Scum in Activated Sludge Plants: Impact of Non-filamentous and Filamentous Bacteria (2000)

Excessive scum production is a widespread phenomenon in present activated sludge wastewater treatment. The question how foaming is initiated and stabilized is still unanswered. Hydrophobic wastewater ingredients and surface active material such as synthetic surfactants are discussed among others as major causative agents for scum production. Focusing on biological impacts non-filamentous bacteria isolated from scum turned out to contribute to flotation by both cell surface hydrophobicity and emulsification activity, depending on the prevailing substrate and milieu conditions. The biological characterization of scum based on microscopic sludge investigation of conspicuous microorganisms resulted in a significant shift of filamentous and non-filamentous organism populations with Gram-positive bacteria prevailing in present nutrient removal plants as compared to the situation ten years ago. Their hydrophobic cell surface is supposed to support adherence and stabilization of interfaces and thus promote sludge flotation. In scum six types of filamentous bacteria turned out to be numerous: Microthrix parvicella and nocardioform actinomycetes, both of them being enriched in the scum fraction, moreover Nostocoida limicola and Eikelboom types 0041/0675, 1851, and 0092. Possible interactive mechanisms between non-filamentous and filamentous scum bacteria and their selection factors are discussed in order to contribute to a better understanding of scum formation and to provide efficient troubleshooting measures. Schaum in Belebungsanlagen: Einfluss nicht-fädiger und fädiger Bakterien Starke Schaumbildung ist gegenwärtig ein weit verbreitetes Phänomen in Kläranlagen nach dem Belebungsverfahren. Die Frage nach Entstehung und Stabilisierung dieser Schäume ist nach wie vor ungeklärt. Hydrophobe Abwasserbestandteile und oberflächenaktive Stoffe wie etwa Tenside werden unter anderem als wichtige Ursache der Schaumbildung diskutiert. Die Suche nach biologischen Einflüssen ergab, dass aus Schaum isolierte Bakterien ohne Fadenbildung sowohl durch Oberflächenhydrophobierung als auch durch die Bildung stabiler Emulsionen zur Flotation beitragen, abhängig von den vorherrschenden Substrat- und Milieubedingungen. Die biologische Charakterisierung von Schaum, basierend auf mikroskopischen Untersuchungen auffälliger Organismen in belebtem Schlamm, ergab in Anlagen mit Stickstoff- und Phosphorentfernung eine deutliche Verschiebung hin zu Gram-positiven Bakterien – Fadenbakterien und solche, die nicht fädig wachsen – im Vergleich zu den vor etwa 10 Jahren üblichen Anlagen zur reinen Elimination von Kohlenstoffverbindungen. Die hydrophobe Oberfläche dieser Organismen scheint der Adhäsion an und Stabilisierung von Grenzflächen und damit der Flotation förderlich zu sein. In Schaum wurden sechs wichtige Fadenorganismen festgestellt: Microthrix parvicella und nocardioforme Actinomyceten, die beide in der Schaumfraktion angereichert werden, des Weiteren Nostocoida limicola und die zunächst noch mit Nummern benannten Fadenbakterien Eikelboom Typ 0041/0675, 1851 und 0092. Mögliche Interaktionen zwischen nicht-fädigen und fädigen Schaumbakterien sowie ihre Selektionsfaktoren werden diskutiert. Damit wird angestrebt, dem Praktiker über ein besseres Verständnis der Schaumbildung effektive Bekämpfungsmaßnahmen an die Hand zu geben.