Reduzierung der N2O-Emissionen bei der Stickstoffelimination aus hoch- und schwachbelasteten Abwässern - modellbasierte Prozessoptimierung großtechnischer Anlagen (RENEMO)

Inhalt

Die gegenwärtigen Regelungsstrategien für Kläranlagen konzentrieren sich nahezu ausschließlich auf den Schutz der lokalen Gewässer. In den letzten Jahren wird jedoch vermehrt der Konflikt zwischen dem Schutz des Vorfluters mit allen verfügbaren technischen Möglichkeiten und dem hohen Ressourcen- und Energieverbrauch mit den resultierenden Treibhausgasemissionen diskutiert. Für den integrierten Ansatz einer Verfahrensoptimierung sind neben dem Energieverbrauch auch die durch die Abwasserreinigung verursachten Treibhausgasemissionen zu betrachten. Orientierende Messungen konnten zeigen, dass die direkten Emissionen von Lachgas (N₂O) und Methan (CH₄) aus biologischen Prozessen einen wesentlichen Anteil am Gesamtausstoß von CO₂-Äquivalenten haben und somit in das LifeCycle-Assessment miteinbezogen werden müssen. Im Hinblick auf die globale Erwärmung wird das Hauptaugenmerk noch immer auf direkte Kohlendioxidemissionen gelegt, wobei das Erwärmungspotenzial (Global Warming Potential – GWP) von Lachgas 300mal höher als das von CO₂ einzustufen ist.

In der Praxis sind die Bildungsmechanismen und das Ausmaß der N₂O-Emissionen aus Kläranlagen nur unzureichend erforscht und nach wie vor Gegenstand intensiver Diskussionen. Für eine Bewertung und als Grundlage einer Entscheidung über eine nachhaltige Abwasserreinigung unter Einbeziehung der Treibhausgasemissionen ist es daher unerlässlich die N₂O-Bildungsmechanismen zu erforschen und die möglichen N₂O-Bildungspotentiale verfahrensspezifisch zu quantifizieren, um hierdurch eine Auswahlgrundlage für die zukünftige Prozessauswahl zu schaffen. Hierzu ist es notwendig die gegenwärtigen Lücken in Forschungsergebnissen zur verlässlichen Quantifizierung der Lachgasbildung zu schließen und das Verständnis der biologischen Prozesse zu erhöhen.

Das Projekt RENEMO greift die genannten Punkte mit den folgenden Bearbeitungsschwerpunkten auf:

• Entwicklung einer generellen Methodik zur Messung des Lachgasemissionenspotenzials in Kläranlagen,
• Vergleich der potentiellen Lachgasemissionen aus verschiedenen Verfahren zur Stickstoffelimination,
• Entwicklung eines allgemeinen Modells für die Stickstoffumsetzung in Belebtschlammsystemen (mehrstufige Nitrifikation/Denitrifikation, Anammox) unter Einbindung der N₂O-Bildung als Vorhersagewerkzeug für die Optimierung von Abwasserbehandlungsverfahren,
• Ableitung von Betriebsstrategien zur Minimierung des Lachgasemissionspotenzials besonders für innovative Eliminationsverfahren, Vergleich und Bewertung dieser Strategien durch Simulationen und Zusammenstellung von Empfehlungen für eine optimierte Prozessführung und -auslegung.

Förderkennzeichen: 01RS1203A

Projektpartner:

Gdansk University of Technology, Faculty of Civil and Environmental Engineering; E&P Anlagenbau GmbH (FKZ: 01RS1203B)