Projektlaufzeit: 01/2010-12/2010

Bearbeiter:
Dipl.-Ing. Oliver Gretzschel

Abwasser und der bei der Abwasserbehandlung anfallende Klärschlamm stellen in vielen Fällen ein noch ungenutztes Energiepotenzial dar. Die Wirtschaftlichkeit abwassertechnischer Anlagen wird wesentlich von der Energieeffizienz und den Klärschlammverwertungs- bzw. -entsorgungskosten beeinflusst. Ein wirksames Stoffstrommanagement auf der Kläranlage ist daher gefordert, um die energetischen Res-sourcen des Abwassers bzw. des Klärschlammes zu nutzen und die zu entsorgenden Klärschlammmen-gen zu reduzieren, ohne jedoch die Ablaufqualität des behandelten Abwassers negativ zu beeinflussen. Der hierfür entscheidende Verfahrensschritt in kommunalen Abwasserreinigungsanlagen ist die Stabilisierung des Klärschlamms. Hier unterscheidet man im Wesentlichen zwei grundsätzliche Möglichkeiten: Bei der simultanen aeroben Schlammstabilisierung erfolgt die Stabilisierung im Verlauf der Abwas-serreinigung. Den Belebtschlammorganismen wird durch die Bemessung der Belebungsbecken auf ein hohes Schlammalter (t = 25 d) sowie eine geringe Schlammbelastung (<=0,05 kg BSB5/kg TS/d) nur wenig Nahrung in Form von BSB zur Verfügung gestellt. Die Belebtschlammorganismen veratmen zum Überleben ihre eigene Zellsubstanz. Die organische Substanz im Klärschlamm wird aufgezehrt und der resultierende Schlamm weist nach der Stabilisierung eine organische Trockensubstanz oTS von ca. 50 bis 55 % auf. Bei Bemessung der Anla-gen auf eine gemeinsame aerobe Stabilisierung sind große spezifische Beckenvolumina (i. d. R. 300 l/E) erforderlich. Das Verfahren der anaeroben Schlammstabilisierung (Faulung) beruht hingegen darauf, dass den Belebtschlammorganismen durch die Bemessung der Anlagen auf ein Schlammalter von ca. 10 bis 12 d resp. eine Schlammbelastung von 0,15 kg BSB5/kg TS/d relativ viel organische Substanz als Nahrung zugeführt wird. Hierdurch enthält der abgezogene Überschussschlamm noch einen hohen Anteil an organischer Substanz; in der Regel ca. 70 %. Der abgezogene Überschussschlamm wird dann (meist nach einer Voreindickung) zusammen mit dem Schlamm aus der Vorklärung (Primärschlamm) einem Faulbe-hälter zugeführt. Hier entsteht in einem 4-stufigen Prozess Biogas (Faulgas). Dieses kann dann z. B. über ein Blockheizkraftwerk mit einem elektrischen Wirkungsgrad von 30 bis 35 % verstromt werden. Die hie-raus resultierende Wärme kann z. B. zur Aufheizung des Schlammes und des Faulturms genutzt werden. In der Ingenieurpraxis gab es in der Vergangenheit relativ klare Grenzen, wann das Verfahren der aeroben Schlammstabilisierung und wann eine Schlammfaulung zu realisieren ist. Diese Grenzen ergaben sich aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten, wobei hierbei aufgrund der in der Vergangenheit niedrigen Energiekosten vorwiegend die Investitionskosten, sowie verfahrenstechnische Aspekten betrachtet wur-den. Der Einsatzbereich der anaeroben Schlammstabilisierung in Abhängigkeit von der Anschlussgröße kann Bild 1 entnommen werden. Die Abbildung verdeutlicht, dass bei Anlagengrößen von < 20 000 EW in der Vergangenheit fast aus-schließlich Anlagen mit simultaner aerober Schlammstabilisierung konzipiert wurden, während der Einsatzbereich für Faulungsanlagen erst bei Ausbaugrößen von mehr als 30 000 EW begann. Die in den vergangenen Jahren eingetretenen Entwicklungen - insbesondere die steigenden Energiepreise, veränderte gesetzliche Rahmenbedingungen sowie technische Neuentwicklungen im Zusammenhang mit Biogasanlagen - haben zu einer Verschiebung dieser vorge-nannten Grenzen geführt und machen somit eine Neubewertung der Einsatzbereiche für die Schlamm-faulung erforderlich. Dies gilt insbesondere für Rheinland-Pfalz, wo ca. 681 Kläranlagen mit Anschluss-größen < 30 000 EW betrieben werden, davon liegen 440 Anlagen bei einer Anschlussgröße von mehr als 1 000 EW. Hierbei ist auch die Fragestellung zu behandeln, wie Anlagen mit Klärschlammfaulung inkl. der erforderlichen Infrastruktur wie Faulbehälter, Gasspeicher, gegebenenfalls Prozesswasserbehandlung usw. im Bereich einer Ausbaugröße von 10 000 bis 30 000 EW kostengünstig, aber dennoch betriebssicher, um-gesetzt werden können. Ziel dieser Studie ist es, das in Rheinland-Pfalz tatsächlich vorhandene und nutzbare Optimierungspotenzial bei Umstellung von Kläranlagen mit gemeinsamer aerober Schlammstabilisierung auf Anlagen mit anaerober Schlammfaulung im Sinne eines integrativen Ansatzes betreffend Energieeffizienz, Wasser-wirtschaft / Gewässerschutz (Ablaufqualität), Abfallwirtschaft (Klärschlammmenge) und Wirtschaftlichkeit aufzuzeigen. Das Projekt besteht aus zwei Modulen. Der vorliegende Bericht umfasst Modul 1, das grundlegende Untersuchungen beinhaltet. Modul 2 widmet sich anschließend weitergehenden Untersuchungen, die u. a. eine Analyse und Beschreibung unterschiedlicher Bau- und Betriebsformen, eine Konzeptentwicklung zur Umstellung auf Faulungsbetrieb, eine Prüfungsmethodik zur Umstellung sowie die Untersuchung einer Modellanlage umfassen. Finanzierende Institution(en): Ministerium für Umwelt, Forsten und Verbraucherschutz Rheinland-Pfalz Partner-Institution(en): Universität Luxemburg, Siedlungswasserwirtschaft und Wasserbau, Prof. Dr.-Ing. Jo Hansen, Ingenieurgesellschaft Dr. Sickmann + Partner GmbH Quelle: http://gandalf.arubi.uni-kl.de/index.php?link=projekte&parea=2&pid=0156

Projektlaufzeit: 01/2010-12/2010

Bearbeiter:
Dipl.-Ing. Oliver Gretzschel

Abwasser und der bei der Abwasserbehandlung anfallende Klärschlamm stellen in vielen Fällen ein noch ungenutztes Energiepotenzial dar. Die Wirtschaftlichkeit abwassertechnischer Anlagen wird wesentlich von der Energieeffizienz und den Klärschlammverwertungs- bzw. -entsorgungskosten beeinflusst. Ein wirksames Stoffstrommanagement auf der Kläranlage ist daher gefordert, um die energetischen Res-sourcen des Abwassers bzw. des Klärschlammes zu nutzen und die zu entsorgenden Klärschlammmen-gen zu reduzieren, ohne jedoch die Ablaufqualität des behandelten Abwassers negativ zu beeinflussen. Der hierfür entscheidende Verfahrensschritt in kommunalen Abwasserreinigungsanlagen ist die Stabilisierung des Klärschlamms. Hier unterscheidet man im Wesentlichen zwei grundsätzliche Möglichkeiten: Bei der simultanen aeroben Schlammstabilisierung erfolgt die Stabilisierung im Verlauf der Abwas-serreinigung. Den Belebtschlammorganismen wird durch die Bemessung der Belebungsbecken auf ein hohes Schlammalter (t = 25 d) sowie eine geringe Schlammbelastung (<=0,05 kg BSB5/kg TS/d) nur wenig Nahrung in Form von BSB zur Verfügung gestellt. Die Belebtschlammorganismen veratmen zum Überleben ihre eigene Zellsubstanz. Die organische Substanz im Klärschlamm wird aufgezehrt und der resultierende Schlamm weist nach der Stabilisierung eine organische Trockensubstanz oTS von ca. 50 bis 55 % auf. Bei Bemessung der Anla-gen auf eine gemeinsame aerobe Stabilisierung sind große spezifische Beckenvolumina (i. d. R. 300 l/E) erforderlich. Das Verfahren der anaeroben Schlammstabilisierung (Faulung) beruht hingegen darauf, dass den Belebtschlammorganismen durch die Bemessung der Anlagen auf ein Schlammalter von ca. 10 bis 12 d resp. eine Schlammbelastung von 0,15 kg BSB5/kg TS/d relativ viel organische Substanz als Nahrung zugeführt wird. Hierdurch enthält der abgezogene Überschussschlamm noch einen hohen Anteil an organischer Substanz; in der Regel ca. 70 %. Der abgezogene Überschussschlamm wird dann (meist nach einer Voreindickung) zusammen mit dem Schlamm aus der Vorklärung (Primärschlamm) einem Faulbe-hälter zugeführt. Hier entsteht in einem 4-stufigen Prozess Biogas (Faulgas). Dieses kann dann z. B. über ein Blockheizkraftwerk mit einem elektrischen Wirkungsgrad von 30 bis 35 % verstromt werden. Die hie-raus resultierende Wärme kann z. B. zur Aufheizung des Schlammes und des Faulturms genutzt werden. In der Ingenieurpraxis gab es in der Vergangenheit relativ klare Grenzen, wann das Verfahren der aeroben Schlammstabilisierung und wann eine Schlammfaulung zu realisieren ist. Diese Grenzen ergaben sich aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten, wobei hierbei aufgrund der in der Vergangenheit niedrigen Energiekosten vorwiegend die Investitionskosten, sowie verfahrenstechnische Aspekten betrachtet wur-den. Der Einsatzbereich der anaeroben Schlammstabilisierung in Abhängigkeit von der Anschlussgröße kann Bild 1 entnommen werden. Die Abbildung verdeutlicht, dass bei Anlagengrößen von < 20 000 EW in der Vergangenheit fast aus-schließlich Anlagen mit simultaner aerober Schlammstabilisierung konzipiert wurden, während der Einsatzbereich für Faulungsanlagen erst bei Ausbaugrößen von mehr als 30 000 EW begann. Die in den vergangenen Jahren eingetretenen Entwicklungen - insbesondere die steigenden Energiepreise, veränderte gesetzliche Rahmenbedingungen sowie technische Neuentwicklungen im Zusammenhang mit Biogasanlagen - haben zu einer Verschiebung dieser vorge-nannten Grenzen geführt und machen somit eine Neubewertung der Einsatzbereiche für die Schlamm-faulung erforderlich. Dies gilt insbesondere für Rheinland-Pfalz, wo ca. 681 Kläranlagen mit Anschluss-größen < 30 000 EW betrieben werden, davon liegen 440 Anlagen bei einer Anschlussgröße von mehr als 1 000 EW. Hierbei ist auch die Fragestellung zu behandeln, wie Anlagen mit Klärschlammfaulung inkl. der erforderlichen Infrastruktur wie Faulbehälter, Gasspeicher, gegebenenfalls Prozesswasserbehandlung usw. im Bereich einer Ausbaugröße von 10 000 bis 30 000 EW kostengünstig, aber dennoch betriebssicher, um-gesetzt werden können. Ziel dieser Studie ist es, das in Rheinland-Pfalz tatsächlich vorhandene und nutzbare Optimierungspotenzial bei Umstellung von Kläranlagen mit gemeinsamer aerober Schlammstabilisierung auf Anlagen mit anaerober Schlammfaulung im Sinne eines integrativen Ansatzes betreffend Energieeffizienz, Wasser-wirtschaft / Gewässerschutz (Ablaufqualität), Abfallwirtschaft (Klärschlammmenge) und Wirtschaftlichkeit aufzuzeigen. Das Projekt besteht aus zwei Modulen. Der vorliegende Bericht umfasst Modul 1, das grundlegende Untersuchungen beinhaltet. Modul 2 widmet sich anschließend weitergehenden Untersuchungen, die u. a. eine Analyse und Beschreibung unterschiedlicher Bau- und Betriebsformen, eine Konzeptentwicklung zur Umstellung auf Faulungsbetrieb, eine Prüfungsmethodik zur Umstellung sowie die Untersuchung einer Modellanlage umfassen. Finanzierende Institution(en): Ministerium für Umwelt, Forsten und Verbraucherschutz Rheinland-Pfalz Partner-Institution(en): Universität Luxemburg, Siedlungswasserwirtschaft und Wasserbau, Prof. Dr.-Ing. Jo Hansen, Ingenieurgesellschaft Dr. Sickmann + Partner GmbH Quelle: http://gandalf.arubi.uni-kl.de/index.php?link=projekte&parea=2&pid=0156

Projektlaufzeit: 1.10.2008-31.05.2010

Bearbeiter:
Prof. Dr.-Ing. Theo G. Schmitt, PD Dr.-Ing. habil. Antje Welker, Dipl.-Ing. Martina Dierschke

Zur Reduzierung der Umweltbelastungen aus Niederschlagsabflüssen sollen mit einem Anhang Niederschlagswasser zur Abwasserverordnung bundeseinheitliche Anforderungen zur Behandlung verschmutzter Niederschlagsabflüsse vor Einleitung ins Grundwasser (Versickerung) oder in oberirdische Gewässer formuliert werden. Neuere Untersuchungen zur Aufschlüsselung der Eintragspfade umweltrelevanter Schmutz- und Schadstoffe weisen sämtlich einen erheblichen Anteil der Niederschlagsabflüsse aus Siedlungen aus. Die derzeit im Entwurf vorliegenden Anforderungen beziehen sich auf entwässerungstechnisch neu zu erschließende Gebiete und weisen als übergeordnete Zielsetzung den weitgehenden Erhalt des lokalen Wasserhaushalts aus. Damit kommt dezentral ausgerichteten Konzepten der Regenwasserbewirtschaftung mit ortsnahem Rückhalt und – soweit erforderlich – Behandlung der Niederschlagsabflüsse vor Ort eine besondere Bedeutung zu. Aufgrund der besonderen Gegebenheiten der mit Niederschlagsabflüssen beschickten dezentralen Anlagen ist keine Überwachung von Ablaufwerten der Behandlungsanlagen im Betrieb vorgesehen. Zur Sicherstellung ihrer Wirksamkeit entsprechend den geltenden Anforderungen soll für standardisierbare Behandlungsanlagen eine bauaufsichtliche Zulassung erteilt werden. Die Entwicklung von Prüfverfahren als Grundlage zur bauaufsichtlichen Zulassung für standardisierbare Anlagen ist Gegenstand des Vorhabens. Es umfasst die Konzeption der Prüfverfahren für unterschiedliche Anlagen, Wirkmechanismen, Herkunft der Niederschlagsabflüsse und Zielpunkte der Einleitung (Grundwasser, oberirdische Gewässer) Für die Prüfung werden geeignete Stoffparameter ausgewählt sowie repräsentative Belastungsspektren zur Beschickung der Anlagen definiert. Weitere Bestandteile des Vorhabens sind Vorgaben zur Gestaltung des Prüfstandes, zur Vorbereitung des Beschickungswassers, zur Durchführung der Beschickungen und Messungen, zur Qualitätssicherung des Prüfvorgangs, u.a. zur Reproduzierbarkeit der Prüfergebnisse, sowie Hinweise für Planung, Bau und Betrieb der Anlagen. Die Verifizierung der hier erarbeiteten Prüfverfahren an eigens zu entwickelnden Laborprüfständen soll in einer zweiten Projektphase erfolgen.

Finanzierende Institution(en): Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU), Osnabrück
Partner-Institution(en): FH Münster, Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft, Institut für Wasserforschung GmbH, Dortmund

Quelle: http://gandalf.arubi.uni-kl.de/index.php?link=projekte&parea=1&pid=0154

Hintergrund
Der demografische Wandel wird in Deutschland zu einem deutlichen Rückgang der
Bevölkerungszahlen führen. Dabei werden sich die Bevölkerungszahlen sowohl regional
als auch lokal sehr unterschiedlich entwickeln. Die großen, bereits seit den 1990er
Jahren bestehenden Unterschiede in der Entwicklung im Osten und im Westen
Deutschlands werden bestehen bleiben. Gleichzeitig werden in enger räumlicher
Nachbarschaft Wachstums- und Schrumpfungsprozesse stattfinden. Für die raumbezogenen
technischen Infrastrukturen wie Wasser, Abwasser oder Fernwärme bedeutet
diese Entwicklung Anpassungsbedarf vor dem Hintergrund, dass die Effizienz dieser
Infrastrukturen maßgeblich von der Bevölkerungsdichte abhängt und dass bei abnehmenden
Nutzerzahlen zusätzliche technische Veränderungen aufgrund betrieblicher
Probleme notwendig werden können.

Aufgrund der sehr langen Nutzungsdauer wichtiger Komponenten konventioneller Abwasserinfrastruktursysteme
(Kanäle bis zu 100 Jahre), verbunden mit hohen Investitions-
und Unterhaltungskosten, sind weit vorausschauende Planungen und die langfristige
Berücksichtigung aller sich verändernden Umfeldbedingungen notwendig.

Relevanz des demografischen Wandels für die Abwasserinfrastruktur
und Identifizierung besonders betroffener Gebiete
Die demografischen Entwicklungen interferieren mit Veränderungen sonstiger Randbedingungen
von Abwasserinfrastruktursystemen. Hierzu zählen klimatische Veränderungen,
die Entwicklung des Trinkwasserverbrauchs sowie sich verändernde Siedlungsstrukturen
und Nutzerdichten der Abwasserinfrastruktursysteme. Naturräumliche
Gegebenheiten wie die Topografie gehören ebenso dazu.

Zur Beurteilung der Auswirkungen demografischer Veränderungen auf die Abwasserinfrastruktur
und zur Überlagerung mit den genannten interferierenden Randbedingungen
wurde eine demografische Typisierung der Kreise und kreisfreien Städte des Bundesgebietes
erarbeitet. Die auf Basis der vergangenen und zukünftigen Entwicklung
der Bevölkerungszahlen in 12 Typen (6 Haupttypen jeweils für alte Bundesländer und
neue Bundesländer) eingeteilten Kreise und kreisfreien Städte wurden hinsichtlich ihrer
Siedlungsdichte, der Entwicklung der Siedlungs- und Verkehrsfläche, der Entwicklung
des Wasserverbrauchs, klimatischer Veränderungen und topografischer Randbedin2
gungen sowie der Auslastung der Abwasserbehandlungsanlagen charakterisiert. Danach
lassen sich für Deutschland Parameterkonstellationen und teilweise auch –
ausprägungen aufzeigen, die sich problematisch auf die Abwasserinfrastruktur auswirken
bzw. zukünftig auswirken könnten. Damit wurde eine Grundlage zur Beurteilung
von Verbreitung und Intensität von Problemgebieten erarbeitet und grafisch aufbereitet,
die eine erste Beurteilung des potenziellen zukünftigen Handlungsbedarfs im Bereich
der Abwasserinfrastruktur…mehr:

http://www.umweltdaten.de/publikationen/fpdf-k/k3779.pdf

Nr. 36/2010
UBA-FBNr: 001386
Förderkennzeichen: 3708 16 305

Forscher überrascht über unerwartete Bakterien-Eigenschaften

Ein internationales Forscherteam hat das Erbgut von Nitrospira entschlüsselt, ein Bakterium, das für den Stickstoffkreislauf der Natur und die Abwasserreinigung enorm wichtig ist. Die bei der Sequenzierung entdeckten unerwarteten Eigenschaften von Nitrospira und die überraschenden Einblicke in die Evolution des Stickstoffkreislaufs stellen die Wissenschaftler jetzt in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS) vor.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde der Haber-Bosch-Prozess zur industriellen Herstellung von Ammoniak erfunden. Etwa 100 Millionen Tonnen des so produzierten Ammoniaks werden jährlich zur Erzeugung von stickstoffhaltigen Düngern für die Landwirtschaft verwendet. Ihr Einsatz trägt wesentlich zur Ernährung der Weltbevölkerung bei, führt aber andererseits zur Überfrachtung von Böden und Gewässer mit Stickstoff, dem Verschwinden empfindlicher Tier- und Pflanzenarten sowie zur Eutrophierung – dem „Umkippen“ – von Gewässern. Hinzu kommen Stickstoffverbindungen aus anderen industriellen Prozessen und Haushaltsabwässern.

Nitrospira spielt wichtige Rolle bei Abwasserreinigung
Die Folgen dieser Belastung für die natürlichen Systeme des Stickstoff-Recyclings, den so genannten Stickstoffkreislauf, sind noch weitgehend unbekannt. Ein wesentlicher Teil dieses Kreislaufs ist die Nitrifikation – die Oxidation von Ammoniak zu Nitrit und weiter zu Nitrat – die nur von Mikroorganismen durchgeführt wird. Für den zweiten Schritt der Nitrifikation sind hauptsächlich Nitrit oxidierende Bakterien der Gattung Nitrospira verantwortlich. Sie spielen auch in Kläranlagen eine entscheidende Rolle, da die Nitrifikation unverzichtbarer Teil der biologischen Abwasserreinigung ist.

Bislang wusste man sehr wenig über die Biologie dieser so wichtigen Mikroben, denn die Zucht von Nitrospira im Labor ist extrem schwierig. Einem Team von Forschern aus Österreich, Frankreich, Deutschland und den Niederlanden ist nun mit Hilfe eines so genannten metagenomischen Ansatzes erstmals die Analyse des Erbguts eines Nitrospira-Bakteriums aus einer Kläranlage gelungen.

Nitrospira – äußerst effizientes Bakterium
Zu den überraschenden Ergebnissen dieser Studie unter der Leitung von Holger Daims und Michael Wagner vom Department für Mikrobielle Ökologie der Universität Wien zählt, dass die biochemischen Systeme zur CO2-Fixierung und Nitrit-Oxidation von Nitrospira effizienter als die anderer Nitrit oxidierender Bakterien sind. Dies erklärt die Schlüsselrolle von Nitrospira in der Natur. Zudem kann Nitrospira lebensnotwendige Energie nicht nur aus Nitrit, sondern auch aus einigen Kohlenstoffverbindungen beziehen und giftige …mehr:

Quelle: http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-11938-2010-07-13.html

Die Kläranlagen haben in der Schweiz einen sehr guten Standard. Nach wie vor ist aber die Entfernung der Nährstoffe aus dem Abwasser ein energie- und kostenintensives Unterfangen. Nun hat das Schweizer Wasserforschungsinstitut Eawag ein biologisches Verfahren weiterentwickelt, welches die Stickstoffelimination aus dem Klärschlammwasser deutlich vereinfacht und in diesem Teilbereich des Reinigungsprozesses die Kosten halbiert.

Bereits haben mehrere Abwasserreinigungsanlagen (ARA) den neuen Prozess eingeführt, so die Stadtzürcher Anlage Werdhölzli oder die ARA in Niederglatt (ZH) und St.Gallen. Andere Anlagen (Thun, Bilten/GL, Dietikon) setzen auf ein sehr ähnliches Verfahren, das vom deutschen Unternehmen Cyklar-Stulz propagiert wird. Die Erfahrungen der Betreiber sind positiv. Nicht zuletzt dank der Unterstützung und Beratung durch die Eawag gilt die Schweiz als führend in diesem Bereich.

Anammox-Bakterien und Flockenbildung als Schlüssel

Der Schlüssel zum neuen Verfahren liegt in einem erst vor rund zehn Jahren von der Eawag und von holländischen Wissenschaftern entdeckten bakteriellen Prozess: die anaerobe Ammoniumoxidation, abgekürzt als Anammox bezeichnet. Anammox-Bakterien können Ammonium (NH4+) ohne Kohlenstoff in unschädlichen Luftstickstoff umbauen. Damit der Prozess läuft, muss zuerst ein Teil des Ammoniums mit Sauerstoff zu Nitrit umgewandelt werden. Mit dem Nitrit oxidieren dann die Bakterien das restliche Ammonium zum molekularen Stickstoff. Bisher wurde versucht, diese zwei Stufen des Prozesses getrennt ablaufen zu lassen. Zweistufige Anlagen benötigen aber mehr Platz, und ihre Regulierung ist sehr komplex. Der Durchbruch kam mit der Erkenntnis, dass sich der Umwandlungsprozess auch in einer Stufe realisieren lässt, dann nämlich, wenn dank Flockenbildung im Anammox-Becken sehr kleinräumig sowohl belüftete als auch sauerstofffreie Zonen vorhanden sind: Aussen an den kaum einen Millimeter grossen Klärschlammflocken aus Bakterienkolonien findet die aerobe Ammoniumoxidation statt, im sauerstofffreien Innern der Flocken die anaerobe Anammox-Reaktion.

Zahlreiche Vorteile gegenüber konventionellem Verfahren

Die Vorteile der Schlammwasserentstickung mit Anammox-Bakterien gegenüber der klassischen Nitrifikation/Denitrifikation sind riesig: Vor allem muss das Becken nur noch knapp halb so viel belüftet werden, und es muss keine Kohlenstoffquelle (z.B. Methanol oder Acetat) mehr zugegeben werden. Das spart Energie und Betriebsaufwand, die Kosten sinken auf die Hälfte – rund 2 statt 4 Franken pro Kilogramm entferntem Stickstoff. Im Fall der Zürcher Anlage Werdhölzli macht das jährlich rund eine halbe Million Franken aus. Ausserdem ist der Prozess sehr effizient: Die Umwandlung des Ammoniums im Prozesswasser zu Luftstickstoff zu über 90% entlastet die Kläranlage. So können der Vergärung mehr organische Stoffe beigemischt werden (z.B. Abfälle aus der Lebensmittelproduktion); die Kläranlage produziert dann mehr Biogas. Ein Fernziel aller Abwasserfachleute, dass nämlich die ARA vom Energieverbraucher zum Kraftwerk wird oder wenigstens ohne Energiezufuhr funktioniert, rückt damit ein Stück näher.

Wissens- und Technologietransfer funktioniert gut

Der Verfahrenstechniker Adriano Joss von der Eawag betont: «Wir sind nicht die einzigen, die am Anammox-Verfahren gearbeitet haben.» Doch im Unterschied zu Firmen, welche versuchen den auch in der Natur ablaufenden Prozess für sich patentieren zu lassen, ist das Forschungsinstitut des ETH-Bereichs bemüht, sein Wissen und seine Erfahrung weiterzugeben. Denn die beteiligten Entwickler und Forscherinnen sind sich einig: Der Anammox-Prozess muss sich durchsetzen. Die Abwasserreinigung wird damit nachhaltiger. «Allerdings», so Joss, «alles wissen wir immer noch nicht über die exakten Abläufe.» Durch die offene Forschung und den breiten Erfahrungsaustausch liessen sich jedoch gute Lösungen schneller erkennen als über Betriebsgeheimnisse und Patente, sagt der Wissenschafter und ist überzeugt: «Gut funktionierende Anlagen und das Vertrauen in das neue Verfahren fördern letztlich auch den beteiligten privaten Sektor.»

Quelle: http://www.eawag.ch/medien/bulletin/20100728/index