Zusammenfassung Mit dem DEMON-Verfahren wurde eine gemeinsame Entwicklung der heimischen Forschung und Praxis erfolgreich vermarktet und stellt heute den Weltmarktführer bei der biologischen Behandlung von Trübwässern aus der anaeroben Schlammstabilisierung. Das Verfahren basiert auf der Deammonifikation. Dabei werden ca. 50 % des Ammoniums unter Belüftung zu Nitrit oxidiert, das dann von Anammoxbakterien zusammen mit dem verbleibenden Ammonium anaerob zu Stickstoffgas umgewandelt wird. Das Verfahren erreicht eine Ammoniumelimination von 90 %, da ca. 10 % als Nitrat verbleiben. Das Anwendungsgebiet umfasst Trübwässer aus der Schlammentwässerung kommunaler Anlagen aber auch industrielle Prozesswässer mit hoher Ammoniumfracht. Neben den großen bis sehr großen Anlagen wurden in den letzten Jahren immer mehr mittlere und kleinere Anlagen mit DEMON ausgerüstet. Ursprünglich als SBR konzipiert, wird DEMON heute als einstufiges System im kontinuierlichen Betrieb umgesetzt. Diese Änderung ist wie der Umstieg von Hydrozyklonen auf Mikrosiebe zum Rückhalt der langsam wachsenden Anammoxbakterien ein Ergebnis der Weiterentwicklung, die in vielen Bereichen von der heimischen Forschung unterstützt wurde. Da das Verfahren patentrechtlich geschützt ist, sind Lizenzgebühren zu bezahlen, die sich nach der Zulauffracht der Auslegung richten. Dafür kann eine im Vergleich zu der in den gebräuchlichen Regelwerken genannten konservativen Auslegung wesentlich höhere Raumbelastung angesetzt und bei Abnahme garantiert werden. Da nicht alle Prozesswässer für den Prozess der Deammonifikation geeignet sind, werden heute standardmäßig Akuthemmtests mit Prozesswasserproben durchgeführt, nach denen hervorgeht, inwiefern die Leistung der Ammoniumoxidierer bzw. der Anammoxbakterien durch die Rohwassercharakteristik beeinträchtigt wird. Liegt eine Hemmung vor, können Vorbehandlungsmaßnahmen im Labor bzw. im Rahmen einer Pilotierung abgestimmt und überprüft werden. Die Grundlagen für diese Vorgangsweise wurden im Rahmen von verschiedenen Forschungsprojekten erarbeitet. Da die Deammonifikation in Fachkreisen noch immer als komplex und aufwendig zu betreiben gilt, waren die Ziele der Weiterentwicklung neben der Leistungserhöhung vor allem die Vereinfachung der Betriebsführung und die Erhöhung der Betriebsstabilität. Dazu wurde ein Forschungsprojekt gemeinsam mit der Universität mit Bodenkultur Wien initiiert. Hier wurde bestätigt, dass sich der kontinuierliche Betrieb positiv auf die Betriebsstabilität wie auch auf die Lachgasemissionen auswirkt. Um den kontinuierlichen Betrieb ohne externen Biomasserückhalt durch z. B. Hydrozyklon zu erreichen, wurde ein durch ein Kunststoffgitter in zwei Teile getrennter halbtechnischer Reaktor verwendet, von dem nur ein Teil belüftet wurde. Der zweite war für den anaeroben Umsatz und zum Abzug des Ablaufs konzipiert. Parallel wurde ein baugleicher Reaktor ohne Trennung als SBR gleich belastet betrieben, um sowohl die Leistung als auch die gasförmigen Emissionen betrachten zu können. Um realistische Betriebsbedingungen zu garantieren, wurde Trübwasser der ARA Stockerau über einen Zeitraum von sechs Monaten behandelt. Nach einer schrittweisen Erhöhung der Belastung wurde eine mit Großreaktoren vergleichbare Raumbelastung von 0,6 kg NH4-N/m3/d erreicht. Dabei zeigten der SBR sowie der Zwei-Kammer-Reaktor annähernd die gleichen Leistungen, wobei bei kontinuierlichem Betrieb ein geringerer Luftbedarf geringere Alkalinitätsverluste durch Strippung zur Folge hatte. Die Lachgasemissionen konnten durch den kontinuierlichen Betrieb um mehr als die Hälfte gesenkt werden. Trotz der guten Ergebnisse bei konstanter Zulaufqualität sollte nicht auf den externen Biomasserückhalt durch z. B. Mikrosiebe verzichtet werden, da dadurch eine wesentliche Betriebsreserve vorgehalten werden kann.

Abstract The DEMON process was developed in Austria in cooperation of research and practice and has been successfully implemented on international level. Nowadays, the system represents the market leader in the field of biological treatment of supernatants from anaerobic sludge treatment. The process is based on deammonification, where about 50% of the ammonia is converted to nitrite. Together with the remaining ammonia, the nitrite is then transferred anaerobically to nitrogen gas by Anammox bacteria. About 90% of the ammonia is eliminated and 10% remains as nitrate. The field of application includes digester supernatants from domestic plants as well as process waters with high ammonia loads from industrial sites. Besides large scale, more and more medium and smaller WWTPs have been equipped with DEMON stages in the recent years. Originally designed as single stage system in SBR – mode, the system is nowadays operated in continuous flow. This change was – as also the replacement of the hydro cyclones by micro screens to retain the slowly growing anammox biomass – a result of process optimization, supported by national research institutions. Since the DEMON process is patented, license fees depending on the influent load are due for implementation. On return, the performance of the system is significantly higher than given in common design guidelines. Not all raw process waters are suitable for the process; therefore an inhibition test is performed in any case to detect potentially adverse impacts of the raw water quality on the ammonia oxidizers and the anammox bacteria. In case of inhibition, piloting or long term lab testing can be applied to adapt and verify pre-treatment measures. The bases for this procedure were developed during various research projects. Sidestream deammonification has still the reputation to be complex and difficult to handle. Hence, the objectives of process optimization have been to improve operation stability beside the increase of system performance. With this background a research project has been initiated together with BOKU-University Vienna. The results confirmed the positive effects of the continuous operation on process stability and also on nitrous oxide emissions. To reach continuous flow without external biomass retention as e. g. hydro cyclones, a mesh separated reactor with one aerated and one non-aerated compartment was applied in comparison to the SBR-setup with a single reactor compartment. Both reactors were operated for six months under the same load conditions using digester supernatant from the Stockerau WWTP. After a stepwise increase of ammonia load, a volume load of 0.6 kg NH4-N/m3/d was reached. This is comparable to the performance of many full scale reactors. Whereas the SBR-reactor and the mesh separated reactor showed almost identical treatment performance, the continuous flow led to lower air demand and hence lower alkalinity loss due to stripping. The nitrous oxide emissions were decreased by more than 50% by continuous operation. Despite the good results under constant influent characteristics, external biomass retention by e. g. micro screens should be considered to provide additional performance reserve and hence operational safety.