Optimierung der biologischen Behandlung schwer abbaubarer Substanzen in Industrieabwässern

Biologische Abwasserbehandlungssysteme sind in der Lage, komplexe Stoffe aus industriellem Abwasser effizient zu entfernen. Industrielle Abwässer enthalten jedoch eine Vielzahl von organischen und anorganischen Verbindungen, die zum Teil schwer bis gar nicht biologisch abbaubar sind oder toxisch auf Menschen und Umwelt wirken können. Spezialisierte Prozesse und Technologien tragen dazu bei, eine wirksame Reinigung zu gewährleisten. Die Vielfalt der Schadstoffe und deren Konzentrationen stellen hohe Anforderungen an die Betriebssicherheit und die Effizienz der Anlagen.

Wachsende Anforderungen an die verarbeitende Industrie

Die zunehmende Sensibilisierung für Umwelt- und Gewässerschutz hat in den letzten Jahren zu strengeren regulatorischen Anforderungen an die Einleitqualität von Industrieabwässern geführt. Nationale und internationale Gesetzgebungen fordern immer niedrigere Grenzwerte für Schadstoffe, um die Belastung von Ökosystemen zu minimieren und die Wasserqualität langfristig zu sichern. Dies betrifft insbesondere schwer abbaubare organische Verbindungen und toxische Metalle, die in vielen industriellen Prozessen anfallen. Für Unternehmen bedeutet dies nicht nur die Notwendigkeit, ihre Abwasserbehandlungssysteme technologisch zu optimieren, um die Einhaltung dieser Anforderungen sicherzustellen. Dies geht oft mit erheblichen Investitions- und Betriebskosten einher. Zudem sind kontinuierliche Überwachungs- und Berichtspflichten ein zentraler Bestandteil der Regulierungen, was den Druck auf Industriebetriebe erhöht, nachhaltigere und effektivere Lösungen zur Abwasserbehandlung einzusetzen. 

Das Potenzial der biologischen Abwasserbehandlung ist in vielen Industriekläranlagen noch nicht ausgeschöpft. Durch gezielte Untersuchungen, Simulationen und biotechnologische Ansätze verbinden wir am Fraunhofer IGB Biologie mit Technik.

Mit unserer Expertise und Ausstattung optimieren wir biologische Behandlungsverfahren für die Elimination von Schadstoffen, die sich unter normalen Bedingungen nur schwer biologisch abbauen lassen.

Dazu untersuchen wir die biologische Abbaubarkeit nach OECD-Standards, unter anderem mittels Zahn-Wellens-Tests. Hier können wir bereits in kleinem Maßstab und innerhalb  kurzer Zeit erste Einschätzungen zum Potenzial verschiedener Maßnahmen ableiten.

Im nächsten Schritt können Versuche in einem größeren Maßstab (20 L, 200 L) in unseren Sequencing Batch Reaktoren (SBR) durchgeführt werden. Begleitend können wir am Institut die Auswirkungen der identifizierten Maßnahmen auf die biologische Abbaubarkeit simulieren.

Abgeleitete Maßnahmen umfassen beispielsweise eine geänderte Belüftung, geänderte Verweilzeiten oder die Zugabe von Nährstoffen oder anderen Behandlungszusätzen. Mit unserer umfassenden analytischen Ausstattung überwachen wir  – je nach Bedarf – wichtige Parameter wie TOC, Nährstoffe oder Schwermetalle.

Isolierung und Kultivierung spezialisierter Mikroorganismen

Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, sind sehr anpassungsfähig. Unter den richtigen Bedingungen können sich Bakteriengemeinschaften entwickeln, die in der Lage sind, die schwer abbaubaren Substanzen zu verstoffwechseln.

Mit unserer mikrobiologischen Expertise sind wir in der Lage, diese Bakterien zu identifizieren, zu isolieren und bei Bedarf zu kultivieren. Zusätzlich haben wir die labortechnischen Voraussetzungen für eine spezifische Stammentwicklung zum Abbau von Stoffen. So können spezialisierte Bakterien, die einen bestimmten Schadstoff abbauen können, als Inokulum in bestehende biologische Gemeinschaften integriert werden und so die Reinigungsleistung bezüglich spezieller Stoffe nachhaltig erhöhen.