Entwicklung eines Verfahrens zur mikrobiologischen Reinigung feinkörniger, mit polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen belasteter Böden:
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| adam_text | Titel: Entwicklung eines Verfahrens zur mikrobiologischen Reinigung feinkörniger, mit polyzyklischen aroma
Autor: Nitschke, Volker
Jahr: 1994
Inhaltsverzeichnis
Verzeichnis der Abkürzungen
Verzeichnis der Formelzeichen
I. Einleitung 1
II. Theoretische Grundlagen 4
2.1. Vorkommen und Eigenschaften polyzyklischer aromatischer
Kohlenwasserstoffe [PAK] 4
2.2. Allgemeine Prinzipien des biologischen PAK-Abbaus 5
2.3. Mikrobiologische Bodensanierung 6
2.3.1. Suspensionsverfahren .6
2.3.2. Modellvorstellung des mikrobiologischen Schadstoffabbaus
in Zweiphasen-Systemen .7
2.3.3. Grenzen des vorgestellten Modells 11
2.3.4. Sanierungsziele 12
2.4. Verfahrenstechnische Grundlagen .12
2.4.1. Sedimentationsverhalten von Partikeln 12
2.4.2. Wirbelschicht und Strahlschicht 14
2.4.3. Verweilzeitverhalten 19
2.4.4. Volumenbezogener Stoffübergangskoeffizient 19
III. Experimenteller Teil 21
3.1. Chemikalien und Gase 21
3.2. Nährmedien und Substrate 21
3.2.1. Mineralsalzmedium 21
3.2.2. Nährböden mit Komplexmedium Nutrient Broth 21
3.2.3. Anthracenöl 21
3.3. Mikroorganismen 22
3.4. Mikrobiologische Bodencharakterisierung 23
3.4.1. Lokalisierung von Mikroorganismen 23
3.4.2. Elektronenmikroskopie 23
3.5. Bakterien-Toxizität von Bodeneluaten 23
3.6. Physikalische Bodencharakterisierung 24
3.6.1. Partikeldichte 24
3.6.2. Schüttdichte 24
3.6.3. Wassergehalt 24
3.6.4. Wasserhaltekapazität 24
3.6.5. Korngrößenverteilung 25
3.7. Chemische Bodencharakterisierung 25
3.7.1. Bodenaufbereitung 25
3.7.2. PAK-Gehalte von Böden 26
3.7.3. Organischer Kohlenstoffgehalt von Böden 26
3.8. Abiotische PAK-Verluste 26
3.9. Wasserlösliche organische Substanzen in flüssigen Phasen 26
3.9.1. Gelöster organischer Kohlenstoffgehalt (DOC) 26
3.9.2. Wasserlösliche Metabolite 27
3.10.Optische Beurteilung des Suspendierzustandes 27
3.11.Verweilzeitverhalten 27
3.12.Bestimmung des volumetrischen Stoffübergangskoeffizienten 28
3.13.Flotation von Bodenproben 28
3.14.Versuchsanlagen und-durchführung 28
3.14.1. Rührfermenter 28
3.14.2. Belüftete Miete 29
3.14.3. Airliftreaktoren 30
3.14.4. Statischer Mischer 31
3.14.5. Rohrreaktor 31
3.14.6. Sapromat 32
3.14.7. Hydraulisch angeströmter Reaktor im Labormaßstab 34
3.14.8. Abbauversuche in einer Laboranlage 35
3.14.9. Hydraulisch angeströmter Reaktor im Technikumsmaßstab 35
FV. Ergebnisse 37
4.1. Charakterisierung der eingesetzten Böden 37
4.2. Verfahrensauswahl 38
4.2.1. Konventionelle biologische Sanierungsverfahren 38
4.2.2. Suspensionsverfahren 39
4.3. Reaktorauswahl 39
4.3.1. Anforderungen an Bioreaktoren zur mikrobiologischen
Behandlung von Bodensuspensionen 40
4.3.2. Rührreaktoren 40
4.3.3. Airlift-Schlaufenreaktoren 40
4.3.4. Drehrohrreaktoren 41
4.3.5. Hydraulisch angeströmte Reaktoren 41
4.3.6. Schlußfolgerungen und Reaktorauswahl 43
4.4. Voruntersuchungen zum PAK-Abbau in Bodensuspensionen 44
4.4.I.PAK-Abbau und Sauerstoffverbrauch 44
4.4.2. Schlußfolgerungen aus den Abbauuntersuchungen im Sapromaten. . .51
4.5. Planung und Auslegung einer Versuchsanlage im Labormaßstab 51
4.6. Versuchsbetrieb und Ermittlung verfahrenstechnischer Parameter in der
Versuchsanlage 53
4.7. Ergebnisse von Abbauversuchen in der Versuchsanlage 57
4.8. Optimierung des Abbaus und der Prozeßführung 68
4.8.1. Suspensionsmittel .68
4.8.2. Abbauversuche mit technischem Sauerstoff 71
4.8.3. Beimpfungseffekt .73
4.8.4. Lokalisierung von Mikroorganismen 76
4.9. Kombination biologischer und mechanischer Verfahren .77
4.10.Schlußfolgerungen aus den Untersuchungen in der Versuchsanlage 79
4.11.Planung, Aufbau und Charakterisierung einer Technikumsanlage 80
V. Diskussion 88
5.1. PAK-Abbau in Suspensionen 88
5.2. Einfluß des PAK-Abbaupotentials von Mikroorganismen 90
5.3. Einfluß chemischer und physikalischer Parameter auf den
mikrobiologischen PAK-Abbau in Böden 91
5.4. Suspensionsreaktor zur mikrobiologischen Behandlung feinkörniger Böden. .96
5.5. Betriebsergebnisse in hydraulisch angeströmten Suspensionsreaktoren 98
5.6. Vergleich mit anderen Suspensionsverfahren 102
VI. Zusammenfassung 106
VII. Literaturverzeichnis 109
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