Charakterisierung metabolischer Prozesse beim Einsatz von aeroben Granula zur Behandlung von kommunalem Abwasser

• Applicant: Professor Dr. Harald Horn
• Subject Area: Hydrogeology, Hydrology, Limnology, Urban Water Management, Water Chemistry, Integrated Water Resources Management
• Term: from 2013 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 210076874

Die Anzahl der Publikationen zum Themenkomplex aeroben Granula ist in den letzten zehn Jahren stark angestiegen. Doch oft werden die Granula im Labor mit künstlichem Abwasser kultiviert. Um die Granula tatsächlich auch für die Reinigung von kommunalem Abwasser in Sequenzing Batch Reaktoren (SBR) sicher einsetzen zu können, müssen noch einige Anstrengungen zur Prozessaufklärung unternommen werden. Zwei verschiedene Verfahrensweisen kommen zurzeit zum Einsatz, die schnelle aerobe Befüllung des SBR und die langsame Befüllung unter anoxisch/anaeroben Bedingungen.Im beantragten Vorhaben soll die Bildung und Stabilität aerober Granula mit Hilfe der Mikro-elektrodentechnik in Kombination mit der Konfokalen Laser Scanning Mikroskopie (CLSM) und der Bestimmung von Speicherstoffen (Polyhydroxybuttersäure) untersucht werden. Gezielt soll mit Hilfe von Mikroelektroden der Verlauf der Sauerstoffkonzentration bzw. des Redoxpotentials innerhalb der aeroben Granula im Verlauf eines SBR Zyklus mit Substratüberschuss (feast) und -armut (famine) gemessen werden. Die CLSM soll die notwendigen Informationen zur räumlichen Struktur der aeroben Granula liefern. Zusätzlich wird untersucht, wie sich unterschiedliche Betriebsführungen (Blasensäule ohne Regelmöglichkeit für das Sauerstoffregime und Blasensäule mit Rührer zur Regelung der Sauerstoffkonzentration) auf die metabolischen Fähigkeiten der Granula vor allem in Hinblick auf die simultane Nitrifikation/Denitrifikation auswirken. Der Einsatz der FISH-Technik soll Auskunft über die Verteilung und das Vorkommen vor allem der nitrifizierenden Bakterien in den Granula geben.Beim Betrieb der SBR soll konkret durch eine stufenweise Reduzierung der Kohlenstoffkonzentration beginnend mit einem CSB von 800 mg/l bis hin zum Betrieb mit kommunalem Abwasser mit einem CSB von rd. 400 mg/l gezeigt werden, ob die Struktur und die metabolischen Fähigkeiten der aeroben Granula auch bei niedrigen Kohlenstoffkonzentrationen erhalten werden können und damit ein Einsatz für kommunales Abwasser machbar ist.

• DFG Programme: Research Grants