Bacteria and microorganisms involved in water treatment

Wofür werden Bakterien verwendet?

Die biologische Methode saniert Abwasser und ist nach wie vor die weltweit am häufigsten angewandte Methode zur Abwasserbehandlung. Diese Technologie beruht auf der Wirkung von Bakterien und anderen Mikroorganismen, um verschmutztes Wasser zu dekontaminieren. Diese Organismen ernähren sich von organischen Abfällen und wandeln diese in Energie um, um zu wachsen und sich zu vermehren.

Dieser Prozess ist entscheidend für die menschliche Gesundheit und den Schutz der Umwelt. Kläranlagen, die Bakterien auf einer kleinen Fläche konzentrieren, können Verschmutzungen viel effizienter behandeln als eine natürliche Umgebung, wie z. B. ein Fluss. Durch die Kontrolle dieses biologischen Prozesses werden Eutrophierung und die Verbreitung von Krankheiten vermieden.

Häusliche Abwässer und Industrieabwässer sind die Hauptquellen, die behandelt werden müssen. Mithilfe von Mikroorganismen können diese Abwässer wiederverwertet werden, wodurch eine umweltfreundliche Abwasserentsorgung möglich wird. Diese Bakterien sind die eigentlichen unsichtbaren Akteure bei der Reinigung unserer Gewässer.

Kurz gesagt: Eine Kläranlage funktioniert wie eine Mikrobenfarm und züchtet diese Organismen, um in großem Maßstab die Umwelt zu reinigen. Dieser Prozess verdeutlicht die lebenswichtige Bedeutung von Mikroorganismen in unserer modernen Welt.

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Wo sind diese Bakterien vorhanden?

Bakterien sind in jeder Phase der Abwasserbehandlung anzutreffen. Je nach Umgebung bilden sie spezifische Strukturen wie Flocken oder Biofilme, die eine Schlüsselrolle beim Abbau von Schadstoffen spielen. Die folgende Tabelle fasst zusammen, wo sie vorkommen, in welcher Form sie vorliegen und wozu sie dienen.

Où ?Comment ?Rôle
Bassins d’aérationFlocs (amas visibles dans les cultures libres)Dégradation de la matière organique en suspension
Milieux fixés (biofiltres, disques biologiques)Biofilms (couches adhérentes sur support solide)Traitement continu des polluants sur les surfaces
Sortie de traitementPrésence résiduelle de microbesÉliminés par UV ou chloration avant rejet
Culture batch bactéries sur site 2 x 1m3 bacteries bacteria - 1H2O3

Wer sind diese Mikroorganismen?

Production bactéreis mésophiles 1 souche pure par bouteille bacteries bacteria - 1H2O3

Parameter, die das Wachstum von Mikroorganismen beeinflussen

Zunächst einmal muss man, bevor man die verschiedenen Arten von Mikroorganismen versteht, die Parameter verstehen, die ihr Wachstum beeinflussen. In der Mikrobiologie wird untersucht, wie Bakterien und Mikroben auf diese für ihr effektives Wachstum wichtigen Faktoren reagieren. Erstens spielt der geografische Standort eine entscheidende Rolle für die Zusammensetzung des verschmutzten Wassers, das in der Anlage behandelt wird. Zweitens hat die Art des Beckens, in dem die Reinigungsbakterien gezüchtet werden, einen erheblichen Einfluss auf ihr Wachstum. Drittens beeinflussen die Eigenschaften des häuslichen Abwassers die mikrobielle Zusammensetzung und die erforderlichen Dekontaminationsprozesse. Schließlich verändern die Betriebsparameter des Systems, wie Belüftung und Rühren, das Wachstum der Mikroorganismen. Diese Faktoren führen zu quantitativen Veränderungen zwischen autotrophen und heterotrophen Bakterien, die das Ausmaß der Behandlung beeinflussen. So hängt beispielsweise das Recycling von Grauwasser von der Wirksamkeit dieser gut ausbalancierten und kontrollierten mikrobiologischen Prozesse ab. Es ist hilfreich, die Namen der verwendeten Methoden darzulegen, um ihre spezifische Anwendung besser zu verstehen.

Bakterien in Kläranlagen

In kommunalen Kläranlagen herrschen gramnegative Bakterien, insbesondere Proteobakterien, vor, die zwischen 21 und 65 % der Mikroorganismen ausmachen. Die Mikrobiologie zeigt, wie die reichlich vorhandene Klasse Betaproteobacteria eine große Rolle bei der Entfernung von organischen Elementen und Nährstoffen spielt. Andere wichtige Abzweigungen umfassen Bacteroidetes, Acidobacteria, Chloroflexi und tragen zur Dekontaminierung von verschmutztem Wasser bei. Die zahlreichsten Bakterienarten, die als mikrobielle Reiniger gelten, sind Tetrasphaera, Trichococcus, Candidatus Microthrix, Rhodoferax, Rhodobacter und Hyphomicrobium. Jeder Name dieser Bakterien veranschaulicht ihre Bedeutung und ihre entscheidende Rolle beim Recycling von Haushaltsabwässern. Diese Beispiele zeigen, wie Mikroorganismen zur Reinigung von Grauwasser beitragen, und legen ihren Nutzen für die Umwelt offen.

Andere Mikroorganismen: Pilze und Archäobakterien

Unter den Pilzen, die in der Mikrobiologie untersucht werden, sind die Ascomyceten mit 6,3 bis 7,4 % der Mikroorganismen am häufigsten vertreten. Es ist interessant zu beobachten, wie diese Pilze auf verschmutzte Umgebungen reagieren. Archäobakterien, die oft als natürliche Reiniger angesehen werden, insbesondere die Euryarcheota, machen etwa 1,5% der vorhandenen Mikroorganismen aus. Die Bedeutung dieser Mikroorganismen ist in unterschiedlichen Umgebungen und bei Dekontaminationsprozessen von entscheidender Bedeutung. Diese Mikroben spielen eine lebenswichtige Rolle, vor allem in Gegenwart von Ammoniak und Sauerstoff, wo Nitrosomonas stark vertreten ist. Unter den Beispielen für spezifische Mikroorganismen taucht der Name Nitrosomonas aufgrund seiner Schlüsselrolle beim Recycling häufig auf. Diese Mikroorganismen tragen auch zur Behandlung von Grau- und Haushaltswasser in verschiedenen Kontexten bei. Es ist sinnvoll, diese Prozesse darzustellen, um ihre ökologische Bedeutung besser zu verstehen.

Der Einfluss der Temperatur und der geografischen Lage

Die Temperatur beeinflusst das Vorkommen bestimmter Arten, und auch die geografische Lage wirkt sich auf die Zusammensetzung der Arten aus. In der Mikrobiologie ist es wichtig zu verstehen, wie diese Faktoren das verschmutzte Wasser und seine Behandlung beeinflussen. In der Industrie erklärt sich die Dominanz spezifischer Mikroorganismen durch ihre Fähigkeit, Bestandteile von Industrieabwässern biologisch abzubauen. Diese Mikroorganismen fungieren als natürliche Reinigungsmittel, deren Bedeutung für die Dekontaminierung von verschmutztem Wasser von entscheidender Bedeutung ist. Die Fähigkeit, sich an unterschiedliche Umgebungen anzupassen, ermöglicht diesen Mikroben ein effektives Recycling von Grauwasser. Heimische Arten, die diesen Bedingungen ausgesetzt sind, demonstrieren ihre Nützlichkeit bei der Aufbereitung von Industrieabwässern. Beispielsweise kann das Verständnis der Namen der angepassten Arten die Dekontaminationsprozesse verbessern.

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Einteilung der Bakterien nach der Art ihrer Sauerstoffgewinnung

In der Mikrobiologie werden Bakterien danach klassifiziert, wie sie den für ihr Überleben notwendigen Sauerstoff in verschmutztem Wasser erhalten. In der Abwasserbehandlung gibt es drei Arten von Bakterien: aerobe, anaerobe und fakultative Bakterien. Diese Bakterien fungieren als biologische Reiniger, die für eine wirksame Dekontaminierung und das Recycling von häuslichem Grauwasser unerlässlich sind. Ihre Bedeutung liegt in ihrer Fähigkeit, sich an unterschiedliche Umgebungen anzupassen, um schädliche Mikroben zu beseitigen. Bei den Beispielen für diese Bakterien spiegelt jeder Name ihre spezifische Funktion im Reinigungsprozess wider. Es ist sinnvoll, diese Prozesse zu erläutern, um ihre entscheidende Rolle bei der Abwasserreinigung besser zu verstehen.

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Auswirkungen von mikrobiellen Ungleichgewichten auf Aufbereitungssysteme

Das Vorhandensein schlechter Bakterien oder das Fehlen guter Stämme kann in verschmutzten Aufbereitungssystemen zu Problemen führen. Diese Probleme umfassen :

  • Geringe Biogasausbeute des anaeroben Fermenters: Schlechte Bakterien können die Effizienz der Biogasproduktion verringern und so die Wiederverwertung organischer Stoffe gefährden.
  • Schlechte Flockung und Sedimentation: Dies kann zu einer schlechten Trennung von Feststoffen und Flüssigkeiten führen und die Gesamtdekontamination des Systems beeinträchtigen.
  • Überschuss an Fadenbakterien: Kann zu Flotationsproblemen und verstopften Geräten führen, wodurch die Anlagen dem Risiko eines Ausfalls ausgesetzt sind.
  • Phosphorüberschuss: Kann zu einer Eutrophierung der aufnehmenden Gewässer führen, wodurch die Bedeutung von Umweltpräventionsmaßnahmen untergraben wird.
  • Geringe Effizienz bei der Entfernung von Stickstoff (NH4, NO3) : Verursacht eine Wasserverschmutzung mit hohen Nährstoffwerten, die sich auf aufbereitetes Grau- und Haushaltswasser auswirkt.
  • Production d’odeurs désagréables : Générées par des bactéries indésirables, illustrant comment un déséquilibre microbien peut impacter l’environnement.
  • Übermäßiger Verbrauch von chemischen Reagenzien: Um mikrobielle Ungleichgewichte auszugleichen.
  • Schaumproduktion in einem anaeroben Fermenter: Kann zu Funktionsstörungen und Kapazitätsverlusten führen und die Behandlung von Haushaltsabwässern einschränken.

Lösungen zur Wiederherstellung einer effektiven Behandlung

Es gibt in der Regel drei Möglichkeiten, eine gute Behandlung wiederherzustellen:

  1. Änderung der Betriebseinstellungen: Durch Anpassung der Einstellungen kann man den richtigen Stämmen die natürliche Wiederbesiedlung der verschmutzten Umwelt ermöglichen.
  2. Vollständige Beseitigung der vorhandenen Mikroorganismen: Wenn die erste Lösung fehlschlägt, kann diese Methode in Betracht gezogen werden. Sie ist jedoch nicht empfehlenswert, da es mehrere Tage dauert, bis sich die Biomasse entwickelt hat, wodurch sich die Behandlung verzögert.
  3. Injektion ausgewählter Bakterien: Bei dieser Lösung werden gezüchtete und vermehrte Bakterien eingeführt, um wieder einen Vorteil gegenüber den vorhandenen unerwünschten Bakterien zu erlangen. Dieser Dekontaminationsprozess ist entscheidend, um die Wirksamkeit der Aufbereitungssysteme und den Schutz der Umwelt zu gewährleisten.
Unsere Errungenschaften

Häufige Anwendungen

Die mikrobielle Biotechnologie bietet innovative wissenschaftliche Anwendungen von großem ökologischem und wirtschaftlichem Interesse. Sie nutzt natürliche Dekontaminationsprozesse effektiv, um die Verschmutzung von verschmutztem Wasser zu behandeln. Diese Methode ist wesentlich kostengünstiger als herkömmliche physikalisch-chemische oder mechanische Techniken und zeigt die Bedeutung nachhaltiger Lösungen.

Wie sich Bakterien von herkömmlichen Behandlungsmethoden unterscheiden, liegt in ihrer Fähigkeit, einfache natürliche Prozesse zu nutzen. Sie fungieren als natürliche Reinigungsmittel, die Verschmutzungen behandeln, ohne neue Kontaminationen zu schaffen. Meist sind für ihren Einsatz ein Bioreaktor und wichtige Nährstoffe erforderlich, damit sie sich in großer Zahl vermehren können. Die Dosierung ist einfach und erfordert nur eine kurze Betriebszeit, was für eine schnelle Behandlung von Haushaltsabwässern nützlich ist. Diese Systeme können auch für das Recycling von Grauwasser angepasst werden, wodurch zukünftigen Problemen mit Verunreinigungen vorgebeugt wird. Diese Vorteile darzulegen ist entscheidend, um die Bedeutung der Integration solcher Technologien in die moderne Infrastruktur zu verstehen.

Beschleunigung des Fabrikstarts / Schnelle Aussaat einer mobilen Station

Die Besiedlung eines Mediums mit den für die Entgiftung notwendigen Bakterien und Mikroorganismen dauert in der Regel zwischen 4 und 8 Wochen. Auch hier ist es die Temperatur, die diese Wachstumszeit am stärksten beeinflusst.

Es gibt Möglichkeiten, diese Zeit auf etwa eine Woche zu verkürzen, und zwar durch die Impfung mit ausgewählten und vermehrten Bakterien. Hier gibt es zwei Hauptvorteile:

  • Verkürzung der Zeit bis zur Inbetriebnahme einer Kläranlage
  • Beschleunigung der Inbetriebnahme einer mobilen Verarbeitungseinheit (z. B. bei einer Havarie in der Hauptanlage)

Die Technik besteht darin, eine geschickte Mischung aus einem geeigneten Substrat und ausgewählten Bakterien, die sich sehr schnell ansiedeln sollen, umzuwälzen. Unter diesen günstigen Bedingungen bilden die Bakterien schnell Flocken oder Biofilme. Nach einigen Tagen ist das Medium bereit für die Einleitung des Abwassers.
Wir haben eine Reihe von Bakterien ausgewählt, mit denen Sie Ihre Anlage unter normalen Bedingungen mit Wassertemperaturen zwischen 12 und 30 °C innerhalb einer Woche in Betrieb nehmen können.

Die Dimensionierung ist auf der Seite Mikrobiologische Optimierung verfügbar.

Korrigieren Sie das Vorhandensein von unerwünschten Bakterien

In Belebtschlamm-Anlagen ist das Vorhandensein von Fadenbakterien ein echtes Problem. Zunächst besteht die Lösung darin, so viel Schlamm wie möglich zu entfernen und die Belüftung zu erhöhen. Es kann mehrere Tage dauern, bis das Milieu von den guten Bakterien zurückerobert wird. Wenn das nicht funktioniert, kann man die Bakterien mit Chlor abtöten. Das Problem ist, dass dabei alle Bakterien abgetötet werden. Und dann dauert es einige Wochen, bis die normalen Bedingungen wieder erreicht sind.

Während die meisten Betreiber weiterhin Chlor injizieren, befürworten wir die Injektion von dedizierten Bakterien. Wie bei der beschleunigten Inbetriebnahme einer Anlage führt die massive Zugabe dieser guten Populationen dazu, dass das Gleichgewicht in den Teichen schnell wiederhergestellt wird.

Hier ist zum Beispiel eine Illustration zur Entfernung von Schwimmstoffen in einer Kläranlage.

Die Dimensionierung ist auf der Seite Mikrobiologische Optimierung verfügbar.

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Eliminierung von Krankheitserregern

Die mikrobiologische Qualität des aufbereiteten Wassers ist entscheidend für die öffentliche Gesundheit und den Schutz der Umwelt. Bei der Abwasseraufbereitung ist die Entfernung von Krankheitserregern wie Bakterien, Viren und Protozoen ein wesentlicher Schritt, um sicherzustellen, dass das Wasser für die Wiederverwendung oder die Einleitung in die Umwelt sicher ist.

Krankheitserreger im Abwasser können schwere Krankheiten verursachen, wenn das Wasser nicht richtig aufbereitet wird. Hier sind einige gängige Methoden, um diese gefährlichen Mikroorganismen zu entfernen:

  • Chlorierung: Durch die Zugabe von Chlor ins Wasser werden Krankheitserreger abgetötet. Diese Methode kann jedoch chemische Rückstände hinterlassen und potenziell schädliche Nebenprodukte erzeugen.
  • UV-Desinfektion: Die Verwendung von ultraviolettem (UV-)Licht ist eine wirksame Methode, um Mikroorganismen zu zerstören, ohne chemische Rückstände zu hinterlassen. UV-Desinfektionssysteme, wie sie von 1h2o3 angeboten werden, nutzen die keimtötende Wirkung von UVC-Strahlen, um im Wasser vorhandene Mikroben, Viren, Bakterien, Pilze und Algen zu beseitigen.
  • Ozonisierung: Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel, das Mikroorganismen durch Oxidation abtötet. Diese Methode ist wirksam, erfordert jedoch eine komplexe Verwaltung und höhere Betriebskosten.

Verbesserung der Verarbeitungsleistung

Durch die Entfernung von Fetten und Ölen, die für die Verschlechterung der Umwelt verantwortlich sind

Lipophile Bakterien sind auf den Abbau von tierischen und pflanzlichen Fetten und Ölen in städtischen Kläranlagen und in industriellen Aufbereitungsanlagen spezialisiert. Diese Bakterien lassen sich leicht an alle derzeit verwendeten Aufbereitungssysteme anpassen.

Auf dem Markt gibt es Produkte wie völlig natürliche Bakterien und Enzyme, die aufgrund ihrer Fähigkeit, Fette und Schlamm zu lösen und zu verdauen, entwickelt und ausgewählt wurden. Einige Bakterien sind so sehr auf den Abbau von Fetten spezialisiert, dass sie hohe Belastungen bis zu 300.000 mg/L CSB abbauen können.

Die Dimensionierung ist auf der Seite Mikrobiologische Optimierung verfügbar.

Indem Sie die Präsenz guter Bakterien erhöhen

Wie zu erwarten, ist die Technik, bei der eine Mischung aus einem geeigneten Substrat und ausgewählten Bakterien injiziert wird, immer noch am effektivsten. So ermöglicht die sehr schnelle Allokation dieser im Medium eine Verbesserung der Reinigungsleistung bei den folgenden Systemen :

  • Belebtschlamm (feinblasige Belüftung)
  • Natürliche und künstliche Lagunen und Teiche
  • Biofilter
  • Bakterienbetten
  • Biologische Scheiben

Die Dimensionierung ist auf der Seite Mikrobiologische Optimierung verfügbar.

Durch Hinzufügen von Bakterien für die Behandlung von kaltem oder warmem Wasser

Die meisten Mikroorganismen entwickeln sich im Allgemeinen schneller bei hohen Temperaturen, bis max. 38°C. Bei Temperaturen unter 12°C wird ihr Wachstum jedoch sehr langsam, bei Temperaturen unter 5°C sogar fast vollständig eingestellt. Diese niedrigen Temperaturen werden häufig erreicht, wenn sich die Kläranlagen in geografischen Gebieten wie Kanada oder Nordeuropa befinden. Bei der Schneeschmelze müssen diese Bakterien die Verschmutzung verarbeiten, obwohl sie sich in kaltem Wasser befinden. Die wichtigste Gegenmaßnahme besteht darin, die Größe der Anlage deutlich zu erhöhen, um den Mangel an mikrobieller Aktivität zu beheben. Diese Lösung ist jedoch sehr teuer.

Im Gegenteil: Bei einigen industriellen Prozessen entsteht Wasser mit einer Temperatur von über 38 Grad Celsius. Die meisten Bakterien können unter diesen Bedingungen nicht überleben.

Aus diesem Grund gibt es wirksame Bakterienmischungen für die Behandlung verschiedener Wasserarten. So kann man z. B. vor einem kalten Ereignis den biologischen Reaktor vorab mit den speziell für diese Bedingungen ausgewählten Bakterien besetzen. Diese Bakterien werden dann die bereits vorhandenen Populationen überwältigen und eine effektive Behandlung unter diesen schwierigen Bedingungen gewährleisten.

Wir verfügen über eine Auswahl an Bakterien für diese schwierigen Bedingungen:

  • kalten Gewässern (zwischen 1°C und 12°C),
  • Warme Gewässer (zwischen 30°C und 50°C oder mehr)

Die Dimensionierung ist auf der Seite Mikrobiologische Optimierung verfügbar.

Werkzeuge zur Dimensionierung

In der Rubrik Tools finden Sie alle mathematischen und zahlenmäßigen Informationen, die Sie benötigen, um ein Projekt zu dimensionieren.

FAQ

Was sind die wichtigsten Arten von Mikroorganismen?

Mikroorganismen umfassen mehrere Familien: Bakterien, die weit verbreitete lebende Zellen sind; Viren, infektiöse Partikel, die eine Wirtszelle benötigen, um sich zu vermehren; mikroskopisch kleine Pilze wie Hefen und Schimmelpilze; Protozoen, die oft beweglich sind und in Gewässern vorkommen; und Mikroalgen, die Photosynthese betreiben können. Jeder erfüllt eine spezifische Rolle in der Umwelt oder in technischen Prozessen wie der Wasseraufbereitung oder der Energiegewinnung.

Mikroorganismus ist der wissenschaftliche Begriff für jedes Lebewesen, das mit dem bloßen Auge nicht sichtbar ist: Bakterien, Hefe, Pilze usw. Das Wort Mikrobe ist gebräuchlicher und wird oft für dieselben Lebewesen verwendet, allerdings mit einer Konnotation von Schädlichkeit. Keim schließlich ist ein medizinischer Begriff, der sich auf alle infektiösen Erreger bezieht, seien es Bakterien, Viren oder Parasiten. Diese Wörter bezeichnen also ähnliche Realitäten, jedoch in unterschiedlichen Kontexten.

Ganz und gar nicht. Einige Bakterien sind zwar krankheitserregend, z. B. solche, die für Lebensmittel- oder Atemwegsinfektionen verantwortlich sind, die meisten Bakterien sind jedoch harmlos oder sogar lebenswichtig. In Kläranlagen werden sie aufgrund ihrer Fähigkeit, organische Schadstoffe abzubauen, ausgewählt. Andere leben in unserem Darm, helfen uns bei der Verdauung oder werden zur Herstellung von Joghurt, Käse oder Medikamenten verwendet. Bakterien sind also sowohl Verbündete als auch Bedrohungen, je nach ihrer Art und ihrem Verwendungszweck.

Die synthetische Biologie ist ein Wissenschaftszweig, bei dem Mikroorganismen entworfen oder verändert werden, um ihnen bestimmte Funktionen zuzuweisen. Beispielsweise kann man Bakterien so umprogrammieren, dass sie Insulin oder Bioplastik produzieren oder eine Umwelt entgiften. Dieser Bereich boomt und bietet innovative Lösungen, indem er auf den natürlichen Fähigkeiten von Mikroorganismen aufbaut und diese gleichzeitig optimiert.

Weil jede Art von Mikroorganismus eine bestimmte, sich ergänzende Rolle hat. Aerobe Bakterien verarbeiten organische Stoffe in Gegenwart von Sauerstoff, während anaerobe Bakterien dies in einer geschlossenen Umgebung tun. Protozoen regulieren die Bakterienpopulation und verbessern die Klarheit des Wassers. In einigen fortgeschrittenen Verfahren werden auch Pilze oder Algen eingesetzt. Diese biologische Vielfalt ermöglicht eine effizientere, stabilere und an die Art der angetroffenen Verschmutzung angepasste Behandlung.

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