Deammonifikation auf Kläranlagen – Verfahrensentwicklung aus Österreich in alle Welt

Mit dem DEMON-Verfahren wurde eine gemeinsame Entwicklung der heimischen Forschung und Praxis erfolgreich vermarktet und stellt heute den Weltmarktführer bei der biologischen Behandlung von Trübwässern aus der anaeroben Schlammstabilisierung. Das Verfahren basiert auf der Deammonifikation. Dabei werden ca. 50 % des Ammoniums unter Belüftung zu Nitrit oxidiert, das dann von Anammoxbakterien zusammen mit dem verbleibenden Ammonium anaerob zu Stickstoffgas umgewandelt wird. Das Verfahren erreicht eine Ammoniumelimination von 90 %, da ca. 10 % als Nitrat verbleiben. Das Anwendungsgebiet umfasst Trübwässer aus der Schlammentwässerung kommunaler Anlagen aber auch industrielle Prozesswässer mit hoher Ammoniumfracht. Neben den großen bis sehr großen Anlagen wurden in den letzten Jahren immer mehr mittlere und kleinere Anlagen mit DEMON ausgerüstet. Ursprünglich als SBR konzipiert, wird DEMON heute als einstufiges System im kontinuierlichen Betrieb umgesetzt. Diese Änderung ist wie der Umstieg von Hydrozyklonen auf Mikrosiebe zum Rückhalt der langsam wachsenden Anammoxbakterien ein Ergebnis der Weiterentwicklung, die in vielen Bereichen von der heimischen Forschung unterstützt wurde. Da das Verfahren patentrechtlich geschützt ist, sind Lizenzgebühren zu bezahlen, die sich nach der Zulauffracht der Auslegung richten. Dafür kann eine im Vergleich zu der in den gebräuchlichen Regelwerken genannten konservativen Auslegung wesentlich höhere Raumbelastung angesetzt und bei Abnahme garantiert werden. Da nicht alle Prozesswässer für den Prozess der Deammonifikation geeignet sind, werden heute standardmäßig Akuthemmtests mit Prozesswasserproben durchgeführt, nach denen hervorgeht, inwiefern die Leistung der Ammoniumoxidierer bzw. der Anammoxbakterien durch die Rohwassercharakteristik beeinträchtigt wird. Liegt eine Hemmung vor, können Vorbehandlungsmaßnahmen im Labor bzw. im Rahmen einer Pilotierung abgestimmt und überprüft werden. Die Grundlagen für diese Vorgangsweise wurden im Rahmen von verschiedenen Forschungsprojekten erarbeitet. Da die Deammonifikation in Fachkreisen noch immer als komplex und aufwendig zu betreiben gilt, waren die Ziele der Weiterentwicklung neben der Leistungserhöhung vor allem die Vereinfachung der Betriebsführung und die Erhöhung der Betriebsstabilität. Dazu wurde ein Forschungsprojekt gemeinsam mit der Universität mit Bodenkultur Wien initiiert. Hier wurde bestätigt, dass sich der kontinuierliche Betrieb positiv auf die Betriebsstabilität wie auch auf die Lachgasemissionen auswirkt. Um den kontinuierlichen Betrieb ohne externen Biomasserückhalt durch z. B. Hydrozyklon zu erreichen, wurde ein durch ein Kunststoffgitter in zwei Teile getrennter halbtechnischer Reaktor verwendet, von dem nur ein Teil belüftet wurde. Der zweite war für den anaeroben Umsatz und zum Abzug des Ablaufs konzipiert. Parallel wurde ein baugleicher Reaktor ohne Trennung als SBR gleich belastet betrieben, um sowohl die Leistung als auch die gasförmigen Emissionen betrachten zu können. Um realistische Betriebsbedingungen zu garantieren, wurde Trübwasser der ARA Stockerau über einen Zeitraum von sechs Monaten behandelt. Nach einer schrittweisen Erhöhung der Belastung wurde eine mit Großreaktoren vergleichbare Raumbelastung von 0,6 kg NH₄-N/m³/d erreicht. Dabei zeigten der SBR sowie der Zwei-Kammer-Reaktor annähernd die gleichen Leistungen, wobei bei kontinuierlichem Betrieb ein geringerer Luftbedarf geringere Alkalinitätsverluste durch Strippung zur Folge hatte. Die Lachgasemissionen konnten durch den kontinuierlichen Betrieb um mehr als die Hälfte gesenkt werden. Trotz der guten Ergebnisse bei konstanter Zulaufqualität sollte nicht auf den externen Biomasserückhalt durch z. B. Mikrosiebe verzichtet werden, da dadurch eine wesentliche Betriebsreserve vorgehalten werden kann.