Kommunale Kläranlagen geraten wegen des hohen Energieverbrauchs zunehmend unter Druck. Um dieses Problem anzugehen, wurden verschiedene Anammox-Verfahren auf der Grundlage der partiellen Nitritation (PN/A) entwickelt, da sie erhebliche wirtschaftliche Vorteile bieten und die Betriebskosten im Vergleich zu den derzeit verwendeten Nitrifikations-/Denitrifikationsverfahren um 85 % gesenkt werden können. Allerdings gibt es bisher noch keine großtechnische Anwendung im Hauptstrom. Die zentrale Herausforderung ist, nitritoxidierende Bakterien (NOB) wirksam zu unterdrücken, da ansonsten zu wenig Nitrit für die Aufrechterhaltung der Anammox-Aktivität zur Verfügung steht, was zu hohen Nitratkonzentrationen im Ablauf führt.
Wir haben ein neuartiges Sidestream Enhanced Mainstream Anammox (SEMA) Verfahren für eine energieeffiziente kommunale Abwasserbehandlung vorgeschlagen. Wie in Abbildung 18 dargestellt, werden die organischen Bestandteile des Rohabwassers in der A-Stufe zurückgewonnen, das Abwasser wird dem PN/A-Reaktor zugeführt, und ein kleiner Teil des Abwassers der A-Stufe wird zusammen mit Zentrat in den Nitritationsreaktor geleitet, um eine effiziente Nitritproduktion zu erreichen. Diese beiden Ströme werden dann zusammen mit einem kleinen Teil des Rohabwassers, das Organik zur Verbesserung der Denitrifikation für die In-situ-Nitratentfernung liefert, in den nachgeschalteten Anammox-Reaktor geleitet. Unter der Annahme, dass die Stickstoffbelastung des Nebenstroms 20 % derjenigen des Zulaufs beträgt und in der PN/A-Stufe eine Stickstoffentfernungseffizienz (NRE) von 60 % erreicht wird, ergab die Stickstoff-Massenbilanzanalyse, dass eine niedrige Gesamtstickstoffkonzentration (TN) im Abwasser von 5,1 mgN/L erreicht werden könnte.
Das SEMA-Verfahren bietet zahlreiche Vorteile in Bezug auf Wirtschaftlichkeit, Effektivität und Effizienz, die langfristige Stabilität. Durch eine einfache Steuerung können gute Ablaufqualitäten gewährleistet werden. Das Verfahren hat daher ein großes Potenzial für die großtechnische Anwendung. Im Gegensatz zu dem allgemein akzeptierten Standpunkt, dass eine Behandlung im Nebenstrom sinnvoll ist, sollten die Vorteile der integrierten Nebenstrombehandlung bei der Unterstützung von Anammox im Hauptstrom anerkannt werden. Die technologische Machbarkeit und die wirtschaftliche Tragfähigkeit des vorgeschlagenen SEMA-Verfahrens werden weiter geprüft.
