Mit dem Schlammwasser aus der anaeroben Schlammfaulung werden 15-20% der Gesamtstickstofffracht in den Zulauf der Abwasserreinigungsanlage zurückgeführt. Mit einer separaten Schlammwasserbehandlung kann die Stickstofffracht im Zulauf der Anlage verkleinert und somit die Stickstoffelimination signifikant gesteigert werden. Die autotrophe Deammonifikation bietet dabei eine Reihe von Vorteilen gegenüber der konventionellen Schlammwasserbehandlung mit Nitrifikation und Denitrifikation. In einem Sequencing Batch Reaktor (SBR) kann die autotrophe Deammonifikation in einem Reaktor kombiniert werden. Das Verfahren wurde so im Pilotmassstab an der EAWAG bereits über mehrere Monate erfolgreich betrieben. Ausstehend ist noch die Umsetzung des Verfahrens im Vollmassstab, die auf den Kläranlagen Werdhölzli (Zürich) und St. Gallen geplant ist.
In der vorliegenden Arbeit ist die Umsetzung des Verfahrens auf der Kläranlage Werdhölzli im Pilotmassstab getestet worden. Der 400L-Reaktor wurde dazu mit Schlamm aus der konventionellen Schlammwasserbehandlung des Werdhölzlis gefüllt und im Verhältnis 1:40 mit Anammoxschlamm aus der EAWAG angeimpft. Die Anammoxorganismen konnten allerdings nicht einwachsen, da der Schlamm eine zu hohe Nitritoxidationsaktivität aufwies. Innerhalb von vier Wochen konnte mit einer Substratlimitierung keine entscheidende Verminderung der Nitritoxidierer erreicht werden.
Für die Modellierung der einstufigen autotrophen Deammonifikation ist ein dynamisches Modell entwickelt und in AQUASIM implementiert worden. Experimentelle Untersuchungen einzelner kinetischer Parameter ergaben, dass der Nitritsättigungsbeiwert der Anammoxorganismen bei ungefähr 0.5 mgNO₂-N/L liegt und dass weder die Nitritoxidierer noch die Anammoxorganismen durch hohe Ammoniakkonzentrationen gehemmt werden. Das Modell ist mit Messdaten aus dem Betrieb der Pilotanlage kalibriert worden. Die beste Übereinstimmung zwischen den gemessenen und den modellierten Stickstoffzehrungsraten resultiert mit einer maximalen Wachstumsgeschwindigkeit der Anammoxorganismen von 0.083 d^-1.
Mit dem Modell wurde die Einwachsphase mit einer geringen Anfangsnitritoxidationsaktivität bei 35 und 25°C simuliert. Der Reaktor kann bei beiden Betriebstemperaturen problemlos eingefahren werden. Nach rund 30 bzw. 60 Tagen kann der Reak-tor mit einer hydraulischen Aufenthaltszeit von einem Tag und einem Schlammalter von rund 21 Tagen stabil betrieben werden. Die Konzentration der Nitritoxidierer nimmt dabei ab. Aus dieser und ähnlichen Simulationen lassen sich wichtige Erkenntnisse für den optimalen Betrieb eines Reaktors gewinnen.