Virus elimination in wastewater treatment systems - determining rates and developing mathematical models

Inhalt

Die Elimination von humanpathogenen Viren während der Abwasserreinigung ist zum jetzigen Zeitpunkt noch als unzureichend zu bezeichnen. In Flüssen mit einem hohen Abwasserteil sind 10-100 IU/ l (infektiöse Einheiten) an humanpathogener Viren nachweisbar, in solchen mit niedrigem Anteil immer noch 1-10 IU/l. Das Ziel des Projektes ist die Verbesserung der Vireneliminationseffizienz einer Kläranlage durch gezielte Veränderung der Betriebsparameter (z.B. Schlammalter, Schlammbelastung, Temperatur etc.) unter Beibehaltung der optimalen Klärleistung zur Entlastung der Oberflächengewässer. Die Untersuchungen werden mit Hilfe des nichthumanpathogenen Bakteriophagen φX174, einem Modellorganismus für humanpathogene Enteroviren, durchgeführt. Die Eliminationsrate wird durch die Auswertung der PFU (PlaqueFormingUnits) und der RT-PCR vor und nach der Abwasserreinigung quantifiziert. Auf Basis der Ergebnisse eigener Untersuchungen und der Erkenntnisse der DFG-Projektpartner soll ein Virus-Tool für das Activated Sludge Model No. 3 erstellt werden.

Phasen und Ziele des Forschungsprojektes

Durchgeführte Untersuchungen

• Konzentrationsbestimmung der Gesamtphagen im Zulauf, der Belebung und im Ablauf der Kläranlage Herrenhausen im Winter und Sommer (Februar und August/September 2011), sowie im Faulbehälter (nur Winter)
• Bestimmung der Adsorptions-Kinetiken zwischen Viruspartikel und Belebtschlammoberfläche
• Elimination von Phagen im Belebtschlamm über die Zeit im Batchversuch
• Efficiency of Plating (EOP)-Test von isolierten E. coli- Stämme mit den Modellphagen MS2 und φX174 zur Bestimmung des Vermehrungspotenzials der Phagen in der Belebung

Geplante Versuche:

• Eliminationseffizienz von Belebtschlamm gegenüber Phagen in abhängig von Temperatur und Zeit im Batchversuch

Ziel:

• Verbesserung der Vireneliminationsrate durch veränderte Betriebsparameter unter Beibehaltung der Klärleistung am Beispiel einer realen Kläranlage
• Erstellung des Virus-Tools für Activated Sludge Model No. 3

Projektpartner:   

• Umweltbundesamt Berlin-Marienfelde
• TU München
• Helmholtz-Zentrum München
• Universität Bonn