Behandlung von Abwässern mit hohem Ammoniakgehalt

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Ein zu hoher Ausstoß von Ammoniumstickstoff in Gewässer führt zur Eutrophierung der Gewässer, was deren ästhetischen Wert verringert. Zudem können die durch die Oxidation entstehenden Nitrate und Nitrite die Gesundheit von Wassertieren sowie Menschen beeinträchtigen. Daher erhält die Entstickung von Abwasser große Aufmerksamkeit. Derzeit gibt es verschiedene Methoden zur Entstickung, darunter biologische Nitrifikation/Denitrifikation, Chlorung an bestimmten Stellen, Strömungsbetrieb zur Entfernung von Stickstoff sowie Ionenaustausch. Entwässerungslösungen aus der Schlammverarbeitung, Abwässer aus der Deponieentsorgung, Abwässer aus Herstellungsanlagen für Katalysatoren, Abwässer aus der Fleischverarbeitung sowie Abwässer aus der Synthesefabrik für Ammoniak enthalten extrem hohe Konzentrationen an Ammoniumstickstoff – über 500 mg/L, manchmal sogar Tausende von mg/L. Aufgrund der biologischen Hemmwirkung des freien Ammoniumstickstoffs oder aus Kostengründen ist die Anwendung dieser Methoden eingeschränkt. Die Verfahren zur Behandlung von Abwässern mit hohem Ammoniakgehalt lassen sich in physikalisch-chemische Methoden, kombinierte biologisch-chemische Methoden sowie neuartige biologische Denitrifikationsverfahren einteilen. 1 Physische Trennverfahren 1.1 Strömungstrennung – Eine Methode zur Trennung unter alkalischen Bedingungen, bei der die Gleichgewichtsbeziehung zwischen der Konzentration von Ammoniakstickstoff in der Gasphase und in der Flüssigkeitsphase genutzt wird. Es wird allgemein angenommen, dass die Effizienz der Strömungsaustauschprozesse von Temperatur, pH-Wert und dem Gas-Flüssigkeits-Verhältnis abhängt. 　　Wang Wenbin und seine Kollegen haben die Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallfiltratmitteln mittels Destillation untersucht. Die entscheidenden Faktoren zur Steuerung der Effizienz der Destillation sind Temperatur, Gas-Flüssigkeits-Verhältnis und pH-Wert. Bei einer Wassertemperatur von über 25 °C, bei einem Gas-Liquid-Verhältnis von etwa 3500 sowie bei einem pH-Wert des Filtrats von rund 10,5 kann eine Entfernungsrate von über 90 % erreicht werden – insbesondere bei Abfallfiltraten, in denen die Konzentration an Ammoniakstickstoff zwischen 2000 und 4000 mg/L liegt. Die Strömungsmethode weist bei niedrigen Temperaturen eine geringe Effizienz bei der Entfernung von Ammoniumstickstoff auf. 　　Wang Youle und seine Kollegen führten Versuche durch, um Abwässer mit hohem Ammoniakgehalt aus Düngemittelfabriken – beispielsweise 882 mg/L – mithilfe der Ultraschallentfernungstechnik zu behandeln. Die optimalen Prozessbedingungen sind ein pH-Wert von 11 sowie eine Ultraschallbehandlungszeit von 40 Minuten. Das Verhältnis von Gas zu Wasser beträgt 1000:1. Die Testergebnisse zeigen, dass durch die Anwendung von Ultraschallwellen die Effektivität bei der Entfernung von Ammoniak deutlich erhöht wird. Im Vergleich zu herkömmlichen Entfernungsmethoden steigt die Entfernungseffizienz um 17 % bis 164 %. Mehr als 90 % des Ammoniaks können so entfernt werden. Nach der Behandlung liegt der Ammoniakgehalt unter 100 mg/L. 　　Um den pH-Wert zu einem alkalischen Wert bei geringen Kosten anzupassen, muss eine bestimmte Menge an Calciumhydroxid in die Abwässer gegeben werden. Dadurch entsteht jedoch leicht Kalkablagerung. Gleichzeitig muss hinter dem Stripperturm ein Ammoniak- und Stickstoffabsorptionsgerät installiert werden, um zu verhindern, dass das durch das Stripping freigesetzte Ammoniak und Stickstoff zu einer sekundären Verschmutzung führen. Izzet et al. stellten bei der Behandlung von Abfallleitungen, die mit UASB vorgereinigt worden waren (2240 mg/L), fest, dass bei einem pH-Wert von 11,5 und einer Reaktionszeit von 24 Stunden sowie bei einer mechanischen Umrührungsgeschwindigkeit von 120 Umdrehungen pro Minute eine Entfernung von 95 % des Ammoniakstickstoffs möglich ist. Bei pH = 12 erfolgt die Entfernung des Ammoniaks durch Belüftung; ab der 17. Stunde beginnt der pH-Wert zu sinken, wobei die Entfernungseffizienz des Ammoniaks nur bei 85 % lag. Daraus lässt sich schließen, dass der Hauptmechanismus für die Entstickung durch Blasentrennung mechanische Vermischung und nicht Luftdiffusionsvermischung sein sollte. 1.2 Zieolithentherapie zur Ammoniakentfernung: Dabei werden die Kationen im Zieolithen verwendet, um mit dem NH4+ in den Abwässern auszutauschen und so die Entfernung von Stickstoff zu erreichen. Zeolithe werden in der Regel zur Behandlung von Abwässern mit niedriger Ammoniakkonzentration oder von Abwässern, die Spuren von Schwermetallen enthalten, eingesetzt. Jiang Jianguo und andere untersuchten jedoch die Wirksamkeit und Machbarkeit der Adsorptionsmethode mit Zeolithen zur Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallfiltraten. Die Ergebnisse der Pilotstudien zeigen, dass pro Gramm Zeolith ein Adsorptionspotenzial von 15,5 mg Ammoniakstickstoff besteht. Bei einer Korngröße des Zeoliths von 30–16 Mesh beträgt die Entfernungsrate des Ammoniakstickstoffs 78,5 %. Bei gleichen Bedingungen bezüglich der Adsorptionsdauer, der Menge des eingesetzten Zeoliths sowie der Korngröße ist je höher die Konzentration an Ammoniakstickstoff im Einzugswasser, desto höher ist auch die Adsorptionsrate. Es ist somit möglich, Zeolith als Adsorbens zur Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Filterbrüchen einzusetzen. Milan et al. stellten bei der Behandlung von durch anaerobe Vergärung entstandenen Schweinefettabwässern mit der Methodik des Zeolith-Ionenaustauschs fest, dass von Na-Zeo, Mg-Zeo, Ca-Zeo und k-Zeo Zeolith Na-Zeo die beste Wirkung zeigte, gefolgt von Ca-Zeo. Die Erhöhung der Höhe des Ionenaustauschbetts kann die Effizienz bei der Entfernung von Ammoniakstickstoff verbessern. Unter Berücksichtigung wirtschaftlicher Aspekte sowie hydraulischer Bedingungen ist eine Betthöhe von 450 px (H/D=4) sowie ein relativer Durchfluss von weniger als 7,8 BV/h als geeignete Abmessungen zu betrachten. Die Ionenaustauschmethode ist stark von der Konzentration der Suspensionspartikel abhängig. 　　Bei der Anwendung der Zeolith-Deaminierungs-Methode muss das Problem der Regeneration des Zeoliths berücksichtigt werden. Üblich sind dabei die Methode mit Regenerationslösung sowie die Verbrennungsmethode. Bei der Verwendung der Verbrennungsmethode muss das entstehende Ammoniak behandelt werden. 1.3 Membrangetrennungsverfahren – Eine Methode zur Entfernung von Ammoniakstickstoff unter Nutzung der selektiven Durchlässigkeit von Membranen. Diese Methode ist einfach in der Anwendung, weist eine hohe Rückgewinnungsrate von Ammoniakstickstoff auf und verursacht keine sekundären Verunreinigungen. Jiang Zhanpeng und seine Kollegen konnten mit der Elektrodialyse sowie Membranen aus Polypropylen (PP) gute Ergebnisse bei der Aufbereitung von anorganischen Abwässern mit hohem Ammoniakgehalt erzielen. Die Elektrodialyse zur Behandlung von Ammoniak-Nitrat-Abläufen mit einem Gehalt von 2000–3000 mg/L ermöglicht eine Entfernungsrate von über 85 %. Gleichzeitig kann 8,9 % konzentrierte Ammoniaklösung gewonnen werden. Dieses Verfahren weist einen einfachen Ablauf auf, verbraucht keine Chemikalien. Der Stromverbrauch während des Betriebs ist proportional zur Konzentration an Ammoniakstickstoff im Abwasser. Die Ammoniakentfernungseffizienz bei der Verwendung von PP-Hohlfasermembranen liegt bei >90 %; die Konzentration des zurückgewonnenen Schwefelsäureanhydrids beträgt etwa 25 %. Während des Betriebs muss Laugemittel zugegeben werden; die Menge des zuzugebenden Laugemittels ist proportional zur Konzentration an Ammoniakstickstoff im Abwasser. 　　Eine Emulsionsmembran ist eine Flüssigkeitsmembran, die in Form einer Emulsion vorliegt und eine selektive Durchlässigkeit aufweist; sie kann zur Trennung von Flüssigkeiten verwendet werden. Der Trennprozess erfolgt in der Regel mit einer Emulsionsmembran (zum Beispiel eine Kerosinmembran) als Trennmittel. Durch den Konzentrationsunterschied sowie die Diffusion von NH3 auf beiden Seiten der Ölmembran wird NH3 in die Membran hineingetrieben, wodurch die Trennung erreicht wird. Behandlung des Abwassers am Gesamtauslass einer Betriebsstätte für Feuchtmetallurgie mit der Flüssigkeitsmembran-Methode (1000–1200 mg NH4+-N/L, pH-Wert 6–9). Als Tensid wird Alkoholamid-Polyethylenoxidether verwendet – in einer Menge von 4 %–6 %. Der pH-Wert des Abwassers wird auf 10–11 eingestellt. Das Verhältnis von Wasser zu Öl liegt bei 1:8–1:12, das Verhältnis von Öl zum Lösungsmittel bei 0,8–1,5. Der Massenanteil an Schwefelsäure beträgt 10 %. Bei einer einzigen Behandlung kann die Entfernung von Ammoniakstickstoff aus dem Abwasser auf über 97 % gesteigert werden. 1.4 MAP-Präzipitationsmethode: Dabei wird hauptsächlich die folgende chemische Reaktion genutzt: Mg2+ + NH4+ + PO43- → MgNH4PO4. Theoretisch kann man Phosphat- und Magnesiumsalze in Abwässer mit hoher Konzentration an Ammoniak einbringen. Wenn der Wert > 2,5×10–13 beträgt, entsteht Magnesiumammoniumphosphat (MAP), wodurch das Ammoniak aus den Abwässern entfernt werden kann. Mu Dagang und seine Kollegen verwendeten die Methode, MgCl2·6H2O sowie Na2HP04·12H2O in industrielle Abwässer mit hohem Ammoniakgehalt einzubringen, um so einen Magnesiumammoniumphosphat-Ausfällung zu erzeugen und den hohen Ammoniakgehalt zu entfernen. Die Ergebnisse zeigen, dass bei einem pH-Wert von 8,91, einem Stoffmengenverhältnis von Mg2+, NH4+ und PO43- von 1,25:1:1, einer Reaktionstemperatur von 25 °C, einer Reaktionszeit von 20 Minuten sowie einer Ausfällungszeit von 20 Minuten die Konzentration von Ammoniak von 9500 mg/L auf 460 mg/L gesenkt werden kann. Dadurch wird eine Entfernungsrate von über 95 % erreicht. Da der Gehalt an Magnesiumsalzen in den meisten Abwässern im Vergleich zu Phosphaten und Ammoniak niedriger ist, kann zwar das entstehende Magnesiumammoniumphosphat als Düngemittel verwendet werden, um einen Teil der Kosten auszugleichen. Dennoch bleibt die Kosten für die Zufuhr von Magnesiumsalzen ein wesentlicher Faktor, der die Anwendung dieser Methode einschränkt. Meerwasser ist unerschöpflich und enthält große Mengen an Magnesiumsalzen. Kumashiro und Kollegen untersuchten den Kristallisationsprozess von Ammoniummagnesiumphosphat unter Verwendung von Meerwasser als Quelle für Magnesiumionen. Salzlake ist ein Nebenprodukt der Salzherstellung und enthält hauptsächlich MgCl2 sowie andere anorganische Verbindungen. Mg2+ beträgt etwa 32 g/L, was 27 Mal so viel ist wie im Meerwasser. Lee et al. verwendeten MgCl2, Meerwasser sowie Salzlake als Quellen für Mg2+, um Abwässer von Schweinemastbetrieben mithilfe der Methode der Kristallisation aus Ammoniumphosphat zu behandeln. Die Ergebnisse zeigten, dass der pH-Wert der wichtigste Kontrollparameter ist. Bei einem End-PH-Wert von etwa 9,6 kann die Reaktion innerhalb von 10 Minuten abgeschlossen werden. Aufgrund des N/P-Überhangs in den Abwässern weist Salzsole im Vergleich zu den beiden anderen Mg2+-Quellen eine ähnliche Phosphatentfernungskraft auf, während die Stickstoffentfernungskraft etwas geringer ist. 1.5 Chemische Oxidationsmethode – Eine Methode zur Entfernung von Ammoniakstickstoff, bei der starke Oxidationsmittel verwendet werden, um den Ammoniakstickstoff direkt in Stickstoff umzuwandeln. Die Chlorierung an Wendepunkten beruht auf der Reaktion von Ammoniak im Wasser mit Chlor, wodurch Ammoniakgas entsteht und so das Ammoniak entfernt wird. Diese Methode hat außerdem eine desinfizierende Wirkung. Allerdings kann das entstehende Überschusschlor die Fische beeinträchtigen; daher müssen Vorrichtungen zur Entfernung des Überschusschlors vorhanden sein. In Gegenwart von Bromiden findet zwischen Ozon und Ammoniumnitrat eine Reaktion statt, die der Chlorierung bei einem bestimmten Punkt ähnelt: Br‑ + O3 + H+ → HBrO + O2, NH3 + HBrO → NH2Br + H2O, NH2Br + HBrO → NHBr2 + H2O, NH2Br + NHBr2 → N2 + 3Br‑ + 3H+. Yang et al. führten Versuche mit synthetischem Abwasser (Ammoniakgehalt: 600 mg/L) in einer kontinuierlich belüfteten Kolonne mit einem effektiven Volumen von 32 L durch. Dabei untersuchten sie den Einfluss von Br/N, pH sowie dem Anfangsgehalt an Ammoniak auf die Reaktion, um die optimalen Bedingungen für eine maximale Entfernung des Ammoniaks und eine minimale Bildung von NO3- zu ermitteln. Es wurde festgestellt, dass der NFR (das Verhältnis von NO3–N im Abwasser zum Ammoniakgehalt im Einlaufwasser) in logarithmischen Koordinaten eine lineare Beziehung zu Br-/N aufweist. Bei einem Wert von Br-/N > 0,4 und einem Ammoniakgehalt von 3,6–4,0 kg/(m³·Tag) sinkt der NFR, wenn die Ammoniaklast sinkt. Bei einem Auswasser-PH von 6,0 sind NFR und BrO⁻–Br (toxische Nebenprodukte) am geringsten. BrO－-Br kann quantitativ durch Na2SO3 zersetzt werden, und die Menge an Na2SO3 kann über den ORP-Wert gesteuert werden. 2. Biochemische Kombinationsmethode: Bei der Verarbeitung von Abwässern mit hohem Ammoniakgehalt sind physikalisch-chemische Methoden nicht durch einen zu hohen Ammoniakgehalt eingeschränkt. Allerdings können sie den Ammoniakgehalt nicht auf ein ausreichend niedriges Niveau senken – beispielsweise unter 100 mg/L. Die biologische Stickstoffentfernung wird durch hohe Konzentrationen an freiem Ammoniak oder nitritiertem Stickstoff gehemmt. In der Praxis wird eine kombinierte biochemische Methode angewandt: Vor der biologischen Behandlung werden die Abwässer mit hohem Ammoniakgehalt zunächst physikalisch-chemisch aufbereitet. 　　Die von Lu und Kollegen durchgeführten Studien nutzen ein Stripping-Ausatem-/Anoxie/Aerob-Verfahren zur Behandlung von Abwässern aus Deponien mit hohen Konzentrationen an Ammoniakstickstoff. Die Ergebnisse zeigen, dass bei einer Kontrolle der Entgasungsbedingungen auf pH = 9 und einer Entgasungsdauer von 12 Stunden durch die Entgasungsvorbehandlung mehr als 60 % des Ammoniakstickstoffs aus dem Abwasser entfernt werden können. Nach einer anschließenden anaeroben-anaeroben Biologischen Behandlung liegt die Entfernungsrate für Ammoniakstickstoff bei >90 % – von 1400 mg/L auf 19,4 mg/L – und auch für COD. Horan et al. nutzten einen Flüssigkeitsbett mit biologischem Aktivkohle zur Behandlung von Abfallfiltraten (COD von 800–2700 mg/L, Ammoniakgehalt von 220–800 mg/L). Die Forschungsergebnisse zeigen, dass bei einer Ammoniumstickstofflast von 0,71 kg/(m³·Tag) eine Nitrierungsentfernung von über 90 % erreicht werden kann. Die COD-Entfernung beträgt 70 %, während das BOD vollständig entfernt wird. Fikret et al. verwendeten zur Verbesserung der Biologisierbarkeit des Filtratens die Vorbehandlungsmethoden Kalkfällung in Kombination mit Luftentfernung. In den anschließenden aeroben Bioreaktoren wurden Adsorbentien hinzugefügt (pulvriger Aktivkohle und Zeolith). Es zeigte sich, dass bei Konzentrationen von 0–5 g/L die Effizienz bei der Entfernung von COD und Ammoniak mit zunehmender Konzentration der Adsorbentien stieg. Was die Entfernung von Ammoniakstickstoff angeht, ist Zeolith dem Aktivkohlen überlegen. 　　Die Membran-Bioträger-Technologie (MBR) ist ein neuartiges, effizientes System zur Abwasserbehandlung, das die Membranabscheide-Technologie mit herkömmlichen Bioträgern für die Abwasserbehandlung organisch kombiniert. Die MBR-Verfahren weisen eine hohe Effizienz auf; das gewonnene Wasser kann direkt wiederverwendet werden. Zudem sind die benötigten Geräte in der Anzahl gering, die benötigte Fläche ist klein, und es entsteht weniger Schlamm. Die Schwierigkeit besteht darin, einen hohen Durchfluss der Membran aufrechtzuerhalten und ein Leckieren der Membran zu verhindern. Li Hongyan und Kollegen nutzten integrierte Membranbioreaktoren, um die Nitrierungseigenschaften von Abwässern mit hohem Ammoniakgehalt zu untersuchen. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass bei einer Ammoniakkonzentration im Rohwasser von 2000 mg/L sowie bei einer Volumenbelastung durch Ammoniak von 2,0 kg/(m³·Tag) eine Entfernungsrate von über 99 % erreicht werden kann. Das System ist somit recht stabil. Die spezifische Nitrifizierungsrate des aktiven Schlammes im Reaktor blieb über einen Zeitraum von einem halben Jahr im Wesentlichen bei etwa 0,36/d konstant. 3 Neue Methoden der biologischen Stickstoffentfernung In den letzten Jahren sind im In- und Ausland einige völlig neue Verfahren zur Stickstoffentfernung entstanden, die neue Möglichkeiten für die Behandlung von Abwässern mit hohem Ammoniakgehalt bieten. Es gibt hauptsächlich kurzreichweitige Nitrifizierung/Denitrifizierung, aerobe Denitrifizierung und anaerobe Ammonoxidation. 3.1 Kurzstrecken-Nitrierung/Denitrifikation Die biologische Nitrierung/Denitrifikation ist die am weitesten verbreitete Methode zur Entfernung von Stickstoff. Da beim Oxidationsprozess von Ammoniakstickstoff viel Sauerstoff benötigt wird, stellen die Kosten für die Belüftung den größten Aufwand bei dieser Entnitrifizierungsmethode dar. Kurzstrecken-Nitrierung/Denitrifikation (Oxidation von Ammoniumstickstoff zu Nitritstickstoff, anschließende Denitrifikation) spart nicht nur den Sauerstoffbedarf für die Oxidation des Ammoniums, sondern auch die als Kohlenstoffquelle für die Denitrifikation benötigte Substanz. Ruiza et al. bestimmten anhand von synthetischem Abwasser (das industrielles Abwasser mit hohen Ammoniumgehalten nachahmt) die optimalen Bedingungen für die Akkumulation von Hypochlorit. Um eine Akkumulation von AAO-Salzen zu erreichen, ist der pH-Wert kein entscheidender Kontrollparameter, da bei einem pH-Wert zwischen 6,45 und 8,95 die gesamte Nitrifizierung zu AAO-Salzen führt. Bei einem pH-Wert von 8,95 wird die Nitrifizierung gehemmt, wodurch Ammonium akkumuliert wird. Bei DO = 0,7 mg/L kann 65 % des Ammoniakstoffs in Form von Nitriten gespeichert werden, wobei die Umwandlungsrate des Ammoniakstoffs über 98 % liegt. Bei DO1,7 mg/L erfolgt die vollständige Nitrifizierung zu *ao-Aziden. Liu Junxin und Kollegen führten einen vergleichenden Analyse der Effekte der Denitrifizierung mit dem Nitrittyp sowie dem *AO-Säuretyp bei Abwässern mit hohem Ammoniakgehalt und niedrigem Stickstoffgehalt durch. Die Testergebnisse zeigen, dass die Denitrifikation mit dem Sub-*ao-Säuretyp die Effizienz bei der Entfernung des Gesamtstickstoffs erheblich verbessern kann. Die Belastung durch Ammoniakstickstoff und Nitratstickstoff kann dabei fast verdoppelt werden. Außerdem haben Faktoren wie der pH-Wert und die Konzentration an Ammoniumstickstoff einen erheblichen Einfluss auf den Typ der Denitrifikation. 　　Die Ergebnisse der Pilotstudien von Liu Chaoxiang und Kollegen zur kurzfristigen Nitrierung/De-nitrierung von Kokereiabwässern zeigen, dass bei einer Konzentration von COD, Ammoniumnitrat, TN und Phenolen im Einlaufwasser von jeweils 1201,6, 510,4, 540,1 bzw. 110,4 mg/L, die durchschnittlichen Konzentrationen dieser Stoffe im Auslaufwasser bei 197,1, 14,2, 181,5 bzw. 0,4 mg/L lagen. Die entsprechenden Entfernungsraten betrugen 83,6 %, 97,2 %, 66,4 % bzw. 99,6 %. Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren zur biologischen Stickstoffentfernung weist dieses Verfahren eine höhere Ammoniaklast ab. Unter niedrigeren C/N-Werten lässt sich dadurch die Entfernung von TN verbessern. 3.2 Anaerobe Ammonoxidation (ANAMMOX) und vollständig autotrophe Nitratreduktion (CANON) Die anaerobe Ammonoxidation bezeichnet den Prozess, bei dem unter anaeroben Bedingungen Ammoniak direkt in Stickstoff umgewandelt wird, wobei Nitrit als Elektronenakzeptor dient. Die biochemische Reaktionsgleichung für ANAMMOX lautet: NH4++NO2－→N2↑+2H2O. ANAMMOX-Bakterien sind obligat anaerobe, autotrophe Bakterien – daher eignen sie sich hervorragend zur Behandlung von Ammoniakwässern, die NO2－ sowie einen niedrigen C/N-Verhältnis enthalten. Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren ist das auf anaerobe Ammonoxidation beruhende Entnitrifizierungsverfahren einfach in der Anwendung. Es ist keine zusätzliche organische Kohlenstoffquelle erforderlich, wodurch eine sekundäre Verschmutzung verhindert wird. Zudem bietet dieses Verfahren gute Anwendungsmöglichkeiten. Die Anwendung von Anaerobem Ammonoxidationsverfahren gibt es hauptsächlich in zwei Formen: das CANON-Verfahren sowie die Kombination mit mäßigtem Temperaturnitrifizieren (SHARON), wodurch das SHARON-ANAMMOX-Kombinationsverfahren entsteht. Die CANON-Technologie ist eine Methode, bei der unter Sauerstoffbeschränkung vollständig autotrophe Mikroorganismen verwendet werden, um gleichzeitig Ammonium und Nitrit zu entfernen. Aus Sicht der Reaktionsweise handelt es sich dabei um eine Kombination der SHARON- und ANAMMOX-Technologien, die in einem einzigen Reaktor durchgeführt wird. Meng und seine Kollegen entdeckten die Anlage zur Behandlung von Leitungenflüssigkeiten aus der Deponie für feste Abfälle in Shenzhen Xiaping, wo der Sauerstoffsättigungswert bei etwa 1 mg/L lag und der Ammoniakgehalt im Eingangswasser 90 % betrug. Studien von Sliekers et al. zeigen, dass sowohl der ANAMMOX- als auch der CANON-Prozess in Strömungsbettreaktoren gut funktionieren können und dabei sehr hohe Stickstoffumwandlungsraten erreicht werden. Die Konzentration des gelösten Sauerstoffs wird auf etwa 0,5 mg/L gehalten. In Reaktoren vom Typ Strömungsbetrieb erreicht der ANAMMOX-Prozess eine Entstickungsrate von 8,9 kgN/(m³·Tag), während der CANON-Prozess eine Rate von 1,5 kgN/(m³·Tag) erreichen kann. 3.3 Aerobe Denitrifikation Die traditionelle Theorie der Stickstoffentfernung besagt, dass Denitrifizierende Bakterien fakultativ anaerobe Bakterien sind. In sauerstoffreichen Bedingungen dient Sauerstoff als Endelektronenakzeptor, während in sauerstoffarmen Bedingungen die *AO-Anionen als Endelektronenakzeptor dienen. Daher muss bei der Denitrifizierungsreaktion ein Sauerstoffmangel vorliegen. In den letzten Jahren wurde das Phänomen der aeroben Denitrifikation immer wieder entdeckt und beschrieben, wodurch es allmählich mehr Aufmerksamkeit erhielt. Einige aerobe Denitrifizierer wurden bereits isoliert; einige von ihnen sind in der Lage, gleichzeitig aerobe Denitrifikation und heterotrophe Nitrifikation durchzuführen (zum Beispiel Tpantotropha.LMD82.5, der von Robertson et al. isoliert und selektiert wurde). So kann in derselben Reaktor eine echte Synchrone Nitrierung/Nitrifizierung erreicht werden, was den Prozessablauf vereinfacht und Energie spart. 　　Jia Jianhui und Kollegen nutzten Mischreaktoren zur Behandlung von Abwässern mit Ammoniumstickstoff. Die Testergebnisse bestätigten das Vorhandensein der aeroben Denitrifikation. Die Fähigkeit zur Entfernung von Stickstoff durch aerobe Denitrifikation nimmt mit zunehmender Konzentration an gelöstem Sauerstoff ab. Bei einer Konzentration von 0,5 mg/L gelöstem Sauerstoff kann eine Gesamtenstickstoffentfernung von 66,0 % erreicht werden. 　　Untersuchungen durch Zhao Zongsheng und Kollegen haben gezeigt, dass bei hohen Konzentrationen an Ammoniumnitrat das herkömmliche Aktivschlammverfahren eine Gesamtentfernung von mehr als 10 % des Stickstoffs ermöglicht. Die Geschwindigkeit der Nitrierungsreaktion nimmt mit abnehmender Konzentration an gelöstem Sauerstoff ab ； Die Geschwindigkeit der Denitrifikationsreaktion steigt mit abnehmender Konzentration an gelöstem Sauerstoff. Die kinetische Analyse der Nitrifizierung und Denitrifizierung zeigt, dass bei einem gelösten Sauerstoffgehalt von etwa 0,14 mg/L ein Phänomen der gleichzeitigen Nitrifizierung und Denitrifizierung auftritt, bei dem die Geschwindigkeit der Nitrifizierung und die Geschwindigkeit der Denitrifizierung gleich sind. Die Geschwindigkeit beträgt 4,7 mg/(L·h), wobei der Wert für die Nitrifizierungsreaktion KN = 0,37 mg/L ist ； Die Wertigkeit der Denitrifizierungsreaktion beträgt KD = 0,48 mg/L. 　　Im Prozess der Denitrifikation entsteht N2O – ein Treibhausgas, das zu weiterer Verschmutzung führt. Die zugrundeliegenden Mechanismen werden noch nicht ausreichend erforscht. Viele Verfahren befinden sich noch in der Labortestphase; weitere Forschungen sind notwendig, damit sie in der Praxis effektiv eingesetzt werden können. Außerdem befinden sich Verfahren wie der vollständig autotrophe Stickstoffentfernungsprozess sowie die gleichzeitige Nitrifizierung und Denitrifizierung noch in der Forschungsphase, doch sie weisen großes Anwendungspotenzial auf.