Elimination von enteropathogenen Viren und Bakterien aus Abwasser mittels Membranbelebungsverfahren

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden je 10 Wasserproben aus dem Zu- und Ablauf der Kläranlage in Schramberg-Waldmössingen (BW) untersucht. Bei der beprobten Anlage handelt es sich um die erste Anlage im kommunalen Betrieb mit Membrantechnologie (MBR, membrane bio reactor) in Baden-Württemberg. Insgesamt wurden hier 10 Hohlfasermembranpakete mit einer Porengröße von 0,04 µm verbaut, die Gesamtoberfläche entspricht somit rund 4400 qm.

Die Proben wurden über einen Zeitraum von 5 Wochen entnommen und auf gesamtcoliforme Bakterien (GC), fäkalcoliforme Bakterien (FC) und Enterokokken, sowie auf Entero-, Rota-, Noro- und Adenoviren untersucht.

Die Eliminationsleistung bezüglich der GC, FC und Enterokokken erbrachte eine fast vollständige Reduktion weit unter die von der Badegewässerrichtlinie geforderte Werte, um über 4,1 log-Stufen für die GC und FC und 6,5 log-Stufen für die Enterokokken.

Die Untersuchungen der Proben auf Viren mittels PCR erbrachten in 40 % virusnegative Ablaufproben, jedoch konnte hier keine quantitative Aussage zur Reduktionsleitung gemacht werden.

Da man bei den Viren trotz einer geringeren Größe im Vergleich zur Porengröße des Membranfiltern von 0,04 µm, aufgrund von adsorptiven Wechselwirkungen mit der Membranoberfläche, Adsorption an das verwendete Flockungsmittel und der Entstehung eines Biofilms auf den Membranen, von einer Reduktion ausgehen muss, wurden Zellkulturen mittels eines Plaque-Assays für Entero- und Adenoviren angesetzt. Bei den Assays konnten jedoch keine vermehrungsfähigen Viren nachgewiesen werden, sodass die Ergebnisse aus den PCR-Untersuchungen nicht weiter quantifiziert werden konnten.

Da die Anzahl der gezogenen Proben gering war, kann keine statistisch abgesicherte Aussage über die maximal erreichbare Eliminationsleistung des Membranbelebungsverfahrens gemacht werden, jedoch decken sich die Ergebnisse dieser Arbeit mit denen anderer Studien und Daten zur Eliminationsleistung des Verfahrens, sodass hier ein weiterer Beitrag zum Nachweis der Effektivität der MBR-Technologie geleistet werden konnte.

In this dissertation 10 each sewage wastewater samples taken from the in and outflow of the municipal plant of Schramberg-Waldmössingen (FRG/BW) were investigated. This plant was the first municipal plant using membrane technology (MBR, Membrane Bio Reactor) in Baden-Württemberg. Overall, 10 hollow fibre membrane modules with a pore size of 0.04 µm and a total surface area of round about 4400 m2, were installed in the plant.

The samples were extracted over a period of 5 weeks and tested for coliform bacteria, fecal streptococci and enterococci, as well as entero, rota, noro and adenoviruses. The removal rate of coliform bacteria, fecal streptococci and enterococci showed a nearly total reduction, even below the target values of the bath water directive(Badegewässerrichtlinie/FRG), of over 4.1 log for coliform bacteria and fecal streptococci and 6.5 log for the enterococci.

The analysis of enteroviruses using Light CyclerTM PCR showed virus-negative outflow samples in 40 %, however, the removal rate could not be quantified.

The size of viruses is much smaller in comparison to the membrane pore size of 0.04 µm. However, because of interactions with the membrane surface, adsorption into the used flocculant and the accumulation of a bio-film on the membranes, a reduction of viruses could be expected. So cell cultures using a plaque-assay for entero and adenoviruses were prepared. In these assays no augmentable viruses could be detected, so the results of the PCR-tests could not be quantified.

Because of the small number of samples no statistically validated conclusion of themaximum achieved reduction of the membrane bio-reactor technology could be given. However, the results of this work correspond to the results of other studies and facts of the reduction capacity of this treatment, so it serves as further corroboration of the efficiency of MBR-technology (Membrane Bio Reactor).