Entwicklung eines Verfahrens zur direkten biologischen Umsetzung von Ammonium zu Stickstoff bei der Behandlung von Abwaessern der Anaerob-Klaerschlammfaulung - Deammonifikation Abschlussbericht

The nitrogen elimination in municipal and industrial wastewater continues to play a major role in wastewater treatment, especially since the Wastewater Directive (AbwV) from 1997 introduced several changes in the requirements and regulations in regard to the pollutant and nutrient removal. As particularly the nitrogen elimination often makes for a considerable cost factor in wastewater treatment, especially when part-streams with high nitrogen loads must be (co-)treated, there is a constant search for economically viable treatment concepts. In this research project, the method of deammonification was developed, that is the process sequence of aerobic nitritation and anoxic ammonium oxidation ('biological comproportioning' of ammonium and nitrite into molecular nitrogen), which is based completely on the metabolism processes of autotrophic micro-organisms, which leads to saving potentials, especially of the carbon demand. Because of the shortened aerobic oxidation steps and the application of biofilm technology, it is also possible to reduce the oxygen demand and the reaction volume. In regard to the purposeful application of deammonification in operation technology, the project steps were targeted to determine the process-defining parameters and to check suitable method technologies and operation control systems in greater detail. To achieve this, the crucial frame conditions for the realisation and the operation performance of the autotrophic nitrogen elimination were defined on the basis of industrial and pilot-technical examinations under consideration of the (micro-)biological connections. Eventually, directives on the establishment of a stable deammonification operation could be derived. On the one hand, we ran a stock-taking of the operation of three industrial leachate treatment plants, on the other hand we operated test-plants on sludge-water treatment. Furthermore, various examinations with different reactor configurations and purposeful initiation tests were run. Accompanying batch-tests and micro-biological analyses served mainly for the kinetic examination of the metabolisms, that is for the determination of the conversion performances and for the basic analysis of the relevant metabolism ways and the participating micro-organisms. (orig.)Die Stickstoffelimination in kommunalen und industriellen Abwaessern spielt in der Abwasserreinigung weiterhin eine bedeutende Rolle, zumal mit der Abwasserverordnung (AbwV) von 1997 einige Veraenderungen bei den Anforderungen und Regelungen hinsichtlich der Schad- und Naehrstoffentfernung vorgenommen wurden. Da gerade die Stickstoffentfernung oftmals einen erheblichen Kostenfaktor bei der Abwasserreinigung darstellt, insbesondere wenn es um die (Mit-)Behandlung hoch stickstoffbelasteter Teilstroeme geht, ist man stetig auf der Suche nach wirtschaftlichen Behandlungskonzepten. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde das Verfahren der Deammonifikation entwickelt, d.h. die Prozessfolge aus aerober Nitritation und anoxischer Ammoniumoxidation ('biologische Komproportionierung' von Ammonium und Nitrit zu molekularem Stickstoff), die komplett auf den Stoffwechselprozessen autotropher Mikroorganismen beruht, wodurch sich vor allem Einsparpotentiale hinsichtlich des Kohlenstoffbedarfes ergeben. Aufgrund des verkuerzten aeroben Oxidationsschrittes und bei Anwendung der Biofilmtechnologie lassen sich zudem Sauerstoffbedarf und Reaktionsvolumen reduzieren. Im Hinblick auf einen gezielten verfahrenstechnischen Einsatz der Deammonifikation waren im Rahmen der Forschungsarbeiten die prozessbestimmenden Einflussgroessen zu bestimmen und geeignete Verfahrenstechniken und Verfahrensfuehrungen naeher zu ueberpruefen. Hierzu wurden ausgehend von gross- und pilottechnischen Untersuchungen und Erkenntnissen unter Beruecksichtigung (mikro-)biologischer Zusammenhaenge die wesentlichen Randbedingungen zur Realisierung sowie das Betriebsverhalten der autotrophen Stickstoffeliminierung definiert und letztendlich Handlungsanweisungen zur Etablierung eines stabilen Deammonifikationsbetriebes abgeleitet. Zum einen erfolgte eine Bestandsaufnahme des Betriebes dreier grosstechnischer Sickerwasserreinigungsanlagen, und zum anderen wurden gezielt Versuchsanlagen zur Schlammwasserbehandlung betrieben. Des weiteren erfolgten diverse Untersuchungen mit unterschiedlichen Reaktorkonfigurationen und gezielte Inbetriebnahmeversuche. Begleitende Batchversuche und mikrobiologische Untersuchungen dienten vor allem der kinetischen Betrachtung der Umsetzungen, d.h. der Ermittlung von Umsatzleistungen, sowie der grundlegenden Untersuchung der relevanten Stoffwechselwege und beteiligten Mikroorganismen. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F01B1763 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung und Forschung, Berlin (Germany)DEGerman