DE10139829A1

DE10139829A1 - Additiv zur Stabilisierung von Biomasse

Info

Publication number: DE10139829A1
Application number: DE2001139829
Authority: DE
Inventors: Edhim Salihovic
Original assignee: Bioconsult Gesellschaft fuer Biotechnologie GmbH
Current assignee: Bioconsult Gesellschaft fuer Biotechnologie GmbH
Priority date: 2001-08-14
Filing date: 2001-08-14
Publication date: 2003-03-06
Also published as: WO2003016226A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Additive mit an einem organischen Trägermaterial immobilisierten und/oder davon umhüllten Faktoren, die den Stoffwechsel von aeroben und/oder anaeroben Mikroorganismen beeinflussen. Die erfindungsgemäßen Additive finden Verwendung in der biologischen Abwasserreinigung und Kompostierung, wobei sich eine Stabilisierung der jeweiligen Prozessanlage erreichen lässt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Additiv zur Stabilisierung, insbesondere der Biomasse bei der biologischen Abfallbehandlung. Das Additiv eignet sich für die Stabilisierung biologischer Abwasseranlagen sowie zur Kompostierung. Es findet auch Anwendung bei der biologischen Boden- und Luftreinigung.
Offene biologische Prozesse, welche in der Regel bei der biologischen Abfallbehandlung verwendet werden und teiloffene Prozesse sind im Allgemeinen nur mit großem Aufwand beherrschbar und in ihrer Gesamtleistung schwer optimierbar. Der Grund für die biologische Instabilität liegt im offenen oder teiloffenen Charakter dieser Prozessanlagen. Die durch den Eintrag organischer und anorganischer Substanzen in der Population der Mikroorganismen hervorgerufenen Schwankungen beeinträchtigen die Prozessleistung erheblich. Da diese Schwankungen sowohl über größere Zeiträume hinweg, zum Beispiel bedingt durch den Jahreszeitenwechsel, aber auch durch stündliche Änderungen der Umgebungsbedingungen auftreten können, ist die Dynamik solcher Anlagen sehr groß.
Allein in Deutschland und Österreich sind für den Bereich der biologischen Abwasserreinigung Prozessvolumina von mehr als 10 000 000 m³ zu veranschlagen. Durch diesen großen Umfang sind Verbesserungen in der Prozessleistung von großer ökonomischer und ökologischer Bedeutung. Für eine effiziente und nachhaltige Steigerung der Leistung biologischer Prozesse ist es ein Ziel der Erfindung, den Prozess selbst zu stabilisieren und zu optimieren und nicht, durch viel größeren Aufwand, die äußeren Prozessbedingungen und Einflussfaktoren zu steuern. Unter Stabilisierung wird hier ein Konstanthalten verschiedener Verfahrensparameter unter weitgehendem Ausschluss von Fremdeinflüssen verstanden.
Um dem Ziel der biologischen Stabilisierung und Dynamikkontrolle anaerob arbeitender Prozesse näher zukommen, ist es notwendig, die internen Vorgänge und Wechselwirkung der beteiligten Mikroorganismen besser zu verstehen. Es ist bekannt, dass viele Mikroorganismen eine Strategie entwickelt haben, um Schwankungen im besiedelten Milieu entgegenzuwirken. Sie umgeben sich dazu mit einer Matrix aus Polysacchariden und Proteinen. Durch die dreidimensionale Struktur dieser langkettigen Moleküle entsteht der sogenannte Biofilm, der als Gerüst für mikrobielles Wachstum dient. Dieses Gerüst hält den Biofilm zusammen und dient gleichzeitig den Mikroorganismen als Schutz vor chemischen und physikalischen Veränderungen. Weiters kann durch extrazelluläre Enzyme, die in der Matrix gebunden sind, der Stoffwechsel der Mikroorganismen zum Teil außerhalb der Zelle stattfinden.
Diese Eigenschaft der Ausbildung von Biofilmen ist die Grundlage für die Entstehung der Belebtschlammflocken in Abwasserreinigungsanlagen nach dem (aeroben) Belebtschlammverfahren. Nach heutigem Wissensstand erfüllt der Biofilm in Form der Schlammflocke mehrere Zwecke:

- Unter spezifischem Substratmangel aufwachsende Mikroorganismen sind durch extrazelluläre Spaltung von hochmolekularen Stoffen in der Lage, den Stoffwechsel aufrecht zu erhalten. Durch die räumliche Nähe der Enzyme zur Zellmembran wird die Diffusion der niedermolekularen Spaltprodukte in die Zelle ermöglicht.
- Bakterien, die in Symbiose mit anderen Arten wachsen, wie die Nitrifikanten Nitrosomonas sl und Nitrobacter sl verwenden die extrazelluläre Matrix, um in räumlicher Nähe zu bleiben.
- Auch die Ausbildung von Substratketten wird durch die räumliche Fixierung ermöglicht. So dient das Stoffwechselprodukt einer Art als Substrat für eine andere Art von Mikroorganismen.
- Toxische Substanzen können in der extrazellulären Matrix gebunden werden und damit nicht ins Zellinnere vordringen und die Mikroorganismen schädigen.

Da also der Biofilm eine wesentliche Bedeutung in Prozessen der biologischen Abfallbeseitigung besitzt, gilt es diesen Biofilm zu unterstützen und damit die Bildung der erforderlichen Mikrolebensräume zur Aufrechterhaltung optimaler Bedingungen der darauf siedelnden Mikroorganismen zu steigern. Optimale Methoden hierzu wurden bis jetzt nicht entwickelt.
Ziel ist daher eine höhere Toleranz gegenüber Schwankungen der Umgebungsbedingungen im gesamten Prozesssystem. Die Abbaukapazität ist zu steigern.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Additiv, umfassend ein anorganisches und/oder organisches Trägermaterial und daran immobilisierte und/oder davon umhüllte Faktoren, die den Stoffwechsel von aeroben und/oder anaeroben Mikroorganismen beeinflussen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung versteht man unter dem Begriff "Faktoren" alle Substanzen pflanzlichen oder sonstwie biologischen Ursprungs, welche in der Lage sind, den Stoffwechsel und/oder die Lebensfähigkeit von Mikroorganismen die an einem biologischen Abbauprozess beteiligt sind, in einer Richtung zu beeinflussen, die das Prozessgeschehen stabilisiert.
Ein erfindungsgemäßes Additiv stellt eine kontrollierte Freisetzung der daran immobilisierten oder davon umhüllten Faktoren über die Zeit sicher. Das Trägermaterial bietet mechanischen Schutz für einen darauf ausgebildeten Biofilm. Vor allem wird die Ausbildung des Biofilmes unterstützt und dadurch die Bildung von Mikrolebensräumen zur Aufrechterhaltung optimaler Bedingungen der darauf siedelnden Mikroorganismen gesteigert. Dadurch erreicht man eine höhere Toleranz gegenüber Schwankungen der Umgebungsbedingungen in einer offenen oder teiloffenen biologischen Prozessanlage. In Kombination mit einer gezielten Verfügbarkeit von Faktoren die das Gesamtsystem in seiner Leistung stabilisieren, kann die Abbaukapazität spezifischer Substrate deutlich und nachhaltig verbessert werden.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Additivs ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 10.
Danach ist es im Sinne der Umweltverträglichkeit von Vorteil, das Trägermaterial aus natürlichen und/oder synthetischen organischen Polymeren auszuwählen. Das Trägermaterial muss in jedem Fall toxikologisch (LD₅₀) unbedenklich und frei von Störstoffen sein. Eine Eignung zur Umsetzung mit den erfindungsgemäßen, den Stoffwechsel von Mikroorganismen beeinflussenden Faktoren ist Voraussetzung.
Erfindungsgemäß werden als Trägermaterial insbesondere Cellulose [Poly-β-(1,4)-D-Glukose], derivatisierte und/oder regenerierte Cellulose eingesetzt.
Als Cellulosederivat kommt insbesondere Cellulose-Xanthogenat in Betracht. Ausgangsstoffe für das Trägermaterial können in geeigneter Weise Rohstoffe oder Abfallprodukte der Papierindustrie sein, welche Cellulose sowie deren Derivate umfassen.
Möglich ist auch der Einsatz modifizierter Stärke, welche aus verschiedenen Getreidesorten, aber auch aus Mais und Tomaten gewonnen werden kann. Als Trägermaterial kommen auch anorganische Stoffe, wie Gips, Zement, Zeolith und/oder Bentonit, in Frage.
Faktoren, welche den Stoffwechsel von Mikroorganismen beeinflussen können sind zahlreich. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung versteht man darunter:

- Nährstoffe allgemeiner Art (Substrat) zur Aufrechterhaltung des Stoffwechsels der Mikroorganismen bei fehlendem Eintrag in das System;
- Wachstumsfaktoren und Spurenelemente, die nicht als Substrat dienen und nicht im Substrateintrag enthalten sind, jedoch für die Lebensfähigkeit der Mikroorganismen notwendig sind;
- Organische Polymere biologischen Ursprungs zur Induktion des Biofilmwachstums. Durch die Forcierung sessiler Mikroorganismen im Biofilm werden durch die Substratkonkurrenz nicht-sessile Mikroorganismen zurückgedrängt. Der Austrag von Mikroorganismen aus der Prozessanlage, beispielsweise im Nachklärbecken, wird dadurch deutlich verringert;
- Aus Pflanzen isolierte Proteine als spezifisches Substrat. Spezifische Substrate können angezeigt sein, um Symbiosen und dadurch alternative Substratreduktionswege zu forcieren;
- Enzyme für eine extrazelluläre Substratumsetzung, um leichter abbaubare Metabolite zu erhalten oder toxische Substanzen in nicht-toxische Spaltprodukte umzusetzen;
- Selektiv wirkende Biozide und Fungizide biologischen Ursprungs, die eine gezielte Populationskontrolle oder Mikroflora ermöglichen. Durch diese Strategie können Mikroorganismen, die aufgrund ihrer Eigenschaften im System nicht erwünscht sind, zurückgedrängt werden. Molekularbiologische und biotechnologische Verfahren können zur Herstellung solcher spezifischen Substanzen im industriellen Maßstab eingesetzt werden.
Beispielhaft zu erwähnen sind jene Mikroorganismen, die durch ihre Wuchsform oder durch Gasbildung die Belebtschlammflocke voluminös und leicht machen (Zoogloea sl, Sphaerotilus sl). Durch die Notwendigkeit, am Prozessende die organische Masse vom gereinigten Abwasser konstruktionsbedingt durch möglichst rasche Sedimentation zu trennen, sind langsam oder überhaupt nicht sedimentierende Schlammflocken nachteilig. Es käme zu einem erhöhten Austrag organischer Masse aus der Anlage, was zu vermeiden ist.

Durch die Verwendung pflanzlicher Ausgangssubstanzen zur Isolierung der einzelnen Faktoren ergeben sich Vorteile in biologischer wie wirtschaftlicher Hinsicht. Zum Einen sind die Ausgangssubstanzen in der Beschaffung preiswert, zum Anderen sind sie ökologisch völlig unbedenklich. Geeignet sind sowohl pflanzliche Abfallprodukte aus der Lebensmittel- und Futtermittelproduktion, wie auch kultivierte Pflanzen oder Teile davon. Durch geeignete und dem Fachmann bekannte Extraktionsverfahren können die Faktoren angereichert werden.
Die Auswahl des pflanzlichen Materiales aus welchem die Faktoren gewonnen werden können, wird sich demnach nach folgenden Kriterien richten:

- Inhaltsstoffe für ein gezieltes Wachstum von Mikroorganismen
- Niedriger organischer Stoffgehalt
- Verfügbarkeit
- Niedrige Aufbereitungs- und Herstellungskosten.

Das Additiv aus den genannten Faktoren und dem Trägermaterial kann in seiner Zusammensetzung in einem weiten Bereich variiert werden, so dass die optimale Kombination hinsichtlich der Umsatzrate, aber auch im Hinblick auf den Herstellungsprozess und die Stabilität leicht ermittelt werden kann.
So kann das Verhältnis Trägermaterial/Faktoren in dem weiten Bereich von 0,01 bis 99 variieren. Ideale Verhältnisse von Trägermaterial/Faktoren liegen in einem Bereich von 1 bis 10 und vorzugsweise von 0,1 bis 0,3.
Dieses Verhältnis lässt sich zum Einen durch die in der Prozessanlage vorzufindenden Bedingungen zum Anderen durch die Faktorengröße und die Art der eingesetzten Faktoren festlegen.
Die Endzusammensetzung, umfassend den Träger und Faktor(en), kann in Partikel-, Granulat- oder Faserform vorliegen. Sie kann in üblicherweise Stabilisatoren, Fällungshilfstoffe sowie sonstige für den Betrieb einer spezifischen Prozessanlage geeignete Zusatzstoffe enthalten.
Das erfindungsgemäße Additiv findet vorzugsweise in der biologischen Abwasserreinigung sowie bei der Kompostierung Anwendung. Weitere Anwendungsgebiete sind die biologische Boden- und Luftreinigung.
Durch die Immobilisierung der Faktoren bzw. deren Umhüllung mit dem Trägermaterial wird gleichzeitig eine kontrollierte, vorzugsweise retardierte Abgabe der Faktoren an das zu behandelnde Medium über die Zeit erreicht (vgl. die nachfolgenden Tabellen 5 und 6). Der Einsatz des erfindungsgemäßen Materiales ist daher Batch-Weise oder auch kontinuierlich, je nach Anwendungsfall, möglich.
Im folgenden werden genaue Einzelheiten über die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Additive, deren Herstellung, deren Anwendung und Wirksamkeit beschrieben.

1. Trägermaterial

Obwohl andere Trägermaterialien möglich sind, wird für die nachfolgend beschriebenen Versuche Cellulose eingesetzt. Cellulose [Poly-β-(1,4)-D-Glukose] ist aufgrund ihrer zahlreichen und starken intermolekularen und ultramolekularen Wasserstoffbrückenbindungen und der Kristallinität als solche nicht wasserlöslich.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung dient die Cellulose entweder als Matrix oder als Hülle für die Nährstoffe, Wachstumsfaktoren, Proteine, Mineralstoffe, etc., zusammen als Faktoren bezeichnet. Die Verbindung von Trägerstoff und Faktoren hängt von deren erforderlichem Verhältnis zueinander sowie der erwünschten Freisetzungsrate ab.
Üblicherweise wird die Cellulose unter alkalischen Bedingungen zu Alkalicellulose aktiviert und mit CS₂ zu Cellulose- Xanthogenat umgesetzt. Das Cellulose-Xanthogenat ist in verdünnter Natronlauge löslich und führt mit Säure zur sogenannten Regenerat-Cellulose, wobei CS₂ wieder frei wird und dem Herstellungsprozess unter geeigneten und umweltfreundlichen Bedingungen entzogen werden kann. Die Einführung der Faktoren kann im alkalischen Bereich durch ihre Zugabe zum Cellulose- Xanthogenat und im sauren Bereich direkt im Refiner bei der Regenerierung der Cellulose erfolgen. Je nach dem wird man eine Immobilisierung oder eine Umhüllung der Faktoren erzielen.
Bei der Umhüllung der Faktoren ist die erzielte bzw. zu erzielende Hülldichte eine wesentliche Eigenschaft für die Diffusion der Faktoren durch die Membran. Bei einem Verhältnis Cellulose: Faktor von 1 : 10 und einer Faktorengröße von 50 µm sollte die Hülle zwischen 10 und 20 µm dick sein, um eine optimale retardierte Freisetzung der Faktoren im wässrigen Milieu bzw. einer Prozessanlage zu garantieren.

2. Rohstoffquellen für die Gewinnung der Faktoren

Die Auswahl des zur Gewinnung der Faktoren verwendeten pflanzlichen bzw. biologischen Materials richtet sich zunächst nach dem Wirkstoffgehalt (alle Faktoren) des pflanzlichen Materials, jedoch aus wirtschaftlichen Überlegungen heraus auch ins Verhältnis gesetzt zu dessen Preis.
Eine Liste von potentiellen Rohstoffquellen ist in Tabelle 1 dargestellt: Tabelle 1
In den nachfolgenden Tabellen 2 und 3 sind gemeinsame Eigenschaften bestimmter Nährstoffe zusammengefasst. Sie sind D. Belitz, W. Grosch, Lehrbuch der Lebensmittelchemie, Springer Verlag entnommen.
Aus der Tabelle 2 sind verwendbare Fraktionen verschiedener Getreidearten ersichtlich. Tabelle 2 Fraktionen verschiedener Getreidearten (Mittelwert)
Der Nährstoffgehalt bzw. der Gehalt an biologisch verfügbaren Faktoren ist aus der Tabelle 3 ersichtlich: Tabelle 3 Chemische Zusammensetzung der Getreidearten (Mittelwerte) %-(Gew.)
Die Faktoren wurden entweder einzeln isoliert oder in Form ihrer beispielsweise wässrigen Suspension oder Aufschlämmung des Rohstoffes mit dem Trägermaterial, vorzugsweise auf Cellulosebasis, weiterverarbeitet.
Das vorteilhafte Verhältnis von Trägermaterial zu Faktoren ist in der nachfolgenden Tabelle 4 dargestellt: Tabelle 4
Darin bedeuten die Produkte MK1 bis MK5 aus Maiskeim gewonnene Additive und die Produkte 51 bis 54 aus Soja gewonnene Additive. Der Tabelle ist auch der Prozentsatz an bioverfügbaren Faktoren im gesamten Produkt mit 25% Trockensubstanz zu entnehmen.

3. Untersuchung der Wirkung der erfindungsgemäßen Additive

50 ml Belebtschlamm aus der Biologie und 50 ml zu testende Abwasserprobe werden mit jeweils 200 mg der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen MK1 bis MK5 bzw. S1 bis S4 versetzt und im Wasserbad bei der Temperatur der Belüftungsstufe einer Kläranlage belüftet. An einer filtrierten Probe wird die Extinktion, der NH4⁺- und PO4^--Gehalt sowie das Schlammvolumen nach verschiedenen Zeiten bestimmt. Die Ergebnisse sind im Vergleich zu einer Nullprobe in den Tabellen 5, 6, 7 und 8 zusammengefasst und in den Abb. 2 bis 5 grafisch dargestellt. Es zeigt sich bei Zugabe eines erfindungsgemäßen Additivs im Allgemeinen eine deutliche Reduktion des Schlammvolumens, der Extinktion sowie des NH4⁺-Gehaltes.

4. Labortechnische Versuche

Die Batch-Versuche werden in gläsernen, temperier- und sterilisierbaren Reaktoren angesetzt.
Die Versuche mit kontinuierlicher Reaktionsführung werden in einer Laborkläranlage angesetzt. Die Anlage enspricht den Anforderungen der DIN/DEV 38 412 bzw. OECD 303 A (Couplet Units Test).
Auch wird eine mobile Anlage für die Behandlung von 200-600 l Abwasser pro Tag gebaut.
Es werden folgende Parameter bestimmt:

- Ammonium und Phosphat
- CSB
- O₂-Gehalt
- Trockensubstanz
- Schlammindex
- Metallgehalt.

Einfluss des Additivs auf die Nitrifikationsgeschwindigkeit

Als Nitrifikation bezeichnet man die mikrobielle Oxidation des Ammoniums (NH4⁺) über Nitrit (NO2^-) zu Nitrat (NO3^-). Die Nitrifikanten sind empfindliche Mikroorganismen, so dass die Nitrifikationsgeschwindigkeit außer von den o. g. physikalischen Parametern auch noch durch verschiedene chemische Verbindungen stark beeinflusst wird.

Protokoll

- Man gibt in Bechergläsern zum eingewogenen Schlamm 1,5 l Zulaufabwasser.
- Sofort nach Vermischen von Wasser und Schlamm durch Rühren entnimmt man von jedem Ansatz 50 ml des homogenen Gemisches und feine, vorher gewässerte Papierfilter.
- Den Bechergläsern mit den Schlamm-Wasser-Gemischen werden 50 ppm des Produktes MK1 zugesetzt und mittels einer Aquarienpumpe mit Belüftungsstein intensiv belüftet. Der Gehalt des eingetragenen Sauerstoffes wird exemplarisch überprüft. In den druchgeführten Versuchen liegt er zwischen 5,9 und 8,6 mg/l
- Nach 10, 20, 30, 40, 50 und 60 Minuten werden jedem Ansatz 50 ml des Gemisches entnommen und sofort über feine Papierfilter filtriert.
- Vom Filtrat wird der Ammoniumgehalt bestimmt.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 dargestellt: Tabelle 9

Labor- und Betriebsversuch in einer Papierfabrik

Durch den Einsatz von erfindungsgemäßen Additiven soll der Schlammindex (I_SV) gesenkt und eine CSB-Reduzierung erreicht werden. Die Anlagebiologie soll stabilisiert und die Systemleistung verbessert werden.
Insgesamt werden drei Versuche durchgeführt: Tests im Labor, auf der mobilen Versuchsanlage und auf der Betriebsanlage selbst.

Laborversuch

Im Laborversuch (Tabelle 10) hat sich gezeigt, dass durch die Zugabe von erfindungsgemäßen Additiven MK1 bis MK5 die Bakterienatmung und die Trübung des Ablaufs im Allgemeinen verbessert werden. Tabelle 10 Ergebnisse des Laborversuchs
MK1 bis MK5: Produktvarianten mit steigendem Nährstoff- und Mineralgehalt.
Die Bakterienatmung ist im Allgemeinen deutlich verbessert, die Trübung herabgesetzt.

Pilotanlagenversuch

Die Ergebnisse des Pilotanlagenversuchs (mobile Versuchsanlage der Fa. Bioconsult) sind in Tabelle 11 dargestellt: Tabelle 11 Ergebnisse des Pilotanlagenversuchs
Man erkennt, dass sich mit der Zugabe der erfindungsgemäßen Zusammensetzung der Schlammindex gegenüber der Null-Probe verbessert hat. Das mikroskopische Bild zeigt, dass sich die Flockenstruktur des Schlammes ebenfalls durch die starke Reduktion fadenförmiger Organismen verbessert.

Betriebsversuch

Die Änderungen im Schlammindex (I_SV) und chemischen Sauerstoffbedarf (CSB-Werte) im Ablauf sind in Abb. 1 grafisch dargestellt.
In der Periode des Betriebsversuches waren der Schlammindex und die Trübung reduziert. In dieser Periode lag die Dosiermenge bei ca. 0,25% bis 0,35% der Trockensubstanz in den Belebungsbecken. Die Dosierung selbst erfolgte in Form einer wässrigen Suspension der Additive in den Rücklaufschlamm.

Schlussfolgerung

Die Ergebnisse aus allen drei Versuchen zeigen eine positive Wirkung auf die Anlagenleistung. Der Schlammindex wurde im Pilotanlagen- und Betriebsversuch von 300 ml/g auf 100 ml/g reduziert. Mit Ende der Dosierung wurde die stabile Phase beendet und der Schlammindex verschlechterte sich wieder (Abb. 1).
Auch die Trübung im Ablauf wurde beim Labor- und Betriebsversuch verbessert. Die Trübung verbessert sich ohne Wartezeit nachhaltig.
Die mikroskopische Auswertung der Schlammproben zeigt eine deutliche Reduktion der fadenförmigen Organismen. Die erfindungsgemäßen Produkte werden im Laufe des Schlammalters vollständig überwachsen und sind durch die Eigenfluoreszenz im Schlamm nachweisbar.

Ergebnisse des Betriebsversuches zur Kompostqualitätsverbesserung

Ziel des Versuches ist es, eine bessere Kompostqualität zu erreichen.
Der Einsatz von MK1 als ein multifunktionelles Additiv für die Stabilisierung der biologischen Systeme basiert auf der Kombination einer Trägersubstanz von modifizierter Cellulose und Nährstoffen pflanzlichen Ursprungs. An das Trägermaterial sind auch Wachstumsfaktoren und Spurenelemente, die nicht als Substrat dienen und nicht im Substrateintrag enthalten sind, jedoch für die Lebensfähigkeit der Mikroorganismen notwendig sind, gebunden.
MK1 (ca. 5 kg/Tag) wurde in den Überschussschlamm dosiert. Es wurde eine höhere Trübung des Filtratwassers der Siebbandpresse und eine andere Sedimentationscharakteristik des Schlammes beobachtet.

Laboruntersuchungen

Zum Vergleich der Kompostqualität wurden zwei Kompost-Proben untersucht:

1. Komposteinsatz ohne MK1 (Kontrolle)
2. Komposteinsatz mit MK1

Kompostpartikel-Verteilung

1,2 kg der Proben wurden durch verschiedene Siebgrößen gesiebt (Abb. 2).

Organische Stoffe im Filtratwasser

50 g Kompost (< 3 mm) wurden mit 100 ml vermischt und 5 bis 10 min mit 300 Upm gerührt. Anschließend wurden die Proben 5 min in der Laborzentrifuge auf 6000 Upm zentrifugiert. Von den Proben wurden verschiedene UV-Spektren (Spektrophotometer JASCO V-530) und der Metallgehalt (Merck Testkit) gemessen.

Ladungsmessungen

Für die Ladungsmessungen wurden Müteck PCD 02 verwendet.
Probe - ohne Additiv - 11 µeqv/g
Probe - mit Additiv - 15 µeq/g.

Keimungstest

10 Mais- und Bohnensamen wurden in einer Petrischale mit einer Mischung 1 : 1 Kompost : Erde überdeckt und der Keimungsprozess beobachtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 12 gezeigt. Als Kontrolle wurde nur Erde genommen. Die Proben wurden auf dem Labortisch und unter Labortemperatur (20°C) gekeimt. Tabelle 12

Schlussfolgerungen

Die Wirkung des Einsatzes von erfindungsgemäßen Produkten wurde anschaulich durch die verschiedenen biologischen Tests beurteilt. Keimung und Wachstumsprozess der untersuchten Pflanzen sind besser im mit erfindungsgemäß behandelten Kompost. Durch die Partikelgrößenverteilung wurde insbesondere eine 25%ige Reduzierung des Kompostvolumens festgestellt.

Claims

1. Additiv, umfassend ein anorganisches und/oder organisches Trägermaterial und daran immobilisierte und/oder davon umhüllte Faktoren, die den Stoffwechsel und die Lebensfähigkeit von aeroben und/oder anaeroben Mikroorganismen, die an biologischen Abbaureaktionen beteiligt sind, beeinflussen.

2. Additiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial aus natürlichen und/oder synthetischen organischen Polymeren ausgewählt ist.

3. Additiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial Cellulose [Poly-β-(1,4)-D-Glucose], regenerierte und/oder derivatisierte Cellulose ist.

4. Additiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial Cellulose-Xanthogenat ist.

5. Additiv nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Trägermaterial aus Gips, Zement, Zeolith und/oder Bentonit ausgewählt ist.

6. Additiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die den Stoffwechsel und die Lebensfähigkeit der Mikroorganismen beeinflussenden Faktoren biologischen Ursprungs sind.

7. Additiv nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die den Stoffwechsel und die Lebensfähigkeit der Mikroorganismen beeinflussenden Faktoren Nährstoff- und/oder Wachstumsfaktoren, Mineralien, Proteine, Enzyme, Biozide und/oder Fungizide sind.

8. Additive nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis Trägermaterial/Faktoren zwischen 0,01 bis 99 enthalten ist.

9. Additiv nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis Trägermaterial/Faktoren zwischen 1 bis 10, vorzugsweise zwischen 0,1 bis 0,3 enthalten ist.

10. Additiv nach einem der Ansprüche 1 bis 9, in Partikel-, Granulat- oder Faserform.

11. Additiv nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das des Weiteren Stabilisatoren, Füllstoffe sowie sonstige geeignete Zusatzstoffe, wie Sedimentationshilfsstoffe, umfasst.

12. Verwendung eines Additives nach einem der Ansprüche 1 bis 11 bei der biologischen Abwasserreinigung.

13. Verwendung eines Additives nach einem der Ansprüche 1 bis 11 bei der Kompostierung.

14. Verwendung eines Additives nach einem der Ansprüche 1 bis 11 bei der biologischen Luftreinigung.

15. Verwendung eines Additives nach einem der Ansprüche 1 bis 11 bei der biologischen Bodenreinigung.