Dübendorf, Schweiz - 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.

Mehrere Abwasserreinigungsanlagen haben bereits den neuen Prozess eingeführt, so die Stadtzürcher Anlage Werdhölzli oder die Anlagen in Niederglatt und St.Gallen. Andere Anlagen wie in Thun, Bilten oder 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.

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 zwei statt vier 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 Prozent 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 Abwasserreinigungsanlagen vom Energieverbraucher zum Kraftwerk wird oder wenigstens ohne Energiezufuhr funktioniert, rückt damit ein Stück näher.

Quelle: EAWAG / Wasserforschungs-Institut des ETH-Bereichs

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