Isolation, Charakterisierung und Einsatz thermophiler Protozoen für die umweltschonende Abwasseraufbereitung in Prozesswasser-Kreislaufsystemen

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Grischa Peter Feuersänger

Der hohe Bedarf an Grundwasser für die Papierherstellende Industrie und die Einleitung des Produktionsabwassers direkt in die Gewässer oder indirekt in die Klärbetriebe stellen eine vielfache Belastung der Umwelt dar. Es wird Energie aus dem ?System Papierfabrik? ausgetragen und das angeschlossene Klärwerk wird durch das zugeführte Abwasser in Form von Ablagerungen, Schwebstoffe, Temperatur und auch Geruch zusätzlich belastet. Bisher ließen sich solche Inhaltsstoffe nur durch eine chemische Behandlung zur Sedimentation und anschließenden Abtrennung bringen.Der Hauptemissionspfad in der Papierindustrie, das Abwasser, soll unter Einsatz der verfügbaren Technik entsprechend den EU-Richtlinien (IVU-Komm.) in einem vollständig geschlossenen Wasserkreislauf aufbereitet und wieder verwendet werden. Die direkte und indirekte Einleitung von Abwasser soll somit vermindert werden.Im heutigen Stand der Technik sind bei der Abwasserbehandlung zwei Stufen in Reihe geschaltet: anaerob und aerob. In Pilotstudien des letzten Jahres zeigte sich, dass mit einer Temperaturerhöhung von bisher 40°C auf >50°C der Reinigungsprozess aufgrund der erhöhten metabolischen Aktivität einiger Bakterienstämme (v.a. anaerobe Methanproduzenten; Methan wird dabei als alternative Energiequelle nutzbar) beschleunigt werden kann. Der Prozess der Papierherstellung läuft optimal in einem Temperaturbereich von über 50°C ab. Bisher wurde das Abwasser zur Aufbereitung gekühlt und anschließend bei der Teilwiederverwendung in der Produktion erhitzt. In der herkömmlichen Abwasserbehandlung in örtlichen Klärwerken wird die wesentliche fördernde Wirkung von Protozoen als Hauptkonsumenten der Bakterien, die damit deren metabolische Aktivität auf einem Maximum halten, ausgenutzt. Dieses bisher unterschätzte Potential soll nun auch in diesem Industriezweig ökologisch nutzbar gemacht werden.Wir wissen heute, dass das Grazing der Protozoen (über Wegfraß und die Ausscheidung chemischer Botenstoffe) zur Ausbildung und Förderung von großen Wachstumsformen der Bakterien (Filamente, Flockenbildung) führt. Somit kann der Flockungs- und Sedimentationsprozess wesentlich forciert werden. Eine Abtrennung der partikulären organischen Substanz (Fest/Flüssig-Trennung) wird deutlich erleichtert und käme, wie in der konventionellen Abwasserbehandlung, ohne bzw. mit geringem Zusatz von Chemikalien aus. Ein reduzierter Chemikalieneinsatz hätte in der Papierindustrie gleichzeitig eine Verbesserung der Papierqualität zur Folge. Bei der Aufbereitung im geschlossenen Kreislauf von Papierfabriken werden allerdings häufig hohe Konzentrationen von Chemikalien zur Ausflockung eingesetzt und der biologische Flockungsprozess vernachlässigt. Eigene Voruntersuchungen zeigten, dass auch bei der hochtemperierten Abwasserbehandlung Protozoen ihren wesentlichen Beitrag zum Bakterienkonsum auch bei hohen Temperaturen (40°C und höher) leisten können.

Förderzeitraum:
01.01.2006 - 30.04.2008

Institut:
Universität zu Köln
Zoologisches Institut

Betreuer:
Prof. Dr. Hartmut Arndt

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URL: WWW.ECOPHYSICS.COM