Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Fetthaltige Abw\u00e4sser aus der Lebensmittelindustrie stellen f\u00fcr die Abwassertechnik ein ungel\u00f6stes Problem dar, da Fette nur schlecht bioverf\u00fcgbar sind und durch mesophile biologische Verfahren nur eine unzureichende Abbauleistung erreicht werden kann. Gegenstand des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung neuer, leistungsstarker Verfahren zum Fettabbau unter Einsatz von neu isolierten, thermophilen Mikroorganismen sowie Mikroorganismenkonsortien. Mit Hilfe mobiler Versuchsanlagen im Pilotma\u00dfstab soll die Leistungsf\u00e4higkeit der neuen Technologien vor Ort demonstriert werden. Die Verfahren sollen bis zur Marktreife optimiert werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Forschungsvorhaben wird durch Abbaubarkeitstests verschiedener Abw\u00e4sser in Laborfermentern mit einem Volumen von 1 – 2 l begonnen. Dazu wird eine Reihe von Optimierungsuntersuchungen mittels kontinuierlicher Fermentationen durchgef\u00fchrt. Au\u00dferdem werden reaktionstechnische Ma\u00dfnahmen zur Leistungssteigerung ergriffen und entsprechend angepasst. Insbesondere wird beim aeroben Verfahren mit der Spezialkultur die Verwendung von Membranen (Ultrafiltration) untersucht. Vom Laborma\u00dfstab wird das Verfahren in den Pilotma\u00dfstab \u00fcberf\u00fchrt. Hierzu wird eine mobile Membranbiologie-Pilotanlage gebaut und auf Firmengel\u00e4nden eingesetzt. F\u00fcr den aeroben Organismus werden zuerst eine Reihe von Untersuchungen zur \u00d6ls\u00e4ureinhibierung und deren Vermeidung durch prozesstechnische Eingriffe wie z. B. der Einsatz eines Extraktionsmittels durchgef\u00fchrt. Gleichzeitig werden Verfahren zur kosteng\u00fcnstigen Bereithaltung des nicht ubiquit\u00e4r vorkommenden Organismus auf ihre Anwendbarkeit \u00fcberpr\u00fcft. Neben dem aerob thermophilen Verfahren wird die anaerobe Abbaubarkeit hoch belasteter Abw\u00e4sser untersucht. Auch hier werden zun\u00e4chst Laborexperimente durchgef\u00fchrt. Vor-Ort-Untersuchungen werden in einer zweiten mobilen Biogas-Turmreaktorpilotanlage durchgef\u00fchrt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im ersten Jahr des Projekts wurden anaerob thermophile und mesophile sowie aerob thermophile Abbaubarkeitsuntersuchungen von Abw\u00e4ssern der Frostfischverarbeitung durchgef\u00fchrt. Der hohe Zeitaufwand f\u00fcr Bau und Betrieb einer mobilen Biogas-Turmreaktor-Pilotanlage machte die Beschr\u00e4nkung auf dieses Abwasser erforderlich, das weitgehend stark organisch belastet war. Aufgrund dieser Belastung wurde ein anaerobes Verfahren favorisiert. Im Rahmen der anaeroben Behandlung konnte ein Abbau von bis zu 90 % erreicht werden.
\nIm zweiten Jahr der Projektlaufzeit wurden die Abwasseruntersuchungen auf weitere Abwasserarten der Lebensmittelindustrie ausgedehnt. Es wurde die Abbaubarkeit von Abw\u00e4ssern aus der Speiseeis-, Speise\u00f6l-, Gew\u00fcrz\u00f6l-, Fertigsuppen- und Feinkostsalatherstellung sowie einer Gro\u00dfk\u00fcche untersucht. Eine grunds\u00e4tzliche Abbaubarkeit abh\u00e4ngig vom Belastungsgrad wurde bei allen Abwassertypen, au\u00dfer den Proben aus der Speise\u00f6lherstellung, mit dem aeroben oder anaeroben Verfahren festgestellt. Im Verlauf der Untersuchungen ergaben sich jedoch weitere Aspekte (Abwasseranfall, daf\u00fcr zu zahlende Einleitergeb\u00fchren usw.), welche die Festlegung von Priorit\u00e4ten im Hinblick auf eine m\u00f6gliche technische Anwendung f\u00fcr Experimente im Pilotma\u00dfstab erm\u00f6glichten. Nach erfolgreichen aeroben Abbaubarkeitstests von Abwasser der Fleischgew\u00fcrzherstellung im Laborma\u00dfstab wurde eine mobile Membranbiologie-Pilotanlage in Betrieb genommen, die aerob thermophil arbeitet und Ultrafiltrationsmodule zur Zellr\u00fcck-haltung einsetzt.
\nIm dritten Jahr wurden Untersuchungen zur Bereithaltung der aeroben Kultur von Geobacillus thermoleovorans IHI-91 unter technischen Bedingungen durchgef\u00fchrt. Es stellte sich heraus, dass eine einfache K\u00fchllagerung des feuchten Zellkonzentrats technisch wie betriebswirtschaftlich die beste Form der Lagerung ist. Gleichzeitig wurden Experimente zur Bek\u00e4mpfung der \u00d6ls\u00e4ureinhibierung durchgef\u00fchrt. Hierbei stellte sich heraus, dass die hemmende Konzentration stark von der vorliegenden Zelldichte abh\u00e4ngt, d.h. bei hoher Zelldichte – wie im Reaktor mit Zellr\u00fcckhaltung-, eine hohe \u00d6ls\u00e4uretoleranz vorliegt. Weiterhin wurde festgestellt, dass spontane \u00dcberschreitungen der hemmenden Konzentration durch Zugabe eines Extraktionsmittels, wie z. B. Eicosan, vermieden werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Vortr\u00e4ge
\n\u00b7\tGVC\/DECHEMA-Fachausschusssitzung Produktionsintegrierte Wasser-\/Abwassertechnik 18.-19.09.01 in Bremen
\nReimann, I., Fricke, A., M\u00e4rkl, H.: Behandlung fetthaltiger Abw\u00e4sser der Lebensmittelindustrie mit einem thermophilen Mikroorganismus
\n\u00b7\tColloquium Produktionsintegrierte Wasser-\/Abwassertechnik am 16.\/17.09.02 in Bremen
\nReimann, I., M\u00e4rkl, H., Eggers, R.: Problematik und L\u00f6sungsans\u00e4tze zur produktionsintegrierten Reinigung von Abw\u00e4ssern der speise\u00f6lherstellenden und -verarbeitenden Industrie
\n\u00b7\tDECHEMA-Arbeitsausschuss Umweltbiotechnologie am 05.02.03 in Frankfurt
\nReimann, I., M\u00e4rkl, H.: Energetische Bewertung zweier thermophiler Verfahren zur Behandlung fetthaltiger Abw\u00e4sser
\nVer\u00f6ffentlichungen
\n\u00b7\tThermophile Mikroorganismen f\u00fcr die Reinigung fetthaltiger Abw\u00e4sser in der Sonderausgabe des BIOspektrums 2001
\n\u00b7\tReimann, I., Klatt, A., M\u00e4rkl, H. (2002): Behandlung fetthaltiger Abw\u00e4sser der Lebensmittelindustrie mit einem thermophilen Mikroorganismus. CIT 74(4): 508-512.
\n\u00b7\tReimann, I., Klatt, A., M\u00e4rkl, H. (2002): Treatment of Wastewater Containing Fat from Food Industry with a Thermophilic Microorganism. Eng. Life Sci. 2(12): 398-401.
\n\u00b7\tReimann, I., G\u00f6ttsche, A., M\u00fcller, R., M\u00e4rkl, H. (2002): Reinigung fetthaltiger Abw\u00e4sser d. Frostfischindustrie mit thermophilen Mikroorganismen. Poster. GVC\/DECHEMA-Jahrestagung, Wiesbaden.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Verfahren, kurze Laborabbaubarkeitstests durchzuf\u00fchren und dann schnell in den Pilotma\u00dfstab \u00fcberzugehen, hat sich bew\u00e4hrt. Die Situation vor Ort stellt sich meist anders dar als unter Laborbedingungen. Der Biogas-Turmreaktor ist durch die Piloteins\u00e4tze mit Projektabschluss technisch ausgereift. Das aerobe Verfahren mit G. thermoleovorans IHI-91 ist noch bez\u00fcglich der Zellr\u00fcckhaltung ener-getisch zu optimieren. Schwierig ist zzt. die Konkurrenz von High-tech-Verfahren gegen\u00fcber noch relativ geringen Einleitergeb\u00fchren und Trinkwasserkosten. Eine hygienische Brauchwassergewinnung st\u00f6\u00dft bislang nur auf wenig Interesse. Der technische Einsatz der hoch entwickelten Verfahren ist z. Zt. nicht nur unter dem Kostengesichtspunkt, sondern auch bei Abw\u00e4ssern, die sich in unverd\u00fcnnter Form anders gar nicht behandeln lassen, denkbar.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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