Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Gegenstand des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung und Optimierung dezentraler biotechnologischer In-situ-Reaktoren f\u00fcr die Grundwasseraufbereitung (Enteisenung und Entmanganung) durch Lokalisierung, Isolierung und Untersuchung von Biofilmen, die bei der dezentralen In-situ-Grundwasseraufbereitung eine wesentliche Rolle spielen. Die an den Aufbereitungsprozessen beteiligten Mikroorganismen sollen identifiziert und charakterisiert werden, um Erkenntnisse f\u00fcr die Praxis zu gewinnen, welche das Verfahren hinsichtlich Planung, Bemessung und Betrieb beherrschbarer machen und f\u00fcr einen Einsatz unter unterschiedlichen Randbedingungen auf eine breite Anwendungsbasis stellen. Neben grundlegenden Erkenntnissen zum Betrieb der In-situ-Reaktoren sollen Hinweise gewonnen werden, auf welche Weise die Aktivit\u00e4ten der biologischen Vorg\u00e4nge erh\u00f6ht werden k\u00f6nnen, um die Effizienz des Verfahrens zu steigern.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden\u00de\tPlanung und Errichtung von 7 Versuchsanlagen an 5 Standorten
\n\u00de\tEinfahrbetrieb der In-situ-Reaktoren, wasserchemische Analysen und Entnahme von Bodenproben
\n\u00de\tUntersuchung der an der Aufbereitung beteiligten Mikroorganismen (Laser-Scaning-Mikroskopie, 16S-rDNA-Sequenzierungsansatz, Einsatz von speziell weiter zu entwickelnden Gensonden)
\n\u00de\tOptimierung der Effektivit\u00e4t der In-situ-Reaktoren unter Variation der Betriebsparameter auf der Grundlage der wasserchemischen und mikrobiologischen Analysen
\n\u00de\tVerk\u00fcrzung der Einfahrzeit der In-situ-Reaktoren durch Versuche zur Animpfung der unterirdischen Reaktionszone
\n\u00de\tDiskussion der Versuchsergebnisse und Formulierung von Hinweisen zu Planung und Betrieb der In-situ-Reaktoren<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Insgesamt wurden w\u00e4hrend der Projektlaufzeit 7 In-situ-Anlagen an 5 Standorten erstellt, betrieben und durch laufende Probenahme (insgesamt 800 Einzelproben) und Analytik (insgesamt \u00fcber 63.000 Einzelanalysen) kontrolliert.
\nMit molekularbiologischen und mikrobiologischen Methoden war es m\u00f6glich, Eisen- und Manganoxidierende Mikroorganismen aus der Oxidationszone zu isolieren. Mit ihnen sollte eine Methode erprobt werden, um die Einarbeitungszeit zu verk\u00fcrzen. Zun\u00e4chst wurde die mikrobielle Population der Oxidationszone sowie verschiedener Entl\u00fcftungsbeh\u00e4lter charakterisiert. Dabei wurden zahlreiche St\u00e4mme gefunden, die in der Lage sind, Eisen und\/oder Mangan zu oxidieren. Es konnte gezeigt werden, dass es m\u00f6glich ist, Populationen aus einer eingearbeiteten Reaktionszone zu benutzen, um damit Brunnen an einer anderen Stelle anzuimpfen und damit die Einarbeitungszeit abzuk\u00fcrzen. Dabei kommt es allerdings sehr darauf an, wie die Animpfung technisch durchgef\u00fchrt wird – die Zugabe von Suspensionen aus eingearbeiteten Reaktionszonen hat sich dabei nicht bew\u00e4hrt. Als einfache M\u00f6glichkeit erwies sich hingegen, das Feinsediment aus einem Brunnen mit eingearbeiteter Reaktionszone in den neuen Brunnen einzubringen; offensichtlich ist es der Biofilm auf den Sandk\u00f6rnern, der die Etablierung der Organismen an der neuen Stelle erleichtert. Es bleibt zu kl\u00e4ren, ob dies nur in Situationen funktioniert, in denen die neuen Brunnen an \u00e4hnlichen Stellen wie die alten gebohrt werden oder ob Populationen aus eingearbeiteten Reaktionszonen auch an anderen Stellen anwendbar sind. Das Potenzial daf\u00fcr ist jedenfalls vor-handen, und mit den biologischen Methoden, die im Projekt angewandt wurden, konnte der Erfolg auch auf mikrobiologischer Ebene klar nachgewiesen werden. Neben der Verk\u00fcrzung der Einarbeitungszeit der Entmanganung durch Animpfung der Reaktionszone, wodurch die Effizienz der In-situ-Technologie wesentlich erh\u00f6ht werden kann, wurden weitere Grundlagen f\u00fcr die Planung und den Betrieb von dezentralen biologischen In-situ-Reaktoren erarbeitet, indem die Aufbereitungsergebnisse sowohl unter Be-r\u00fccksichtigung der \u00e4u\u00dferen Randbedingungen wie der Wasserbeschaffenheit, der Beschaffenheit des Untergrunds und des Ausbaus der Brunnen als auch unter Ber\u00fccksichtigung der Fahrweise (Betriebspro-gramme) der In-situ-Anlagen diskutiert wurden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
1.\tSteele, H., Meyer, C., Hansen, H., Rott, U., Flemming, H.-C.: Microbial Removal of Iron and Manganese from Groundwater. Jahrestagung der Wasserchemischen Gesellschaft, 17.-19. Mai 2002 in Bad Saarow.
\n2.\tRott, U., Meyer, C.: Optimierung der In-situ-Reaktortechnologie zur dezentralen Trinkwassergewin-nung und Grundwasseraufbereitung unter modellhafter Untersuchung beteiligter Biofilme – Teil 1. Umweltwissenschaften und Schadstoffforschung, Band 14, Nr. 2, 2002, S. 126-127.
\n3.\tMeyer, C.: Perspektiven der unterirdischen Grundwasseraufbereitung zur kosteng\u00fcnstigen und r\u00fcck-standsfreien Trinkwassergewinnung. Stuttgarter Berichte zur Siedlungswasserwirtschaft, Band 167 (2002), S. 105-128.
\n4.\tPoster Presentation Sustainable Low-Cost Drinking Water Treatment – Removal of Arsenic, Iron, Manganese and Ammonia by Decentralised Biological In-Situ-Reactors, 3rd World Water Forum, March 16th – 23rd, 2003 in Kyoto, Shiga and Osaka, Japan.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Es l\u00e4sst sich feststellen, dass die Ziele des Projekts erreicht werden konnten und dass aus der wissenschaftlichen Arbeit Ergebnisse entstanden sind, die sich in technische L\u00f6sungen umsetzen lassen. Die Wissensbasis dieses von der DBU gef\u00f6rderten Projekts f\u00fchrte beispielsweise zur erfolgreichen Beantra-gung eines umfangreichen EU-Projekts mit dem Titel Development of a low cost technology for in-situ treatment of groundwater for potable and irrigation purposes, in dem ein internationales Wissenschaftlerteam, u. a. mit Beteiligung der Firma Winkelnkemper GmbH (Fermanox\u00ae), zusammenarbeitet. Hier werden die dezentralen In-situ-Reaktoren zur Entarsenung von Grundwasser, das zu Bew\u00e4sserungszwecken in der Landwirtschaft dienen soll, eingesetzt. Der interdisziplin\u00e4re Austausch zwischen den Partnern funktionierte einwandfrei. Regelm\u00e4\u00dfige Besprechungstermine an den jeweiligen Standorten der Partner und vertiefte fachliche Diskussionen trugen dazu bei, einen sehr guten Einblick in den jeweils anderen Fach-bereich zu erlangen. Weitere gemeinsame Projekte werden geplant.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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