Approach to include the growth kinetics of Microthrix parvicella in a mathematical model of activated sludge systems treating municipal wastewater
Final Report Abstract
im Rahmen dieses Projektes wurde ein numerisches Modell zur Beschreibung der Wachstumskinetik von Microthrix parvicella entwickelt. Dies wurde als ergänzendes Modul zum ASM 3 aufgebaut und anhand der durchgeführten Batchtests kalibriert. Mittels dieses Modells ist es möglich das Verhalten von Microthrix parvicella bei wechselnden Milieubedingungen nachzubilden und somit unterschiedlichste Verfahrensgestaltungen zu modellieren. Somit kann das Modell zur Planung und Optimierung von Maßnahmen herangezogen werden, die das Ziel haben Microthrix parvicella durch veränderte Betriebsführungsstrategien zu bekämpfen. Durch den Einsatz der Modellierung können solche Maßnahmen hinsichtlich der dynamischen Veränderung der Populationsstärke von Microthrix parvicella und somit der Effektivität beurteilt werden. Grundlage für die Kalibrierung der kinetischen und stöchiometrischen Parameter wurden die durchgeführten Batchtest herangezogen. Die Ergebnisse der Kalibrierung zeigen, dass der Modellaufbau erfolgreich durchgeführt werden konnte. Die untersuchten und festgestellten Zusammenhänge der Wachstumskinetik von Microthrix können nachvollziehbar mir ausreichender Genauigkeit abgebildet werden. Die Belastbarkeit der erzielten Werte für die biologischen Parameter muss durch den Einsatz des Modells in der Modellierung von großtechnischen Anlagen geprüft werden. Mittels der Batchversuche konnte gezeigt werden, dass Ammoniumkonzentrationen im Abwasser £ 5 mg NH4-N/1 einen deutlich positiven Einfluss auf die Atmungsaktivität dominierter Biomasse ausüben. Entgegen den auf Beobachtungen in der Praxis beruhenden Erwartungen wies der microthrixreiche belebte Schlamm bei Ammoniumkonzentrationen s 1 mg/NH4-N/1 im Abwasser in mehreren Versuchen ebenfalls eine höhere, in den übrigen Versuchen eine mindestens gleichhohe Sauerstoffzehrung wie die Referenzbiomasse ohne Microthrix parvicella auf. Die Hypothese, dass sehr geringe Ammoniumkonzentrationen £ 1 mg/NH4-N/1 eine Verschlechterung der Habitatbedingungen und damit der Konkurrenzsituation für Microthrix parvicella in der Mischbiozönose belebter Schlämme darstellen, kann somit auf Basis der durchgeführten Versuche nicht eindeutig belegt werden, da die Versuchsergebnisse im relevanten Konzentrationsbereich keine einheitlichen Ergebnisse lieferten. Allerdings ist in Abhängigkeit von der Verfahrenstechnik der Anlage im vorderen Teil der Belebungsanlagen mit vorgeschalteter Denitrifikation und noch stäker ausgeprägt bei Bio-P-Anlagen mit deutlich höheren NHrN-Konzentrationen zu rechnen - bis zu 20 mg/l -, hierdurch könnte insbesondere für Microthrix parvicella ein Wachstmsvorteil verursacht werden. Die Versuchsergebnisse aus beiden Projektphasen zeigen eine deutlich erhöhte Atmungsaktivität Mirothrix parvicella dominierter Schlämme bei Vorlage höherer NHrN-Konzentrationen.
Publications
- " Modification of ASM3 for the determination of biomass adsorption/storage capacity in bulking sludge control" J. Makinia, K.-H. Rosenwinkel, L.-C. Phan Wat. Sei. Tech., 53 (3), 91-99
