Stickstoffentfernung aus Abwässern
Die Entfernung von Nährstoffen aus Abwässern ist ein wichtiges EU-Umweltziel. Dabei setzen bisherige Methoden Treibhausgase frei, obwohl die autotrophe Stickstoffentfernung eine machbare Alternative wäre. Ziel des EU-finanzierten Projekts GREENN2 (Greener biological nitrogen removal: Minimization of N2O emissions and optimization of the integration issues of the nitration / Anammox process for main stream wastewater treatment) war es, Lachgasemissionen (N2O) bei der Stickstoffentfernung zu reduzieren. Die Studie führte zudem eine autotrophe (bakterielle) Stickstoffentfernungsstufe bei der konventionellen Wasseraufbereitung ein. Damit stünde ein ökologisch nachhaltiges Abwasserbehandlungsverfahren mit niedriger CO2-Bilanz zur Verfügung. Der Studie zufolge ist eine Konkurrenz zwischen Ammoniak-oxidierenden Bakterien (AOB) und Nitrit-oxidierenden Bakterien (NOB) für die NOB-Repression wichtig. Das Team ermittelte das Zeitfenster für eine effiziente Suppression. Die NOB-Suppression ist bei niedrigen Temperaturen möglich, wenn die Ammoniumkonzentration einen bestimmten Wert übersteigt. Da dann weniger Sauerstoff für die Nitritoxidation verfügbar ist, kommt es zur NOB-Repression. Unter diesem Schwellenwert behindert die anaerobe Ammoniumoxidation (Anammox (AMX)) die NOB-Repression. In allen Tests wurden NOB durch AOB auskonkurriert und niemals direkt durch AMX über Nitritunverfügbarkeit auskonkurriert. An ähnlichen Modellen wurde getestet, inwieweit ein Hybridsystem zur Nitrierung von AMX geeignet ist. In diesem Fall würde eine teilweise Nitrierung in Suspension erfolgen, während AMX wie bei einigen anderen Technologien in Trägern verbleiben. Das Modell zeigte, wie der AMX-Biofilm mit einer dünnen AOB-Schicht etwa ein Drittel zur Nitrierungskapazität beitragen kann. Die Forscher entwickelten einen zweistufigen Prozess für die effiziente NOB-Repression bei niedrigen Temperaturen in Schlammbettreaktoren. Diese Stufe umfasst eine teilweise Nitrierung und den Einsatz von AMX. Modelle der N2O-Emission von Biofilmreaktoren zeigten, dass über das wichtige Zwischenprodukt Hydroxylamin eine Diffusion im Biofilm erreicht und die N2O-Emission erhöht wird. Tests im Schlammbettreaktor bestätigten diese These. Die abiotischen N2O-Emissionen waren für die Abwasserbehandlung von Bedeutung. Das GREENN2 Projekt entwickelte ein neues CO2-armes Abwasserbehandlungssystem, das sich durch effiziente Entfernung von Nährstoffen aus dem Abwasser und niedrige Emission auszeichnet.
Schlüsselbegriffe
Stickstoffentfernung, Abwasser, oxidierende Bakterien, GREENN2, N2O, Nitrierung, Anammox
