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Engineering aspects and mechanisms of a natural pyrrhotite simultaneous nitrogen and phosphorus removal (PSNOP) biofilter technology

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Neuer Biofilter kann toxische Elemente entfernen

Forscher haben ein neuartiges Biofiltersystem entwickelt, das Stickstoff und Phosphor aus dem Abwasser entfernen kann, ohne dass dazu organisches Material erforderlich ist.

Klimawandel und Umwelt

Stickstoff und Phosphor sind zwei der häufigsten Elemente, die heutzutage in industriellen und landwirtschaftlichen Abwässern gefunden werden. Da diese Elemente Umweltprobleme verursachen, braucht man Technologien, um sie aus dem Abwasser zurückzugewinnen. Das EU-finanzierte Projekt PSNOP wurde ins Leben gerufen, um einen natürlichen Magnetkies (eine Mineralart) zu entwickeln und zu erproben, der gleichzeitig als Biofilter für Stickstoff und Phosphor (PSNOP) wirkt. Er funktioniert, indem er Magnetkiespartikel mit Bakterien besiedelt, die Stickstoff aus dem Abwasser entfernen können. Das Projekt begann mit der Kultivierung denitrifizierender (Nitrat-reduzierender) Bakterien aus dem anaeroben Schlamm einer Kläranlage. Innerhalb von einigen Tagen wurde mithilfe dieses Verfahrens eine gut gedeihende Kolonie von denitrifizierenden Bakterien gezüchtet, die als "Saatgut" für die Magnetkiespartikel verwendet werden konnten. Forscher bewiesen auch, dass Magnetkies (ohne einen bakteriellen Biofilm) auf natürliche Weise innerhalb von 24 Stunden bis zu 99 % des Phosphors aus dem Abwasser entfernen konnte. Dies funktionierte zuverlässig bei variierendem Säuregehalt der Umgebung (pH 4 - 12), und durch Erhöhung der Temperatur konnte der Wirkungsgrad verbessert werden. Im Rahmen von PSNOP wurden anschließend mehrere Biofilter konzipiert, indem man Magnetkies und Kalkstein, oder eine Kombination aus beiden Mineralien, mit den denitrifizierenden Bakterien besiedelte. Es wurde getestet, ob diese gleichzeitig Phosphor und Stickstoff aus dem Abwasser entfernen können. Insgesamt führte der reine Magnetkies-Biofilter zu den besten Ergebnissen. Der reine Kalkstein-Biofilter konnte kein Stickstoff entfernen, und der gemischte Biofilter zeigte nur eine begrenzte Fähigkeit, beide Elemente zu entfernen. Es ist ein großer Erfolg, dass die in PSNOP entwickelten Biofilter in der Lage waren, im Dauerbetrieb 85 - 90 % des Phosphors und des Stickstoffs zu entfernen. Diese neue Technologie könnte als Tertiärbehandlung in Kläranlagen zur Anwendung kommen.

Schlüsselbegriffe

Biofilter, toxische Elemente, Stickstoff, Phosphor, Abwasser, organische Stoffe, Pyrrhotin, Abwasseraufbereitung

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