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Stickstoffelimination

In der biologischen Reinigungsstufe einer Kläranlage werden stickstoffhaltige Verbindungen (Ammoniumionen ( $NH_{4}^{+}$ ), Nitrationen ( $NO_{3}^{-}$ ), Nitritionen ( $NO_{2}^{-}$ )) entfernt -- Stickstoffelimination, um beispielweise die Eutrophierung von Gewässern zu verhindern.

Konventionelle Stickstoffelimination

Eine Methode hierzu ist die konventionelle Stickstoffelimination. Die Stickstoffverbindungen werden durch Mikroorganismen zu elementarem ausgasendem Stickstoff (N₂). Dies geschieht in zwei Schritten:

Nitrifikation

Oxidation von Ammoniak ( $NH_{3}$ ) beziehungsweise Ammoniumionen ( $NH_{4}^{+}$ ) zu Nitrat.

1. Oxidation zu Nitrit

2 N H_{4}^{+} + 3 O_{2} \to 2 N O_{2}^{-} + 4 H^{+} + 2 H_{2} O\

$2NH_{4}^{+} + 3O_{2} \rightarrow 2NO_{2}^{-} + 4H^{+} + 2H_{2}\text{O\ }$

A m m o n i u m i o n + S a u e r s t o f f \to N i t r i t i o n + P r o t o n + W a s s e r

$Ammoniumion + Sauerstoff \rightarrow Nitrition + Proton + Wasser$

2. Oxidation zu Nitrat

2 N O_{2}^{-} + O_{2} \to 2 N O_{3}^{-}

$2NO_{2}^{-} + O_{2} \rightarrow 2NO_{3}^{-}$

N i t r i t i o n + S a u e r s t o f f \to N i t r a t i o n

$Nitrition + Sauerstoff \rightarrow Nitration$

Hieraus ergibt sich folgende Gesamtgleichung

2 N H_{4}^{+} + 4 O_{2} \to 2 N O_{3}^{-} + 4 H^{+} + 2 H_{2} O\

$2NH_{4}^{+} + 4O_{2} \rightarrow 2NO_{3}^{-} + 4H^{+} + 2H_{2}\text{O\ }$

A m m o n i u m i o n + S a u e r s t o f f \to N i t r a t i o n + P r o t o n + W a s s e r

$Ammoniumion + Sauerstoff \rightarrow Nitration + Proton + Wasser$

Denitrifikation

2 N O_{3}^{-} + 2 H^{+} + 10 [H] \to N_{2} + 6 H_{2} O

$2NO_{3}^{-} + 2H^{+} + 10\left\lbrack H \right\rbrack \rightarrow N_{2} + 6H_{2}O$

N i t r a t i o n + P r o t o n + W a s s e r s t o f f \to S t i c k s t o f f + W a s s e r

$Nitration + Proton + Wasserstoff \rightarrow Stickstoff + Wasser$

Anammox-Verfahren

1. (1. bei der Nitrifikation), teilweise

2. Anaerobe Ammonium-Oxidation

N H_{4}^{+} + N O_{2}^{-} \to N_{2} + 2 H_{2} O

$NH_{4}^{+} + NO_{2}^{-} \rightarrow \ N_{2} + 2H_{2}O$

A m m o n i u m i o n + N i t r i t i o n \to S t i c k s t o f f + W a s s e r

$Ammoniumion + Nitrition \rightarrow Stickstoff + Wasser$

Hierbei fällt im Vergleich zu der konventionellen Elimination weniger Biomasse an.

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