Biologische Regenerierung von Trinkwasser

Sechs Forschungsinstitutionen sowie vier kleine und mittlere Unternehmen arbeiteten gemeinsam am Projekt BIOTREAT (Biotreatment of drinking water resources polluted by pesticides, pharmaceuticals and other micropollutants).

Die Basis der Technologien war die sogenannte Bioaugmentation, die in dem vorliegenden Zusammenhang die Einführung von spezifischen abbauenden Mikroorganismen oder Mikroorganismengemeinschaften in bestehenden Sandfilter im Wasserwerk bedeutet. Das Projekt nutzte das Potenzial der beiden Stoffwechsel- und Co-Stoffwechselprozesse, Trinkwasser, das durch geringe Spurenkonzentrationen verschmutzt ist, aber immer noch über den EU-Qualitätskriterien liegt, zu regenerieren. Die Forscher entwickelten Technologien, die den herkömmlichen Verfahren der Wasserbehandlung überlegen sind, wie etwa die Behandlung mit Aktivkohle.

Die Forscher begannen mit der Charakterisierung mehrerer vorhandener und neu isolierter abbauender Mittel für Mikroverunreinigungen, um deren Wirksamkeit zu bewerten. Von besonderem Interesse war das nicht-pathogenene 2,6-Dichlorbenzamid (BAM), das Aminobacter MSH1 abbaut. Es wurde gezeigt, dass die abbauende Fähigkeit dieses Bakteriums auf einem einzigartigen IncP-1-beta-Plasmid (pBAM1) angeordnet ist.

Die Fähigkeit von Aminobacter MSH1, mit BAM verschmutztes Trinkwasser biologisch zu regenerieren wurde mit Batch- und Spaltensystemen bewertet. Nach der Immobilisierung der Bakterien in unterschiedlichen Trägermaterialien wurde eine erhöhte Abbauleistung über einen längeren Zeitraum erreicht. Die Untersuchungen ergaben, dass die Biofilmstruktur der abbauenden Bakteriengemeinschaften (Degrader) von der Pestizidkonzentration sowie der Zusammensetzung des Mediums abhängt. Eine Zugabe der Degrader-Bakterien zu den Sandfiltern in Wasserwerken ergab, dass sie aufgrund der Konkurrenz durch die bereits vorhandenen Bakterien und Beweidung durch Protozoen biotischem Stress ausgesetzt sind.

Ein effizienter Abbau der BAM wurde in Großanlagen demonstriert, die Wasserwerksandfilter simulierten. Es war jedoch schwierig, die Abbauleistung über einen längeren Zeitraum (> 1 Monat) zu erhalten, hauptsächlich durch den Verlust der abbauenden Bakterien aus dem Sandfilter.

Die Ergebnisse von BIOTREAT sind ein wichtiger Schritt in die Richtung der Entwicklung von Prototyp-Bio-Filter-Systemen für den Handel. Die Technologie ist kostenwirksam und sicher und es sammeln sich keine unerwünschten Abbauprodukte an.

Ein solcher Prototyp kann in zahlreichen besonders relevanten Wasserbehandlungsszenarien eingesetzt werden. Dazu zählen vorhandene Sandfilter in Wasserwerken, nahe an Grundwasserentnahmebrunnen platzierte mobile Biofilter, Sandbarrieren zwischen Oberflächengewässern und Entnahmebrunnen sowie Schutzbarrieren in Grundwasserleitern.