@phdthesis{Engelbrecht2019, author = {Engelbrecht, Steffen}, title = {Mikrobielle Stickstoffelimination mit kombinierter partieller Nitrifikation/ Anammox (PN/A) in membranbel{\"u}fteten hochsalinen und Niedrigtemperatur-Festbettreaktoren}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48848}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2019}, abstract = {Durch anthropogene Aktivit{\"a}t hat sich der N{\"a}hrstoffeintrag in die Umwelt stark erh{\"o}ht. Die Hauptquellen sind die Landwirtschaft, kommunales und industrielles Abwasser. Erh{\"o}hte Stickstofffrachten haben einen starken Einfluss auf den Stickstoffkreislauf. Das {\"U}berangebot an Stickstoff f{\"u}hrt zu Eutrophierung in Gew{\"a}ssern und somit zu einem weniger diversen, instabileren {\"O}kosystem. Die Stickstoffeliminierung aus Abw{\"a}ssern ist essentiell f{\"u}r den Schutz der {\"O}kosysteme. Das etablierte System der Nitrifikation/Denitrifikation ist aufgrund des hohen Sauerstoffbedarfs sehr energie- und somit auch kostenintensiv. Der Anammox-Prozess (anaerobe Ammonium Oxidation) ist eine potentielle Alternative zur konventionellen Stickstoffelimination. Anammox-Bakterien nutzen Ammonium und Nitrit als Elektronenakzeptor. Durch Nutzung der partiellen Nitrifikation in Kombination mit Anammox (PN/A) kann bis zu 60 \% der Bel{\"u}ftungsenergie eingespart werden. Trotz Erfolgen in der Teilstrombehandlung ist der Prozess noch nicht erfolgreich in der Hauptstrombehandlung eingesetzt worden. Die gr{\"o}ßten Herausforderungen sind die niedrigen Temperaturen, geringe Zulaufkonzentrationen und hohe Konzentrationen organischen Kohlenstoffs. Die vorliegende Arbeit konnte die Wirksamkeit von membranbel{\"u}fteten Biofilm Reaktoren unter Verwendung von synthetischem Abwasser bei niedrigen Temperaturen (18 - 8 °C) belegen. Die Innovation in diesem System ist die r{\"a}umliche Trennung von nitrifizierenden Bakterien und Anammox Bakterien. Die regelm{\"a}ßige mechanische Entfernung des Nitrifikanten-Biofilms erm{\"o}glichte einen langzeitstabilen Reaktorbetrieb. Diese Reaktorkonfiguration konnte auch erfolgreich f{\"u}r hochsaline Abw{\"a}sser (5 -30 g NaCl*L-1) bei einer Reaktortemperatur von 30 °C und auch unter Zugabe von TOC (40-100 mg TOC*L-1) genutzt werden. Weiterhin wurden Untersuchungen zur Aktivit{\"a}t von salzadaptierter Anammox-Biomasse und nicht adaptierter Biomasse in einem Bereich von 0 bis 50 g NaCl*L-1 durchgef{\"u}hrt. Bei Konzentrationen unter 30 g NaCl*L-1 konnten keine signifikanten Unterschiede im Abbauverhalten festgestellt werden. Allerdings war adaptierte Biomasse bei h{\"o}heren Salzkonzentrationen konkurrenzst{\"a}rker. Außerdem wurden Langzeitlagerungsversuche durchgef{\"u}hrt. Die Lagerungsbedingungen variierten in der Lagerungstemperatur, im Redoxpuffer und der N{\"a}hrstoffversorgung. Nach 106 Tagen bei 4 °C konnte die Anammox-Biomasse noch 91 \% ihrer urspr{\"u}nglichen Aktivit{\"a}t erhalten. Somit konnte eine einfache und kosteng{\"u}nstige Lagerungsmethode f{\"u}r Anammo-Bakterien entwickelt werden.}, subject = {PN/A; Niedrigtemperatur; Anammox; Mebranbel{\"u}fteter Biofilm-Reaktor; Hohe Salinit{\"a}t; PN/A; Low temperature; MABR; High salinity; N{\"a}hrstoffeintrag; Salzgehalt; Abwasser; Biofilmreaktor; Ammoniumoxidierer}, language = {de} } @phdthesis{Fichtner2015, author = {Fichtner, Nicole}, title = {Untersuchung zur Leistungsf{\"a}higkeit von Biofilmverfahren mit frei beweglichen Aufwuchsk{\"o}rpern bei der kommunalen Abwasserbehandlung}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-34765}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2015}, abstract = {In der kommunalen Abwasserreinigung werden unter anderem Biofilmverfahren mit frei beweglichen Aufwuchsk{\"o}rpern mit einer Dichte von ca. 1 kg/m³ (Schwebebett) eingesetzt. Der Betrieb des Biofilmreaktors entspricht einem Mischreaktor. Gegenstand der Arbeit ist, einen Beitrag zur weiteren Aufkl{\"a}rung des komplexen Zusammenhanges von Bemessungsdaten und den Zustandsgr{\"o}ßen des Biofilmverfahrens mit frei beweglichen Aufwuchsk{\"o}rpern zu leisten. Es erfolgen verfahrenstechnische Betrachtungen von Aufwuchsk{\"o}rpern unterschiedlicher Geometrien zur Durchmischung innerhalb kurzer Zeit im Reaktor und des dazu erforderlichen energetischen Aufwandes. Des Weiteren wird der optimale F{\"u}llgrad von Aufwuchsk{\"o}rpern in Abh{\"a}ngigkeit von der Reaktorgestaltung bestimmt. Unter definierten Laborbedingungen konnten Erkenntnisse hinsichtlich des Temperatureinflusses sowie der BSB5 - Oberfl{\"a}chenbelastung auf die Abbauleistung gewonnen werden. In halbtechnischen Versuchen auf den Kl{\"a}ranlagen Kaditz und Rochlitz fanden Untersuchungen zum Einfahrverhalten unterschiedlicher Aufwuchsk{\"o}rper zu Biomassebildung und zu Abbauleistung statt. Auf der Kl{\"a}ranlage Lunzenau wurde eine im technischen Maßstab nachempfundene Kleinkl{\"a}ranlage im Hinblick auf den Einfluss der organischen Belastung auf die Biomassebildung und Abbauleistung betrieben. Die Bewertung der beschriebenen Versuchsanlagen sowie im Betrieb befindlicher Kleinkl{\"a}ranlagen erfolgt bez{\"u}glich der Abwasserkenngr{\"o}ßen, wie Schlammbelastung, {\"U}berschussschlammbildung, Schlammalter und Wachstumsraten. Die Messung von Schichtdicken sowie die Erstellung von Sauerstoffprofilen erm{\"o}glicht es, Aussagen zur Effektivit{\"a}t des Stofftransportes im Biofilm zu treffen. Von Interesse sind Aussagen zur Aktivit{\"a}t der Mikroorganismen im Biofilm, welche durch Bestimmung von Enzymaktivit{\"a}ten (Esteraseaktivit{\"a}t) ermittelt werden konnten. Die simultan ablaufenden Prozesse des Kohlenstoffabbaus, der Nitrifikation und der Denitrifikation durch den Biofilm werden hinsichtlich ihrer Potenziale, Leistungsf{\"a}higkeit und Grenzen untersucht, ebenso wie die Elimination von Phosphor. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse k{\"o}nnen theoretische Berechnungen zum Sauerstoffbedarf und zur Sauerstoffzufuhr hergeleitet werden. Insbesondere Kleinkl{\"a}ranlagen und kleine Kl{\"a}ranlagen werden durch den Eintrag von Antibiotika und Desinfektionsmitteln aus Haushalten und Kleingewerbe nachhaltig im Betriebsablauf gest{\"o}rt. Dazu konnten in Laborversuchen Aussagen zu Grenzkonzentrationen ermittelt werden.}, subject = {Abwasserreinigung; Kommunal; Biofilm; Nitrifikation; WSB; Waste water treatment; Municipal; Biofilm; Nitrification; WSB; Abwasserreinigung; Biofilm}, language = {de} } @phdthesis{Andolfo2017, author = {Andolfo, Franco}, title = {Energieeffizientes N{\"a}hrstoffsplitting von fl{\"u}ssigen Wirtschaftsd{\"u}ngern mittels Membranfiltration}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-42805}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2017}, abstract = {Die definierte Selektivit{\"a}t der Membranfiltration kann dazu genutzt werden, einzelne spezifische G{\"u}lle-Separationsprobleme in {\"u}bergeordneten Aufbereitungsklassen zusammenzufassen. Mit dem Ansatz einer gesteuerten N{\"a}hrstofftrennung bzw. Teilzusammenf{\"u}hrung von modifizierten Str{\"o}men, und der Zuordnung von spezifischen Aufgaben an die Mischprodukte, werden die Nachteile des Ausgangsrohstoffs reduziert und der Wertstoff G{\"u}lle r{\"u}ckstandsfrei nutzbar gemacht. Mit einem Anlagenmodell, bestehend aus einer Hydrotankpresse als Vorfiltration und einer Ultrafiltration als Kernkomponenten, ist es {\"u}ber empirisch ermittelte Betriebsparameter m{\"o}glich, einen energetisch optimierten und kontinuierlichen Produktionsbetrieb durchzuf{\"u}hren. Als Produkte der dezentralen Aufbereitungsanlage werden ein emissionsreduzierender Fl{\"u}ssigd{\"u}nger, eine als Brennstoff und als G{\"a}rsubstrat geeignete Feststoffphase, sowie das Retentat als aktivierendes Material zur Biogasertragssteigerung gewonnen. Das untersuchte Anlagenmodell ist auf den innerbetrieblichen Einsatz in Milchviehhaltungsbetrieben abgestimmt. Mit der Erarbeitung von stabilen und energetisch g{\"u}nstigen Anlagenbetriebspunkten wird das Anlagenverhalten hydraulisch steuerbar. Durch die Zuordnung von Anlagenzust{\"a}nden zu differenziertem Sp{\"u}lverhalten, wird die direkte Einflussnahme der Temperatur auf den Permeat-Flux erkennbar. Der Einsatz eines Tauchk{\"u}hlers, mit voreingestellten Grenztemperaturen, stabilisiert signifikant das Anlagenverhalten im Vergleich zu konventionellen Anlagenkonfigurationen. Die Anwendung einer Hydropresse gestattet h{\"o}here TDS-Belastungen im UF-Kreislauf, bietet aber kein Potenzial zur Steigerung der N{\"a}hrstoffdurchs{\"a}tze. Dies gilt auch f{\"u}r den Einsatz einer 300 kDa-Variante, im Vergleich zur priorisierten 150 kDa-UF-Membran. Mit der Hydropresse kann eine h{\"o}here Feststoffabscheidung wie mit Verstopfungs- bzw. Siebfiltrationen erreicht werden, die TDS-Belastungen sind im Retentat auf 5.000 - 7.000 ppm limitiert, oder m{\"u}ssen durch Verd{\"u}nnung auf diese Werte eingegrenzt werden. Mit der zus{\"a}tzlichen Anwendung einer Gassp{\"u}lung in der Anstr{\"o}mung der UF-Module, k{\"o}nnen TDS-Belastungen {\"u}ber 10.000 ppm erstmals dauerhaft bew{\"a}ltigt werden. {\"U}ber die so erweiterte Verfahrenstechnik sind Standzeiten von mehreren Wochen, ohne betrieblich bedingte Unterbrechungen, m{\"o}glich. Die durch Fluoreszenzmikroskopie nachweisbare Anreicherung von Methanbildnern im Retentat, best{\"a}tigt eine m{\"o}gliche Anwendung des Retentats als Biogassubstraterg{\"a}nzung. Der Biogasertrag wird durch Zusatz von Retentat zu den bisher verf{\"u}gbaren Substraten generell erh{\"o}ht. Eine Mischung aus Retentat und dem Feststoff aus der Hydropresse unterst{\"u}tzen die biochemische Stabilisierung in Fermentern. In Kombination mit Anteilen an Feststoff ist das Permeat bei der Bewertung von pflanzenbaulichen Ertr{\"a}gen, als konkurrenzf{\"a}hig zu Rohg{\"u}lle und Mineralstoffd{\"u}nger einzustufen. Das auf landwirtschaftliche Fl{\"a}chen ausgebrachte Permeat ist geruchslos.}, subject = {N{\"a}hrstoffsplitting; Nutrient splitting; Membranfiltration; Membrane filtration; Wirtschaftsd{\"u}nger; Farm fertilizer; Klimaschutz; Climate protection; Umweltschutz; Environment protection; Membranfilter; Wirtschaftsd{\"u}nger; Technikumsanlage; Klimaschutz}, language = {de} }