Bakterien als "Schädlinge"

Ein wesentliches Untersuchungsgebiet umfasst die Thematik Bakterien als „Schädlinge“. Dabei geht es z.B. um die Beurteilung des Eintrags von Fäkalbakterien und Krankheitserregern in Oberflächengewässer oder die Untersuchung von Bakterien, die den Abwasserreinigungsprozess stören.

Gewässerhygiene – Fäkalindikatorbakterien

Die Eignung von Oberflächengewässern für bestimmte Nutzungsarten, wie z.B. Baden und Trinkwassergewinnung, wird hauptsächlich anhand der Konzentration von Fäkalindikatorbakterien (Gesamt- und Fäkalcoliforme Bakterien, Fäkale Streptokokken) beurteilt. Ein Nachweis dieser Organismen gibt einen Hinweis auf eine fäkale Belastung des Gewässers.

Belastungen von Oberflächengewässern mit Fäkalbakterien liegen z.B. vor durch:

  • Einleitungen von Kläranlagen
  • Abschwemmungen aus der Landwirtschaft
  • Wasservögel

Die hygienische Belastung von Gewässern kann z.B. reduziert werden durch:

  • UV-Bestrahlung oder Membranfiltration von Kläranlagenabläufen
  • Vermeidung der Gülleausbringung vor Starkregenereignissen
  • Vermeidung großer Wasservogelpopulationen durch Fütterungsverbote
Isar am Flaucher Bild vergrößern Isar am Flaucher

Beispiel: Bakteriologisch-hygienische Qualität an der Oberen und Mittleren Isar

Durch die Nachrüstung von insgesamt 11 Kläranlagen mit UV-Bestrahlungsanlagen zur Abwasserdesinfektion an der Oberen und Mittleren Isar konnte die mikrobiologisch-hygienische Wasserqualität unter Trockenwetterbedingungen wesentlich verbessert werden. Bei Starkregen kann es allerdings durch Abschwemmungen von Gülle und Entlastungen aus der Kanalisation zu einer Verschlechterung der Qualität kommen.

Abwasserreinigung - Fadenbakterien

Bei der biologischen Abwasserreinigung macht man sich die Abbauleistungen verschiedenster Organismen zunutze, die die organischen Abwasserinhaltsstoffe mehr oder weniger vollständig abbauen. Mit dem Wachstum dieser Organismen kommt es zur Bildung neuer Biomasse, dem sog. Belebtschlamm, der anschließend vom gereinigten Wasser abgetrennt wird.

Bei der Abtrennung der Belebtschlammflocken vom gereinigten Wasser durch Sedimentation können jedoch Absetzschwierigkeiten auftreten. Diese Probleme werden meist durch ein massenhaftes Wachstum von fadenbildenden Bakterien verursacht:

  • Blähschlammbildung: die aus den Belebtschlammflocken herausragenden fadenbildenden Organismen verhindern ein rasches Absinken des belebten Schlamms, der voluminös in der Wassersäule stehen bleibt.
  • Schwimmschlamm-/Schaumbildung: ein Teil des Belebtschlamms schwimmt auf der Wasseroberfläche und bildet dort eine mehr oder weniger kompakte Schlammdecke.
Schaumbildung auf dem Belebungsbecken Bild vergrößern Schaumbildung auf dem Belebungsbecken

Dadurch kann es zu einem Schlammabtrieb, verbunden mit einem erhöhten Nährstoff-Eintrag, in das Gewässer kommen. Die Ablaufwerte werden verschlechtert und die Reinigungsleistung der Kläranlage beeinträchtigt, da die Rückführung des Schlamms nicht mehr gewährleistet ist.

Zur Eindämmung dieser Probleme ist es daher notwendig, das Wachstum der fadenbildenden Bakterien zurückzudrängen. Voraussetzung dafür ist ein Verständnis ihrer Physiologie und Ökologie, um Bedingungen zu vermeiden, die ihrem Wachstum förderlich sind.

Beispiel: Schaumbildung verursacht durch das Fadenbakterium Microthrix parvicella

Zahlreiche Untersuchungen haben gezeigt, dass dieser Organismus auf langkettige Fettsäuren als Substrat angewiesen ist. Um ein massives Wachstum zu verhindern ist es daher ratsam, den Eintrag von Fetten in die Kläranlage zu vermeiden.

Informationen und Veröffentlichungen zum Thema Gewässerhygiene/Fäkalindikatoren:

  • Bleisteiner, S. und Popp, W. (2005): Baden in Flüssen – Sonderprogramm „Obere Isar“. Die Flußmeister 2005, 20-24
  • Popp, W., Huber, S., Kexel, S. (2004): Abwasserdesinfektion zur Verbesserung der Badegewässerqualität an der Oberen Isar. Wasser und Abfall 5, 14-18
  • Popp, W., Schertler, C. (2003): Bakteriologisch-hygienisches Untersuchungsprogramm “Obere Isar“ zur Wiederherstellung der Badegewässerqualität. In: Bayer. Landesamt für Wasserwirtschaft (Hsg.): Hygienische Aspekte von Oberflächengewässern aus Sicht der Wasserwirtschaft. Münchener Beiträge zur Abwasser-, Fischerei- und Flußbiologie 55, 61-78; Oldenbourg München
  • Weiß, K. (2003): Belastung von Oberflächengewässern durch Eintrag auslandwirtschaftlich genutzten Flächen. In: Hygienische Aspekte von Oberflächengewässern aus wasserwirtschaftlicher Sicht. Münchener Beiträge zur Abwasser-, Fischerei- und Flussbiologie Bd. 55, Oldenbourg Industrieverlag München, pp. 79-91
  • Zaglauer, A. (2003): Belastung von Oberflächengewässern durch Wasservögel. In: Bayer. Landesamt für Wasserwirtschaft (Hsg.): Hygienische Aspekte von Oberflächengewässern aus Sicht der Wasserwirtschaft. Münchener Beiträge zur Abwasser-, Fischerei- und Flußbiologie 55, 93-105; Oldenbourg München
  • Weiß, K. (2002): Einträge von Fäkalbakterien in Oberflächengewässer aus gedränten Flächen. Korr. Abw. 49 (6), 834-836
  • Popp, W. (2002): Hygienische Anforderungen an gereinigtes Abwasser zur Bewässerung. Gewässerschutz-Wasser-Abwasser 188 Teil I, 43/1-43/18. Aachen
  • Popp, W. (2001): Hygienische Anforderungen an gereinigtes Abwasser und Abwasserdesinfektion. Berichte aus Wassergüte und Abfallwirtschaft TU München, Nr. 161, 185-215
  • Popp, W. (2000): Ursachen bakteriologischer Belastung von Seen. In: Bay LfW - Inst. f. Wasserforsch. (Hsg.):.Seen – Gewässerschutz, Nutzungen und Zielkonflikte. Münchener Beiträge zur Abwasser-, Fischerei- und Flußbiologie 53, 483-497; Oldenbourg München
  • Popp, W., Roth, D., Schindler P.R.G (2000): Bakteriologisch-hygienische Wasserqualität an der Oberen Isar – Zustand und Maßnahmen zur Verbesserung. gwf Wasser – Abwasser141, 843-848
  • Popp, W. (1999): Desinfektion von Abwasser zur Wiederverwendung. Schriftenreihe WAR 116, 155-182 TU Darmstadt
    Popp, W. (1998): Disinfection of secondary effluents from sewage treatment plants – Requirements and applications. European Pollution Control 1,2; 27-31
  • Popp, W. (1998): Mikrobiologische Bewertung von Fließgewässern. In: Bay LfW - Inst. f. Wasserforsch. (Hsg.): Integrierte ökologische Gewässerbewertung – Inhalte und Möglichkeiten. Münchener Beiträge zur Abwasser-, Fischerei- und Flußbiologie 51, 475-489; Oldenbourg-Verlag München Wien
  • Popp, W., Huber, S., Gierig, M., Manz, W. (1998): In situ-Charakterisierung bakterieller Beläge auf Quartzschutzrohren von UV-Bestrahlungsanlagen im Kläranlagenablauf. In: Bay LfW - Inst. f. Wasserforsch. (Hsg.): Neueste Entwicklungen in der in situ-Charakterisierung mikrobieller Biozönosen in Abwasser, Oberflächengewässern, Grund- und Trinkwasser. Münchener Beiträge zur Abwasser-, Fischerei- und Flußbiologie 52, 73-88; Oldenbourg-Verlag München Wien

Informationen und Veröffentlichungen zum Thema Abwasserreinigung/Fadenbakterien:

  • Schade, M. (2007). Physiologische Untersuchungen mit in situ Enzymaktivitäten fadenbildender Bakterien in Kläranlagen mit Schaumproblemen. Dissertation Technische Universität München
  • Müller, E., Schade, M., Lemmer, H. (2007): Filamentous scum bacteria in activated sludge plants: detection and identification quality by conventional sludge microscopy vs. fluorescence in situ hybridisation. Water Environ. Research, im Druck
  • Müller, E. (2006). Bacteria and extracellular polymeric substances in activated sludge scum formation. Dissertation Technische Universität München
  • Schade, M., Lemmer, H. (2006). In situ enzyme activities of filamentous scum bacteria in municipal activated sludge wastewater treatment plants. Acta Hydrochim. Hydrobiol. 34, 480-490
  • Schade, M., Lemmer, H. (2005). Lipase activities in activated sludge and scum – comparison of new and conventional techniques. Acta Hydrochim. Hydrobiol., 33 (3), 210-215
  • Lemmer, H., Lind, G., Müller, E., Schade, M. (2005). Non-famous scum bacteria: biological characterization and troubleshooting. Acta Hydrochim. Hydrobiol. 33 (3), 197-202
  • Müller, E., Lind, G. Lemmer, H., Wilderer, P.A. (2005). Population structure and chemical analyses of activated sludge and scum. Acta Hydrochim. Hydrobiol. 33 (3), 189-196
  • Schade, M., Lemmer, H. (2005). Schaumbekämpfung in Belebungsanlagen: Monitoring der Lipase-Aktivität zur Erfolgskontrolle. Korr. Abw. 52 (5), 572-578
  • Paris, S., Lind, G., Lemmer, H., Wilderer, P.A. (2005). Dosing aluminum chloride to control Microthrix parvicella. Acta Hydrochim. Hydrobiol., 33 (3), 247-254
  • Paris, S., Wilderer, P.A. (2004): Schaum in Anlagen zur biologischen Abwasser- und Schlammbehandlung. BMBF-Abschlussbericht der Technischen Universität München, in Zusammenarbeit mit dem LfU und der Universität Prag
  • Lemmer, H. Schade, M. (2004). Bläh- und Schwimmschlamm in der Kläranlage. Problem gelöst? Umweltpraxis – Entsorgungspraxis 11-12, 21-22
  • Lemmer, H., Schade, M. (2003). Charakterisierung von Fadenbakterien zur Schaumbekämpfung in Belebungsanlagen. Korr. Abw. 50 (9), 1152-1156
  • Lemmer, H., Müller, E., Schade, M. (2002). Scum in nutrient removal plants: the role of carbon sources in "Microthrix parvicella" growth. Acta hydrochim. hydrobiol. 30 (4), 207-211
  • Schade, M., Beimfohr, C., Lemmer, H. (2002). Phylogenetic and physiological characterization of a "Nostocoida limicola"-like organism isolated from activated sludge. Wat. Sci. Tech. 46 (1-2), 91-97
  • Lemmer, H., Lind G. (2000). Blähschlamm, Schaum, Schwimmschlamm. Mikrobiologie und Gegenmaßnahmen. Hirthammer Verlag München
  • Lemmer, H., Lind, G., Müller, E., Schade, M., Ziegelmayer, B. (2000). Scum in activated sludge plants: Impact of non-filamentous and filamentous bacteria. Acta hydrochim. hydrobiol. 28 (1), 34-40
  • Lemmer, H., Lind, G., Schade, M., Ziegelmayer, B. (1998). Autecology of Scum Producing Bacteria. Wat. Sci. Tech. 37 (4-5), 527-530, 1998
  • Lind, G. , Lemmer, H. (1998). Biologische Charakterisierung von Schäumen in Belebungsanlagen. I. Bedeutung fädiger Belebtschlammbakterien. GWF Wasser-Abwasser 139 (1) 1-6
  • Lemmer, H., Lind, G., Schade, M., Ziegelmayer, B. (1998). Biologische Charakterisierung von Schäumen in Belebungsanlagen. II. Bedeutung nicht-fädiger Belebtschlammbakterien. GWF Wasser-Abwasser 139 (2) 80-84