02 Fakultät Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
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Item Open Access Detoxification of pesticide-containing wastewater with FeIII, activated carbon and Fenton reagent and its control using three standardized bacterial inhibition tests(2017) Rott, Eduard; Pittmann, Timo; Wasielewski, Stephan; Kugele, Amélie; Minke, RalfDischarge of toxic industrial wastewaters into biological wastewater treatment plants may result in inhibition of activated sludge bacteria (ASB). In order to find an appropriate method of detoxification, the wastewater of a pesticide-processing plant in Vietnam was treated with three different methods (FeIII, powdered activated carbon (PAC), Fenton (FeII/H2O2)) analyzing the detoxification effect with the nitrification inhibition test (NIT), respiration inhibition test (RIT) and luminescent bacteria test (LBT). The heterotrophic ASB were much more resistant to the wastewater than the autotrophic nitrificants. The NIT turned out to be more suitable than the RIT since the NIT was less time-consuming and more reliable. In addition, the marine Aliivibrio fischeri were more sensitive than the nitrificants indicating that a lack of inhibition in the very practical and time-efficient LBT correlates with a lack of nitrification inhibition. With 95%, the Fenton method showed the highest efficiency regarding the chemical oxygen demand (COD) removal. Although similar COD removal (60–65%) was found for both the FeIII and the PAC method, the inhibitory effect of the wastewater was reduced much more strongly with PAC. Both the NIT and the LBT showed that the PAC and Fenton methods led to a similar reduction in the inhibitory effect.Item Open Access Persistente organische Spurenstoffe in Kompost und Rückständen der Biomassevergärung - Belastungsituation, Abbau und Bewertung(2011) Stäb, Jessica; Metzger, Jörg (Prof. Dr. rer. nat. habil.)Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich deshalb mit der Analyse verschiedener ausge- wählter organischer Spurenstoffe, sowohl in Komposten als auch in Gärresten. Die Pro- bennahme erfolgte dabei monatlich über ein Jahr hinweg - Proben wurden sowohl von den fertigen Produkten als auch von den Zwischenstufen genommen. In Laborversuchen wurden kontaminierte Materialien den bei der Kompostierung auftretenden Temperatu- ren ausgesetzt, um das Verhalten der Schadstoffe zu beobachten. Desweiteren wurden Versuche zur Aufnahme der analysierten Schadstoffe in Kompostwürmern (Eisenia feti- da) und Pflanzen (Weizen) durchgeführt, sowie Ausgangsmaterialien der Kompostierung und Vergärung analysiert. Hierbei wurden in allen Kompost- und Gärrestproben die Schadstoffe bzw. Schadstoff- gruppen DEHP, 16-EPA-PAK, PCB7, PBDE9, p,p’-DDE, DBE, BBP sowie Nonylphe- nole in quantitativen Mengen gefunden. In einem GC-MS-Screening konnten außerdem verschiedene Fettsäuren, Terpene, PAK-Derivate, Insektizide und Aromastoffe wie Va- nillin und Limonen nachgewiesen werden. In Gärresten lagen die Schadstoffkonzentratio- nen im Allgemeinen höher als in den Kompostproben. Die geringsten Konzentrationen konnten in den Proben des Grüngutkomposts ermittelt werden. Grenzwerte, soweit sie existieren, wurden hierbei nur im Falle von DEHP für einige norwegische Gärrestproben überschritten. Während der Kompostierung, Vergärung und insbesondere der Gärrest- trocknung konnte ein Rückgang der Konzentrationen der Schadstoffe DEHP und der PAK beobachtet werden, ebenso wie bei den Thermoversuchen im Labor. Zwischen der Belastungssituation der Proben, die aus Anlagen mit unterschiedlicher Prozessführung und aus verschiedenen Ländern genommen wurden, zeigten sich deut- liche Unterschiede. So wurden in den norwegischen Komposten und Gärresten deutlich höhere Konzentrationen an DEHP nachgewiesen. In den deutschen Anlagen hingegen wurden höhere Belastungen an PAK, PCB und PBDE festgestellt. Dies mag mit der unterschiedlichen Verwendung der Stoffe, sowie im Falle der PAK, die im Wesentlichen durch Verbrennungsprozesse entstehen, mit einer unterschiedlichen Besiedlungsdichte der Länder zusammenhängen. Betrachtet man die Hintergrundbelastung von Böden mit den beiden Schadstoffgruppen der PCB und PBDE, so zeigen sich deutlich geringere Konzentrationen in Norwegen als in Deutschland. Auch dies mag neben der früheren Verwendung mit der geringeren Besiedlungsdichte zusammenhängen. Hingegen ist die erhöhte Belastung des norwegischen Gärrestes mit DEHP eher prozessbedingt. Eine deutlich geringere Belastung als für die anderen Probentypen konnte für den Kom- post aus reinem Grünschnitt festgestellt werden. Eine Belastung mit Industriechemikali- en trat hier kaum auf. Der Kompost aus der Containerkompostierung wies eine deutlich geringere PAK-Belastung auf als die anderen untersuchten Komposte. In diesem Fall ist ein Eintrag der PAK über den Luftweg während der Hauptrotte ausgeschlossen. Ein deutlicher Unterschied kann auch zwischen der anaeroben und aeroben Abfallbehand- lung beobachtet werden. In den Gärrestproben wurden deutlich höhere Konzentratio- nen nachgewiesen als in den Kompostproben (siehe Kapitel 4.1.1: Konzentrationen der einzelnen Verbindungen). Die Eliminierung der verschiedenen Schadstoffe während der Kompostierung/Vergärung wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst. So spielen so- wohl Temperatur, Dauer des Prozesses, als auch die beteiligten Mikroorganismen eine entscheidende Rolle. Neben dem Abbau haben weitere Faktoren wie Mineralisierung, nichtkovalente und kovalente Bindung an Partikel (z.B. Humus) und Evaporation einen Einfluss auf die Konzentrationsabnahme der Schadstoffe. Vor allem die Trocknung des Gärrestes nach der Vergärung führt zu einem hohen Konzentrationsverlust an DEHP und den flüchtigeren PAK. Auch die Temperatur während der Vergärung und damit die beteiligten Mikroorganismen scheinen einen Einfluss auf die Schadstoffkonzentra- tion zu haben. Gärrest aus einer mesophilen Vergärung weist deutlich höhere DEHP- Konzentrationen auf als Gärrest aus der thermophilen Vergärung (siehe Kapitel 4.1.2: Abhängigkeit der Konzentration vom Kompostierungsgrad und der Trocknung des Gär- restes ). Experimente zur Untersuchung des Einflusses der Temperatur auf Abbau und Mineralisierung haben ebenfalls gezeigt, dass die Temperatur einen großen Einfluss auf die Schadstoffkonzentration ausübt.Item Open Access Entwicklung eines Systems zum mechanischen Biomasseaustrag bei Biorieselbettreaktoren(2005) Piyaprasit, Chatchaval; Engesser, Karl-Heinrich (Prof. Dr. rer. nat.)In dieser Arbeit wurde eine neue Entwicklung des Biorieselbettreaktors für die Abluftreinigung zur Entfernung von Überschussbiofilmen und zur Vermeidung von Verstopfungen "sog. Clogging" der Schüttung erarbeitet. Die Leistungsfähigkeit und Machbarkeit des Reaktors wurden parallel mit einem konventionellen Rieselbettreaktor (Festbettreaktor, FBR) im halbtechnischen Maßstab (Schüttungsvolumen 144 L) untersucht. Als Modellschadstoff wurde Toluol in der Untersuchung verwendet. Die beiden Reaktoren wurden mit der gleichen angereicherten Kultur aus einer Abwasserprobe der Scheibentauchkörper der Kläranlage der Universität Stuttgart betrieben. In dem Festbettreaktor (FBR) hing der Druckverlust und die Schadstoffabbauleistung von dem Wachstum und der Akkumulation der Biomasse ab, weil die spezifische Biofilmoberfläche mit zunehmender Dicke des Biofilms reduziert wurde und die Stoffübertragung durch die Verstopfung des Biofilms abnahm. Während der Druckverlust stiegt (von 0 bis etwa 1560 Pa m-1), sankt hingegen die Abbauleistung dieses Reaktors mit der Betriebslaufzeit. Die Verstopfung der Schüttung bei der Untersuchung (spez. Volumenbelastung 22 - 33 g C m-3 h-1) trat drei bis vier Monate nach dem Anfahren auf. In dem Mischbettreaktor (MBR) wurde der Biofilm erfolgreich durch mechanische Scherkräfte, die durch das periodische Mischen des entwickelten Mischwerkzeuges gebildet werden, abgelöst und dieser wurde mit der durchgerieselten Flüssigkeit aus der Schüttung ausgetragen. Im Laufe eines Zeitraums von zwei Jahren mit einem Füllkörpergemisch aus "Floating Ball" und "Polyhedral Hollow Ball" und in einer mehrmonatigen Untersuchung mit dem neu hergestellten Füllkörper war es stets erfolgreich zur Entfernung des Überschussbiofilms von der Füllkörperschüttung gekommen. Somit konnten die Druckverluste ständig niedrig gehalten werden (0 - 42 Pa m-1) und eine Verstopfung der Reaktorschüttung hat nicht stattgefunden. Im Vergleich zum FBR wies der MBR deutlich längere störungsfreie Betriebszeiten und geringere Druckverluste auf. Bei der zugeführten spezifischen Volumenbelastung von bis zu ca. 80 g C m-3 h-1 wurde der eingetragene Schadstoff zu fast 100% beim Betrieb mit einer Stromverweilzeit von 35 s und von 96 s in der quasistationären Phase abgebaut. Im gleichen Belastungbereich war die Eliminationkapazität bei einer Verweilzeit von 17 s geringer und die Schadstoff wurde ca. 80 % abgebaut. Die verwendeten Füllkörper spielten dabei eine wichtige Rolle für die Leistungs-fähigkeit des MBRs. Der geeignete Füllkörper für den MBR sollte sowohl die Anforderungen für den konventionellen Biorieselbettreaktor erfüllen als auch geeigneten Eigenschaften für die Mischverfahren besitzen. Eine komplizierte Füllkörperform zum teilweisen Schutz des Biofilms vor Scherkräften und ein hoherer Lückengrad der Füllköperschüttung des Füllkörpergemischs aus „Floating Ball“ und "Polyhedral Hollow Ball" wiesen dabei die höhere Leistungsfähigkeit in Phasen nach dem Mischen und in quasistationären Phasen auf als die Kugelform der neu hergestelleten Füllkörper, die eine höhere Rauheit aufwiesen. Bei MBR hatten Mischzustände Einfluss auf die Akkumulation der Biomasse in der Schüttung und die Akkumulation hatte weiter Effekte auf die Leistungsfähigkeit. Die Abbauleistung des MBRs wies eines deutlichen Unterschied zwischen 10 min und 2 min Mischdauer auf. Beim 2 min Mischdauer blieb viel abgelöste Biomasse in der Schüttung hängen wodurch Biomasseklumpen und anaeroben Zonen entstanden, so dass wärend einer langen Betriebslaufzeit die Abbauleistung geringer und instabiler wurde. Ein Vergleich der Abbauleistung in Abhängigkeit von der Schalthäufigkeit des Mischvorgangs von 1 mal alle 4 Tage bzw. von 1 mal jede Woche zeigt dabei keinen großen Unterschied. Untersuchungen mit dem Füllköpergemisch (aus "Floating Ball" und "Polyhedral Hollow Ball") zeigten, dass der Energiebedarf pro Mischvorgang des MBRs gering war. Bei längerer Betriebslaufzeit war der Energieverbrauch des MBRs durch Druckverluste und Mischen stabil. Im Gegensatz hierzu war der Energieverbrauch des FBRs durch Druckverluste abhängig von der Biomasseakkumulation und stieg mit der Laufzeit. Über einen Teil des Versuchszeitraums hinweg war er höher als der gesammte Energieverbrauch des MBRs (aus Druckverlusten und dem Mischen). Da der Druckverlust ein wichtiger Parameter für die Betriebskosten der biologischen Abluftreinigung ist, können die Betriebskosten für den MBR günstiger als für den FBR sein. Beim dem Konzept des MBRs können die Biomasse, der Druckverlust und die Abbauleistung im Betrieb durch eine Automatisierungssystem gesteuert und online kontrolliert werden.Item Open Access Influence of ammonium ions, organic load and flow rate on the UV/chlorine AOP applied to effluent of a wastewater treatment plant at pilot scale(2018) Rott, Eduard; Kuch, Bertram; Lange, Claudia; Richter, Philipp; Minke, RalfThis work investigates the influence of ammonium ions and the organic load (chemical oxygen demand (COD)) on the UV/chlorine AOP regarding the maintenance of free available chlorine (FAC) and elimination of 16 emerging contaminants (ECs) from wastewater treatment plant effluent (WWTE) at pilot scale (UV chamber at 0.4 kW). COD inhibited the FAC maintenance in the UV chamber influent at a ratio of 0.16 mg FAC per mg COD (kHOCl–COD = 182 M−1s−1). An increase in ammonium ion concentration led to a stoichiometric decrease of the FAC concentration in the UV chamber influent. Especially in cold seasons due to insufficient nitrification, the ammonium ion concentration in WWTE can become so high that it becomes impossible to achieve sufficiently high FAC concentrations in the UV chamber influent. For all ECs, the elimination effect by the UV/combined Cl2 AOP (UV/CC) was not significantly higher than that by sole UV treatment. Accordingly, the UV/chlorine AOP is very sensitive and loses its effectiveness drastically as soon as there is no FAC but only CC in the UV chamber influent. Therefore, within the electrical energy consumption range tested (0.13–1 kWh/m3), a stable EC elimination performance of the UV/chlorine AOP cannot be maintained throughout the year.Item Open Access Wassersensible Stadt- und Freiraumplanung : Handlungsstrategien und Maßnahmenkonzepte zur Anpassung an Klimatrends und Extremwetter ; SAMUWA Publikation(Stuttgart ; Universität Stuttgart, Institut für Landschaftsplanung und Ökologie, 2016) Deister, Lisa; Brenne, Fabian; Stokman, Antje; Henrichs, Malte; Jeskulke, Michael; Hoppe, Holger; Uhl, MathiasMit dem voranschreitenden Klimawandel (IPCC 2014) werden die schon heute beobachteten Starkregenereignisse, Hitzewellen und Trockenperioden insbesondere die Städte vor neue Herausforderungen stellen. Die zeitgleich zunehmende Urbanisierung und der damit verbundene Anstieg der versiegelten Flächen beeinflusst den Wasserhaushalt und das Abflussregime in den Städten zusätzlich negativ. Damit schwindet die Lebensqualität in einem Großteil der Städte durch häufigere Überflutungsereignisse, sich verschlechterndes Stadtklima, schlechtere Luftqualität sowie fehlender Rückzugsmöglichkeiten ins Grüne. Die Disziplinen der Siedlungswasserwirtschaft und der Stadt- und Freiraumplanung haben im Laufe der Zeit ihre individuellen Herangehensweisen und Instrumente entwickelt, um die genannten Probleme im Einzelfall anzugehen. Um den zukünftigen Veränderungsprozessen (Klimawandel, Demographie,...) und Herausforderungen (Flächenknappheit,...) effizient zu begegnen, ist eine wassersensible Stadtentwicklung mit multifunktionalen Flächennutzungen erforderlich. Dazu bedarf es der Entwicklung integrierter Planungsmethoden, die gesamtstädtische und teilräumliche Überflutungs- und Hitzevorsorgekonzepte mit den verschiedenen Planungsebenen der Stadt-, Verkehrs- und Landschaftsplanung verzahnen (vgl. Stokman 2013, Stokman et al. 2015, Skinner 2016). Ziel muss also sein, die Herangehensweisen, Instrumente, Modelle und Planungswerkzeuge der beteiligten Disziplinen aufeinander abzustimmen und einander zugänglich zu machen. Vorgehensmodell für eine interdisziplinäre Zusammenarbeit Der vorliegende Leitfaden ist das Produkt des Teilprojekts C.1 „Freiraumplanerische Gestaltungsstrategien“ des BMBF-Forschungsprojekts „Die Stadt als hydrologisches System im Wandel – Schritte zu einem anpassungsfähigen Management des urbanen Wasserhaushalts“ (SAMUWA). Er soll einen Prozess zur Erstellung eines „Wasserplans“ als Leitbild einer wasserbezogenen Stadtentwicklung aufzeigen, der die Zusammenarbeit der oben genannten Disziplinen ermöglicht. Dabei wird je nach Ausgangssituation das siedlungswasserwirtschaftliche Simulationstool WABILA (Fokus auf eine ausgeglichene Wasserbilanz)oder DYNA/ GeoCPM (++ Systems) (Fokus Überflutungsvorsorge) für die Entwicklung integrierter Strategien und konkreter Maßnahmenkonzepte genutzt. Das Wasserbilanzmodell WABILA ermöglicht eine vereinfachte Bilanzierung des urbanen Wasserhaushalts. Durch den Vergleich der mittleren Jahreswerte des Oberflächenabflusses, der Grundwasserneubildung und der Verdunstung des bebauten Zustands mit denen des unbebauten Zustands können Defizite im Wasserhaushalt identifiziert und konkrete Maßnahmen des Regenwassermanagements geplant werden. Derart entwickelte Maßnahmen berücksichtigen, wie im aktuellen DWA-A 102 (2016) gefordert (vgl. Henrichs et al. 2016) den lokalen, natürlichen Wasserhaushalt mit seinem jeweils lokalspezifischen Verhältnis zwischen den Hauptkomponenten Abfluss, Versickerung und Verdunstung. Mit Hilfe des Programmsystems DYNA/ GeoCPM lassen sich bidirektional gekoppelte 1D/ 2D Kanalnetz- und Oberflächenabflussmodelle aufbauen, mit denen Fließwege, Fließgeschwindigkeiten und die Ausbreitung von Starkregenabflüssen berechnen werden können (Gefährdungspotenzial). Durch die anschließende Überlagerung der ermittelten Gefährdungszonen mit Flächen- und Gebäudenutzungen sowie Infrastruktureinrichtungen (Schadenspotenzial) können die Auswirkungen von Überflutungen und damit das jeweils bestehende Risikopotential unterschiedlicher Stadträume ermittelt werden (vgl. BWK/ DWA 2013). Die jeweiligen siedlungswasserwirtschaftlichen Ergebnisse werden mit einem wasserbezogenen städtebaulichen Leitbild (dem Wasserplan) überlagert. Das Leitbild schlägt eine grundlegende städtebauliche Entwicklungsrichtung vor und berücksichtigt dabei bereits räumliche Potentiale für die Regenwasserbewirtschaftung bzw. Überflutungsvorsorge in Verbindung mit dem städtischen Freiraumsystem im Sinne einer integrierten Gesamtkonzeption. Darüber hinaus bezieht es weitere Anforderungen und Aspekte wie z. B. Überflutungshotspots, Hitzeinseln, Lärm und Luftqualität ein. Disziplinübergreifend werden aus der Überlagerung der wasserwirtschaftlichen und stadträumlichen Betrachtung resultierende Fokusgebiete als prioritäre Handlungsräume für die Maßnahmenplanung diskutiert und festgelegt. Dabei spielt eine Akkumulation von Handlungsbedarfen der einzelnen Fachplanungen eine Rolle, um möglichst große Synergieeffekte ausnutzen zu können. Für die Fokusgebiete können im Zusammenspiel von räumlichen Gestaltungskonzepten und deren Simulation/Überprüfung durch die siedlungswasserwirtschaftlichen Werkzeuge multifunktionale Maßnahmen- und Gestaltungskonzepte entworfen und iterativ optimiert werden. Den beiden Vorgehensmodellen inhärent ist eine andere Lesart der Stadt, die darauf abzielt, die Landschaft mit ihrem natürlichen Wasserhaushalt und der naturräumlichen Ordnung als „Gesetz“ der Stadtentwicklung zu betrachten, wie schon Walter Rossow es forderte (Daldrop-Weidmann 1991). Ermöglicht wird dies durch ein koordiniertes Vorgehen und einen abgestimmten Austausch von Informationen, Daten, Entwürfen und Simulationsergebnissen, sowie einer gemeinsamen Maßnahmenplanung an der interdisziplinären Schnittstelle zwischen Siedlungswasserwirtschaft und Stadt- und Freiraumplanung. Das fünf Schritte umfassende, übertragbare Vorgehensmodell wird bezogen auf zwei Modellgebiete in Gelsenkirchen und Wuppertal angewendet und die Methodik detailliert beschrieben und illustriert.Item Open Access Kombination aus Biowäscher- und Biomembranverfahren zur Reinigung von Abluft und hydrophilen und hydrophoben Inhaltsstoffen(1994) Reiser, Martin; Fischer, Klaus; Engesser, Karl-HeinrichAbluft, die eine Mischung aus wasserlöslichen uod wasserunlöslichen organischen Lösungsmitteln enthält, stellt für ein biologisches Reinigungsverfahren eine große Herausforderung dar. Durch Kombination eines Biomembranreaktors mit Silikonkautschukmembranen und einem Biowäscher konnten für ein Gemisch von Methanol, n-Hexan und Toluol in der Abluft gute Reinigungsleistungen erzielt werden.Item Open Access Der mikrobielle Abbau von Etherverbindungen unter besonderer Berücksichtigung von Aralkyl- und Alkylethern(1999) Kim, Yong-Hak; Engesser, K.-H. (Prof. Dr. rer. nat. habil.)Die meisten Aralkylether- und Alkylether-abbauenden Stämme gehörten zu Rhodococcus. Die zwei Rhodococcus Stämme DEOB100 und DEOB200 bauten durch eine O-Dealkylierungsreaktion 1,4-Diethoxybenzol, 1,3- und 1,4-Dimethoxybenzole ab. Die Rhodococcus Stämme St127 und DEE5151 bauten jeweils nach der Anzucht mit Anisol oder Phenetol Aralkylether via 1-Hydroxy-2-Alkoxybenzole ab. Der mit Diethylether angezogene Stamm DEE5151 setzte dazu diese Chemikalien durch eine O-Dealkylierungsreaktion zu Phenol um. Der bisher taxonomisch nicht klassifizierte Stamm MOB600, der ein breites Substratspektrum an substituierten Benzolen und Phenolen wie z.B. Benzol, Toluol, Styrol, Anisol, Phenetol, o/m/p-Kresole, 2-Methoxyphenol und 3-Methoxyphenol sowie an Biphenyl besaß, wies eine primäre Dioxygenierungsreaktion zum Abbau von Aralkylethern hin. Der aliphatische Alkylether-abbauende Stamm DEE5151 besaß ein breites Substratspektrum an aliphatischen Alkylethern, Phenetol und Dibenzylether. Während seines Wachstums mit geeignetem Ether (z.B. Diethylether) wurden die O-Dealkylase und die Alkohol-Oxidase induziert. Ethylvinylether und Glutaraldehyd hemmten spezifisch die beiden O-Dealkylase und Alkohol-Oxidase. Aus den Hemmexperimenten damit wurde festgestellt, daß die beiden Enzymsysteme während des Stoffwechsels von Diethylether zusammenwirkend aktiv sind. Aus den vergleichenden Untersuchungen mit den Dibenzylether-abbauenden Sphingomonas Stämmen BZE101 und BZE102 her, wird bestätigt, daß die O-Dealkylase vom Stamm DEE5151 bevorzugt ein O-Methylen-C-Atom attackierte. Im Vergleich dazu ergaben die cyclische Alkylether-abbauenden Stämme THF100 und THF400 ein unterschiedliches Oxidationsmuster mit cyclischen, aliphatischen und halogenierten Alkylethern. Daraus wurde hypothetisch postuliert, daß die THF-Hydroxylase nur cis-Rotationsisomer von Diethylether, das der Struktur von Tetrahydrofuran ähnelt, spezifisch oxidieren kann.Item Open Access Neue Ansätze zur Umgestaltung der Hausmüllentsorgung(2006) Kranert, Martin; Fischer, Klaus; Hafner, Georg; Escalante Mora, NicolásDie Hausmüllentsorgung soll in der Zukunft einfacher und kostengünstiger werden. Die bestehenden hohen Umweltstandards sollen beibehalten, die Nutzung von Wertstoffen optimiert werden. Am Lehrstuhl für Abfallwirtschaft und Abluft des Instituts für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft wurde im Jahr 2006 ein Forschungsprojekt abgeschlossen, in dem neue konzeptionelle Ansätze für Baden-Württemberg untersucht wurden. Ziel des Forschungsprojektes war die Erarbeitung von Empfehlungen für eine nachhaltige Abfallwirtschaft. Hierbei sollten einerseits die bestehenden Umweltstandards aufrecht erhalten und andererseits eine Vereinfachung der Abfallwirtschaft insbesondere für die Haushalte erreicht werden.Item Open Access Der Abbau von Fluorbenzol und seinen Homologen durch Burkholderia fungorum FLU 100(2007) Strunk, Niko; Engesser, Karl-Heinrich (Prof. Dr.)Der Stamm Burkholderia fungorum FLU 100 besitzt die unter den Bakterien äußerst selten zu findende Eigenschaft, Fluorbenzol als alleinige Kohlenstoff- und Energiequelle nutzen zu können. Außerdem kann der Stamm auch die anderen Monohalogenbenzole sowie Benzol und Toluol - als Reinstoff oder in beliebigen Mischungen - vollständig produktiv verwerten. In dieser Arbeit wurden ein Teil des Abbauweges sowie die Einsatzmöglichkeiten des Stammes im Rahmen der biologischen Abluftreinigung erforscht. Der Stamm FLU 100 kann mit Halogenatomen oder Alkylgruppen di- und höher substituierte Benzole nicht abbauen. 3-Fluorphenol ist hingegen abbaubar, jedoch wird hierzu, abweichend vom Fluorbenzolabbauweg, mindestens ein weiteres Enzym, eine Phenoloxygenase exprimiert. Zur Aufklärung der Aromatenabbauwege wurde Burkholderia fungorum FLU 100 mittels einer Tn5 Variante (pCro2) mutiert. Die Untersuchung der gewonnenen Transposonmutanten lieferte zahlreiche Metabolite des oberen Abbauweges. Das initiale Dioxygenasesystem greift die angebotenen benzoiden Substrate stets in Orthoposition zum Substituenten an. Dadurch wird die Aromatizität aufgehoben, es werden in 3 Position substituierte Cyclohexa 3,5 dien 1,2 diole (Diendiole) gebildet, welche beim Abbau von Monohalogenaromaten das Halogenatom in 3 Position tragen. Diese Metabolite werden zu den entsprechenden, an der 3 Position substituierten Catecholen zyklisiert, welche wiederum zu 2 substituierten Muconaten oxidativ gespalten werden. Aus den Muconaten entstehen in einem weiterem Schritt Muconolactone. Die Catechol-1,2-dioxygenase weist dabei klassische Typ – II Kinetik auf. Der Stamm FLU 100 verfügt über eine bemerkenswert hohe Fluorid – Toleranz. Er stellt das Wachstum erst ab 200 mmol/L im Medium ein. Zwei Biotricklingfilter im Technikumsmaßstab wurden konstruiert und über anderthalb Jahre hinweg betrieben. Als Packungsmaterial kam Blähton zum Einsatz. Es zeigte sich, dass fluorbenzolbelastete Abluft mit einer geringen Eliminationskapazität von ca. 5 g/m3h abgereinigt werden konnte, der Wirkungsgrad lag dabei um die 50 %. Eine äquimolare Mischung aus Fluorbenzol und Chlorbenzol konnte mit einer Eliminationskapazität zwischen 6 und 10 g/m3h behandelt werden. Dabei lag der Wirkungsgrad bezüglich des Fluorbenzols bei ca. 50 %, der des Chlorbenzols bei ca. 90 %. In den Reaktorsümpfen sammelten sich Fluorwasserstoff und Chlorwasserstoff als saure Metabolite an. Diese konnten mit Natriumhydrogencarbonat neutralisiert werden. Weiße, kristalline Ablagerungen traten mit der Zeit in den Reaktorsümpfen auf. Diese enthielten entgegen den Erwartungen nur sehr wenig Calciumfluorid (Fluoranteil 5 %), sondern vor allem Calcium, Sauerstoff, Phosphor und Silizium.Item Open Access Einsatz von Gensonden zur Identifikation von Mikroorganismen im belebten Schlamm(1994) Engesser, Karl-Heinrich; Schmid, AndreasDie Gensondentechnik stellt heute schon einen extrem leistungsfähigen, neuartigen Ansatz zur Populationsanalyse komplexer Ökosysteme und damit auch der Charakterisierung der "Biomasse" des Belebtschlammes dar. Für die Gensondentechnik typisch ist ein relativ geringer Zeitaufwand bei der Durchführung. Dies ermöglicht erstmals die Analyse der Dynamik einer Population nahezu in Echtzeit.