Scum in Nutrient Removal Plants: The Role of Carbon Sources in “Microthrix parvicella” Growth

Abstract

Scum formation is a widespread problem in activated sludge nutrient removal plants. It often comes along with an excessive development of the filamentous bacterium “Microthrix parvicella” stabilizing the flotation process. As “M. parvicella” was found to depend on long-chain fatty acids (LCFA) as sole carbon source not only in vitro but also in situ, some options of in-situ substrate supply are discussed. Wastewater concentrations of fatty acids in the range of 2 to 15 mg L-1 and homologue concentrations from synthetic surfactant degradation below 10 mg L-1 rule out these substrates as source for excessive biomass production. They might, however, well be suitable for start-up of a “M. parvicella” population. Build-up of excessive biomass might rely on fatty acid supply originating in cell walls of lysed stationary phase bacteria of long residence time sludge fractions such as scum layers. Moreover, biogenic surfactants such as rhamnolipids have been proved to be an excellent carbon source for excessive biomass production in vitro. Schaum in nahrstoffeliminierenden Klaranlagen: Der Einfluss von Kohlenstoffquellen auf das Wachstum von „Microthrix parvicella” Starke Schaumbildung ist gegenwartig ein weit verbreitetes Phanomen in Belebungsanlagen mit Nahrstoffelimination. Es geht oft mit einem ubermasigen Wachstum des Fadenbakteriums „Microthrix parvicella” einher, das den Flotationsprozess stabilisiert. Bisherige Befunde zeigen, dass „M. parvicella” auf langkettige Fettsauren als einzige Kohlenstoffquelle angewiesen ist, nicht nur in vitro, d.h. im Labor, sondern auch in situ, d.h. im Belebtschlamm selbst. Daher werden im Folgenden einige Moglichkeiten der Substratversorgung des Organismus in situ diskutiert. Fettsaurekonzentrationen im Abwasser im Bereich von 2 bis 15 mg L-1 und Homologenkonzentrationen aus dem Abbau synthetischer Tenside unter 10 mg L-1 machen diese Quellen als Grund fur exzessives Wachstum unwahrscheinlich. Sie konnten aber sehr wohl eine Rolle beim Aufbau einer „M. parvicella”-Population spielen. Die Bildung exzessiver Biomasse ist dann wahrscheinlich, wenn eine hohe Fettsaurekonzentration aus der Zellwand lysierter Zellen in der stationaren Wachstumsphase zur Verfugung steht, wie dies in Schaumschichten mit extrem hohem Schlammalter gegeben ist. Weiter haben sich biogene, d.h. organismenburtige Tenside, wie z.B. Rhamnolipide, als exzellente Kohlenstoffquelle fur starken Biomassenzuwachs in vitro herausgestellt.