P-Rückgewinnung durch Kristallisation an Calcium-Silicat-Hydrat-Phasen

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1 P-Rückgewinnung durch Kristallisation an Calcium-Silicat-Hydrat-Phasen A. Ehbrecht, S. Schönauer, T. Fuderer, R. Schuhmann Competence Center for Material Moisture (CMM) Source: maps.google.de KIT University of the State of Baden-Württemberg and National Large-scale Research Center of the Helmholtz Association

2 Übersicht Einbindung und Philosophie des CMM P-RoC-Verfahren Wirtschaftlichkeit Ausblick 2 Abwasser- Phosphor-Dünger -Workshop in Berlin am 28. und 29 Januar 2014

3 Einbindung Universität Karlsruhe Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) Forschungszentrum Karlsruhe 1. Oktober Abwasser- Phosphor-Dünger -Workshop in Berlin am 28. und 29 Januar 2014

4 Einbindung Universität Karlsruhe KIT Forschungszentrum Karlsruhe Interfakultative Einrichtung des KIT 4 Abwasser- Phosphor-Dünger -Workshop in Berlin am 28. und 29 Januar 2014

5 Kompetenzzentrum für Materialfeuchte CMM Material Nano Prozesse Micro Systeme Macro Angewandte Mineralogie/ Clay Science Umwelttechnologie Hochfrequenz- Elektrotechnik 5 Abwasser- Phosphor-Dünger -Workshop in Berlin am 28. und 29 Januar 2014

6 P-RoC-Verfahren = Phosphor Recovery by Crystallization technisch einfach durchführbares Verfahren basiert auf einer Kristallisations- und/oder Fällungsreaktion durch Zugabe eines Calcium-Silicat-Hydrates geeignet für: phosphatreiche Teilströme kommunaler Kläranlagen industrielle oder landwirtschaftliche Prozesswässer 6 Abwasser- Phosphor-Dünger -Workshop in Berlin am 28. und 29 Januar 2014

7 Ansatz des P-RoC-Verfahrens auf einer kommunalen Kläranlage Zulauf Rechen Sand-/ Nachklärbecken Ablauf Fettfang Vorklärbecken Belebungsbecken 10 mg/l TP < 0.5 mg/l TP Rücklaufschlamm Primärschlamm Sekundärschlamm Überschussschlamm Schlammeindickung Faulbehälter Schlammwasser / Zentrat mg/l o-p Zentrifuge entwässerter Schlamm Schlammtrocknung Brennstoff 7 Abwasser- Phosphor-Dünger -Workshop in Berlin am 28. und 29 Januar 2014

8 Arbeitsweise im P-RoC-Verfahren Langzeitversuch Pilotmaßstab (1m³) Wirtschaftlichkeit und Effizienz Langzeitversuch Halbtechnikmaßstab (0.1 m³) Anlagentechnik und Bilanzierung Kurzzeitversuch Labormaßstab (5 L) Reaktionskinetik Charakterisierung des Aboder Prozesswassers 8 Abwasser- Phosphor-Dünger -Workshop in Berlin am 28. und 29 Januar 2014

9 Qualität des mittels P-RoC generierten Sekundärphosphates Parameter Generiertes Sekundärphosphat Mineralischer Phosphatdünger [1] P 2 O % > 10 % Mg 1% deklarationspflichtig ab 5 % Ca 17.6 % deklarationspflichtig ab 5 % Na 0.08 % deklarationspflichtig ab 5 % K 1% deklarationspflichtig ab 5 % Al 0.1 % k. A. Co n.n. deklarationspflichtig ab % Zn % deklarationspflichtig ab % Ni 3.4 mg/kg < 100 mg/kg Mn 0.01 % deklarationspflichtig ab 0.1 % Cu % deklarationspflichtig ab 0.01 % Cr 1 mg/kg < 2500 mg/kg Fe 0.18 % deklarationspflichtig ab 0.5 % [1] Düngemittelverordnung (2004), Fassung vom Abwasser- Phosphor-Dünger -Workshop in Berlin am 28. und 29 Januar 2014

10 P-RoC: Wissenschaftliche Ergebnisse Zusammenfassung Schlammwasser ist geeignet für eine Nährstoffrückgewinnung nach dem P-RoC-Verfahren Effizienz des P-RoC-Prozesses abhängig von der Qualität des Abwassers Linearer Zusammenhang zwischen Nährstoffelimination und Menge an Kristallisationssubstrat Anlagengeometrie hat keinen Einfluss auf die Effizienz Generiertes Produkt ist MAP mit einem P 2 O 5 -Gehalt von 10% 10 Abwasser- Phosphor-Dünger -Workshop in Berlin am 28. und 29 Januar 2014

11 Wirtschaftlichkeit In die Kostenrechnung gingen ein: Größe der Kläranlage ( EGW) Menge an generiertem Sekundärphosphat hydraulische Retentionszeit Kosten: 0,60-1,00 / EW x a = Quelle: badische-zeitung.de, bmas.de, mvl-kreis-salzgitter.de 11 Abwasser- Phosphor-Dünger -Workshop in Berlin am 28. und 29 Januar 2014

12 Ausblick Add-On-Verfahren Anwendung z. B. auf kommunalen Kläranlagen Wirkungsgrad Quelle: KIT NEULAND Abwasser- Phosphor-Dünger -Workshop in Berlin am 28. und 29 Januar 2014