Transcript
Page 1: Kontinuierliche Nitratreduktion mit immobilisierten Mikroorganismen

������������� ���� ���������� ����������������� �������� ������

� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ! � � ! " �

����� #��$% �%&'��% � ��% � � ��� � ! " � � ( � �� )�� *+% ,������� �

� ������������

������ ���� ��� ��� ������ ���������� ����� ��������� �� � � ����� ���� ��� ������ �������� ����� ������� ���� ��� ��� ������� ������������� ��������������� �������������� ��� � � !"# $�� %� �� � � ��� ��������� ��� %������� ���� � ���� &����������� '�������������� ����������( ��������� �)"# *�������� ��� +����,�-�.���� ����������� ����� ����.����.��� ���� ����������� ��� ��/����� ������,01�������� �2��.������� ��/�������� ������������ 3���.����������� � �������� � ������. ����� &-��� �������� % �,���.���# ��������� .1� ����� %�������� � ��������������� �� ������������� 4����� ��� 5������ ��������������� ���� ����-��������� �/���� ��� �������������� ���� � ��� 0��6���������� ��� 7����������� ������ ������������ �������� �����# 0������ ���� ��������� ���������� 8����������� �������# �� ����������,����� � 1.��������� %� �� ������� ������� �� 8��,����� � ��� 9����.�� ���� ���������� ��� ����� 0�������� ��� ������ ����.��� ������ �/���# ��������-�������������� ��.������������� ��������� ������ � �����.����� ���������� ����� ���� $&+ :; <�� �������,�= �� �����������> �� 2?-����� ����� ����� ������ ��������������� ����� ���������������� �� %���,���� � ����� �������� @������� .��� ������,��/�� ������,�..������ ������ �A"# ���� ����� ��� ��.��,��� � ��� 3���.� ��� ��� �� ����� �����������.����� ������ �� ���������� %� �� ���� � ��16�,�� +��� ���� ���������#

7 � ��� �/������ ������� ��� +�.��������,�� ���� ��� +����������� ���� &�����.����;� :" ����� ��� ���������� ��� ��� 9������� � ����� %����� ��,������ � �,B������� ������� �C"# ���� �������� ���������� 9������� ������ ��� %����������,������� ����/������ ��� +1�����.���� ��� ����.���� %�� �7��� �� ������ � ��������� 3������� ��������,�� � � ���������� ��� �� ������������� � ���� ��� ��������� 7� ����.����.������� ��������� ������ ������# $�� ������� ������ ������ �� ���������%��������.���� ��� ��� �/���� ������� ����� ���,������� �������� ����� .1�#

� ������������ ��� ������������������

��� ������������

$�� ���� ��� �������� ���-������� �� .������,����� ���������� �/���� ���� �1������� ���� ��,���������� �������� � .1�� ���� ��� ������.��� < > <�#���# > � ��� 7� ����.����.������� ���������# 9� 3���,�������� <!> ��� &���������� <!�> ����� �6�� ��� 2��,-������ ��� ���.������� +������1�� ��� ����� ���D�������� ��� 4�������� ���� &����� <-0,����� 5�,��E,4�������� &��������������> � ��� .�����������$������ <!�> ��� ������, ���# �/��������1��� <%������ &-��������� �A"> ����� �� -0,3����.��������<!�># D��� ��� +�.�������� <)> ���� �� .������������4��������� ������ � � ��� 04�B,����� <A� ���A�= 4�-�� &/��� $���.���� 9����,5��?����> ���?������F"# *� ��� +��� ��� �/���� ���� ��������� ����,���� ������������ ����� � ��������� ���� ������������ 0�������������.����,$�������������� <;> � ��3������� �����������#

��� ������.���� ���� %����1�.� �� �,B����,��� <%9�*%9� G,HIHI� 7���� �� ������ %��,3������,���= )J �K�� ������ �� ��� ��.���������� �1��> ������� �������������� �/�� � L������������� ��,������� <�# ���# ! ���# 2��# ># 8��� 0�������� ������� ����7������ ���� ��� ! MB ���.�������� %����������� ��,�� 9�����������-����� ���� ����� �� 3�������<����= H� J �K�> ���������� ����� .� �I"# $�� ���,�/���� ��.�����.������� <�� ����������� $&+ :;�

��������� ������������������ �� ��������������������

M

M

PC

2a

2

5

31

2b 2c

4d 4c 4b

4a

4

��������� ������������������� ������ ��! "�# $ ���! �%&� "�# $$ ��!�

2.9 5

13

6050

5

N $�-�#,8�# � % � ��� � �� <�E��#������O����#��>�$�-�#,8�# <70> � % �� ! "� � �������,����������� � � 9�/��� � �����,������ <�79�>� &������ 3�������� 8������ � ��������������. <8�2>� 0���,�,��,&���6� I� $,C: ) 3�������� %����?#

� � � � � � � � � � � � � ACI������ ������� ������ '(()� ��� ��� �

������������

�������� ���

� ���� ��������� ��� � !�"� # ��� $! %� ��������*�$+ &��&���'�� (�������))��

Page 2: Kontinuierliche Nitratreduktion mit immobilisierten Mikroorganismen

AH MB> ���� ��� ��� �� ��# ;; MB ����. ���� &������� ��,���� ���������# ���� ��� 9������� � 9�������� <H MB>� �������6���� �����/��� ��� 3������������1��<C MB> ���/�� �� ��� ��� 2��-������ �� ��� � ); MB��������� ������� ����.� ��� �� ���������� 3�/���������� ���# 8 ���� ��� �, � ���������� �����,��� ���/���� ������� ���� ��� ������.��� ��� ����� ���P�� � ������� � H"� ������ ��� ��.������������%��.1�-�� ���/�� �� 0/���� �� ����� ��������� <�����,����������> � ����� � ���� F:J �� ������ �������#

��� �����������������

$�� �� �� ������1����� %��6.��� �������� � �3������������1�� <!J �K�> ������/����� %����1�.����� ��� ����6���� ������ �����- �� � ���� ���,����������� ���/�� � ��� �� 4++� ���������� �?�����,���� ���������/���� ����-����# 7 � �� %������. ���2?- 8 �E������� ��� �-������ ������������ �������������,��� ��� ��� � &��1��������� ��� � ���������7���� � �/������� ) 3�/�� ������� �� .����� &������������# $�� ���� ���������� &�����/��� ��� %��,����.� ���� ���� ��� -���������� ���� ������ ���� ���,�� ������ ������ ��� ��16�� ��� ��� ��� ���-�����,�� 3�������������# $���� 3����.��� �����.�� �������� .��� ���/������ $��..�/��� �� �� &�����/������ 5��.���� ���# �� ������� ��� 3�/�� ����� .1���� ���� ���� � � ��� ������� � ���� ������ ��������,�� %������. ��� ���.�� ����� ���� -���1�� �������������� &-������� ����#

$�� %������. 2?- 88 ���� �������� ������� ��,������ &������ ���������# ���� ��� +����� ���� ���%������.���.��� ������� ���- �� � ���� &���������,����� ��� �������������� 3--��� � �� 3����,��� ����� ��# �������� ����� ���� ��� ���������2�/������ ���.������� ���� � ��� ��� 9����� ������������� �������� ��� ������ ���.����� ������,�� ����� �������� ���� ������� &������� ��� ����,������� �������# $�� 4��E���������.��� ��� 8�������,��������������� ������ ��� ���� ������� ������ �����-������� ��� &?���� ���� ��� 7����.���� ����������� �� ����-��������� �� �� %�� ��-���.� ��������3���� ��� ��������� ��������� ��� �������6����5 �.���.���� ��� ���������� 4����� ���1���������� �� ��� %������� �� 7����.���� ��� ����.�����/���� ��������������� ��.����� ������/������#

$�� ������� ����� ��� ������� ��� ������ ��,.��������� ���� ��� 5��.�������� ��� &?����� ��� ��9������� ��� ������/�� ������ ���������� ��������� ������ ��� 4������ ��������� ���� <2��-�����=)H MB� -0 C�H� 5��.���� 2?- 8 � 88 � 5���� �����������$�������,����������= C�H ��Q > ���� ��� ��� �������,��� 4��������16� ���/���� ����� ���������� ���������,$��������� <H ��� H�C ��Q > ���# ��� %�����K������,����/���� <H�! ��� H�: ���K���>#

$�� ��������� �������������� �������� ���� ���������� ��� 04�B,B������������� �� �� ����,��� ������.���������� � ��� ��� ���1���� ��,��������� ��� �/������� �, � ���� ���# $�� 9������������ �������� ���� �� ��� &�������������/��� ���%��.1�-��� ������� ���� �� ��� %�������� ���� ������������/���� ������ ���� ����� ��� $������ ��� ����,�������� 7�.��� � ��� �������� ���� �� ���.� &��������� %��� ��� 5��.������� � �������� .����# ��/������ ��� �����.�� ��� 9�?�.����. ��������� ���� ����-��������� �������� ��� ������� &������.���������,� ��� ���� ��� �������� �������� %��/���� �� ���� ����� ��� 9��������������� ����� 9���.�� ��������#

� �� �����

$�� ���������� 9������ ��� 9�-���� ��� ��������� ������� � ����� ���� ��� ��� 9������� �� ������ +�,.���������� � ��� ������������ %������. ��� +�,����� ��������� ��� ��� �� ��-��������� ������������ &?�,��� �� ������� ����� � ��� ������ � ������������ �--���� ���� ��� ����� .�� ���� ���� ����� ����������� � ���-������ .���.������� �������� ��� �� ������ ����� .� ��� �� �� ���� ���,������� ���.����� ����������� 3����?�����# ���� ��� ���,������ ���.� ��� 3����� ��� ��������� ����� � ���,��� ���� ��� � ��������� &������ �������� HH ��3���� -�� .� ������� ���� ��� ��� �� ������ %�� ,������ ��� 7��� ���#

� �� -���.���� ���� @�����/��� ��� %��,����.� ���� ��� ��� �/����� ������� ��� ����,������� � �?������� � ����� ������� <-0 C�)H MB> .��� ���/����� � ��.��� ��� �� ��� ��,������� ��� 7����.���� ��������� �/���# $��� ������ ������� ������� ��� ���/����� � �������������� ���������� 9������ ��� &�������� ��� %��.1�-������6� ���� ������ ���������� &-���� ����� ��� ������������� $������1�� ��������� � ��� ����7����.���� �������� .1��#

$�� ����������� ��� P�������� � P������������ ��� �� ������ �� !H �� ��������� 04�B,B������������� �������� ����� .��� <�# ���# )>� ��������� ���� .��� ���-����-���� ��� ��������� %����,���.�� ��� ������ ��� %������. ��� ��� ������ ������ /�������, � ������������ 4������������ � 3�,��.� �������� ����� ���# �/���� ��� ����� 2��� ������������������ .�� ��� .����������� ����������������� � ��������� ���� ��� ��� ���������� ��� 7������������������� +��� � ������ ������ ���# 9��� ������

� ����� �������� � ,���-��� ���%��� ������ �� "�.!�

%������. 2?- 8 2?- 88

���� ��� 3�/�� Q ) C

�6����������� �� ;H :H

01�� �� )H A:H

%���������� �� !;: )HH

����= %������� �� C: F)H

���������/��� �! H�H:) H� A;

�-��# ���������/��� �Q ):H CH

� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � �AFH������ ������� ������ '(()� ��� ��� �

����

������

���

��

����

� ���

Page 3: Kontinuierliche Nitratreduktion mit immobilisierten Mikroorganismen

��� ���������� ������ ��������� ��������� ���� ������ ��� ������������ ������ ��# $����� �������� ��� �� ��,.� 2��� ��� ���# ) �����������# $�� ���� ����� ���� ���� ������ 4��.�1�� �� ���� �) �����-����������� ���-��,����� ������������ �� HHH �� �@) �Q ��� ��������� 5��������� <����/���� ��� ����.���������� �� %���������� ��� �����> ��� ���� ���,�������� �� �� F � ������/��� ��������� ���#

$����� � � ��� .����������� 9����� ���%������.� �������� �������� ��� +�.���������� /,����� ���� ���� ��� ���� ������� 4���� ��� ���-��� ������ ����� ��� �� ������ ��� ������� ��� ���������� ����� ��-���������� 9� .������� 4���� ������ ; �� ������ -�� ����� ��� � ���������� ������ ��.������������ &���� � ������ ���� ��� � �����������# ��� ���� *��������� ��� ���������� ���,������ ��� ��������/� ��������� ������ ������/���� ���� ��� ����� 9������ ��� ������������� ��������� �� ������� 4���� �������� <�# ���# )� ������># 8���� �-/���� 4���� ��� $����������� ���� ��� ����,������� ���� ��� ���� *��������� ��� ������������� �������� �1���� ����������� �������� � ������������ �� �� ��������������� ���� �� ; ���Q �,� �.������ <�# ���# A>#

��� �� ���# A ����������� ���� ��� ��������,����� �������� ��������� � ��� ���� ����������%�������������.��������� ��� ������1���� ��������,�� ����� � .1�# 9� ������ ����� ���� ��� 3���,������ � � �������/��� �������� .����� ������ ����,���� ���/����� ���� ��� 4���� ������ ��� ��� ������������� �������� 2����� �� ���� � � ��� �����-�� ���9������� ��� ������/�� ������ ��� �������� 3���,������ ���� ������ 8���-������ ��������� ����� �����#

$�� �� �� ��������� $��������� � ��� ��,� �.�������� ��� ������/���� ����������� ����������-��������� �������� ��� � ���# ; ��� 7.��� ��� ������,�� 3��������� �� ����������������� ���������#$�� ������ ��� ����������� &������.� ��� �� +�6 � � ���$���� ��� �������� 3���������� ������� ��� ��,����������������#

$��� ��������� �������� ��� ������,$�����,���� .��� ��� ���� �� �������� &��������-��� �������� 9�?�.����. ������� ��������� ������� ��,������ � ������.��������� ��������� � P������������������� �����#

$�� ������������ ��� ��� ��� ����������� ������ ��� 4������������ �� �������� ���/�������, ���# ������������� �� �� 4�������������������/.� ����� ������� �� ��� ����� ���� �� ��� ����,��� &������ ��� %������.� �����1��� ����� � �� 4������,.������� ������ � ���� � �� ����� @�����/��� �,����� .���� ����� ����� +�.���������� ���� ���� �� .����������� 4�������� ���������� 7���������������� ����# ��� �� �/���� ��� ������������������ ����� ��� 7��������.� ��� ���������2� �� ��� 4������������ ���� ������������ �����.���� .� ���� ������������ ������ ���� � ������� �� ��� &��1�� ���� ������� ����� ����-���������������� ��� &������.--���� ��� �������� ������� ���������� ���� ��� � ��� �������� ��������,�� �������� ���������� ���� .1�#

$�� ������� ���� ������ �������� ���� ��,������ �� ��� �.��-����� ��������������� �� %��,����.,������.��� ��� �������� .�� �� ���������������� �� ����� ������������ �� .����������� �������� ��������# ��� � �?��������� 0������ �������� ��

��������� �������������� ��������� �����#��� �/0�������%�� !/ %� ������ -�� 1.#������ �( 2 � 2 3 !�%&� �� ���� �#4��� � ��� &4 ��- ���� 5����� ���-� 6��%� � �7 2 � 2 89 !�

Nitrit

Nitrat

��������� �:�������� ��- ����� ��&�� ����%�������� ;�� 6���%&� 6�� ��� <�-������ -� 6���*�������

5 6 7Betriebsdauer / Wochen

0

400

800

Nitr

atm

g/kg

0

5

10

15

Nitr

itm

g/kg

0,2

0,6

1,0

nG

luc.

n-1

NO

3

0,0

0,6

1,2

Dos

ierr

ate

gN

O3

h-1

��������� �� 4������� -� �#�%� ��� �� 6���������� ;�� -�,��%�������

0 200 400 600 800

Konzentration / mg NO3 kg-1

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

Spe

zifis

che

Abb

aura

teg

NO

3h

-1m

-2

� � � � � � � � � � � � � AF ������ ������� ������ '(()� ��� ��� �

������������

�������� ���

Page 4: Kontinuierliche Nitratreduktion mit immobilisierten Mikroorganismen

��� ������� ����� ������� ������� ��� ��� �����%������. �1�����#

9������� �� !# 7����� !HHA �3 ))CC"

�������

� " %# +# +�3����� B# �# $��� B# �������� +# 0# �#%����� ����� �� ����� ����� ��� )AI#

�!" R# 7# $����� ���� � ��������� ����?,�B0�������� ����#

�)" 9# +�?��,+������ �� ��#� �79,5,I;,H � �������� ���� �������������� �� ��������3������� ����#

�A" 9# +�?��,+������� 0# &������� �������������� �� )A#

�;" +# 3����� 0# &������� ���� �� !��# ����� "#�): #

�:" +# ���.� 0# &������� ���� �� !��$ ����� "�� HF;#

�C" B# %�������� �# 5������ 9# +�?��,+������� 0#&������� ���%���� ����� �"� !H:#

�F" 2# ���������� �# 9# �# &-��6� ����� %���� ������������ � ������� ������ <9�= 8���# �����#�� B���# 9�# �8$B>� ���# A� !C:;$ +����� ����

�I" �# 5������ +# 0����� �# 3���-�� 2# �����������# 9# �# &-��6� � ������ �� %��� �� ��% �<9�= 5# R�����>� 4��� 8� � A � &�������� ��������4����� &�������� ����#

� H" �# 5������ +# 0����� �# 9# �# &-��6� � ���&�'(���� ���)������ *����� <9�= &# ���,���>� +���� ���� ����)����� *����� ���� H� H:� ��������������������� + ������� #

���-�������� ��� .� �$�����&������� �$ ��� .���/����0�� ( ��� ��� ������

' � , 1 � � � # � � � � � ' � � � 1 � � � � � � 2 � , ! " � 3 � � ! ������ #��$% �%&'��% � ��% � � ��� � ! " � � ( � �� )�� *+% ,������� �

� ������������

��� �������� �������� <�# ���# > ������ �� ���� � ��%���,-�������� ������.�����# 9� ���� ��������� �� ���,6� +�6���� �� 4���.��� ���� �������� �� 9�?��� ���.������ �����# � �� ��� �, � �,��?��,��� B���������� %�����,$��?��������� 6,%�������B?�����E���� ����� ������� ��������.� � 7������ � "#

$�� �����.�����/� �� �� �������� � � ���������� 4���������� ��� ����� �� ���� �� ������ 4���������������� ���������� �� ���� ������ &-�.��� �������� �/������������ ����� .��-����� �-��������/� �� �.�� ���# ������ ���������/�� 4���.��� ����������������� ��������,�� ��� ��� ���.������ ��� ����� �������� ��������,�� �� 7�������� ��� 4���.�� � ��� ������� +���,�# �� 5����� ��� 4���.�� ��� �� ������� � �������������� ��� ������ ��� ������ ���� ����,���# $�� ������������� �������� ��� ��� ������������ 7��������# $� ��� ����� ������������������ &�����,�� ��� 7��� � %�16� ��� ������ ���� ��� ���6� 9�,���� ����� ���� ��� 9����� ��� ��������������������� ��� 7��� � ��� %�16� ��� ���������� �.� � � ���������������� �������#

� !�"���#�" ��� ������������

�� ���.������ ��� ��.����� ���� ��� ���� �������,������ %��/�� � � �� ������������ �������# ����� ���� ��� 5 �����.�.���� ��� ���������# 8 ����������� ��� ����� ���� $��. � &��������-�����!" ���.������# $�� ���������� �-��������� 9����� ��,������ ���� ��� ����� >=

��-�� � �,�,H � !� �-&�- ��2+

< >

��� ��� ������ %��/� ������� �� ���� � ���0������.������������# 8 ��� ���� ��� ������-�������� 3������������������ ����� ���� &����� ���,�-���� �)"# $�� ����� ���������� �-��������� 9����� ��,������ ���� ��� �����=

��-�� � ����2+

<!>

��� ������� %��/� ���� �� *�����������������,����� ��������# 0��� ����� ��� �������� ��� ����� ��3������������������ � �� ������ ��������&����.�/��� �A"# $�� ����������� �-��������� 9����� ��,������ ���� ��� �����=

��-�� � � �-&�- ��2+

<)>

��������� �������� ��������/ �=>����>���+ 8 ���

N $�-�#,���������# ' % � ��#��� � % �1 �� � �4�������� $�#,8�# � % ! " �3� � !<�#��������O�,��#��>� 8����� � � +����,����� ��������������.� 2�������� *�,������/� ����������� ���.������� &���6�AK;� $,)F HA ����������� %����?#

> 9�� ������������ ��� 7������������������ ���� �� &����� ��� ��������#

� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � �AF!������ ������� ������ '(()� ��� ��� �

����

������

���

��

����

� ���

� ���� ��������� ��� � !�"� # ��� $! %� ��������*�$+ &��&���'��(�������))�*


Recommended