10. Verfahren der biologischen Stickstoffelimination unter Berücksichtigung der anaeroben Ammoniumoxidation

Im Kapitel 10 wird die Elimination von Stickstoff unter anaeroben Bedingungen beschrieben und der heutige Stand der Technik in der Anwendung dieser Technologie vorgestellt. Die biologische Stickstoffentfernung wird in der Regel als aerobe Abwasserbehandlung klassifiziert, da Auslegung, Betrieb und Kosten wesentlich durch den hohen Sauerstoffbedarf für die Ammoniumoxidation dominiert werden. Tatsächlich handelt es sich jedoch bei den wesentlichen Umsetzungsschritten zur Umwandlung vom gelösten zum gasförmigen Stickstoff um anaerobe mikrobiologische Prozesse: neben der heterotrophen Denitrifikation zählt dazu auch die anaerobe Ammoniumoxidation (Anammox), die erst in den 1990er Jahren für die technische Anwendung entdeckt wurde. Die anaerobe Ammoniumoxidation ermöglicht in Kombination mit einer partiellen Nitritation eine komplett autotrophe Stickstoffentfernung ohne Verbrauch von organischen Kohlenstoffverbindungen. Somit stehen neue Wege einer gezielten Entkopplung von Kohlenstoffumsetzung und Stickstoffumsetzung zur Verfügung, welche zum einen durch eine vermehrte Verlagerung der Kohlenstoffumsetzung auf anaerobe Verfahren und damit die Nutzung erheblicher energetischer Potenziale (Biogasgewinn) möglich macht und zum anderen den Energieverbrauch direkt reduziert durch einen um etwa 60% verringerten Sauerstoffbedarf. Das vorliegende Kapitel gibt einen Überblick über die mikrobiologischen und verfahrenstechnischen Grundlagen und Randbedingungen der derzeit verfügbaren Stickstoffeliminationsverfahren mit deutlichem Schwerpunkt auf den Verfahrensvarianten der Deammonifikation (partielle Nitritation+Anammox). Anhand von drei Beispielanlagen werden am Ende des Kapitels verschiedene Umsetzungsmöglichkeiten und erreichbare Umsatzleistungen vorgestellt.