Kurze Antwort: Biologische Nitrifikation-Denitrifikation ist der Standard und bei normalen Konzentrationen der günstigste Weg. Ab etwa 500 mg/L kommen meist zuerst Luftstrippung oder Struvitfällung zum Einsatz, um die Fracht zu senken. Ammoniak ist der Parameter, der im Winter am häufigsten übersehen wird, weil nitrifizierende Bakterien langsam wachsen und temperaturempfindlich sind.
Warum Ammoniak versagt, wenn COD besteht
Das ist die häufigste Beschwerde, die wir hören, und die Ursache ist biologischer und nicht mechanischer Natur. Die Organismen, die CSB abbauen, wachsen schnell und tolerieren ein breites Spektrum an Bedingungen. Nitrifizierende Bakterien, die Ammoniak in Nitrat umwandeln, wachsen weitaus langsamer und sind viel empfindlicher gegenüber Temperatur, pH-Wert, Alkalinität und Toxizität.
Eine Anlage, die hinsichtlich der CSB-Fracht komfortabel dimensioniert ist, kann daher tatsächlich über zu wenig Reaktorvolumen und Schlammalter verfügen, wie es die Nitrifikation erfordert. Drei spezifische Fallstricke:
- Schlammalter zu kurz. Nitrifikanten werden schneller ausgewaschen, als sie sich vermehren. Die Erhöhung des Schlammalters ist das Erste, was überprüft werden sollte, und kostet nichts.
- Alkalinität erschöpft. Die Nitrifikation verbraucht Alkalinität. Wenn diese aufgebraucht ist, fällt der pH-Wert und der Prozess stagniert – das sieht wie ein Toxizitätsproblem aus, ist aber ein chemisches Problem.
- Kaltes Wetter. Die Nitrifikationsraten sinken stark, wenn die Temperatur fällt. Eine Anlage, die im Sommer besteht, kann jeden Winter versagen, ohne dass sich sonst etwas ändert.
Bevor Sie neue Ausrüstung in Betracht ziehen, arbeiten Sie sich durch die sechs Gründe, warum Kläranlagen ihre Einleitungserlaubnis nicht einhalten — mehrere davon treffen direkt hier zu.
Die vier verglichenen Routen
| Route | Funktioniert am besten bei | Stärken | Achte auf |
|---|---|---|---|
| Nitrifikation–Denitrifikation (biologisch) | Geringe bis mäßige Ammoniakbelastung | Am günstigsten im Betrieb; entfernt Stickstoff vollständig zu Stickstoffgas | Benötigt eine lange Schlammverweilzeit, Alkalinität, Wärme und eine Kohlenstoffquelle für die Denitrifikation |
| Luftstrippung | Hoher Ammoniakgehalt | Bewältigt Konzentrationen, die die Biologie nicht kann; schnell und robust | Der pH-Wert muss deutlich in den alkalischen Bereich angehoben werden; Ammoniak wird an die Luft abgegeben, daher muss das Abgas gewaschen werden. |
| Breakpoint-Chlorierung | Wenig Ammoniak, nur Polieren | Schnelle, einfache und gute Endbearbeitung | Hohe Chemikalienkosten; Bildung chlorierter Nebenprodukte; bei hoher Belastung nicht praktikabel |
| Struvit-Fällung | Hoher Ammoniakgehalt bei gleichzeitiger Anwesenheit von Phosphat | Gewinnt ein nutzbares Düngemittelprodukt zurück | Benötigt Magnesiumdosierung und das richtige Phosphatverhältnis; Chemikalienkosten |
Bei hoher Konzentration ist das wirtschaftliche Verfahren normalerweise zweistufig: Zunächst wird der Hauptanteil abgetrennt oder ausgefällt, anschließend wird der Rest biologisch nachbehandelt. Sehr hohe Ammoniakfrachten direkt in eine biologische Stufe zu leiten, hemmt die Biomasse, was kontraproduktiv ist.
Biologische Stickstoffentfernung richtig umsetzen
Die vollständige Stickstoffentfernung erfordert beide Hälften des Prozesses, und die zweite Hälfte ist diejenige, die die Leute vergessen:
- Nitrifikation (aerob) wandelt Ammoniak in Nitrat um. Dadurch wird Ammoniak entfernt, aber Stickstoff verbleibt als Nitrat im Wasser.
- Denitrifikation (anoxisch) wandelt Nitrat in Stickstoffgas um, das das System verlässt. Es benötigt eine Kohlenstoffquelle und gibt etwa die Hälfte der Alkalinität zurück, die die Nitrifikation verbraucht hat.
Wenn Ihre Genehmigung nur Ammoniak begrenzt, reicht die Nitrifikation allein aus. Wenn sie Gesamtstickstoff begrenzt, benötigen Sie beides. Wenn Sie die anoxische Zone an den Anfang setzen und Nitrat dorthin zurückführen, kann der eigene CSB des zulaufenden Abwassers als Kohlenstoffquelle dienen, wodurch der Kauf von Methanol vermieden wird – das ist eine Überlegung wert, wenn Ihr Abwasser überschüssigen CSB hat.
Eine praktische Warnung: Wenn die Denitrifikation dort stattfindet, wo sie nicht stattfinden soll – im Nachklärbecken –, steigt Schlamm in Klumpen mit sichtbaren Gasblasen an die Oberfläche, und dieser Schlamm verlässt die Anlage mit dem Ablauf. Es sieht wie Blähschlamm aus, erfordert aber die entgegengesetzte Gegenmaßnahme.
Was vor der Anfrage eines Angebots gemessen werden sollte
- Ammoniakstickstoffkonzentration und Gesamtstickstoff, falls Ihre Genehmigung dies vorschreibt
- Durchflussrate, mit dem Spitzenwert
- Alkalinität – routinemäßig ausgelassen und häufig die eigentliche Einschränkung
- Temperaturbereich über das Jahr hinweg, insbesondere das Winterminimum
- CSB, um zu beurteilen, ob Kohlenstoff für die Denitrifikation verfügbar ist
- Phosphat, wenn die Struvit-Rückgewinnung in Betracht gezogen wird
- Das Einleitungslimit selbst und ob es sich um Ammoniak oder Gesamtstickstoff handelt
Die Dimensionierung der biologischen Stufe anhand dieser Zahlen wird behandelt in Wie dimensioniert man eine industrielle Abwasserbehandlungsanlage?, und das Equipment-Set in Industrielle Abwasserbehandlungsanlagen und komplette Systeme.
Häufig gestellte Fragen
Warum besteht meine Anlage den CSB, aber nicht den Ammoniak?
Nitrifizierende Bakterien wachsen viel langsamer als CSB-entfernende Organismen und benötigen ein höheres Schlammalter. Eine auf CSB dimensionierte Anlage kann über zu wenig Volumen und Schlammalter für die Nitrifikation verfügen. Prüfen Sie zuerst das Schlammalter und die Alkalinität – beides ist kostenlos zu prüfen.
Warum verschlechtert sich die Ammoniakentfernung im Winter?
Die Nitrifikationsraten sinken mit der Temperatur stark ab, und Nitrifikanten sind die langsamsten Organismen in der Anlage. Ein Reaktor, der im Sommer funktioniert, kann für dieselbe Belastung im Winter unterdimensioniert sein. Auslegung auf das Winterminimum, nicht auf den Jahresdurchschnitt.
Welche Alkalinität benötige ich für die Nitrifikation?
Die Nitrifikation verbraucht während ihres Ablaufs Alkalinität. Wenn die Alkalinität erschöpft ist, sinkt der pH-Wert und der Prozess stockt. Messen Sie die Alkalinität am Reaktor, nicht am Zulauf. Wenn sie aufgebraucht wird, stellt die Dosierung von Alkali die Leistung ohne neue Ausrüstung wieder her.
Wann sollte ich die Luftstrippung anstelle der biologischen Behandlung einsetzen?
Bei hohen Ammoniakkonzentrationen, wo die Biologie gehemmt würde. Stripping bewältigt Frachten, die die Biologie nicht kann, aber es erfordert eine Anhebung des pH-Werts in den alkalischen Bereich, und das Abgas muss gewaschen werden. Das übliche Muster ist, die Hauptmenge zu strippen und dann biologisch nachzupolieren.
Entfernt das Entfernen von Ammoniak den Gesamtstickstoff?
Nein. Die Nitrifikation wandelt Ammoniak in Nitrat um, das immer noch Stickstoff im Wasser ist. Um Stickstoff aus dem System zu entfernen, benötigen Sie zusätzlich eine anoxische Denitrifikationsstufe, die Nitrat in Stickstoffgas umwandelt. Prüfen Sie, was Ihre Genehmigung tatsächlich begrenzt.
Mein Schlamm schwimmt in Klumpen an die Oberfläche des Klärbeckens. Warum?
Üblicherweise tritt im Nachklärbecken eine Denitrifikation auf: Stickstoffgasblasen bilden sich und heben das Schlammbett an. Es ähnelt dem Blähschlamm, erfordert jedoch die entgegengesetzte Maßnahme. Achten Sie auf Gasblasen in den aufschwimmenden Flocken, um sie zu unterscheiden, bevor Sie etwas ändern.
Senden Sie Ihre Ammoniakkonzentration, Durchflussmenge, Temperaturbereich und Abgabegrenze und wir schlagen die Route vor: Angebot zur Ammoniakentfernung anfordern.
Dieser Artikel ist Teil unseres Leitfadens zu kommunaler und industrieller Klärschlamm.