Verfahrenstechnische Optimierung des Roto-Bio-Reaktors im Hinblick auf die Denitrifikation von Trinkwässern

Die Aufbereitung von Trinkwasser, das in der Bundesrepublik zu 2/3 aus Grund- bzw. Quellwässern und zu 1/3 aus Oberflächenwässern gewonnen wird /1/, wird aufgrund ständig steigender Belastungen dieser Ressourcen durch eine Vielzahl von Schadstoffen erheblich erschwert. Die Einhaltung der in der Trinkwasserverordnung (TVO) vorgegebenen Grenzwerte ist oftmals nur noch durch Einsatz mehr oder minder aufwendiger technischer Verfahren erzielbar. Beispielsweise wurde in den letzten Jahrzehnten vielerorts eine allmähliche, z. T. aber auch durchbruchartige Zunahme der Nitratkonzentrationen in Grundwässern beobachtet /2/, die am Niederrhein, aber auch in anderen Regionen zu Durchschnittswerten von bis zu >70 mg [NO$_{3}$]/l, in Ausnahmefällen sogar bis über 400 mg [NO$_{3}$]/l, führte /3/. Nach Inkrafttreten der novellierten TVO vom 22. 5. 1986, in der der maximal zulässige Grenzwert für Nitrat im Trinkwasser von 90 auf 50 mg/l abgesenkt wurde /4/, waren daher zahlreiche Wasserversorgungsunternehmen mit dem Problem konfrontiert, zusätzliche Maßnahmen zur Nitratelimination ergreifen zu müssen. Vielfach ging mit der Verschärfung des Nitratgrenzwertes aber auch ein verstärktes Brunnensterben einher (Schließung von Förderbrunnen und Anschluß an überregionale Versorgungsnetze) /5/. Die Einstufung des Nitrats als gesundheitsgefährdende Substanz beruht weniger auf seiner geringen Primärtoxizität (letale Dosis : 8-15 g/l/), als vielmehr auf der Möglichkeit der Reduktion des Nitrats im menschlichen Körper zu Nitrit (Sekundär-, Tertiärtoxizität; vgl. hierzu /6,7/). Das mit dem Trinkwasser oder anderen Lebensmitteln aufgenommene Nitrat wird dabei nach Rezyklierung über die Speicheldrüse durch in der Mundhöhle befindliche Bakterien zu Nitrit umgesetzt. Für Säuglinge, bei denen die bakterielle Nitratreduktion zu Nitrit auch durch Verdauungsstörungen und Infektebewirkt werden kann /8/, besteht die Gefahr, daß bei erhöhten Nitritwerten der Sauerstofftransport durch Bildung von Methämoglobin unterdrückt wird (Blausucht, Cyanose) und im Extremfall der Tod durch inneres Ersticken eintreten kann (Sekundärtoxizität). Unter der für den erwachsenen Menschen relevanten Tertiärtoxizität des Nitrats wird die Bildung von als hochkanzerogen eingestuften [...