DE68914645T2

DE68914645T2 - Verfahren zur mikrobiologischen reinigung von wasser.

Info

Publication number: DE68914645T2
Application number: DE68914645T
Authority: DE
Inventors: Max Haeggblom; Risto Valo
Original assignee: Alko Oy AB
Current assignee: Alko Oy AB
Priority date: 1988-08-08
Filing date: 1989-08-08
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2009-08-09
Also published as: AU4889890A; WO1990001465A1; JPH03238089A; DE68914645D1; CA1328633C; AU635519B2; EP0396648A1; EP0396648B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von mit mikrobiologisch abbaubaren Verunreinigungen verunreinigtem Wasser, insbesondere Roh- oder Oberflachenwasser und besonders auch Grundwasser. Die Erfindung betrifft auch einen neuen Mikroorganismus, der in diesem Verfahren verwendet werden kann, sowie den auf einem festen Träger immobilisierten Mikroorganismus.
Chemisch verunreinigtes Wasser entwickelt sich in den industrialisierten Ländern zunehmend zu einem ernsten Umweltproblem. Verunreinigungen, die durch industrielle Aktivität, Abfälle und Beschädigungen in die Umwelt gelangten, können sogar in sehr geringen Konzentrationen sehr giftig sein. In vielen Fällen werden derartige, gefährliche Verunreinigungen überhaupt nicht oder nur sehr langsam natürlich abgebaut. Gefährliche Verunreinigungen sind beispielsweise chlorierte Phenolverbindungen, polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe, Öl, verschiedene Lösungsmittel, Biozide, usw. Die Qualität des Rohwassers wird auch durch andere Verunreinigungen verschlechtert, die nicht leicht zu entfernen sind und in diesem Zusammenhang ebenfalls als Verunreinigungen betrachtet werden können. Es wurden Anstrengungen unternommen, Verunreinigungen zu entfernen, beispielsweise durch biologischen Abbau mittels Mikroorganismen mit einer spezifischen Fähigkeit zum Abbau spezifischer Verunreinigungen.
Insbesondere chlorierte Phenolverbindungen und ihre Derivate, die in der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen kurz mit dem Begriff Chlorphenole bezeichnet werden, sind extrem toxische und gefährliche Verunreinigungen, die in der Umwelt kaum abbaubar sind. Mehrere Fischarten werden bereits bei Pentachlorphenol (PCP)-Konzentrationen im Wasser von 0.6 mg/l oder weniger getötet. Die meisten der kommerziell hergestellten Chlorphenole werden zur Holzkonservierung verwendet. In dem Boden und den Wasserwegen insbesondere um die Orte der Holzkonservierung herum wurde Verunreinigung durch Chlorphenole festgestellt. Chlorphenole werden auch in vielen Bioziden sowie beispielsweise in Photochemikalien verwendet. Verunreinigung durch Chlorphenol wurde in Oberflächenwasserwegen und im Grundwasser in für die Umwelt toxischen Konzentrationen gefunden.
Bei der biologischen Abwasserreinigung stellen die Chlorphenole nicht nur aufgrund ihrer verunreinigenden Wirkung ein Problem dar, sondern auch durch das Abtöten der anderen reinigenden Mikroorganismen. Etzel et al., Dev. Ind. Microbiol. 16 (1974), 287-295 berichteten von dem biologischen Abbau der Chlorphenole bei der Abwasserreinigung, wobei 20 mg/l Pentachlorphenol (PCP) enthaltendes Abwasser in einem langsamen, kontinuierlichen Fluß durch die Biomasse von einem in der Faserwand eines Reaktors wachsenden Mikroorganismus geleitet wurde. Die meisten der Pentachlorphenole wurden nach einer 6-stündigen Detentionszeit abgebaut. Ein zur Abwasserreinigung verwendetes System zum Abbau der Chlorphenole wurde auch von Portier et al. offenbart, in: Toxicity Assessment: An International Quarterly Vol. 1 (1986), 501-513. In diesem System wurden die PCP metabolisierenden Mikroorganismen an einem festen Träger entweder aus Chitin, Glaswolle oder Cellulose immobilisiert. Der Träger adsorbierte Chlorphenole in keinem nennenswerten Ausmaß. 100 mg/l PCP enthaltendes Abwasser wurde in einem langsamen, kontinuierlichen Fluß durch den Reaktor geleitet und das PCP in 6 bis 7 Stunden zufriedenstellend zu einer Menge von etwa 1 mg/l abgebaut.
Valo et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. 25 (1986), 68-75, berichteten von der Reinigung von mit Chlorphenolen verunreinigtem Boden (etwa 400-500 mg/kg) durch Kompostierung unter Verwendung des Mikroorganismus Rhodococcus chlorophenolicus PCP-1 DSM 43826, der zum Abbau von Chlorphenolen induziert worden war.
In Zusammenhang mit verunreinigtem Oberflächen- und Grundwasser stellt die große zu behandelnde Menge und die relativ geringe Konzentration des toxischen Stoffes jedoch im Vergleich zu verunreinigtem Abwasser oder Boden, bei denen die zu behandelnde Menge begrenzt und die Menge an Verunreinigungen im allgemeinen relativ hoch ist, ein weiteres Problem dar.
In der US-Patentschrift 4.713.340 wird beschrieben, wie mit Chlorphenolen verunreinigtes Oberflächen- und Grundwasser mittels Bakterien ATCC 39723 der Gattung Flavobacterium gereinigt wird, die zum Abbau der Chlorphenole fähig sind. Zum PCP-Abbau induzierte Bakterien wurden zu verunreinigtes Wasser enthaltenden Becken zugesetzt, und die Bakterien in diesem Wasser bis zum Absinken der Chlorphenol-Konzentration auf eine akzeptable Menge gezüchtet. Während das Patent lehrt, daß die Bakterien in 40-75 Stunden zur Entfernung von bis zu 100 mg/l PCP aus Wasser eines Sees fähig sind, kann leicht festgestellt werden, daß die Reinigung gesamter Seen und von verunreinigtem Grundwasser in Kulturbecken industriell nicht durchführbar ist. Wenn die PCP-Konzentration in einem Bereich von 600 mg/l liegt, schlagen Brown et al., Appl. Environ. Microbiol. 52 (1986), 92-97, vor, zur Reinigung von Flußwasser die Bakterien Flavobacterium sp., zusammen mit natürlich vorkommenden auf Stein fixierten Bakterienstämmen zu verwenden. Auch in diesem Fall stellt die Reinigung von Oberflächen- und Grundwasser hinsichtlich der zu behandelnden Wassermenge ein Problem dar.
Ferner ist in vielen Fällen die Temperatur des Oberflächenund insbesondere des Grundwassers so niedrig, daß sie nicht der bevorzugten Temperatur (allgemein etwa 20-35ºC) entspricht, bei der die Mikroorganismen wirksam sind. Das Erwärmen großer Wassermengen auf die Temperatur, bei der die Mikroorganismen wirksam sind, verbraucht Energie. Abgesehen davon, kann das erwärmte Wasser zusätzliche gefährliche Auswirkungen auf die Umwelt haben.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur wirksamen Reinigung großer Wassermengen von biologisch abbaubaren Verunreinigungen.
Das Ziel der Erfindung ist auch die Bereitstellung eines einen immobilisierten Mikroorganismus enthaltenden Biofilters, der zur Verwendung in diesem Verfahren geeignet ist.
Das Ziel der Erfindung ist ferner die Bereitstellung eines neuen Mikroorganismus, der aus der Umwelt isoliert und gereinigt wird und der vorzugsweise in diesem Verfahren verwendet werden kann.
Die genauer ausgeführten Ziele der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung sowie den bei liegenden Ansprüchen hervorgehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur mikrobiologischen Reinigung von mit chlorierten Phenolverbindungen und/oder Derivaten davon (Chlorphenole) verunreinigtem Wasser bereitgestellt, wobei in dem Verfahren das zu reinigende Wasser durch einen Biofilter geleitet wird und Chlorphenol abbauende Mikroorganismen, die auf dem Biofilter immobilisiert sind, zum Abbau der Chlorphenole veranlaßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
a) das zu reinigende Wasser durch einen porösen Biofilter geleitet wird, der Chlorphenole aus dem wäßrigen Medium reversibel festhalten kann und ein Anlagerungssubstrat für die Chlorphenol abbauenden Mikroorganismen bilden kann, so daß die Chlorphenole im Biofilter festgehalten werden, und
b) das Durchlaufen des eingespeisten Wassers durch den Biofilter unterbrochen wird und die auf dem Biofilter immobil isierten Chlorphenol abbauenden Mikroorganismen zum Abbau der festgehaltenen Chlorphenole veranlaßt werden.
Die Erfindung wird zur Entfernung von Chlorphenolen aus verunreinigtem Wasser angewendet. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein festes, poröses Biofilter-Material zur Reinigung des mit chlorierten Phenolverbindungen und/oder Derivaten davon (Chlorphenole) verunreinigten Wassers verwendet. Dieses Biofilter-Material umfaßt ein poröses Polyurethanharz mit einer großen Oberfläche, und der Fähigkeit, Chlorphenole aus dem durch das Polyurethanharz eingespeisten, wäßrigen Medium reversibel festzuhalten. Dieses Polyurethanharz bildet ein Anlagerungssubstrat für eine Misch- oder Reinkultur oder Kulturen von darauf immobilisierten Chlorphenol-abbauenden Mikroorganismen.
Die Erfindung wird ferner durch die nachstehende Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei
Fig.1 eine Ausführungsform eines für die Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geeigneten Reaktors darstellt,
Fig.2 einen alternativen Reaktor für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt,
Fig.3 eine graphische Darstellung des Pentachlorphenol-Abbaus bzw. der Kohlendioxidentwicklung als Folge der Chlorphenolabbauenden Wirkung der erfindungsgemäßen Mikroorganismen ist,
Fig.4 graphische Darstellungen der in die Reaktoren eingespeisten Gesamt-Chlorphenolmenge und des bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Chlorids sind,
Fig.5 eine Darstellung des biologischen Chlorphenolabbaus bei Anwendung dem erfindungsgemäßen Verfahrens ist, und
Fig.6 die in einem Test zur Reinigung von mit Chlorphenol verunreinigtem Wasser aus einem Reaktor entnommene Chlorphenolmenge darstellt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Verunreinigung durch deren Anreicherung in einem Biofilter aus dem Wasser entfernt. Auf diese Weise ist es möglich, in einem kurzen Zeitraum sehr große Wassermengen zu reinigen. Es ist dadurch auch möglich, Oberflächen- und Grundwasser sogar von relativ geringen, jedoch noch immer schädlichen Mengen an Verunreinigungen zu reinigen. Die Retentionszeit des durch den Biofilter fließenden Wassers kann sehr kurz sein, da es bei der Filtration nicht notwendig ist, die für den relativ langsamen biologischen Abbau erforderliche Zeit zur Verfügung zu stellen. So ist die reinigende Wirkung der Apparatur in einer vorgegebenen Zeiteinheit um ein Vielfaches höher als die Behandlung der entsprechenden Wassermenge in dem gleichen Raum und in der gleichen Zeit mittels direktem biologischen Abbau der Verunreinigung. Auch wenn die zu behandelnde Wassermenge groß ist, kann die Apparatur klein sein.
Die Wirksamkeit und insbesondere die Abbaurate der zum Abbau von Verunreinigungen fähigen Bakterien hängt im allgemeinen von der Temperatur ab. Ein generelles Problem im Zusammenhang mit der Reinigung von Oberflächen- und Grundwasser betrifft die Wirksamkeit der Bakterien, die bei der Temperatur des eingespeisten Wassers, etwa 4 bis etwa 20ºC, nicht ihr Maximum erreicht. So wird im Fall, daß die Temperatur des eingespeisten Wassers und/oder andere Umstände die abbauende Wirksamkeit der Bakterien vermindern, kaum irgendein biologischer Abbau während des Filtrationsschritts erfolgen.
In Zusammenhang mit der Erfindung wurde beobachtet, daß ein zur Reinigung großer Wassermengen von hartnäckigen Verunreinigungen besonders geeignetes Verfahren durch ein Zweischritt-Verfahren bereitgestellt werden kann. In dem ersten Schritt wird die biologisch abbaubare Verunreinigung kontinuierlich durch Anreicherung in einem Biofilter aus einer großen, durch die Apparatur fließenden Wassermenge entfernt. In einem zweiten Schritt werden auf dem Biofilter immobil isierte Mikroorganismen in einer relativ kleinen Wassermenge zum Abbau der in dem Biofilter festgehaltenen Verunreinigung veranlaßt.
In diesem zweiten oder Bioabbau-Schritt kann eine relativ kleine, den Filter umgebende Wassermenge zirkulieren, wobei das Wasser leicht auf eine beim biologischen Abbau bevorzugte Temperatur zwischen 20 und 35ºC erwärmt werden kann. Es ist offensichtlich, daß im Fall, daß das Verfahren zur Reinigung von warmen Wasser verwendet wird oder die Wirksamkeit der Bakterien keine warme Umgebung erfordert, keinerlei zusätzliches Erwärmen notwendig ist.
Falls die Temperatur des eingespeisten Wassers und auch die anderen Umstände geeignet sind, können die immobilisierten Bakterien ihre die Verunreinigung abbauende Funktion bereits während des Filtrationsschritts aufweisen und die im Biofilter festgehaltene Verunreinigung abbauen. Das von der betreffenden Verunreinigung gereinigte Wasser wird dann kontinuierlich zusammen mit den Metaboliten der Verunreinigung aus dem Filter abgeführt. Die als Ergebnis der biologischen Wirksamkeit gebildeten Metaboliten können entweder ungefährliche, wasserlösliche Verbindungen sein, oder sie können in dem Biofilter in gleicher Weise wie die ursprüngliche Verunreinigung fixiert werden. Im letzteren Fall wird der die Verunreinigung abbauende Mikroorganismus vorzugsweise auch durch die biologische Wirksamkeit gebildete Verbindungen abbauen. Falls als Ergebnis des biologischen Abbaus gefährliche Abbauprodukte im Wasser gelöst werden, muß sichergestellt werden, daß während der Filtration kein Abbau erfolgt, oder die Abbauprodukte müssen in irgendeiner anderen Weise entfernt werden.
Die Einspeisung des durch den Biofilter zu reinigenden Wassers wird unterbrochen, sobald der Biofilter mit der Verunreinigung gesättigt ist. Diese Sättigung kann durch den Anstieg der Konzentration der Verunreinigung in dem durch die Apparatur fließenden Wasser nachgewiesen werden, d.h. durch die Tatsache, daß der Biofilter beginnt, die Verunreinigung nicht mehr zurückzuhalten. Tatsächlich lohnt es sich im allgemeinen jedoch nicht, den Biofilter mit der Verunreinigung zu sättigen. Insbesondere im Fall einer toxischen Verunreinigung hängt die Konzentration der Verunreinigung im Biofilter zum Zeitpunkt der Unterbrechung von der Toleranzgrenze der Mikroben ab. Das Einspeisen des Wassers sollte frühzeitig unterbrochen werden, bevor die Verunreinigungsmenge in dem Biofilter die Toleranzgrenze der immobilisierten Mikroorganismen sowie den Sättigungspunkt des Biofilters überschritten hat.
Nachdem eine geeignete Verunreinigungsmenge in dem Filter festgehalten wurde, wird das Einspeisen des Wassers unterbrochen, und eine relativ kleine Wassermenge kann in dem Biofilter zirkulieren. Zu dem gleichen Zeitpunkt soll darauf geachtet werden, daß sichergestellt ist, daß die umgebenden Bedingungen im Biofilter für die Wirksamkeit der die Verunreinigung abbauenden Bakterien so günstig wie möglich sind. So werden Temperatur, pH und Nährstoffe auf ein für die Wirksamkeit günstiges Niveau eingestellt und darauf geachtet, dieses im für die Biowirksamkeit der betreffenden Bakterien erforderlich Bereich aufrechtzuhalten.
Erfindungsgemäß kann der die Verunreinigung festhaltende Biofilter irgendein poröses Material umfassen, das die zu entfernende Verunreinigung reversibel festhält und gleichzeitig fähig ist, wirksam als Anlagerungssubstrat für die abbauenden Mikroorganismen zu wirken. Derartige, chemische Verbindungen festhaltende Materialien weisen im allgemeinen eine große spezifische Oberfläche und große Porosität auf. Im allgemeinen wirken beispielsweise poröse, organische Verbindungen gut als Biofilter.
Als Biofilter für Chlorphenole sollen Materialien wie Polyurethanharze sowie Holzspäne und Holzrinde erwähnt werden, wobei Polyurethan in dem erfindungsgemäßen Verfahren als am stärksten bevorzugt betrachtet wird. Das Polyurethanharz kann in einer Form vorliegen, die auf dem Wasser schwimmt oder es kann Polyurethan umfassen, das schwerer als Wasser ist und für die Immobilisierung der Bakterien spezifisch modifiziert ist. Die modifizierte Polyurethanmasse ist der bevorzugte Biofilter, da es aufgrund seiner großen Oberfläche und Oberflächenladung Chlorphenole in sich selbst bindet. Gleichzeitig ist diese Masse ein wirksames Anlagerungssubstrat für Mikroben.
Es wurde festgestellt, daß zerstoßene Holzrinde und Holzspäne Chlorphenole absorbieren (siehe Apajalahti et al., Microbiol. Ecol. 10 (1984), 359-367). Diese Materialien sind auch als Biofilter für Chlorphenole geeignet, da sie Chlorphenole reversibel aus Chlorphenol-haltigen Lösungen binden. Diese Materialien wirken gut als Anlagerungssubstrate für Mikroorganismen.
Die in dem vorliegenden Verfahren verwendbaren Mikroorganismen sind Mikroorganismen, die die zu entfernende Verunreinigung abbauen und die die Fähigkeit zur Immobilisierung auf dem als Biofilter wirkenden Träger aufweisen. Mikroorganismen, die irgendeine spezifische, gefährliche Verunreinigung selektiv spalten, sind in dem Fachgebiet bekannt, und der Fachmann kann unter diesen für jeden beliebigen Fall den geeignetsten Mikroorganismus auswählen.
Beispiele für solche Mikroorganismen beinhalten die Chlorphenol-abbauenden Mikroorganismen wie einige von Portier et al. offenbarte (Toxicity Assessment: An International Quaterly Vol.l (1986), 501-513), Arthrobacter- und Pseudomonas-Bakterien und in der US-Patentschrift 4,713,340 offenbarte reine Flavobacterium sp.-Kulturen (ATCC 39723), sowie der von Apajalahti et al. offenbarte (Int. J. Syst. Bacteriol. 36 (1986), 246-251), Rhpdococcus chloroohenolicus PCP-1 (DSM 43826).
In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung haben wir ferner einen bisher unbekannten Mikroorganismus Rhodococcus sp. CP-2 isoliert und gereinigt, der gemäß dem Budapester Vertrag am 13. Mai 1988 bei der Hinterlegungsstelle DSM (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH) hinterlegt wurde und die Nummer DSM 4598 erhielt.
Der Mikroorganismus Rhodococcus chlorophenolicus PCP-1 (DSM 43826) wurde ursprünglich bei der DSM hinterlegt und war dort während der Vervollständigung der vorliegenden Erfindung ständig verfügbar. Dieser Mikroorganismus wurde gemäß dem Budapester Vertrag erneut am 10. Januar 1989 bei der DSM hinterlegt und als DSM 5128 bezeichnet.
Beide vorstehend erwähnten Rhodococcus-Bakterien sind fähig, chlorierte Phenolverbindungen und ihre Derivate abzubauen, unterscheiden sich jedoch geringfügig in der Menge des abgebauten Chlorphenols. Der neue Mikroorganismus Rhodococcus CP- 2 weist eine etwas bessere Fähigkeit zum Abbau verschiedener anderer, sich von Pentachlorphenol unterscheidender Chlorphenole auf.
Der Mikroorganismus Rhodococcus sp. CP-2 wurde aus mit Chlorphenol verunreinigtem Boden isoliert. Der Boden wurde in einer Mineralsalzlösung in einen Schlamm überführt, woraus eine PCP-abbauende Mischkultur erhalten wurde. Die Kultur wurde durch wiederholte Zusätze von PCP (5 mg/l) angereichert. Anschließend wurde aus einer auf einer PCP enthaltenden (20 mg/l) Agarplatte wachsenden Kultur eine PCP- abbauende Kolonie ausgewählt und als CP-2 bezeichnet.
Rhodococcus sp. CP-2 weist Chrakteristika der nocardioformen Actinomyceten auf und wurde der Gattung Rhodococcus zugeordnet. CP-2 wuchs auf der Platte in Form orangegelber, schleimiger Kolonien und wies in der Inkubationsphase eine coccoid-Stäbchen-coccoide Zellmorphologie auf. Sichtbare Kolonien (Durchmesser 1-4 mm) erschienen nach einer Woche Inkubation. Das Wachstum erfolgte bei Temperaturen von 18-37ºC, nicht jedoch bei > 45ºC. Die optimale Wachstumstemperatur betrug 28ºC. Das Wachstum erfolgte in 0.003 und 3.0% NaCl, nicht jedoch in 7% NaCl. Das Wachstum erfolgte auf 1% Glucose, Fructose. Mannitol, Maltose (schwach), Sorbitol, Trehalose (schwach), Inositol und Mannose als Kohlenstoffquelle. Die Lyse der Zellen mit Methanol setzte die folgenden einfachen Fettsäuren frei (die relative Häufigkeit ist in Klammern angegeben): C10:0 (3), C14:0 (6), C16:0 (23), C16:1cis9 (2), C16:1trans9 (9), C18:0 (1), C18:1trans9 (19) und 10CH&sub3;C18 (Tuberculostearinsäure) (12). Die Zellwand enthielt Mycolsäuren mit einer Länge von 32-26 Kohlenstoffatomen. Die Menaquinone enthielten 9 Isopreneinheiten und eine hydrierte Doppelbindung (Typ MK-9H2).
CP-2 ist fähig, chlorierte Phenole als seine einzige Kohlenstoffquelle zu verwenden, und er entfernt in fünf Stunden 10 uM PCP zu einer Konzentration von 1 ug/l. Der Stamm CP-2 baut auch verschiedene andere chlorierte Phenole ab, wie tetra-, tri- und dichlorierte Phenole, Guaiacole und Syringole, und er verliert seine Fähigkeit zum Abbau von Chlorphenolen nicht, wenn er in ein Substrat ohne Chlorphenole überführt wird. Die Stämme Rhodococcus sp. CP-2 sowie der zuvor isolierte Rhodococcus chlorophenolicus PCP-1 (DSM 43826) sind für die Reinigung von Wasser gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders geeignete Bakterien, da sie fähig sind, Wasser fast vollständig von aus dem Biofilter freigesetzten Chlorphenolen zu reinigen (siehe z.B. Fig.3). Es ist offensichtlich, daß auch von diesen Bakterien stammende Chlorphenol-abbauende Stämme sowie andere Mikrobenstämme mit der entsprechenden Fähigkeit zum Abbau in dem vorliegenden Verfahren verwendet werden können.
In dem folgenden Reaktionsschema ist der aerobe Abbau von Pentachlorphenol zu Kohlendioxid und anorganischem Chlorid durch die Wirkung der Bakterien der Gattung Rhodococcus dargestellt:
Es muß zur Kenntnis genommen werden, daß die ersten Abbauprodukte der Chlorphenole Chlorhydroquinone sind. Derartige Verbindungen werden beispielsweise als Photochemikalien verwendet und können so gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aus den Abwässern der Photoindustrie entfernt werden.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die die Verunreinigung abbauenden Mikroorganismen in einer an einen festen Träger gebundenen, immobilisierten Form verwendet. Vorzugsweise werden die abbauenden Bakterien in einem Nährmedium zusammen mit einer das feste Trägermaterial umfassenden Masse inkubiert, wobei die Bakterien an den Träger gebunden werden. Die Bindung kann beispielsweise auf Adsorption oder kovalenter Bindung beruhen. Im Fall der Immobilisierung von Chlorphenol-abbauenden Rhodococcus-Stämmen auf einem Träger wie Polyurethanharz oder Holzrinde werden die Mikroorganismen durch ein bei Verwendung von Zucker als Köhlenstoffquelle auftretendes schleimiges Wachstum der Mikroben gebunden.
Die Fähigkeit der Bakterien Rhodococcus CP-2 und Rhodococcus chlorophenolicus PCP-1 zum Abbau von Chlorphenol ist genetisch stabil, bedarf jedoch einer Induktion. Die Fähigkeit der Bakterien zum Abbau der Verunreinigung kann entweder vor der Immobilisierung oder danach induziert werden. In Zusammenhang mit der Induktion werden die Bakterien mit der abzubauenden Chemikalie sowie mit dem Nährmedium versorgt, so daß die Bakterien die die spezifische Verunreinigung abbauenden Enzyme herstellen.
Bei der praktischen Anwendung kann die Biomasse auf dem Träger immobilisiert werden, indem eine Reinkultur eines in einem Fermenter inkubierten Stamms durch die Trägermasse zirkuliert bis eine ausreichende Menge der Biomasse an den Träger angelagert wurde.
Der die Chlorphenol-abbauenden, immobilisierten Mikroorganismen der Gattung Rhodococcus umfassende Träger ist ein in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung entwickeltes neues Produkt. In den Ausführungsformen der Erfindung umfassen die bevorzugten Träger organische, poröse Materialien wie Holzrinde, Holzspäne und modifizierte Polyurethanharze. Die auf einem Träger immobilisierten Mikroorganismen der Gattung Rhodococcus behalten ihre Wirksamkeit über einen langen Zeitraum. Dies ist ein großer Vorteil bei ihrer kommerziellen Anwendung.
Da Salzsäure als ein Produkt des biologischen Abbaus der Chlorphenole gebildet wird, muß die durch den Reaktor zirkulierende Flüssigkeit während des Abbauschritts gepuffert werden. Andererseits müssen dem Reaktor keine Nährstoffe zugesetzt werden, da die Mikroorganismen in dem Reaktor fähig sind, den aus dem Chlorphenol stammenden Kohlenstoff als ihre einzige Kohlenstoffquelle zu verwenden.
Es kann notwendig sein, die Biomasse des Reaktors nach jedem oder mehreren Schritten des biologischen Abbaus zu aktivieren oder zu regenerieren, indem Nährstoff-haltiges Wasser durch den Reaktor zirkuliert. Der Reaktor wird vorzugsweise mit Zuckerquellen versorgt, die das Wachstum des betreffenden Mikroorganismus begünstigen. Die Bakterien werden vorzugsweise mit einer Kohlenstoffquelle versorgt, die eine maximale vorteilhafte Wirkung auf den gewünschten Bakterienstamm aufweist, die jedoch eine minimale Anzahl anderer Bakterien verwenden können. Auf diese Weise nimmt die Anzahl der gewünschten Mikroben zu und etwas der abgelösten Biomasse wird in dem aus dem Reaktor abgeführten Wasser nachgewiesen. Während des Abbau- und Filtrationsschritts wird jedoch im wesentlichen keine Biomasse von dem Träger abgelöst.
Nach der Regeneration oder in Zusammenhang mit der Regeneration kann es notwendig oder zumindest vorteilhaft sein, den die Verunreinigung abbauenden Mechanismus in dem Mikroorganismus zu reindunzieren. Dies erfolgt, indem dem Reaktor eine kleine Menge der Verunreinigung z.B. Chlorphenol zugeführt wird, so daß die Biosynthese des abbauenden Enzyms in Gang gesetzt wird.
Der Reaktor kann bei Bedarf beispielsweise durch Waschen mit Wasser unter Druckausgleich mittels der zur Zirkulation verwendeten Pumpe gesäubert werden oder, falls der Reaktor verstopft ist, kann die Säuberung durch geeignete Einstiegsoder Ladeöffnungen in dem Reaktor erfolgen.
Das vorliegende Verfahren wird vorzugsweise in einem zumindest aus zwei Reaktoren bestehenden Reaktorsystem ausgeführt, wobei einer dieser Reaktoren bei dem Filtrationsschritt des Verfahrens aktiv ist, während in dem anderen das biologische Abbauverfahren stattfindet. Es kann vorteilhaft sein, das vorliegende Verfahren in einem System aus verschiedenen, parallel oder in Reihe verbundenen Reaktoren auszuführen, so daß das biologische Abbauverfahren in irgendeinem Reaktor stattfinden kann, während die anderen Reaktoren als Biofilter fungieren.
Falls das System mehr als zwei Reaktoren umfaßt, rotieren die Behandlungsschritte der Reaktoren periodisch, so daß der Reaktor, der zu einem gegebenen Zeitpunkt eine Verunreinigung am längsten festgehalten hat, als nächster mit dem Abbauschritt verbunden wird. Der Reaktor, der in dem vorhergehenden Zyklus den Abbau- und einen eventuellen Aktivierungsschritt durchlaufen hat, wird als letzter einer Reihe von Filtrationsreaktoren angeschlossen.
Figur 1 stellt einen für die Reinigung von Chlorphenolhaltigem Wasser geeigneten Reaktor dar. Der Bioreaktor beinhaltet verschiedene übereinander liegende Kammern 1. Diese Kammern sind mit einer Masse gefüllt, die als Anlagerungsoberfläche für die Mikroben fungiert. Die Mikroben auf der Oberfläche dieser Masse sind zum Abbau von Chlorphenolen fähig. Der Reaktor wird mit dieser Masse durch die Ladeöffnungen 2 beladen. Diese Masse ist auf perforierten Platten 4 lokalisiert, die die Füllmasse tragen und den Reaktorraum in getrennte Kammern unterteilen. Falls es sich bei der abbauenden Wirksamkeit der Mikroben um einen aeroben Prozeß handelt, der Belüftung erfordert, wird der Reaktor mittels einer Belüftungseinheit 5 mit Luft versorgt. Das zu reinigende Wasser wird durch das Rohr 10 mittels einer Pumpe zur Einspeisung und für die Zirkulation 7 durch das Einspeisungs- und Zirkulationsrohr 8 in den drehbaren Sprinkler 6 eingespeist, der das verunreinigte Wasser einheitlich im Reaktor verteilt.
An der Spitze des Reaktors befindet sich ein Entlüftungsrohr 12 für jedes beliebige bei dem biologischen Abbau gebildete Gas und zur Ableitung des belüftenden Gases. In dem unteren Teil des Reaktors befindet sich ein Abführrohr 11 für das gereinigte Wasser. Jede Kammer umfaßt Hähne 9 zur Probenentnahme. Jeder Reaktor umfaßt ferner ein mit der Nummer 3 bezeichnetes überwachungsrohr zum Nachweis des Flüssigkeitsspiegels. Das Zirkulationsrohr 8 des Reaktors umfaßt ferner Wärmewiderstände (nicht dargestellt), die zum Erwärmen des zirkulierenden Wassers auf die gewünschte, für die biologische Abbau-Wirksamkeit der Mikroben erforderliche Temperatur verwendet werden können. Das Rohr 8 kann ferner ein durch ein Ventil verschließbares Einspeisungsrohr umfassen, das für jede beliebige Einspeisung von Puffer und/oder Nährlösung verwendet werden kann. Diese Nährlösung wird besonders in der Regenerationsphase des Reaktors in das zirkulierende Wasser eingespeist.
In dem Reaktorsystem können mehrere derartige Reaktoren parallel oder in Reihe verbunden sein, so daß das mittels einer Pumpe (oder Pumpen) eingespeiste Wasser durch Einstellen der geeigneten Ventile jedem beliebigen Reaktor zu bzw. ab- oder vom System abgeleitet werden kann. In einem derartigen System kann jeder beliebige Reaktor (Reaktoren) von der Route des eingespeisten Wassers abgekoppelt werden, wobei das Wasser in einem derartigen Reaktor bzw. Reaktoren durch das Zirkulationsrohr zirkulieren kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in einem Reaktor gemäß Figur 2 durchgeführt werden, wobei der Träger 1 Chlorphenol-abbauende Mikroben umfaßt, die an dessen Oberfläche angelagert sind. Das einzuspeisende Wasser wird mittels einer Pumpe 3 zur Einspeisung und Zirkulation durch ein Zuflußrohr 4 in den unteren Teil des Reaktors geleitet. Nachdem das Wasser durch den Biofilter 1 geflossen ist, wird das gereinigte Wasser zu einer Abscheidekammer 2 an der Spitze des Reaktors geleitet. Das Wasser wird durch ein Abführrohr 5 abgeleitet.
Der Reaktor wird für die aerobe Wirksamkeit der Mikroben durch ein perforiertes Belüftungsrohr 6 in dem unteren Teil des Reaktors belüftet und die Reaktorgase durch das Rohr 7 abgeführt.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch in irgeneiner Weise zu begrenzen.

Beispiel 1

Isolierung von einem eine Verunreinigung abbauenden Mikroorganismus

10-15 g verunreinigte Boden- oder Schlammproben wurden auf eine Weichholz-Rindenspäne als festen Träger enthaltende 500 ml Säule gegeben. Man ließ 200 ml Mineralsalzlösung durch diese Säulen laufen. Tetrachlorguaiacol (TeCG) wurde wöchentich zu einer Konzentration von 10 bis 50 uM zugesetzt. Nach drei Monaten wurde beobachtet, daß die durchlaufenden Flüssigkeiten Mischkulturen enthielten, die wiederholt zugesetztes TeCG (10 uM) entfernten. Diese durch die Perkolatoren erhaltenen Kulturen wurden durch wiederholte Verdünnungen und Zugabe von 10 bis 20 uM TeCG in Intervallen von 2 bis 3 Tagen angereichert. Proben dieser Kulturen wurden auf 10 uM TeCG enthaltendem DSM-65 Agar (Glucose 4.0 g, Hefeextrakt 4.0 g, Malzextrakt 4.0 g, H&sub2;O 1000 ml, pH 7.2) ausplattiert. 130 Kolonien jeder Mischkultur wurden auf TeCG-Abbau getestet, indem die TeCG-Entfernung aus der Lösung gemessen wurde. Die TeCG-abbauenden Kolonien wurden gereinigt.
Rhodococcus CP-2 (DSM 4598) wurde unter anderen mittels eines entsprechenden Pentachlorphenol als Anreicherungssubstrat verwendenden Verfahrens erhalten. Dieser Mikroorganismus entfernte innerhalb von 5 Stunden 10 uM Pentachlorphenol (PCP) vollständig und 70% des ¹&sup4;C-markierten PCP wurde als ¹&sup4;CO&sub2; freigesetzt (siehe Fig.3). In Fig.3 ist der Abbau von mit ¹&sup4;C-PCP versetztem 10 uM PCP in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. In der Kurve bezeichnet das Symbol o die PCP- Konzentration und das Symbole die Freisetzung von ¹&sup4;CO&sub2;.
Der Stamm CP-2 baute auch andere chlorierte Phenole, Guaiacole und Syringole in 10 uM Lösungen ab. In diesen Tests wurden Pentachlorphenol (PCP), 2,3,4,5-Tetrachlorphenol (2345-TeCP), 2,3,4,6-Tetrachlorphenol (2346-TeCP), 2,3,5,6- Tetrachlorphenol (2356-TeCP), 2,3,4-Trichlorphenol (234-TCP), 2,3,5-Trichlorphenol (235-TCP), 2,3,6-Trichlorphenol (236- TCP), 3,4,5-Trichlorphenol (345-TCP), 2,5-Dichlorphenol (25- DCP), Tetrachlorguaiacol (oder Tetrachlor-2-methoxyphenol) (TeCG), 2,4,5-Trichlorguaiacol (245-TCG), 3,4,6-Trichlorguaiacol (346-TCG), 3,5,6-Trichlorguaiacol (356-TCG), 4,5,6-Trichlorguaiacol (456-TCG), 3,4-Dichlorguaiacol (34-DCG), 3,5- Dichlorguaiacol (35-DCG), 3,6-Dichlorguaiacol (36-DCG), Trichlorsyringol (oder Trichlor-2,6-methoxyphenol) (TCS) und 3,5-Dichlorsyringol (35-DCS) in 48 Stunden abgebaut.
Mittels eines entsprechenden Verfahrens können auch andere Verunreinigungen abbauende Bakterien sowie weitere Chlorphenol-abbauende Bakterien isoliert werden. Diese Bakterien können in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden.

Beispiel 2

Immobilisierung des Mikroorganismus auf einem Träger

Reinkulturen der Chlorphenol-abbauenden Mikroorganismen Rhodococcus chlorophenolicus PCP-1 (DSM 43826) und Rhodococcus CP- 2 (DSM 4598) wurden auf einer das Polyurethanharz REA 90/16 (hergestellt von der Bayer AG, Westdeutschland) umfassenden Polyurethanharz-Masse immobilisiert. Dieses Polyurethan wurde zur Immobilisierung der Bakterien modifiziert (Partikelgröße unter 10 mm; Dichte von 1.14 bis 1.05 kg/l bei 20ºC; Gewicht in Suspension 115 kg in kg Trockensubstanzen/m&sub3; Suspensionsvolumen; Sedimentationsrate: 94 ± 6 m/h).
Die Bakterien-Mischkultur wurde in einem Fermenter in Gegenwart des Trägers unter Verwendung von 1% Glucose, 1% Sorbitol als Kohlenstoffquelle inkubiert. Während des Wachstums sonderten die Bakterien Schleim ab und lagerten sich perzeptiv an die Oberfläche des Trägermaterials an. Die Inkubation wurde beendet, nachdem sich ausreichend Biomasse gebildet hatte.
Die die immobilisierte Rhodococcus-Kultur enthaltende Polyurethanmasse wurde 20 Tage bei +4ºC gelagert. In einem nach dieser Lagerung ausgeführten Test wurde festgestellt, daß die Mikroben noch immer zum Abbau von Chlorphenolen fähig sind.
Es wurde festgestellt, daß die Chlorphenol-abbauenden Rhodococcus-Bakterien sogar nach der Lagerung über ein Jahr bei +4ºC Chlorphenole abbauen.

Beispiel 3

Bioreaktor-Funktion

Die Tests wurden in einem Laborgrößen-Versuchsreaktor von 0.5 l durchgeführt. Dieser Versuchsreaktor wies an der Spitze eine Öffnung zur Einspeisung von Wasser und eine Gasentlüftungsöffnung, im Boden eine Wasserabführöffnung und im unteren Teil eine Belüftungsöffnung auf. Als Trägermaterial wurde modifiziertes Polyurethan REA 90/16 (Hersteller Bayer AG, Westdeutschland) verwendet. Die Menge der Masse in dem Reaktor betrug 400 ml.
Als abbauende Mikroben wurden Rhodococcus chlorophenolicus- Bakterien (DSM 43826) und Rhodococcus CP-2 (DSM 4598) verwendet. Die Mikroben wurden auf dem Träger aus Polyurethanharz durch Inkubation in einem geeigneten Nährmedium zusammen mit diesem Harz immobilisiert.
Der Versuchsreaktor wurde mit dem beide Mikroorganismen- Typen in einer immobilisierten Form umfassenden, aktiven Harz gefüllt. Ein identischer Referenzreaktor (steril) wies keine Mikroben auf. Der Zweck des sterilen Paralleltests bestand in der Überprüfung der Bindung der Chlorphenole an die Oberfläche der Masse und der Eliminierung des Anteils eines beliebigen nicht-biologischen Mechanismuses an dem Abbau.
Die Einspeisung umfaßte Chlorphenol-haltiges Wasser mit einem Chlorphenol-Gehalt von entweder 0.1, 5, 10 oder 20 mg/l. Die Einspeisungsrate betrug 2 Vol/Tag. Die Temperatur betrug +25ºC, die Belüftungsrate 5 ml/min. Um den pH etwa bei 7 zu halten, wurde eine leichte Pufferung mit einem Phosphatpuffer durchgeführt.
In Zusammenhang mit dem Test wurde Chlorphenolabbau beobachtet:
1) durch die Zunahme von anorganischem Chlorid in dem aus dem Biofilter abgeführten Wasser. Das Chlorid stammte von dem an das Chlorphenolmolekül gebundenen Chlor;
2) durch Zugabe von ¹&sup4;C-markiertem Pentachlorphenol in den Reaktor wurde angezeigt, daß von dem markierten PCP-Ring stammendes ¹&sup4;C-kohlendioxid mit dem Entlüftungsgas abgeführt wurde;
3) durch Messung des Gesamt-Chlorphenol-Gehalts des abgeführten und eingespeisten Wassers mittels Gaschromatographie;
4) durch Vergleich der Analyseergebnisse des aktiven und des sterilen Biofilters wurde festgestellt, daß nur die aktive Säule Chlorphenole abbaute.
Chlorphenole (in Form eines Ky-5 genannten Holzschutzmittels, Hersteller Kymi Oy, Kuusankoski, Finnland) wurden während 63 Tagen gemäß den Werten in Tabelle 1 in die Reaktoren eingespeist. Der Chlorphenol-Gehalt in der eingespeisten Lösung wurde mittels Gaschromatographie gemessen. Tabelle 1 Der Chlorphenol-Gehalt (Ky-5) in der während des Tests in die Biofilter eingespeisten Lösung Zeit (Tage) Chlorphenol-Gehalt (mg/l)
Der durchschnittliche Chlorphenol-Gehalt des Holzschutzmittels Ky-5 ist in der folgenden Tabelle 2 in Gewichtsprozent offenbart. Tabelle 2 Chlorphenol Prozent
Die Nährstoff-Konzentration (N, P usw. ) in der während des Tests eingespeisten Flüssigkeit war sehr niedrig, so daß die Anzahl der Zellen nicht zunehmen wird und der Reaktor Mikroben frei setzt.
Am 7. Tag wurde ¹&sup4;C-markiertes Pentachlorphenol, dessen Ring- Kohlenstoffatome zufällig markiert waren, in die Reaktoren eingespeist, um die Mineral isierung von Pentachlorphenol durch ¹&sup4;C-markiertes Kohlendioxid anzuzeigen.
Während des gesamten Tests blieb der sterile Biofilter frei von Mikroben-Wachstum. Er gab kein radioaktives Kohlendioxid oder anorganisches Chlor ab.
Die Versuchsergebnisse sind in den Figuren 4 bis 6 zusammengefaßt.
Figur 4 stellt den Abbau von Chlorphenol zu anorganischem Chlorid in dem Biofilter dar. Die obere Kurve stellt die Summe des während des Tests in die Reaktoren eingespeisten Chlorphenols (CP) dar. Die untere Kurve stellt das hergestellte Chlorid (Cl&supmin;) dar. Das Chlorid stellt etwa 60% des Gewichts des Chlorphenols dar. Eine Berechnung auf dieser Basis zeigt an, daß die immobilisierten Zellen während der 63 Tage etwa 55% des zugesetzten Chlorphenols abgebaut haben. Das restliche Chlorphenol ist an den Polyurethan-Träger gebunden.
Figur 5 zeigt eine Darstellung des biologischen Abbaus von Pentachlorphenol durch die Aktivität der immobilisierten Bakterien. Das am 7. Tag des Tests zugesetzte radioaktive Pentachlorphenol (die Ring-Kohlenstoffatome sind zufällig mit ¹&sup4;C markiert) (55500 cpm) zerfiel in markiertes Kohlendioxid. Die Ausbeute betrug annährend 50%. Ein Teil des markierten PCP blieb für die Bakterien unzugänglich, da es an die Polyurethanmasse gebunden war. Eine kleine Menge wurde möglicherweise in Zellmasse umgewandelt. Aus dem Abbau-Reaktor wurde keine Radioaktivität freigesetzt.
Figur 6 stellt die aus jedem der Reaktoren abgeführte Chlorphenolmenge dar. Der sterile sowie der Bakterien-haltige Biofilter band während 25 Tagen wirksam Chlorphenole. Danach beginnt der Reaktor, in dem kein Abbau stattfindet, sehr schnell Chlorphenole freizusetzen. Der abbauende Biofilter läßt dagegen nur sehr wenig Chlorphenol durch. Der Gehalt in dem abgeführten Wasser blieb im allgemeinen unter der für den Chlorphenol-Gehalt von Haushaltswasser akzeptierten Grenze von 10 ug/l. In dem aus dem sterilen Filter abgeführten Wasser stieg der Gehalt am Ende des 60. Versuchstages bis zu einem Wert von 1 mg/l. Dies ist eine Folge der Sättigung der Polyurethanmasse mit Chlorphenol.

Beispiel 4

Ein mit eingespeistem kaltem Wasser durchgeführter Test

In diesem Test wurde die gleiche Versuchsapparatur wie in Beispiel 3 verwendet. Chlorphenol-haltiges, kaltes Wasser (+5ºC) wurde über drei Tage in den Reaktor eingespeist und eine leichte Abnahme der Chlorphenol-Bindungskapazität festgestellt.
Anschließend wurde der Reaktor auf Raumtemperatur (+25ºC) gebracht. Er begann sofort Chlorphenol abzubauen. Die Chloridmenge in der zirkulierenden Flüssigkeit stieg als ein Hinweis auf Chlorphenolabbau stark an.
Während eines fortlaufenden Tests (der Test wurde über 98 Tage fortgesetzt) wurde die Reinigung des kalten Wassers zu verschiedenen Zeitpunkten in dem vorstehend beschriebenen Reaktor getestet. In diesen Tests wurde über 2 Tage oder 1 Tag Chlorphenol in der in Tabelle 3 angegebenen Menge enthaltendes Wasser in den Reaktor eingespeist. Anschließend wurde das Einspeisen des Wassers unterbrochen und das Wasser zirkulierte 5 bzw. 16 Tage bei +25ºC in dem Reaktor. Die Parameter des Tests und die Testergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.
Die Chloridmengen in der aus dem Versuchs- und Referenzreaktor während der kalten Behandlung abgeführten Flüssigkeit waren identisch. Nach dem Erhitzen der Reaktoren war der Chlorid- Gehalt in der aus dem Versuchsreaktor abgeführten Flüssigkeit jedoch sofort höher als der des Referenzreaktors, d.h. die Aktivität der Mikroben setzt sofort ein, wenn die Temperatur auf eine die mikrobielle Wirksamkeit fördernde ansteigt. Tabelle 3 Absorption der Chlorphenole in der Kälte mit anschließendem Abbau bei +25ºC Während des Absorptionsschritts abgeführtes Chlorophenol (ug/l) Versuchstag Absorption in der Kälte (Tag)/ Abbauschritt (Tag) Kälte/ Abbau in der Kälte eingespeistes Chlorophenol (mg) Beim Abbau freigestetzes Chlorid (mg) Prozent des zugesetzten Versuchsreaktor Vergleichsreaktor

Claims

1. Verfahren zur mikrobiologischen Reinigung von mit chlorierten Phenolverbindungen und/oder Derivaten davon (Chlorphenole) verunreinigtem Wasser, wobei in dem Verfahren das zu reinigende Wasser durch ein Biofilter geleitet wird und Chlorphenol abbauende Mikroorganismen, die auf dem Biofilter immobilisiert sind, zum Abbau der Chlorphenole veranlaßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das zu reinigende Wasser durch ein poröses Biofilter geleitet wird, das chlorphenole aus dem wäßrigen Medium reversibel festhalten kann und ein Anlagerungssubstrat für die Chlorphenol abbauenden Mikroorganismen bilden kann, so daß die Chlorphenole im Biofilter festgehalten werden, und

b) das Durchlaufen des eingespeisten Wassers durch das Biofilter unterbrochen wird und die auf dem Biofilter immobilisierten chlorphenol abbauenden Mikroorganismen zum Abbau der festgehaltenen Chlorphenole veranlaßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine relativ kleine Menge Wasser, die den Biofilter in Schritt b) umgibt, während dieses Schrittes im Biofilter zirkuliert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Parameter des den Biofilter in Schritt b) umgebenden Wassers so angepaßt werden, daß man eine Umgebung erhält und/oder aufrechterhält, die für die Wirksamkeit der abbauenden Mikroorganismen günstig ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die anzupassenden parameter ausgewählt sind aus Temperatur, pH-Wert und Nährstoffen.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zu reinigende Wasser kälter ist als die Temperatur, bei der die abbauenden Mikroorganismen wirksam sind, und die Temperatur während des Filtrationsschrittes auf der Höhe der Temperatur des eingespeisten Wassers gehalten wird und die Temperatur des den Biofilter umgebenden Wassers am Beginn von Schritt b) auf einen Wert zwischen 20 und 35ºC gebracht wird, der für die Wirksamkeit der abbauenden Mikroorganismen günstig ist, und daß das Wasser bei dieser Temperatur gehalten wird, bis die festgehaltenen Chlorphenole im wesentlichen zersetzt sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das zu reinigende Wasser Oberflächenwasser oder Grundwasser ist.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die abbauenden Mikroorganismen Bakterien der Gattung Rhodococcus umfassen, die chlorierte Phenolverbindungen und deren Derivate abbauen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Bakterien Rhodococcus sp. CP-2 (DS 4598) und/oder Rhodococcus chlorophenolicus PCP-1 (DSM 43826) sind.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Biofilter ein poröses Material umfaßt, das reversibel chlorphenole festhält und auf dem chlorphenol abbauende Mikroorganismen immobilisiert sind.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das poröse Material ausgewählt ist aus Polyurethanharz, Holzrinde oder Holzspänen.

11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Biofilter ein Polyurethanharz umfaßt, das für die Immobilisierung von Mikroben modifiziert wurde und auf dem Chlorphenol abbauende bakterielle Kulturen von Rhodocuccus immobilisiert sind.

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Biofilter nach Durchführung des Schrittes b) wieder in Schritt a) eingesetzt wird, indem zu reinigendes Wasser hindurchgeleitet wird, und daß diese Wirkungskette aus den Schritten a) und b) wiederholt wird.

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Biofilter mindestens zwei Biofilter umfaßt, die in Reihe oder parallel geschaltet sind, so daß, wenn das eine Biofilter in Schritt b) eingesetzt wird, das andere Biofilter Chlorphenole aus dem eingespeisten Wasser filtriert.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das eingespeiste Wasser durch zwei oder mehrere Biofilter geleitet wird, die in Reihe geschaltet sind, und daß das Biofilter, das das erste in der Durchflußsequenz war, in Schritt b) eingesetzt wird, und das Biofilter, das in Schritt b) eingesetzt wurde, als das letzte Filter in der Durchflußseguenz des eingespeisten Wassers geschaltet ist.

15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die auf dem Biofilter immobilisierten Mikroorganismen in Abständen nach Schritt b) regeneriert werden, indem nährstoffreiches Wasser durch das Biofilter zirkuliert, so daß die Mikroorganismen in ihrer Zahl ansteigen.