Tierproduktion (Gülle):
Molkereien und Brauereien:
Kommunales Abwasser:
10 000 – 25 000 mg/l
500 – 2 000 mg/l
200 – 300 mg/l
Bert Engelen
Stickstoffelimination
Stickstoffelimination durch wechselnde oxisch / anoxische Bedingungen:
Austreiben des gebundenen Stickstoffs als N
2(Endprodukt der Denitrifikation)
anoxisch:
Denitrifikation durch Nitrat-Reduzierer:
assimilatorisch Einbau in Biomasse Rohschlamm dissimilatorisch Energiegewinnung Abgabe in Atmosphäre
Organismen: weit verbreitet; Paracoccus denitrificans, Pseudomonaden, Bacillus-Arten oxisch:
Nitrifikation durch Ammonium-Oxidierer:
Organismen: (Präfix: Nitroso-) Nitrosomonas, Nitrosococcus, ...
und Nitrit-Oxidierer:
Organismen: (Präfix: Nitro-) Nitrobacter, Nitrococcus, ...
NH
4++ 1,5 O
2NO
2-+ 2 H
++ H
2O
NO
2-+ 0,5 O
2NO
3-VL Mikrobielle Ökologie: Standorte und Prozesse, 27.01.2004
Prozeßführung der Stickstoffelimination I
Bert Engelen
Prozeßführung der Stickstoffelimination II
VL Mikrobielle Ökologie: Standorte und Prozesse, 27.01.2004
Biologische Phosphatelimination
Bert Engelen
Prozeßführung der Phosphatelimination
Abbildung aus Fritsche, 1989
VL Mikrobielle Ökologie: Standorte und Prozesse, 27.01.2004
Aufbau eines Faulurmes
Abbildungen aus Mudrack, 1988
Bert Engelen
