biologisk rensning

Biologisk rensning, rensning af forurenet vand, jord, luft og affald vha. mikroorganismer, som kan nedbryde kemiske forbindelser. Bakterier er særlig velegnede, fordi nogle er bredspektrede og kan rense sammensat forurening, mens andre er højt specialiserede og kan omdanne specielle stoffer. Mikroorganismer kan i mange tilfælde nedbryde miljøfarlige stoffer uden selv at tage skade.

Ved biologisk rensning udnytter og optimerer man processer, som man kender fra naturen. I tekniske anlæg kan omsætningshastigheden øges 100-1000 gange i forhold til de naturlige hastigheder; større hastighed betyder mindre anlægsvolumen og mindre anlægsudgifter. Der er to vigtige udviklingstendenser i biologisk rensning. Den ene er forøgelse af proceshastigheden; den anden er udviklingen af processer, der kan nedbryde specielle miljøgifte.

Den første tekniske brug af biologisk rensning var til rensning af drikkevand. I 1850'erne begyndte man at filtrere drikkevandet gennem sandfiltre for at fjerne bakterier, senere for også at fjerne jern og mangan. Filtreringen skete under medvirken af mikroorganismer, hvilket man dog ikke var klar over på det tidspunkt. Organismerne bidrog til fjernelse af både organisk stof, jern og mangan. Fra 1890 og frem udvikledes biologisk spildevandsrensning i større skala (se biofilm og aktiv slamanlæg). Fra omkring 1970 begyndte man at udnytte biologisk rensning til behandling af fast og flydende affald i biogasanlæg og på lossepladser; i 1980'erne endvidere til behandling af forurenet jord og grundvand og senere forurenet luft. I takt med en stigende forståelse for de forhold, der styrer mikroorganismernes omsætning, er biologisk rensning udviklet mod stadig mere komplicerede og højtydende procesanlæg.

Det tekniske dilemma for alle biologiske rensningsprocesser er ønsket om øget proceshastighed samtidig med højest mulig rensningseffektivitet. Jo mere effektiv rensningen skal være, desto langsommere arbejder mikroorganismerne; hvis de skal rense op, så skal de sultes. En hurtigere rensning opnås, når temperaturen øges; det gælder op til ca. 35 °C. Endnu højere temperaturer kan undertiden give noget højere omsætningshastighed, men opvarmning vil dog ofte være uøkonomisk, især for aerob (iltforbrugende) biologisk rensning, som selv ved lav temperatur forløber ret hurtigt. I praksis er det stort set kun biogasprocesser, der opvarmes for at øge den langsomme anaerobe (iltfri) omsætningshastighed.

Mikroorganismerne skal være i tæt kontakt med det stof, de skal omsætte, hvilket ofte er et stort problem i praksis. I luft og vand kan det afhjælpes med omrøring. Ved rensning af olieholdig jord sendes vand, der bliver tilsat ilt eller nitrat, gennem jorden for at få omsætningen til at forløbe. Man kan også øge koncentrationen af mikroorganismer i anlægget, hvilket sker i biofilmprocesser. Derved opstår et dilemma, da høje koncentrationer af mikroorganismer mindsker muligheden for god kontakt med det stof, der skal omsættes. Jo tættere mikroorganismerne er pakket, desto mere spærrer de for hinandens adgang til føden.

De fleste mikroorganismer kan nedbryde organisk stof, som det fx findes i husspildevand. Blandt de mange naturligt forekommende organismer udvælges de rette af procesomstændighederne. Hvis man skal have omdannet specielle stoffer som fx ammonium eller klorerede organiske forbindelser, er der ofte behov for at fremelske de rigtige bakterier, enten ved at sikre sig helt specielle procesomstændigheder eller ved at tilsætte bakterier, der kan omdanne det specielle stof.

Rensningen må foregå trinvist, når der er brug for en række forskellige mikroorganismer, der hver kræver særlige vilkår. Et eksempel er fjernelse af klorerede organiske stoffer fra jord eller grundvand. Stoffer med mange kloratomer, fx pentaklorfenol, kan nedbrydes anaerobt til stoffer med få kloratomer. Disse kan derefter nedbrydes aerobt. Et andet eksempel er kvælstoffjernelse, hvor de mange forskellige mikroorganismer, der medvirker, kan være enten adskilt eller samlet i et stort mikrobielt konsortium, som underkastes varierende forhold.

I visse tilfælde af biologisk rensning sker der ingen nedbrydning af det forurenende stof, men blot en opkoncentrering i mikroorganismerne. Fx kan man med denne teknik rense sølvholdigt spildevand fra fotoindustri. Det dannede sølvholdige slam kan derfor udskilles fra spildevandet, og sølvet kan genanvendes.

Se også rensningsanlæg.