Investigations on nitrogen transformation processes and stimulation of anaerobic ammonium oxidation activity in an experimental laboratory-scale wetland system

Abstract

Die anaerobe Ammoniumoxidation (anammox) ist ein vor wenigen Jahren entdeckter mikro-bieller autotropher Prozess, welcher weniger Sauerstoff für die Stickstoffentfernung in biolo-gischen Kläranlagen benötigt. Dieser Prozess wurde bereits auch in der Vergangenheit im Zusammenhang von Pflanzenkläranlagen diskutiert, jedoch war dessen Bedeutung in diesen Systemen bisher unbekannt. Im Rahmen dieser Arbeit konnten sowohl in Pflanzenkläranlagen als auch in entsprechenden Laborrmodellsystemen Anammox-Bakterien nachgewiesen wer-den. Durch aktives Animpfen dieser horizontal unterhalb der Bodenoberfläche durchströmten Labormodell-Pflanzenkläranlagen mit einer Anreicherungskultur von Anammox-Bakterien konnte die Stickstoffentfernungsrate von 0.56 g m-2 d-1 auf 5.8 g m-2 d-1gesteigert werden. Der Prozess war langzeitlich stabil und wurde nicht durch die Zugabe von externer organischer Kohlenstoffquelle beeinflusst. Bei hohen Nitritkonzentrationen (91 mg Nitrit-Stickstoff l-1) im Zulauf der Labormodell-Pflanzenkläranlagen war die mikrobielle Aktivität hinsichtlich der Stickstofftransformationsprozesse im Vergleich zu der Aktivität der Pflanzen dominant. Jedoch auch bei keiner Nitritzugabe im Zulauf blieb die Stickstoffentfernungsrate auf einem vergleichsweise hohem Wert von ca 5.0 g m-2 d-1. Dies kann mit der mikrobiellen partiellen Ammoniumoxidation zu Nitrit, bedingt durch den pflanzlichen Sauerstoffeintrag in das System und der sich anschließenden anaeroben Ammoniumoxidation erklärt werden.