Charakterisierung von Fadenbakterien aus Belebungsanlagen zur biologisch begründeten Bekämpfung von Schaumbildung

Hintergrund

Die Bildung hochviskoser Schäume ist in den letzten Jahren ein häufig beobachtetes Problem Nährstoff-eliminierender Kläranlagen mit Nitrifikations-/Denitrifikations-Stufen, da diese zur Gewährleistung der Nitrifikation sehr niedrig belastet betrieben werden. Mikroskopische Untersuchungen zeigten, dass dieses Problem meist mit der starken Entwicklung einer oder mehrerer der folgenden sechs Fadenbakteriengruppen einhergeht: nocardioforme Actinomyceten, Microthrix parvicella, Nostocoida limicola sowie die nur mit Typnummern versehenen Bakterien Typ 0041/0675, Typ 1851 und Typ 0092.

Untersuchungen

Am LfU wurden Untersuchungen zur genauen biologischen Charakterisierung der genannten Fadenbakterien zur Ermittlung der Bedingungen, die das Wachstum dieser Organismen fördern, durchgeführt. Dazu wurden die Fadenbakterien zunächst in Reinkultur gezüchtet und phylogenetisch (d.h. ihrer Abstammung gemäß) charakterisiert.

Probenahme auf einer Kläranlage Bild vergrößern Probenahme auf einer Kläranlage
Anschließend wurde untersucht, welche Substrat- und Nährstoffquellen diese Bakterien bevorzugen bzw. nutzen können. Durch die gewonnenen Kenntnisse können gezielte, biologisch begründbare Bekämpfungsmaßnahmen für den Betrieb von Kläranlagen bereitgestellt werden.

Aktueller Kenntnisstand

  • Es zeigt sich, dass ähnlich aussehende Organismen der o. g. sechs Fadenbakteriengruppen (sog. "Morphotypen") z. T. nicht nahe verwandt und zu sehr verschiedenartigen Bakteriengruppen zugehörig sind. Dies macht verschiedene Konkurrenzmechanismen wahrscheinlich und erfordert damit unterschiedliche Bekämpfungsmaßnahmen.
  • Nocardioforme Actinomyceten setzen sich trotz ihrer Vielseitigkeit bei der Verwertung verschiedener Abwasserinhaltsstoffe insbesondere bei hohem Eintrag von fett- und ölhaltigen Stoffen durch, deren Vermeidung daher probates Bekämpfungsmittel ist.
  • Microthrix parvicella hat ein sehr eingeschränktes Nahrungsspektrum mit langkettigen Fettsäuren als Kohlenstoffsubstrat sowie reduzierten Stickstoff-, Phosphor- und Schwefelquellen und ist daher in anoxischen Denitrifikations- und anaeroben Bio-P-Zonen konkurrenzfähig. Unsere Untersuchungen zeigten, dass Fettsäuren aus zerfallenden Zellen im Schlammstabilisierungsbereich bzw. organismenbürtige Biotenside als Nahrungsquelle dienen können. Zur M. parvicella-Bekämpfung wird also eine leichte Erhöhung der Schlammbelastung empfohlen. Weiter hat sich der Einsatz aluminiumhaltiger Fällmittel im Vergleich zu eisenhaltigen in einer Dosis um 3 g Al/(kg TS * d) bewährt. Ein Sauerstoffgehalt über 2 mg/l und ein Ammoniumgehalt unter 1 mg/l ist wesentlich für die Eindämmung reduzierter Stickstoffquellen.
Reinkultur von Microthrix parvicellaBild vergrößern Reinkultur von Microthrix parvicella
  • Fadenorganismen des Morphotyps Nostocoida limicola erweisen sich als taxonomisch sehr unterschiedlich. Zur Gruppe der Hoch-GC-Bakterien gehörige Stämme treten insbesondere in Anlagen mit hohem Eintrag an zuckerhaltigem Abwasser auf, dessen Vermeidung Bekämpfungsstrategie darstellt. Stämmen, die zur Gruppe der grünen Nichtschwefelbakterien gehören, ist hingegen durch Erniedrigung der Schlammbelastung und damit stabilisierter Nitrifikation zu begegnen.
  • Fadenbakterien der Typnummern 0041/0675, 0092 und 1851 konnten wegen ihres starken Aufwuchses nicht isoliert und daher nicht charakterisiert werden. Empirisch erwies sich das Angebot von partikulärem Substrat aus (anoxischen) Zonen ohne ausreichende Hydrolyse für Typ 0041/0675 förderlich

Weiterführende Informationen

Dokumente zum Download/Bestellen

Weitere Veröffentlichungen zum Thema:

  • 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

Die Untersuchungen wurden im Rahmen eines Projektes durchgeführt. Wir danken dem Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit (StMUV) für die finanzielle Unterstützung.