Nährstoffentfernung

Nährstoffentfernung bezeichnet die Entfernung von Stickstoff- und Phosphorverbindungen aus Wasser, insbesondere aus Abwasser, um Eutrophierung der Gewässer zu verhindern. In kommunalen und industriellen Kläranlagen ist sie ein zentraler Bestandteil der Abwasserreinigung. Regulatorische Vorgaben setzen Grenzwerte für Einleitungen von TN, NH4-N, NO3-N und PO4-P.

Stickstoff wird überwiegend biologisch entfernt. Ammonium wird durch Nitrifikation zu Nitrat oxidiert, anschließend durch Denitrifikation zu Stickstoffgas reduziert. Denitrifikation benötigt kohlenstoffhaltige Elektronendonoren und meist anoxische Zonen; solche Prozesse laufen in belüfteten Aktivschlamm-, SBR- oder MBR-Systemen ab.

Phosphorentfernung erfolgt biologisch (EBPR) oder chemisch. EBPR speichert Phosphat als Polyphosphate in bestimmten Mikroorganismen; chemische Fällung nutzt Metallsalze (Al, Fe) zum Ausfällen von Phosphat. EBPR verlangt passende anaerobe und aerobe Phasen, chemische Fällung eine Nachrüstung oder Zusatzstufen.

Typische Anlagenkonzepte sind belüfteter Aktivschlamm, Sequencing Batch Reactors (SBR), Membranbioreaktoren (MBR) und A2O-/oxic-anoxic-oxic-Verfahren. Betriebsparameter wie Sauerstoffversorgung, Temperatur, SRT und Kohlenstoffverfügbarkeit beeinflussen die Nährstoffentfernung erheblich.

Die Nährstoffentfernung schützt Gewässer vor Algenblüten, Sauerstoffmangel und eutropher Belastung. Removierungsgrade liegen in gut betriebenen Anlagen oft bei Stickstoff 70–95% und Phosphor 80–95%, je nach Prozessführung und Abwasserzusammensetzung. Monitoring umfasst NH4-N, NOx-N, PO4-P und TN.

Herausforderungen sind schwankende Abwasserzufuhr, begrenzte Kohlenstoffressourcen, Temperatureinflüsse und Schlammprobleme. Zukünftige Entwicklungen zielen auf integrierte, energieeffiziente Prozesse und Phosphorrückgewinnung.