Problemstellung

Ein Biofilter mit anorganischem Trägermaterial wurde im Gegenstrom mit Nährlösung berieselt. Die aromatischen Kohlenwasserstoffe in der Abluft wurden nur ungenügend abgebaut. Dies führte zum Stripping aus dem Biofilter.

Der Anlagenbauer, vom Betreiber darauf angesprochen, überlegte, ob - statt teurer Umbaumaßnahmen - durch Zusatz von Tensiden zum Wasser das Stripping aus dem Biofilter vermindert und die Bioverfügbarkeit dieser Verbindungen für die Mikroorganismen verbessert werden könnte. Dafür wurde bei mir die Versuchsplanung bestellt. GC und ein kleines Labor standen zur Verfügung.

Was der Kunde wollte

• Eine Versuchsplanung, die im eigenen Hause erledigt werden konnte.
• Aus den Versuchen sollten eine Aussage über die Richtigkeit des Ansatzes sowie eine Voraussage über die zu erwartenden Chemikalienkosten hervorgehen.

Was der Kunde nicht wollte

• Ohne Information direkt an der Biofilteranlage herumprobieren.
• Umbauten vorzunehmen, ohne zuvor die günstigeren Alternativen zu prüfen.

Vorüberlegungen

Mittlerweile ist bekannt, dass Tensidzusatz kein Weg ist, der in solchen Fällen bedeutende Verbesserungen beschert. Wir mussten es 1995 für den Spezialfall erst herausfinden.

Meine Überlegungen waren zunächst folgende: Es würde schwierig sein, ein entsprechendes Tensid ausfindig zu machen, denn viele Tenside sind zelltoxisch - sie lösen Eiweiße aus der Zellmembran und töten somit die Mikroorganismen ab - oder sie sind selbst bioabbaubar und könnten zum bevorzugten Nährstoff der Mikroorganismen werden, somit die Abbauleistung für die aromatischen Kohlenwasserstoffe senken.

Zweitens war nicht bekannt, ob die Tenside den Partialdruck der Verunreinigungen über der Lösung wirklich bedeutend senken würden. Wir entschlossen uns, diesen Teil zuerst zu testen.

Für den Kunden bestellte ich eine Reihe von ausgesuchten Tensiden, welche als wenig zelltoxisch eingestuft sind. Die Versuchsanweisungen mussten in diesem Fall sehr detailliert ausfallen.

Versuchsablauf und Ergebnis

Wasser wurde bei Raumtemperatur mit einer der Abluftzusammensetzung nachempfundenen Mischung [ 1 ] gesättigt und mit steigender Konzentration an Tensiden in Septumflaschen gefüllt. Diese wurden auf 20 °C temperiert (der Einfachheit halber in einem GC-Ofen) und - da die Trennung zunächst keine Rolle spielte - Headspace-Proben [ 2 ] mit dem FID untersucht.

Damals waren wir überrascht festzustellen, dass sich der Partialdruck der organischen Verbindungen im Headspace trotz unterschiedlicher Mengen Tenside sich um weniger als ca. 5% änderte. Mittlerweile sind diese Ergebnisse auch anderweitig bestätigt worden.[ 3 ] Zusätzlich wurde mittels GC gemessen, ob sich eine Verschiebung in der Zusammensetzung der Verunreinigungen ergeben hatte. Auch diese war nicht signifikant. Aus den Versuchen ging hervor, dass einfacher Zusatz von Tensiden kein wirksames Mittel ist, um das Stripping aus dem Filter zu vermindern.

Es war vorgesehen, als nächste Schritte in einem Modellreaktor das Verhalten der Mikroorganismen bei Tensidzusatz festzustellen (also Toxizität, Zunahme der Biomasse, Zehrung), diese Versuche wurden nach den schlechten Ergebnissen der ersten Stufe nicht mehr unternommen. Statt dessen entschieden wir, Umbauten am Biofilter seien der bessere Weg, um die Luftreinigungsleistung zu verbessern.

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[ 1 ] Das Etablieren einer Modellsubstanz hätte in diesem Fall einen zu großen Aufwand bedeutet
[ 2 ] Der Headspace ist der Gasraum über dem Flüssigkeitsspiegel
[ 3 ] Siehe auch einige neuere Publikationen; eine Publikationsliste findet sich in "The Use of Bioprocesses for the General Reduction of Risks ..."

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© Dr. Claudia Arnold, 2000 - 2012