Nitrat-Stickstoff im Abwasser

Nitrat-Stickstoff (NO3-N) gehört zu den anorganischen Stickstoffverbindungen im Abwasser. Nitrat-Stickstoff bildet dabei das Endprodukt der Nitrifikation (Oxidation von Ammoniak durch Bakterien). Bei dieser werden organische Stickstoffverbindungen wie Harnstoff und Eiweiße zu Nitrat-Stickstoff abgebaut.

Ein Abwassertest auf Nitrate ist für Klärwerksbetreiber ein wichtiges Instrument zur Überwachung der biologischen Reinigungsstufen des Klärwerks. Gelangt Nitrat-Stickstoff aus dem Abwasser in die Umwelt, kann dies zur Überdüngung von Seen und Flüssen und zur Belastung von Trink- und Grundwasser führen. Der Gehalt an Nitrat-Stickstoff im Abwasser wird in mg/l gemessen.

Fakten Nitrat-Stickstoff im Abwasser

• Nitrat-Stickstoff ist das Endprodukt der Nitrifikation.
• Beim Abbau von Stickstoffverbindungen im Abwasser wird Sauerstoff verbraucht.
• Nitrat-Stickstoff im Abwasser wird von Bakterien zu ungefährlichem Stickstoff abgebaut.

Nitrat-Stickstoff im Abwasser – woher stammt der Schadstoff?

➨ Die größte Quelle von Nitrat-Stickstoff im Abwasser sind Harnstoff aus Fäkalien und Eiweißverbindungen. Diese werden von Mikroorganismen über die Zwischenstufen Ammonium-Stickstoff und Nitrit-Stickstoff zu Nitrat-Stickstoff abgebaut und können im Abwasser eingetragen werden. Dieser Vorgang wird Nitrifikation genannt. Größere Mengen an eiweißhaltigen Abwässern werden zum Beispiel auch von Großküchen, Restaurants und der Lebensmittelindustrie in das kommunale Abwasser eingeleitet.^[1] Ein Abwassertest auf Nitrate kann auch direkte Einleitungen von Nitraten aus der Landwirtschaft (Ausschwemmung von Dünger) oder aus Industriebetrieben aufspüren. Bei Nitrat eignen sich weniger Tropfkörperanalgen zur Filterung.

Welche Auswirkungen hat Nitrat-Stickstoff im Abwasser auf Menschen und Umwelt?

Nitrat-Stickstoff kommt in unbelastetem Grund- und Trinkwasser gar nicht oder nur in Spuren vor. Deshalb ist ein Test auf Nitrat für Wasserwerke und Brunnenbetreiber ein wichtiger Indikator für mögliche Einträge von Abwasser in das Trinkwasser. Nitrat kann im menschlichen Körper über Nitrit zu krebserregenden Nitrosaminen abgebaut werden. Nitrit selbst kann besonders für Säuglinge und Kleinkinder gefährlich werden, da es den Sauerstofftransport des Blutes beeinträchtigt (Blausucht). Für Trinkwasser und viele Lebensmittel gelten daher Grenzwerte für den Gehalt an Nitrat. Laut Trinkwasserverordnung liegt der Grenzwert für Nitrat bei 50 mg/l.^[2]

Hohe Gehalte von Nitrat-Stickstoff im Abwasser belasten auch die Flora und Fauna in Gewässern. Stickstoffverbindungen können in alkalischen Gewässern zu toxischem Ammoniak ausgasen. Außerdem führt eine Überdüngung mit Nitrat zu Algenblüten und übermäßigem Pflanzenwachstum. Dies kann, verstärkt durch den bei der Nitrifikation verbrauchten Sauerstoff, zu einem starken Sauerstoffmangel in Gewässern führen. Klärwerke und direkt in Gewässer einleitende Betriebe müssen daher über einen Nitrat-Abwassertest die Emissionen von Nitrat streng überwachen.

Abwassertest auf Nitrat – warum ist der Test für Klärwerksbetreiber und Direkteinleiter wichtig?

Nitrat-Stickstoff ist das Endprodukt der Nitrifikation. Vor der Einleitung von Abwässern in die Umwelt wird Nitrat-Stickstoff in der letzten biologischen Reinigungsstufe von kommunalen oder industriellen Klärwerken zu ungefährlichem elementarem Stickstoff umgewandelt (Denitrifikation). Dieser entweicht dann in die Luft. Die Denitrifikation erfolgt dabei unter sauerstoffarmen Bedingungen von bestimmten Bakterien. Arbeitet diese Reinigungsstufe nicht korrekt, gelangen folglich große Mengen an Nitraten in die Umwelt.

✅ Die Abwasserverordnung erfasst Nitrat-Stickstoff über den Parameter anorganische Gesamtstickstoff. Dieser umfasst als Summenparameter alle anorganischen Stickstoffverbindungen: Ammonium-Stickstoff (NH4-N), Nitrat-Stickstoff (NO3-N) und Nitrit-Stickstoff (NO2-N). Für N_ges gilt laut Abwasserverordnung ein Grenzwert:

• für häusliches und kommunales Abwasser von 13 (für Anlagen > 6.000 kg/d*) bzw.
• 18 (für Anlagen von 600 – 6000 kg/d*) mg/l.^[3]

*kg/d = kg pro Tag („d“ abgeleitet von engl.: day), kg/d bezieht sich hier auf den täglichen Sauerstoffverbrauch auf Basis des BSB5-Werts der Anlange.

Referenzen:
[1] RWTH Aachen Institut für Siedlungswirtschaft, „Membrantechnik für die Abwasserreinigung“
[2] Umweltbundesamt, „Nitrat im Trinkwasser“
[3] Abwasserverordnung, „Anhang 1 Häusliches und kommunales Abwasser“