Nitrit ist eine chemische Verbindung und ein wichtiger Zwischenstoff im Stickstoffkreislauf. In der Abwasser- und Wasserbehandlung spielt Nitrit eine zentrale Rolle als Zwischenprodukt bei der biologischen Stickstoffumwandlung. Es entsteht bei der Oxidation von Ammonium (NH₄⁺) zu Nitrat (NO₃⁻) im Prozess der Nitrifikation. Gleichzeitig wird es während der Denitrifikation wieder zu gasförmigem Stickstoff (N₂) reduziert.
Inhaltsverzeichnis
Technischer Hintergrund und Entstehung
In der industriellen und kommunalen Abwasserbehandlung tritt Nitrit typischerweise in zwei wichtigen biologischen Prozessen auf:
1. Nitrifikation:
- Im ersten Schritt der Nitrifikation wird Ammonium durch Ammonium-oxidierende Bakterien (AOB), wie Nitrosomonas, zu Nitrit oxidiert.
- Reaktionsgleichung:
- Nitrit ist das Zwischenprodukt dieser Oxidationsreaktion und wird im zweiten Schritt durch Nitrit-oxidierende Bakterien (NOB), wie Nitrobacter, zu Nitrat weiter oxidiert.
2. Denitrifikation:
- In der Denitrifikation wird Nitrit, das während der Nitrifikation entstanden ist oder durch chemische Einflüsse in den Abwasserstrom gelangt, unter anoxischen Bedingungen von denitrifizierenden Bakterien zu gasförmigem Stickstoff reduziert.
- Reaktionsgleichung:
Bedeutung von Nitrit in der Wasseraufbereitung
Nitrit ist ein instabiler und potenziell toxischer Stoff, der in höheren Konzentrationen negative Auswirkungen auf die Wasserqualität und die Umwelt haben kann. Er ist weniger stabil als Nitrat und in biologischen Systemen in hohen Konzentrationen giftig für Wasserlebewesen. Besonders in geschlossenen Wasserkreisläufen, z. B. in Kühlwassersystemen, kann Nitrit durch Reduktion von Nitrat oder durch unvollständige Nitrifikation auftreten und Korrosionsprobleme verursachen.
Toxizität von Nitrit
- Umweltgefahr: Nitrit ist toxisch für Wasserorganismen, da es den Sauerstofftransport im Blut stört. Bei Fischen führt eine hohe Nitritkonzentration zur Bildung von Methämoglobin, das den Sauerstofftransport blockiert und zu Sauerstoffmangel führt.
- Gesundheitliche Auswirkungen: In Trinkwassersystemen ist Nitrit ebenfalls problematisch. Wenn Menschen Nitrit in großen Mengen aufnehmen, kann es zu Methämoglobinämie führen, was den Sauerstofftransport im Blut beeinträchtigt.
- Grenzwerte: Aus diesen Gründen gibt es strikte gesetzliche Grenzwerte für Nitrit in Trink- und Abwasser. In Trinkwasser beträgt der Grenzwert in der EU 0,1 mg/l für Nitrit.
Foto: Denitrifikations- und Nitrifikationsbecken für industrielles Abwasser aus der Lebensmittelindustrie in Chile, ALMA BHU BIO Anlage
Nitrit in der industriellen Abwasserbehandlung
In der industriellen Abwasserbehandlung ist die Kontrolle des Nitritgehalts entscheidend, da hohe Nitritkonzentrationen auf eine unvollständige Nitrifikation oder eine gestörte Denitrifikation hinweisen können. Insbesondere in Industrien mit stickstoffhaltigen Abwässern, wie in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, der Chemieindustrie oder der Pharmaindustrie, müssen geeignete Maßnahmen zur Stickstoffeliminierung getroffen werden, um Nitrit zu vermeiden.
Vermeidung und Entfernung von Nitrit
Die Vermeidung oder Entfernung von Nitrit kann durch verschiedene Maßnahmen in der Abwasserbehandlung erreicht werden:
- Optimierung der Nitrifikation:
- Eine effiziente Nitrifikation, bei der das Ammonium vollständig zu Nitrat oxidiert wird, verhindert die Anreicherung von Nitrit. Dies erfordert eine ausreichende Sauerstoffversorgung und stabile Betriebsbedingungen.
- Effiziente Denitrifikation:
- Eine vollständige Denitrifikation, bei der Nitrit schnell zu Stickstoffgas umgewandelt wird, vermeidet die Ansammlung von Nitrit in anoxischen Zonen.
- Überwachung und Regelung:
- Der Nitritgehalt sollte kontinuierlich überwacht werden, um Betriebsstörungen oder Ungleichgewichte im biologischen Prozess schnell zu erkennen und zu beheben.
ALMAWATECH-Lösungen zur Nitritkontrolle
ALMAWATECH bietet verschiedene Anlagenlösungen zur Stickstoffentfernung und zur Vermeidung von Nitritanreicherungen im Abwasser:
ALMA BHU Bio
Unsere biologisch aktivierte Belebtschlamm-Anlage kombiniert Nitrifikation und Denitrifikation in einem modularen System, das für große Abwasserströme ausgelegt ist. Diese Anlage kann bis zu 500 m³/h Abwasser mit hoher Stickstoffbelastung verarbeiten. Die Nitrifikation erfolgt in der belüfteten Stufe, die durch automatische Steuerungssysteme geregelt wird, um die Sauerstoffzufuhr und andere Parameter zu optimieren.
ALMA BioFil Compact
Diese kompakte Biofiltrationsanlage für kleinere Abwasserströme (bis 100 m³/h) kombiniert Nitrifikation und Denitrifikation in einem effizienten System. Sie eignet sich hervorragend als Vorbehandlung für nachgeschaltete Membrananlagen und reduziert Stickstoffverbindungen, die zu Fouling in Umkehrosmoseanlagen führen könnten.
Foto: 3D-Konstruktion unserer biologisch aktivierten Filtration ALMA BioFil Compact
ALMA BHU BAF
Die großtechnische Biofiltrationsanlage in Betonbauweise bietet eine effiziente Nitrifikation für Abwasserströme bis zu 1.000 m³/h. Diese Anlage nutzt ein integriertes System aus aeroben und anoxischen Zonen, um die Stickstoffentfernung zu maximieren. Besonders geeignet für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie kommunale Abwasserströme.
Foto: Foto unserer biologisch aktivierten Filtration, ein Kombinationsverfahren aus mechanischer Reinigung und biologischem Abbau (ALMA BHU BAF)
Fazit
Nitrit ist ein kritischer Zwischenstoff im Stickstoffkreislauf, der in der industriellen und kommunalen Abwasserbehandlung überwacht und kontrolliert werden muss. Eine unzureichende Nitrifikation oder Denitrifikation kann zu einer Anreicherung von Nitrit führen, das sowohl die Wasserqualität als auch die Gesundheit von Wasserorganismen und Menschen negativ beeinflussen kann. Mit den maßgeschneiderten Lösungen von ALMAWATECH lassen sich diese Risiken minimieren und eine effiziente Stickstoffentfernung sicherstellen.
