Nutrient removal in wastewater using microalgae

Der Abbau von Nährstoffen ist einer der komplexesten und energieintensivsten Verfahrensschritte der kommunalen Abwasserbehandlung. Traditionell wird dieser Prozessschritt mit Hilfe von biologischen Systemen (z. B. Belebtschlamm) realisiert. Mikroalgen wurden in der Fachliteratur bereits als alternative Biomasse für den Stickstoff und Phosphorabbau vorgeschlagen. Da Algen phototrope Mikroorganismen sind, benötigen sie für ihren Stoffwechsel keine organische Kohlenstoffquelle, was ihren Einsatz besonders in Abwässern mit geringem Kohlenstoff zu Stickstoff Verhältnis interessant macht. Die vorliegende Arbeit beschreibt vor diesem Hintergrund durchgeführte Experimente im Labor und halbtechnischem Maßstab. Bei der Anreicherung von Mikroalgen haben insbesondere sowohl autochthone Mikroalgen, als auch solche, die in einem Kulturmedium mit hohen Ammoniumkonzentrationen gezüchtet wurden, erhöhte Wachstumsgeschwindigkeiten mit einhergehenden gesteigerten Stickstoffabbauraten im Abwasser aufgewiesen. Durch die Kombination von Mikroalgen und Belebtschlamm konnten der organische Kohlenstoffabbau sowie die Nitrifikationsrate deutlich gesteigert werden. Drei halb technische Anlagen wurden auf dem Gelände einer Kläranlage installiert und betrieben. Insbesondere wurden die Wachstumsgeschwindigkeit der Mikroalgen, die Stickstoffabbaurate und der Einfluss verschiedener Betriebsparameter auf die Behandlung von dem Zentrat der Schlammeindickung evaluiert. Darüber hinaus wurde die Algenabtrennung durch ein Mikroflotationsverfahren mit Flockung und das Biogaspotential der Algen überprüft. Die Ergebnisse zeigten, dass die Mikroalgen Stickstoff effektiv reduzieren, insbesondere unter Verwendung eines röhrenförmigen Reaktordesigns. Das Mikroflotationsverfahren ist eine kosteneffektive Alternative für die Separation der Mikroalgen. Mit vorausgehender Vorbehandlung können die Mikroalgen besonders als Ko Substrat zur Biogasgewinnung eingesetzt werden.