Dissertation Hasselbach TU-KL 2013.pdf - KLUEDO - Universität ...

ensystemen lebende Mikroorganismen sind verantwortlich für den Abbau in einem zweitenSchritt.Trotz der Begrenzung des Sauerstoffeintrags werden bei horizontal durchströmtenBodenfiltern größtenteils gute Eliminationsraten hinsichtlich der Summenparameter CSBund BSB5 erreicht (Brix, Schierup, Aria 2007).2.2.3.3 Stickstoffelimination2.2.3.3.1 ÜberblickQuantitativ stellen neben den Kohlenstoffverbindungen Stickstoffverbindungen einen wesentlichenBestandteil des Abwassers dar. Im häuslichen Abwasser ist Harnstoff eine wesentlicheStickstoffquelle. Harnstoff und auch andere organische Stickstoffverbindungenwerden in der Kanalisation bereits zu Ammonium umgewandelt (Ammonifikation). ImZulauf zur Kläranlage liegt also Stickstoff im Regelfall in nicht oxidierter Form sondernvorwiegend als Ammoniumstickstoff (NH4-N) vor (Bever, Stein, Teichmann 2002).Bei Eintrag in ein Gewässer wirkt Ammoniumstickstoff sauerstoffzehrend. Durch die Umwandlungüber Nitrit in Nitrat (Nitrifikation) können bei schwachen Vorflutern oder auchniedrigen Sauerstoffgehalten in Gewässern kritische Konzentrationen an gelöstem Sauerstoffunterschritten werden, sodass die aquatischen Lebensräume empfindlich gestört werdenkönnen und es letztendlich zu einem Fischsterben kommen kann. In Abhängigkeit vom pH-Wert und der Wassertemperatur kann es zu einer Bildung von Nitrit (NO2) oder Ammoniak(NH3) kommen. Beide vorgenannten Verbindungen sind stark toxisch und können zu einemplötzlichen Fischsterben führen (Hamm 1991; Bever, Stein, Teichmann 2002).Für die Gewässergüte und die Gewässergütebewertung war und ist Ammoniumstickstoffein wesentlicher Parameter (Rolauffs et al. 2003).Der Kreislauf des Stickstoffs in Gewässern und in Feuchtgebieten wie bewachsenenBodenfiltern in der Abwasserreinigung ist äußerst komplex und vielschichtig. Dabei nimmtdas Vorhandensein von Sauerstoff einen wesentlichen Einfluss auf die Umsetzungsprozessedes Stickstoffs. Stickstoffverbindungen können sowohl oxidiert als auch reduziert werden.Neben der klassischen Nitrifikation/Denitrifikation gibt es weitere Formen der mikrobiellenUmsetzung von Stickstoff, beispielsweise die Ammonifikation (Freisetzung von Ammoniakbzw. Ammonium aus organischem Stickstoff), die Ammonium- und Nitratassimilation(Bildung von organischen Stickstoffverbindungen aus Ammonium und Nitrat) und dieReduktion von Nitrat/Nitrit zu Ammonium.Die Ammonifikation ist ein Teilprozess des Stickstoffkreislaufes. Organische stickstoffhaltigeStoffe werden unter Freisetzung von Ammoniak mikrobiell umgesetzt. In Abhängigkeit vompH-Wert entstehen aus im Wasser gelöstem Ammoniak Ammoniumionen. Es kommt zurAmmonifikation, wenn Mikroorganismen Energie und Kohlenstoff aus Verbindungengewinnen, die mehr Stickstoff enthalten, als für den Zellaufbau erforderlich ist. DieAmmonifikation erfolgt durch unterschiedliche heterotrophe Organismen (Donta 1997). InAbhängigkeit von den Milieubedingungen gibt es für jede Spezies ein C/N-Verhältnis, beidessen Unterschreiten die Ammonifikation einsetzt (Reinheimer et al. 1988).Besteht jedoch ein Mangel an Stickstoff in der organischen Substanz, entnehmenMikroorganismen mineralisch gebundenen Stickstoff aus dem Abwasser bzw. der- 9 -