Mikroskopie im Klärwerk

In Deutschland wird die Aufgabe der Abwasserreinigung von etwa 10.000 kommunalen Klärwerken übernommen. Eine mikroskopische Untersuchung des Schlamms (Belebtschlammverfahren) bzw. des Biofilms (Biofilmverfahren) ist dabei ein unentbehrliches Instrument zur Beurteilung der Reinigungsleistung der Kläranlagen. Das mikroskopische Bild ermöglicht direkte Einblicke in die Lebensgemeinschaft der Mikroorganismen, die für den Substratabbau hauptverantwortlich sind. Dem Klärwärter eröffnet sich so die Möglichkeit, frühzeitig auf mögliche Fehlentwicklungen zu reagieren.

Verantwortung im Fokus

Wasser ist weltweit eine knappe Ressource. Umso größer ist die Bedeutung der Wiederaufbereitung. In den USA ist der „Clean Water Act“ (CWA) die gesetzliche Grundlage für Fragen des Gewässerschutzes. Dabei werden Abwasserbehandlungsstandards von der Regierungsorganisation „Environmental Protection Agency“ (EPA) formuliert und im Bedarfsfall kontrolliert. Auf europäischer Ebene regelt die Abwasserrichtlinie (91/271/EWG) die Reinigung industrieller und privater Abwässer. In Deutschland gibt es beispielsweise im Bundesland Schleswig-Holstein seit 2007 eine Landesverordnung zur Selbstüberwachung in Klärwerken.

Elementare Prozesse der Abwasserreinigung

Nach der Einleitung von Abwasser in eine Anlage bildet sich eine Lebensgemeinschaft von Organismen heraus – die Biozönose, die für den Abbau der jeweiligen Schmutzstoffe verantwortlich ist. Indikatororganismen zeigen die aktuelle Situation der Reinigungsleistung an. Zeigt das mikroskopische Bild beispielsweise eine kritische Masse von Microthrix parvicella, besteht die Gefahr der Blähschlammbildung. Das Vorkommen von Vorticella convallaria (siehe Titelseite) deutet in der Regel auf eine optimale Reinigungsleistung hin. Sind die Lebensbedingungen optimal, läuft auch die Abbauleistung der Biozönose auf Hochtouren. Diese Leistung ist jedoch anfällig für Störungen – etwa durch Sauerstoffmangel. Auch Temperaturschwankungen, Stoßbelastungen, zu hohe Konzentration von Ammonium und Oxyfettsäuren und anderes mehr können zu Problemen innerhalb des Reinigungsprozesses führen. „Die Mikroskopie wird im Rahmen der Selbstüberwachung der Kläranlagen in Zukunft eine immer größere Rolle spielen.“ „Der Belebtschlammprozess wird in großem Maßstab für die Reinigung von Abwasser eingesetzt. Prozessstabilität und Ablaufqualität hängen stark von der Zusammensetzung der Biozönose in einer Belebungsanlage ab. Betriebsprobleme wie Blähschlamm oder Schaumbildung entstehen, wenn die „falschen“ Mikroorganismen im Schlamm überhand nehmen. Die mikroskopische Schlammuntersuchung ist daher für die Prozessüberwachung und einen stabilen Anlagenbetrieb absolut notwendig.“

Präzise Instrumente für die Qualitätskontrolle

Die mikroskopische Belebtschlammanalyse leistet einen wesentlichen Beitrag zur Beurteilung der Prozesse in der Anlage und eröffnet somit Lösungsmöglichkeiten bei Betriebsproblemen. Neben der leicht handhabbaren Hellfeldmikroskopie bietet der Einsatz des Phasenkontrastes neue Einblicke: farblose Bakterien werden jetzt deutlich sichtbar. Für die schnelle und effiziente Durchführung von Beobachtungen bietet ZEISS mehrere leistungsstarke Mikroskope an:
  1. Primo Star stellt mit Phasenkontrast (415500-0055-000), Kamera-Adapter (415500-1810-000) und Axiocam ERc 5s (426540-9901-000) und Zubehörpaket für ERc 5s (426540-0003-000) oder alternativ dem Kameratubus (415500-1402-000) mit integrierter 5 MP HD Streaming-Kamera die Grundausstattung für die Anwendung in Kläranlagen bereit. Die Kameraoption von Primo Star ermöglicht Dokumentation (etwa im Betriebstagebuch) und Versand des Bakterienbildes (zum Beispiel an beteiligte Analytiklabore).
  2. Für die Anwendung in Analytiklaboren empfiehlt sich Axio Lab.A1 (490950-0003-000) mit Fototubus, Durchlicht- Hellfeld und Phasenkontrast, dazu Kamera-Adapter (426112-0000-000) mit Axiocam ERc 5s (426540-9901-000). Axio Lab.A1 (430037-9020-000) ist modular ausgelegt und kann jederzeit nachgerüstet werden – etwa mit der Fluoreszenzoption für die Analyse fluoreszenzmarkierter Bakterien.
• Die iPad Imaging App Labscope ermöglicht die Aufnahme von Bilder und Videos mit einer Auflösung von 5 Megapixel auf, das einfache Einfügen von Annotationen sowie das Durchführen von Messungen. Das Teilen der Bilder und Videos mit anderen über einen HD-Monitor, Beamer, via E-mail, Social Media oder Cloud Services steht im Mittelpunkt der App. Labscope steht für den kostenlosen Download im App Store bereit. Carl Zeiss Microscopy GmbH 07745 Jena, Deutschland BioSciences microscopy@zeiss.com www.zeiss.com/microscopy DE_41_011_074 | CZ 05-2014 | Design, scope of delivery and technical progress subject to change without notice. | © Carl Zeiss Microscopy GmbH