Entwicklung von Betriebsstrategien f\u00fcr Anammox-Reaktoren<\/p>\n
F\u00fcr eine nachhaltige und biotechnologisch innovative Stickstoffelimination aus hoch N-belasteten Abw\u00e4ssern ist die Anaerobe AmmoniumOxidation (\u0084Anammox\u0093) ein viel versprechender Prozess. Ammonium wird mit Nitrit durch autotrophe Organismen zu elementarem Stickstoff umgesetzt, ohne dass es einer organischen C-Quelle bedarf. Das Verfahren zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass es im Vergleich zur konventionellen Nitrifikation\/Denitrifikation 60 % weniger Bel\u00fcftungsenergie und 100 % weniger Kohlenstoff ben\u00f6tigt. Nachteilig sind die geringen Wachstumsraten, die lange Anreicherungszeiten erfordern, und die bisher in der Literatur beschriebene Sensitivit\u00e4t gegen\u00fcber Hemmstoffen. Bisher gibt es jedoch noch kaum anwendungsorientierte Erfahrungen mit dem Anammox-Prozess in der technischen Nutzung.K\u00fcrzlich ist es an der Universit\u00e4t Hannover erstmals in Deutschland gelungen, eine leistungsf\u00e4hige Anammox-Bioz\u00f6nose ohne vorherige Animpfung gezielt unter realit\u00e4tsnahen Bedingungen anzureichern. Die Inbetriebnahmezeit von drei Monaten mit realem Abwasser in zwei Sequencing Batch Reaktoren (SBR) war ein entscheidender Schritt zur technischen Anwendbarkeit des Verfahrens. Die in Folge der gew\u00e4hlten Betriebsstrategie angereicherte Bioz\u00f6nose erwies sich als weitaus robuster gegen\u00fcber St\u00f6reinfl\u00fcssen, als aus anderen Studien zu erwarten war. Ziel dieses Vorhabens ist, den Einfluss der Betriebsstrategie auf die Leistungsf\u00e4higkeit des Anammox-Prozesses unter praxisnahen Bedingungen genauer zu untersuchen und den Reaktorbetrieb entsprechend zu optimieren.In einer zweij\u00e4hrigen experimentellen Phase werden daher an einer Versuchsanlage aus zwei SBRs folgende Fragestellungen bearbeitet:a) M\u00f6glichkeiten der optimierten Zyklussteuerung durch einfach erfassbare, prozessrelevante Messwerte (pH, Redoxpotential, Leitf\u00e4higkeit)b) Einfluss der Beschickungsstrategie auf die Leistungsf\u00e4higkeit der Anammox-Bioz\u00f6nose (hoher Substratgradient\/sto\u00dfweise Beschickung und Substratlimitierung\/langsame Beschickung)c) Auswirkung unterschiedlicher C\/N-Verh\u00e4ltnisse im Abwasser und optimiertes hydraulisches Regime (L\u00e4nge der F\u00fcll-, Absetz- und Dekantierphase)Zum Abschluss jeder Betriebsphase werden die Biomassen ausf\u00fchrlich charakterisiert. Neben einer Gesamtbilanzierung der N-Umsetzungen werden in Batchversuchen die kinetischen Parameter der Organismen ermittelt (Wachstumsrate, Substrataffinit\u00e4t, spezifische maximale Umsatzrate). Weiterhin wird die Sensitivit\u00e4t gegen\u00fcber betrieblich relevanten, potentiell hemmenden Einfl\u00fcssen bestimmt (m\u00f6gliche Hemmung v.a. durch hohe Nitritkonzentrationen, Phosphat und Sauerstoff).Aus den Ergebnissen soll eine Betriebsstrategie abgeleitet werden, die die Anreicherung und den stabilen Betrieb einer Anammox-Bioz\u00f6nose erlaubt, die unter praxisnahen Bedingungen eine hohe Leistungsf\u00e4higkeit aufweist und gleichzeitig m\u00f6glichst unempfindlich gegen\u00fcber St\u00f6reinfl\u00fcssen ist, die in der technischen Umsetzung auftreten k\u00f6nnen (diskontinuierlicher Abwasseranfall, wechselnde Abwasserqualit\u00e4t). Die auf den online-Messwerten basierende Mess- und Regelstrategie soll einen m\u00f6glichst weitgehend automatisierten Betrieb erm\u00f6glichen. Am Ende der experimentellen Phase nach zwei Jahren soll grunds\u00e4tzlich ermittelt worden sein, f\u00fcr welche Abwasserqualit\u00e4ten Anammox ein geeignetes biologisches Behandlungsverfahren darstellt.Im dritten Jahr des Vorhabens sollen an Hand der erhobenen Messdaten die kritischen Prozesse des Versuchsma\u00dfstabs identifiziert werden, um einen scale up-Ansatz zu entwickeln, der die limitierenden Faktoren (Stofftransport, Str\u00f6mungsmechanik) ber\u00fccksichtigt. Mit dem daraus abgeleiteten Reaktordesign soll eine exemplarische Bemessung f\u00fcr verschiedene Abwasserqualit\u00e4ten durchgef\u00fchrt werden. Diese Verfahrensauslegung wird schlie\u00dflich konventionellen biologischen und physikalischen Verfahren gegen\u00fcbergestellt und hinsichtlich der zu erwartenden Kosten, der m\u00f6glichen Umweltentlastung und des erforderlichen Ressourcen- und Energiebedarfs verglichen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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