Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Projektes war die Entwicklung eines Verfahrens zur Sanierung von stark kontaminiertem Grund- und Trinkwasser. Grundlage der Entwicklung sollte ein v\u00f6llig neuartiger Tr\u00e4gerstoff sein, der im Unterschied zu bekannten Verfahren aufgrund seines strukturellen Aufbaues weitaus geringere Reaktorvolumina erfordern, hohe Reaktionsgeschwindigkeiten erm\u00f6glichen und insgesamt eine sehr gro\u00dfe Leistungsf\u00e4higkeit bzw. Effektivit\u00e4t zur Folge haben sollte. Als Tr\u00e4ger f\u00fcr die immobilisierten Mikroorganismen kamen Garnwickelelemente zum Einsatz, deren urspr\u00fcngliche Anwendungen in der Feinstfiltration lagen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenErste Grundlagenuntersuchungen erfolgten an einer kleinen einstufigen Laboranlage. Es wurden in den Voruntersuchungen kontinuierliche Versuchsreihen mit dem Ziel der Ermittlung der g\u00fcnstigsten Milieubedingungen f\u00fcr eine Mischpopulation von Denitrifikanten durchgef\u00fchrt. In den Versuchen kristallisierte sich heraus, dass keine signifikanten Unterschiede bei den eingesetzten Substratarten Ethanol und Essigs\u00e4ure bestanden. Aus diesem Grund wurde in den folgenden Versuchen nur noch Ethanol als Substrat eingesetzt. Des weiteren erfolgten Untersuchungen zur Ermittlung einer optimalen Immobilisierungstechnologie f\u00fcr die zum Einsatz kommenden Tr\u00e4gerelemente.
\nIm Anschluss daran wurde eine kleintechnische vierstufige Versuchsanlage (50 l pro Stunde) konzipiert und gebaut. Mit der Kaskadenschaltung wurden Untersuchungen zum Langzeitverhalten des Verfahrens einschlie\u00dflich der Tr\u00e4gerstoffe gefahren. Es wurden weiterhin Langzeitversuche (min. 30 Tage bis max. 160 Tage) durchgef\u00fchrt. Es konnte ein Nachweis der technischen Realisierbarkeit und der Vorteile des Verfahrens im Dauerbetrieb festgestellt werden. F\u00fcr die Optimierung verfahrenstechnischer Parameter und die Realisierung von Paralellversuchsreihen wurden modifizierte Aggregate, beispielsweise im Hinblick auf eine optimale R\u00fccksp\u00fcltechnik, konzipiert und gebaut. Die Versuchsserien konnten noch nicht abgeschlossen werden. Im Hinblick auf die hygienische Unbedenklichkeit des denitrifizierten Wassers wurden mikrobielle Untersuchungen verschiedener Proben durchgef\u00fchrt. K\u00fcnftig m\u00fcssten weitere Versuchsserien durchgef\u00fchrt werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
W\u00e4hrend der Anfangsphase des Projektes wurde begonnen, Probleme hinsichtlich der Einhaltung der erforderlichen Grenzwerte bei der Nitrateliminierung in der Trinkwasseraufbereitung, der optimalen Substratdosiervarianten, des Langzeitverhaltens bzw. der Standzeiten des neuartigen Tr\u00e4gerstoffes und der Durchsatzleistungen zu untersuchen. In der zweiten Phase des Projektes erfolgte eine Weiterentwicklung der Verfahrensgrundlagen zur Denitrifikation von belastetem Trink- und Grundwasser in mit Mikroorganismen immobilisierten speziell strukturierten Filterelemen-ten.
\nNach der Ermittlung einer g\u00fcnstigen Vorgehensweise zur Gestaltung der Adaptionsbedingungen und ei-ner geeigneten Immobilisierung wurde Ethanol als Substrat zur weiteren Verwendung ausgew\u00e4hlt. Das C\/N-Verh\u00e4ltnis von 1,0 fand als optimalste Dosiervariante f\u00fcr die hier zur Anwendung gekommene Verfahrenstechnik Best\u00e4tigung. Die Anwendung von Reinkulturen war als zu kostpielig und arbeitsaufwendig anzusehen, deshalb wurde der Einsatz von Mischkulturen favorisiert. Die anf\u00e4nglichen Probleme mit zu hohen Nitritgehalten konnten minimiert werden, wobei jedoch immer eine mehrstufige Anlage zur Anwendung kommen sollte. In einem Langzeitversuch \u00fcber 160 Tage wurden sehr gute Nitratreduzierungen bzw. Nitratabbaugeschwindigkeiten bei Verweilzeiten von \u00fcber 2 Minuten erzielt. Eine Vorbehandlung des kontaminierten Wassers, beispielsweise eine Begasung mit Stickstoff, wurde nicht erforderlich, da der hier vorhandene Sauerstoffgehalt, wie die Versuchsreihen zeigten, keinen negativen Einfluss auf den gesamten Versuchsverlauf hatte.
\nWeiterhin konnten in vielen Versuchsreihen die Vorteile der Kaskadenschaltung best\u00e4tigt werden. Mit Hilfe dieser Verfahrensweise war es m\u00f6glich, durch verschiedenste Verschaltungen und wechselnden Austausch der Tr\u00e4gerstoffe einen reibungslosen und st\u00f6rungsfreien Denitrifikationsprozess zu gew\u00e4hrleisten, ohne den erforderlichen Abbau zu gef\u00e4hrden. So konnten Schwankungen, die nat\u00fcrlicherweise im Einlauf in der Praxis Realit\u00e4t sind, sehr gut abgefangen und ausgeglichen werden.
\nMit Hilfe des Verfahrens war ein \u00fcber 80-%iger Nitratabbau bei Verweilzeiten zwischen 2,7 und 8 Minuten m\u00f6glich, unabh\u00e4ngig vom Nitratmasseneingangsstrom mit nur einem Aggregat, dem kleinsten verfahrenstechnischen Grundbaustein.
\nAls Resultat der Versuchsreihen wurde ein Konzept zur Pilotreaktorgestaltung entwickelt. Im Rahmen des gesamten Projektes best\u00e4tigte sich, dass der Einsatz der Garnwickelelemente als mikrobieller Tr\u00e4gerstoff sehr viele verfahrenstechnische und wirtschaftliche Vorteile aufzuweisen hat. Aus diesem Grund fanden auch erste Untersuchungen statt, das Verfahren zum Abbau anderer Schadstoffe anzuwenden. Die sehr hohen Reaktionsgeschwindigkeiten, die mit diesem Tr\u00e4germaterial erreichbar sind, die hohen Nitrateingangswerte und die sehr guten Aufwuchsbedingungen f\u00fcr Mikroorganismen lie\u00dfen den Schluss zu, dass diese Vorteile auch sehr gute Voraussetzungen f\u00fcr den Schadstoffaufbau hochbelasteter Abw\u00e4sser sind. In einigen Versuchsreihen mit Reaktivfarbstoffen wurde damit begonnen, diese Aussagen zu best\u00e4tigen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Firma Hermes Industrieanlagen GmbH, Elektro- Mess- und Automatisierungstechnik Anlagenbau, Hubertusstrasse 35a, 45657 Recklinghausen, Ansprechpartner: Herr Hinzmann, Tel. 02361 \/ 93670-0, Fax -50;
\nBrandenburgische Technische Universit\u00e4t Cottbus, Lehrstuhl Aufbereitungstechnik, Karl-Marx-Strasse 17, 03044 Cottbus, Ansprechpartner: Herr Professor Ay, Tel. 0355 \/ 69-3635, Fax -2929.
\nVer\u00f6ffentlichungen:
\nPeter Ay, Petra Behnsen und Barbara Schimke: Denitrifikation von belasteten Grund- und Trinkwasser in mit Mikroorganismen immobilisierten speziell strukturierten Filterelementen, Chem. Ing. Tech. (1996) 68 (7), 812-815., GVC Jahrestagung 1995, Stra\u00dfburg.
\nPeter Ay, Barbara Schimke: Betriebserfahrungen mit einer Pilotanlage zur Denitrifikation von belastetem Grund- und Trinkwasser in mit Mikroorganismen immobilisierten strukturierten Filterelementen; 3. GVC-Kongress, 1996 W\u00fcrzburg.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Im Rahmen des Projektes konnte erfolgreich nachgewiesen werden, dass die Garnwickelelemente gewisse Vorteile beim Einsatz als mikrobieller Tr\u00e4gerstoff gegen\u00fcber den bisher bekannten Verfahren besitzen. Die Technik erm\u00f6glicht nach den Versuchsreihen hohe Reaktionsgeschwindigkeiten bei zum Teil sehr hohen Nitrateingangsstr\u00f6men.
\nErfreulich ist, dass das im Juni 1993 noch gewisserma\u00dfen als innerdeutsches Kooperationsprojekt zwischen der Technischen Hochschule K\u00f6hten\/ der BTU Cottbus und der Firma Hermes aus NRW beantragte Vorhaben nach den zeitlichen Verz\u00f6gerungen mit guten Ergebnissen beendet werden konnte. Wie Herr Dr. Goretzky von der Firma Hermes in St. Marienthal am Rande der Sommerakademie im IBZ der Umweltstiftung mitteilte, wollen die Firma Hermes und Herr Professor Ay das Konzept weiterverfolgen, da durchaus ein Markt f\u00fcr den Einsatz des Verfahrens gesehen werde.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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