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Der durch den Menschen verursachte Stickstoffeintrag in den küstennahen Gewässern der Meere wird in Form einer Eutrophierung zunehmend zu einem Problem für unsere Gewässer. Während der Faulung in kommunalen Kläranlagen wird bis zu 50% des organischen Stickstoffs des Klärschlamms als Ammonium freigesetzt, wodurch Konzentrationen im Schlammwasser zwischen 600-1000 g NH4-N/m3 entstehen. Bei der Rückführung dieses Schlammwassers in die Wasserstrasse der Kläranlage entsteht eine N-Rückbelastung von bis zu 20 % bezogen auf den im Zulauf zur Kläranlage enthaltenen Gesamtstickstoff. Auch wegen dieser Rückbelastung gelangt bis zu 70% der Stickstofffracht mit dem Abfluss der Kläranlage in Form von Nitrat in die Gewässer. Um diese Rückbelastung zu verhindern kann vor der Rückführung in die Wasserstrasse eine separate biologische Schlammwasserbehandlung integriert werden.
Umsetzung in die Praxis
In einem konventionellen Verfahren via Nitrifikation und Denitrifikation kann das Ammonium durch Oxidation mit Sauerstoff und anschliessender Reduktion mit einer organischen C-Quelle in elementaren Stickstoff überführt werden.
Seit August 2006 wird an der Eawag an der einstufigen autotrophen Schlammwasserentstickung mit dem Nitritations/Anammoxprozess geforscht. Dabei wird ein Teil des Ammoniums mit Sauerstoff zu Nitrit oxidiert (Teilnitritation) und das restliche Ammonium mit Hilfe des gebildeten Nitrits zu molekularem Stickstoff oxidiert (siehe Abbildung).
Gegenüber dem konventionellen Verfahren können mit dem Nitritations/Anammoxverfahren folgende Vorteile realisiert werden:
Die Untersuchungen zur Adaption und Kinetik erfolgen in einem 400L SBR-Reaktor und in kleinen Batchreaktoren (siehe Abbildung).
Forschung
Der Nitritations/Anammoxprozess wird an der Eawag weiterhin erforscht. Durch die Erstellung eines mathematischen Modells und die Untersuchung einzelner Wachstumsgeschwindigkeiten soll das Verständnis für den ganzen Prozess (Kinetik, Inhibitionen, Regelung, Adaptation) verbessert werden. Weiter wird an anderen Anwendungsmöglichkeiten für den Nitritations/Anammoxprozess geforscht, wie z.B. der Entstickung von Urin.
Joss A., Salzgeber D., Eugster J., König R., Rottermann K., Burger S., Fabijan P., Leumann S., Mohn J., Siegrist H. (2009) Full Scale Nitrogen Removal from Digester Liquid with Partial Nitritation and Anammox in One Reactor, accepted for ES&T.
Siegrist H., Salzgeber D., Eugster J. and Joss A. (2007) Anammox brings WWTP closer to energy autarky due to increased biogas production and reduced aeration energy for N-removal, Wat Sci & Tech., 57(3), 383-388.
Salzgeber D., Joss A. and Siegrist H. (2007) Autotrophe Schlammwasserentstickung (Nitritation/Anammox) in einem SBR, GWA, 3, 205-209