Institut für Siedlungswasserwirtschaft
der RWTH Aachen

Einsatz der Deammonifikation zur Stickstoffelimination im Hauptstrom kommunaler Kläranlagen (DEA-HS)

Das Verfahren der Deammonifikation ist eine alternative Methode zur Stickstoffelimination. Im Gegensatz zur konventionellen Stickstoffelimination mit Nitrifikation und Denitrifikation besteht bei der Deammonifikation ein deutlich geringerer Belüftungsaufwand, sodass deren Einsatz eine beachtliche Energieeinsparung verspricht. Aufgrund der Eigenschaften der eingesetzten Mikroorganismen – den Anammoxbakterien – ist der Einsatz des Verfahrens bisher jedoch nur in hochbelasteten Stoffströmen erfolgreich. In Anbetracht des hohen Energieeinsparpotentials stellt sich daher die Frage, ob das Verfahren der Deammonifikation auch im Hauptstrom kommunaler Kläranlagen erfolgreich integriert werden könnte.
In dem gemeinsamen Forschungsprojekt Dea-HS haben die FH Aachen und die RWTH Aachen sich daher zum Ziel gesetzt, die Einsatzmöglichkeiten und Grenzen der Deammonifikation zu prüfen.
Das Verfahren der Deammonifikation setzt sich aus zwei Teilschritten zusammen. Es beruht auf der partiellen Nitritation von Ammonium NH4+ zu Nitrit N2- und der anschließenden Anammox-Reaktion zu elementarem Stickstoff N2. Während die aeroben, nitritoxidierenden Bakterien für den Umsatz von Ammonium Sauerstoff benötigen, läuft die Anammox-Reaktion unter anoxischen Bedingungen ab.
NH4 + + 1,5 O2 → NO2 - +2H+ + H2O
NH4 + + NO2 - → N2 + 2H2O
Da es sich bei Anammox-Bakterien um langsam wachsende Organismen handelt, deren optimale Lebensbedingungen noch nicht vollends bekannt sind, ist die Etablierung des Prozesses nicht immer komplikationsfrei. In der ersten Projektphase werden daher zum einen die Betriebsdaten bereits bestehender Deammonifikationsanlagen in NRW ausgewertet und zum anderen Laborversuche durchgeführt, um die Betriebsgrenzen und Limitierungen des Verfahrens zu validieren.
Im ersten Schritt werden die Betriebsdaten von Anlagen gesammelt und ausgewertet, die eigentlich einen stabilen Deammonifikationsbetrieb erwarten lassen. Hierbei werden unterschiedliche Verfahrensausführungen in der Prozesswasser- sowie der Deponiesickerwasserbehandlung betrachtet und die Betriebserfahrungen der Anlagenbetreiber gesammelt. Insbesondere wird bei dieser Untersuchung der Einfluss prozesstechnischer Parameter und steuerungstechnischer Einstellungen auf die Betriebsstabilität betrachtet. Im zweiten Schritt werden ausgesuchte Schlämme der zuvor betrachteten Anlagen in eine Laboranlage eingebracht und die prozessbeeinflussenden Parameter untersucht. Hierbei werden insbesondere die Hemmwirkungen verschiedener Stoffe und die Auswirkungen einer veränderten Schlammzusammensetzung betrachtet.
Der Antragsteller, das Institut NOWUM-Energy der FH Aachen, und dessen Projektpartner, das Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen, erhoffen sich, die aus der Untersuchung hervorgehenden Ergebnisse nutzen zu können, um in einer zweiten Projektphase eine stabile Übertragung der Deammonifikation in den Hauptstrom kommunaler Kläranlagen zu ermöglichen.

Informationen zum Forschungsvorhaben

Fördermittelgeber
Ministerium für Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen
Laufzeit
01.10.2018 – 31.07.2020
Projektbearbeiter
Kai Barbara Griebel, M. Sc.
Projektdatenblatt zum Forschungsvorhaben "DEA-HS"