Neues Verfahren zur gemeinsamen anaeroben und mikroalgenbasierten Aufbereitung von hochkonzentrierten organischen Abwässern

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Neues Verfahren zur kombinierten anaeroben und mikroalgenbasierten Aufbereitung von Abwässern mit hohem organischen Gehalt – **Zweiter Preis für technische Erfindungen**. Ein COD-Gehalt von über 2000 mg/L gilt als hoher organischer Gehalt in Abwässern. 100 % der Tierhaltungsabfälle sowie 70 % der Industriewässer gehören zu den Abwässern mit hohem organischem Gehalt. Das Haupttechnische Problem bei der Behandlung von Abwässern mit hohem Organikgehalt ist, dass die COD-Konzentration über den Rahmen dessen hinausgeht, was eine herkömmliche biologische Behandlung bewältigen kann. Die derzeit gängigen vierstufigen Verfahren zur Behandlung von hochkonzentrierten organischen Abwässern im In- und Ausland weisen Probleme wie hohe Mengen an Chemikalien, hohen Energieverbrauch, geringe Ressourcennutzung sowie erhebliche sekundäre Verschmutzungen auf. In diesem Projekt wird erstmals im In- und Ausland ein neuer Prozess vorgestellt, bei dem hochkonzentrierte organische Abwässer durch eine Kombination aus anaerober Behandlung und Mikroalgenverarbeitung recycelt werden. Die wichtigsten Erfindungspunkte sind wie folgt: 1. Es wurde ein neuer Verfahrensansatz zur Ressourcennutzung entwickelt, der aus drei Schritten besteht: „effiziente anaerobe Fermentation + Anreicherung und Reinigung mit Mikroalgen + tiefgehende Behandlung mit dynamischen Membranen“. Dadurch wurden die Probleme des vierstufigen Verfahrens beseitigt – insbesondere die geringe Ressourcennutzung sowie die erhebliche sekundäre Verschmutzung. So wurde eine Umwandlung bei der Behandlung von Abwässern mit hohem Organikgehalt von einer reinen Reinigungsmaßnahme zu einer Form der Ressourcenumwandlung erreicht. 2. Entwicklung eines effizienten Außenzirkulations-anaeroben Reaktors, um die technischen Herausforderungen zu überwinden – insbesondere die Schwierigkeiten bei der Trennung von Schlamm und Wasser in herkömmlichen anaeroben Reaktoren sowie die geringe Widerstandsfähigkeit und Stabilität des Systems. 3. Es wurde eine neue Methode zur Anreicherung und Selektion von Mikroalgenstämmen für anaerobe Fermentationsflüssigkeiten entwickelt. Zudem wurde ein effizienter Photobioreaktor für Mikroalgen geschaffen, der einer hohen Belastung durch Abwasser standhält. Dadurch konnten die Probleme bezüglich der Symbiose zwischen Bakterien und Algen sowie der Einschränkungen durch organische Verunreinigungen bei der Kultivierung von Mikroalgen in anaeroben Fermentationsflüssigkeiten beseitigt werden. Somit kann die Kultivierung von Mikroalgen in Abwasser eine effektive Alternative zur herkömmlichen aeroben Behandlung darstellen. 4. Es wurde ein Verfahren zur tiefen Aufbereitung von Wasserressourcen mittels dynamischer Membranbioreaktoren entwickelt. Dadurch wird eine effiziente Aufbereitung des Wassers nach der Kultivierung von Mikroalgen ermöglicht, was dazu beiträgt, den Mangel an Wasserressourcen in unserem Land zu verringern. Das Projekt hat 26 chinesische Patentanmeldungen sowie 1 US-amerikanisches Patent hervorgebracht. Es wurden 122 wissenschaftliche Artikel veröffentlicht, von denen 86 in der SCI-Zeitschriftsammlung gelistet sind. Zudem wurden 4 Monografien veröffentlicht. Durch die Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft, Industrie und Forschung wurde diese Technologie in fast 20 Projekten zur Behandlung von industriellen organischen Abwässern mit hohem Konzentrationssgrad sowie in über 200 Projekten zur Behandlung von Tierhaltungsabfällen in Provinzen wie Shanghai, Zhejiang, Shandong und Jiangxi weit verbreitet. Zudem wird sie in Ländern wie Kenia und Algerien eingesetzt – somit hat sie große Anwendungsmöglichkeiten.