Obwohl die Quelle und der Verbleib von Antibiotikaresistenzgenen (Abk.: ARG) in der Umwelt noch nicht vollständig geklärt sind, wird angenommen, dass die Kläranlage ein Brennpunkt für die Anreicherung des Umweltresistoms mit ARG ist. Die Entfernung von ARG aus Abwässern kann durch Membranbioreaktoren (MBR) teilweise erfolgen, allerdings sind die Transportmechanismen, die die ARG-Entfernung in MBR-Systemen bewirken, nicht vollständig verstanden. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Membranen (z.B. Hydrophobie, Ladung, Porengrößenverteilung und Oberflächenrauhigkeit) bestimmen die Entfernung von ARG. Gleichzeitig wird die Entfernungseffektivität der Membran gegenüber den ARG durch Fouling beeinflusst, welches u. a. durch Porenverstopfung und abiotische Gelschichten verursacht wird. Biotische Prozesse auf der Membran, s. g. Biofilme, beeinflussen ebenfalls die Entfernungswirksamkeit der Membran für ARG. Die Strukturen der entstehenden biotischen Gelschichten können durch Scherbeanspruchungen beeinflusst werden.

Das Konzept eines zylindrischen Rührzellenreaktors mit relativ kleinem Durchmes-ser (üblicherweise 2 bis 5 cm) kann zur Bestimmung von Membranleistungsparame-tern bei unterschiedlichen Rührgeschwindigkeiten bei Trennungen mit allen Arten von Membranen (Mikrofiltration, Ultrafiltration, Nanofiltration und Umkehrosmose) eingesetzt werden. Um den Einfluss der Verschmutzung auf die Membranleistung zu interpretieren, muss die Scherspannungsverteilung auf der Membranoberfläche in Abhängigkeit von der Drehzahl bekannt sein. Zur Charakterisierung der Foulinglayer bietet sich die optische Kohärenztomographie (OCT) an, da es sich um eine Methode zur gleichzeitigen Bestimmung der Dicke, Oberflächenrauheit und Porosität von Fouling-Schichten handelt (Bauer et al., 2019), (Fortunato et al., 2020). Die Experimente werden durch eine MBR-Fouling-Simulatorplattform ergänzt. Die Quantifizierung der durch die Membran transportierten ARG erlaubt die Bewertung der Membranleistung. Das detaillierte Konzept, das zum Verständnis der Transportmechanismen der ARG in MBR beitragen soll, wird in diesem Beitrag vorgestellt.

Bauer, A., Wagner, M., Saravia, F., Bartl, S., Hilgenfeldt, V., & Horn, H. (2019). In-situ monitoring and quantification of fouling development in membrane distil-lation by means of optical coherence tomography. Journal of Membrane Sci-ence, 577, 145–152.
Fortunato, L., Ranieri, L., Naddeo, V., & Leiknes, T. (2020). Fouling control in a gra-vity-driven membrane (GDM) bioreactor treating primary wastewater by using relaxation and/or air scouring. Journal of Membrane Science, 610, 118261.