Membranverfahren

Membranverfahren in der Abwasserreinigung - Vergleich mit konventionellem Verfahren anhand der Populationsdynamik und kinetischen Eigenschaften der Nitrifikanten
Belebtschlammverfahren mit getauchten Membranen zur Abtrennung der Biomasse vom gereinigten Abwasser (auch Membranbioreaktoren, abgekürzt MBR, genannt), sind eine vielversprechende Alternative zum konventionellen Verfahren mit Nachklärbecken. Vollständiger Rückhalt der Biomasse, die damit einhergehende hohe Ablaufqualität, geringere Schlammproduktion und deutlich reduzierter Platzbedarf sprechen für das neue Verfahren. Nachteilig sind heute noch die höheren Investitionskosten und der hohe Energieverbrauch von Membrananlagen im Vergleich zum konventionellen Belebtschlammverfahren.

MBR Anlagen weisen im Vergleich zum konventionellen Verfahren einige Unterschiede auf. Hinsichtlich der Biomasse sind zwei Merkmale wichtig:

• Die Membran (charakteristische Porendurchmesser 0.01-0.4 µ)  hält sämtliche Bakterien (Durchmesser ca. 1 µ) zurück, d.h. die Selektion von flockenbildenden Organismen bezüglich Auswaschung, wie sie in der Nachklärung stattfindet, ist nicht zwingend. Somit könnten sich auch kleinere Strukturen oder theoretisch sogar Einzelzellen im System anreichern.

• In Membranbioreaktoren können deutlich höhere Schlammalter gefahren werden. Durch die höheren Schlammaufenthaltszeiten könnten sich theoretisch langsam wachsende Bakterien ansiedeln, die bei den üblichen Schlammaltern von 10-15 Tage ausgewaschen würden. Dies könnte im Hinblick auf den Abbau von Mikroverunreinigungen interessant sein.

Diese Arbeit versucht nun die Auswirkungen der unterschiedlichen Umweltbedingungen auf die Nitrifikantenpopulation und deren Kinetik im konventionellen und im Membranbelebungsverfahren aufzuzeigen und wichtige Grundlagen im Hinblick der Dimensionierung eines MBR zu erarbeiten.

Die Untersuchungen werden an zwei Membranpilotanlagen und einer parallel dazu betriebenen Belebtschlammpilotanlage mit Nachklärung durchgeführt. Alle Anlagen werden mit dem gleichen kommunalen Abwasser betrieben. Fluorescent in-situ hybridisation (FISH) erlaubt die Identifizierung und Quantifizierung der Organismen. Batchexperimente liefern Daten zur Bestimmung kinetischer Parameter.