Die biologische Reinigung einer Abwasserreinigungsanlage (ARA) ist ein technisches Ökosystem zur Entfernung von Schadstoffen im Abwasser, das unter anderem aus einer komplexen mikrobiellen Gemeinschaft besteht. Eine gut funktionierende und etablierte mikrobielle Gemeinschaft in der biologischen Reinigung ist essenziell für die stabile Prozessleistung einer ARA. Das Mikrobiom der biologischen Reinigung unterliegt jedoch einem ständigen Wandel, der auf die Dynamik der Abwasserzusammensetzung, die mikrobielle Konkurrenz, saisonal wechselnde Umweltparameter und den Betrieb der biologischen Reinigung zurückzuführen ist. Die induzierten Veränderungen in der mikrobiellen Gemeinschaft führen nicht zwangsläufig zu Prozessstörungen oder Leistungseinbrüchen. Wenn jedoch die Grundstabilität des Mikrobioms gestört ist, d. h. eine essenzielle, funktionelle Gilde fehlt, oder nicht die erwartete Leistung erbringt, kann sich dies negativ auf die gesamte Gemeinschaft auswirken. Dies kann zu Prozessstörungen wie z.B. Nitritakkumulation, Schwimmschlamm oder N2O-Emissionen führen und längere Phasen mit unzureichender Anlagenleistung bewirken.
In einem Vorgängerprojekt (UTF 711.31.22) wurde ein Mikrobiom-Monitoring-System basierend auf DNA-Analysen, der 16S-rRNA-Sequenzierung, zur Identifikation und Klassifikation von Bakterien für ARAs entwickelt. Mithilfe dieser Analyseresultate können die Anlagenbetreiber die biologischen Prozesse überwachen und optimieren. Dies ermöglicht es ihnen, Betriebsmittelkosten zu senken und die Reinheit des aus der ARA abgeleiteten gereinigten Wassers zu verbessern, wodurch letztendlich die Gewässerqualität geschützt wird. Die gewählte 16S-Methodik (16S-rRNA-Sequenzierung) liefert ein gutes Gesamtbild der Zusammensetzung und der Veränderung des Mikrobioms. Bei der Analyse der Dynamik bestimmter funktioneller Bakteriengruppen sind jedoch die Unsicherheiten der 16S-Methodik zu gross, um Massnahmen für den Betrieb ableiten zu können. In diesem Folgeprojekt sollen nun quantitative qPCR-Analysen zur gezielten Quantifizierung spezifischer, funktioneller Gene gemacht werden. Diese Methode ist sehr sensitiv und kann geringe Mengen der Ziel-Gene in komplexen Umweltproben nachweisen, was besonders wichtig für die Erkennung von Veränderungen in der Genmenge ist.
