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Es gibt unterschiedliche Verfahren, um Nitratkonzentrationen effektiv zu senken. Diese Übersicht erwähnt die wichtigsten technischen Verfahren und stellt Pro und Contra von heterotrophen und autotrophen gegenüber.

Denitrifikation: einige Verfahren zur Übersicht

autotropher Nitratfilter ("Schwefel-Nitratfilter") heterotropher Nitratfilter Nitratfilter auf Harzbasis

Nitratproblematik

Stickstoff im kommunalen Abwasser liegen vorwiegend als Eiweiß, Peptide, Aminosäure, Harnstoff und Ammonium/Ammoniak vor. Nach einer funktionierenden Nitrifikation ist es fast ausschließlich zum anorganischen Nitrat (NO3-) umgewandelt. Im Gegensatz zu Ammoniak und Nitrit ist Nitrat relativ ungiftig, trägt aber neben Phosphat durch die Düngewirkung zur Eutrophierung der Gewässer bei. Außerdem kann Nitrat unter bestimmen Umständen im Verdauungssystem von Säugern zu krebserregenden Nitrosaminen und zum Anämie-auslösenden Nitrit (Blue Babies) umgewandelt werden. 

Deshalb ist es notwendig durch weitergehende Abwasserbehandlung das Nitrat zu umweltneutralem gasförmigen Stickstoff (N2) umzuwandeln. Denn alle Verbindungen im Auslaufwasser einer Kläranlage landen früher oder später in den Brunnen der Wasserwerke. 

Methoden zur Nitratreduzierung

Es gibt eine Vielzahl von Nitrateliminierungsmethoden - sowohl physikalisch-chemische als auch biologische.

1. Physikalische Methoden zur Nitratreduzierung

2. Biologische Methoden zur Nitratreduzierung

Bei biologischen Methoden werden Mikroorganismen (Bakterien, Algen) und höhere Organismen (Pflanzen) eingesetzt. Die Nitrateliminierung findet durch Denitrifikation und Assimilation statt - in letzter Zeit ist ein direkter Weg gefunden worden. Die sogenannten Anammox-Bakterien wandeln Ammonium direkt in Luftstickstoff um. 

Es werden je nach Anordnung des Denitrifikationsfilter in der gesamten Aufbereitungsanlage die vorgeschaltete, die nachgeschaltet, die simultane und die schubweise Denitrifikation unterschieden. 

2.1 heterotrophe Denitrifikation

Bei heterotrophen Verfahren werden Mikroorganismen mit einer C-Quelle versorgt. Unter anaeroben oder mikroaeroben Bedingungen sind viele Mikroorganismen dazu in der Lage, anstatt des Sauerstoffs Nitrat zu veratmen. Als Umwandlungsprodukt entsteht Luftstickstoff und Biomasse.

Die Biomasse kann fixiert sein (Festbettverfahren) oder frei im Wasser schwimmen (Belebtschlammverfahren). Bei geringeren Belastungen haben Bakterien und Algen die Eigenschaft, sich an Oberflächen zu heften oder sich zu größeren Verbänden (Belebtschlammflocken) zusammen zu schließen. In diesem Zustand kann das zu behandelnde Wasser an den Mikroorganismen entlang fließen und die Wasserinhaltsstoffe werden durch die Biomasse aufgenommen (assimiliert) oder umgewandelt. Bei sehr hohen Belastungen neigen Mikroorganismen dazu, frei zu schwimmen (suspendiert). Eine Rückhaltung der Biomasse ist in diesem Fall sehr aufwendig. 

einige Festbettverfahren:

einige Varianten des Belebtschlammverfahrens:

2.2 autotrophe Denitrifikation

2.3 autotrophe Assimilation

Vergleich autotropher Schwefel-Nitrat-Filter versus heterotropher Filter

Alle oben genannten Verfahren unterscheiden sich in punkto Raumbelastung, Belastungsschwankungen, Temperaturbereich, Investition, laufende Kosten, Wartungs- und Überwachungsaufwand. Welches Verfahren das optimale ist, unterscheidet sich von Einsatz zu Einsatz. Alle Verfahren haben ihre Vor- und Nachteile. 

Nachfolgend sind einige Vor- und Nachteile der von AquaCare verwendeten Verfahren aufgeführt:

autotropher "Schwefel"-Filter
(z.B. ADN-Filter von AquaCare)
heterotropher "Ethanol"-Filter
(z.B. HDeni-Filter von AquaCare)
benötigt keine gleichmäßige Zufuhr eines Nährmediums benötigt gleichmäßige Zufuhr der Nährlösung (außer "Deni-Balls")
Überdosierung nicht möglich Überdosierung möglich und kann zu Trübungen und Sauerstoffmangel im Aquarium führen
Risiko zur Sulfatreduktion niedrig Risiko zur Sultatreduktion und Schwefelwasserstoffbildung (stinkt nach faulen Eiern) erheblich größer
lange Einfahrphasen von mehreren Wochen möglich; durch Animpfen kann dieses Phase aber erheblich gekürzt werden kurze Einfahrphase von wenigen Tagen
längere Anpassungszeit bei schwankenden Reaktionsbedingungen (Belastung, Temperatur, pH, etc.) schnelle Adaptation möglich
geringeres Bakterienwachstum und damit geringere Verstopfungsgefahr hohes Bakterienwachstum und damit hohe Verstopfungsgefahr (außer RBR)
das Ablaufwasser hat einen niedrigeren pH-Wert das Ablaufwasser hat einen höheren pH-Wert
geringere laufende Kosten (eine Filterfüllung reicht für mehrere Jahre) hohe laufende Kosten (Nährmedium)
geringere Investition höhere Investition