Untersuchungen zur autotrophen Stickstoffentfernung aus ammoniumreichem Filtratwasser der Schlammentwaesserung mit grosstechnischer Realisierung in Tropfkoerpern Abschlussbericht

At many municipal wastewater treatment plants a considerable fraction of nitrogen is recirculated from the anaerobic sludge dewatering. This amounts up to 20% of the total influent nitrogen load of the wastewater treatment plant. The separate treatment of this sludge liquor creates new capacities for the treatment plant and improves effluent quality. A new process for treatment of this sludge liquor with ammonium-nitrogen concentrations above 600 mg/l is the autotrophic denitrification after partial nitritation. At the University of Stuttgart the first semi-technical trickling filter plant was built by which autotrophic denitrification was achieved. At the wastewater treatment plant of Sindelfingen the first full-scale implementation of the autotrophic denitrification in trickling filters has been designed and built. In a first trickling filter 60% of ammonia is transformed to nitrite. The investigations showed, that a few mg/l of free ammonia in this trickling filter were sufficient to inhibit the nitratation but not the nitritation. To achieve this, operating conditions as pH and temperature are of great importance. The concentration of free ammonia should be kept constant because there is an adaption of the microorganisms to free ammonia. After a decrease of the free ammonia concentration the inhibition of the nitratation declines. By thermally killing the biomass and restarting the process, can guarantee a total inhibition of the nitratation, while the concentration of free ammonia is low. In the second, closed trickling filter (anoxic conditions) ammonium is converted autotrophically to nitrogen with nitrite as electron acceptor. It was possible to set up the anoxic ammonium oxidation in full scale without inoculating the process. The very slow growth of the anammox-bacteria leads to a long adaptation phase of the process. All operating conditions such as anoxic conditions, high temperature and a concentration of nitrite below 70 mg/l have to be observed strictly. In a semi-technical anammox-reactor which was operated for several years showed, that the process is very robust. Performance loss is only temporary, if the operating conditions aren't fulfilled. (orig.)Bei kommunalen Klaeranlagen mit anaerober Schlammbehandlung faellt bei der Entwaesserung des stabilisierten Schlammes stark ammoniumhaltiges Prozesswasser an. Die Mitbehandlung dieses Teilstroms aus der Schlammbehandlung in der Hauptstrombiologie der Klaeranlage kann zu einer Erhoehung der Stickstoffbelastung von bis zu 20% fuehren. Eine separate Behandlung von Prozesswaessern kann die Stickstoff-Ablaufwerte verbessern und schafft Reserven in der Hauptstrombiologie. Die autotrophe Denitrifikation nach vorangegangener Teilnitritation in Tropfkoerpern ist ein neuartiges Verfahren zur Behandlung hoch ammoniumhaltiger Abwaesser. Hierzu werden in einem ersten Tropfkoerper etwa 60% des Ammoniums zu Nitrit umgewandelt, wobei die Nitratation gehemmt wird. In einem zweiten geschlossenen Tropfkoerper wird das Ammonium unter anoxischen Bedingungen, mit Nitrit als Elektronenakzeptor, zu molekularem Stickstoff oxidiert. Dieses Verfahren wurde erstmals im grosstechnischen Betrieb auf der Klaeranlage Sindelfingen realisiert. Die Untersuchungen zeigten, dass bereits wenige mg/l Ammoniak im ersten Reaktor ausreichten, um die Nitratation zu hemmen. Da die Nitratation nach einem Anstieg und dem darauffolgenden Abfallen der Ammoniakkonzentration zunahm, fand offensichtlich eine Adaption der Biomasse an die hoeheren Ammoniakgehalte statt. Deshalb sollte die Ammoniakkonzentration moeglichst konstant gehalten und groessere Schwankungen ueber eine laengere Zeit vermieden werden. Nur mit der thermischen Abtoetung der Mikroorganismen und dem erneuten Einfahren des Prozesses konnte nach einer Adaption wieder eine vollstaendige Nitratationshemmung bei geringen Ammoniakkonzentrationen gewaehrleistet werden. Durch die aeusserst geringe Wachstumsrate der Anammoxbakterien nimmt das Einfahren des zweiten Reaktors mehrere Monate in Anspruch. Die Randbedingungen, wie anoxische Verhaeltnisse, hohe Temperaturen und eine Nitritkonzentration unter 70 mg/l muessen strikt eingehalten werden. Die anoxische Ammonium-Oxidation konnte ohne Animpfung im grosstechnischen Betrieb etabliert werden. Eine ueber mehrere Jahre betriebene halbtechnische Versuchsanlage zeigte, dass nach der langen Einfahrphase des Anammox-Prozesses dieser sehr robust ist. Die Nichteinhaltung der Randbedingungen fuehrt lediglich zu einer voruebergehenden Verschlechterung der Reinigungsleistung. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F04B44 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung und Forschung, Berlin (Germany)DEGerman