Phosphorrückgewinnung im Kontext der Klärschlammentsorgungsproblematik

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1 Phosphorrückgewinnung im Kontext der Klärschlammentsorgungsproblematik M. Eng. Vinzent Kallis Pöyry Deutschland GmbH NL Friedberg Kettelerstrasse 33 D Friedberg Prof. Dr.-Ing. Ulf Theilen Technische Hochschule Mittelhessen ZEuUS Kompetenzzentrum Energieund Umweltsystemtechnik Wiesenstraße Gießen Deutschland besitzt keine natürlichen Phosphorvorkommen und ist zur Sicherstellung der Düngemittelproduktion auf Importe angewiesen. Die globale Marktsituation für Rohphosphat wird aber durch nationale Exporteinschränkungen und Schadstoffbelastungen mineralischer Phosphor-vorkommen zunehmend schwieriger. Eine Nutzung von vorhandenen Phosphorströmen zur Rückgewinnung dieses Rohstoffs wird somit auf lange Sicht unumgänglich. Im Rahmen seiner Masterarbeit an der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM) hat sich Herr M. Eng. Vinzent Kallis exemplarisch am Beispiel des Klärwerks Gießen mit dieser Thematik auseinandergesetzt und nach einer Phosphor-Bilanzierung verschiedene Szenarien zur Rückgewinnung des Phosphors erarbeitet. Herr Kallis hat nach dem Bachelor- Studium des Bauingenieurwesens den Masterstudiengang Infrastrukturmanagement an der THM erfolgreich abgeschlossen und seine Masterarbeit bei Herrn Prof. Dr.-Ing. Ulf Theilen geschrieben. Im Folgenden sollen die Rahmenbedingungen für eine Rückgewinnung von Phosphor aus Abwasser beleuchtet und die Sinnhaftigkeit von Rückgewinnungsmaßnahmen im Hinblick auf den Entsorgungsweg von Klärschlämmen erläutert werden. Politische Rahmenbedingungen Die Große Koalition hat in ihrem Koalitionsvertrag für die 18. Legislaturperiode festgeschrieben, dass die Klärschlammausbringung zu Düngezwecken beendet und Phosphor und andere Nährstoffe zurückgewonnen werden soll. In 2013 wurde seitens des BMU in Übereinstimmung mit einem von der Bund/Länder- Arbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) erstellten Vorschlag ein Eckpunktepapier zur Phosphorrückgewinnung u.a. mit folgenden Aspekten vorgestellt (Wendenburg, BMU, 2013): - Eine Nährstoffrückgewinnung sollte bei den Klärschlämmen erfolgen, die nicht unmittelbar zu Düngezwecken auf Böden gemäß Klärschlammverordnung verwertet werden;

2 - eine Nährstoffrückgewinnung hat im Übrigen dann zu erfolgen, wenn der Klärschlamm einen Phosphorgehalt von mindestens 12 Gramm (umgerechnet auf Phosphat: 30 Gramm) je Kilogramm Klärschlamm-TM aufweist und der Klärschlamm einer Verbrennungsanlage zugeführt werden soll; - abweichend hiervon gilt für Klärschlämme, die in Monoverbrennungsanlagen eingesetzt werden - unabhängig vom Phosphorgehalt -, dass die erzeugten Aschen unmittelbar zur Herstellung von Phosphordüngemitteln zu verwenden oder zu lagern sind, bis eine rohstoffliche Nutzung der Asche erfolgen kann; - eine Vermischung von Klärschlamm mit anderen Abfällen, Stoffen oder Materialien ist grundsätzlich nicht zulässig; Ausnahmen könnten z.b. für Tiermehle, die ebenfalls hohe Phosphatgehalte aufweisen, zugelassen werden; - es sind angemessene Übergangsfristen (mindestens 10 Jahre) vorzusehen; - rechtlich verbindliche Regelungen sollten über Verordnung auf der Ermächtigungsgrundlage von 11 KrWG umgesetzt werden. - Entsprechende rechtliche Regelungen könnten z.b. als gesonderter Abschnitt in die Klärschlammverordnung (AbfKlärV) aufgenommen oder als separate rechtliche Regelung (Phosphorrecyclingverordnung, AbfPhosV) parallel zu den Bestimmungen der AbfKlärV erlassen werden. Rahmenbedingungen für Kläranlagenbetreiber Für viele Kläranlagenbetreiber stellt sich nun die Frage nach der Sinnhaftigkeit des Einsatzes der überwiegend komplexen und teuren Verfahren zur Phosphorrückgewinnung. Anlagen, deren Klärschlämme z.zt. in der Landwirtschaft entsorgt werden, stehen hierbei im Mittelpunkt, da sie im Zuge der Entsorgung nahezu den gesamten rückzugewinnenden Phosphor bereits in den Kreislauf zurückführen. Diese Rückführung, die aktuell noch einen erheblichen Anteil der landwirtschaftlich eingesetzten Phosphordüngung ausmacht, wird offensichtlich zukünftig vom Gesetzgeber durch verschiedenste Regelungen eingeschränkt bzw. ganz untersagt. Für Kläranlagenbetreiber, die Klärschlämme derzeit in der Landwirtschaft verwerten lassen, ergeben sich hieraus Fragestellungen, die noch weit vor Überlegungen zu möglichen Rückgewinnungs-verfahren stehen. - Welche Schadstoffe müssen zukünftig betrachtet werden? Führen die Schadstoffgehalte des eigenen Klärschlamms zu einer Neubewertung des erforderlichen Entsorgungsweges? - Welche Entsorgungswege stehen zukünftig für Klärschlämme in der Region zur Verfügung? - Wie wird die Festlegung des Koalitionsvertrages für die 18. Legislaturperiode umgesetzt? - Welche Behandlungsstufen (Entwässerung / Trocknung) sind mit welcher Leistungsfähigkeit auf der Anlage vorhanden bzw. müssen für zukünftige Verwertungswege geplant und umgesetzt werden? - Welche Entsorgungskosten sind zukünftig zu erwarten?

3 Die Frage der Klärschlammentsorgung und die mögliche Rückgewinnung von Phosphor sind dabei aus der Sicht der Kläranlagenbetreiber nicht zu trennen. Werden Klärschlämme in eine Mitverbrennung verbracht, muss P zurückgewonnen werden. Allerdings stellt sich dann für Betreiber die Frage zu welchem Prozentsatz der zur Verfügung stehende Phosphor zurückgewonnen werden muss um einerseits die gesetzlichen Rahmenbedingungen einzuhalten und andererseits einen wirtschaftlichen Betrieb ihrer Anlage sicherzustellen. Auf lange Sicht kann es nur Ziel sein den gesamten, bzw. den Großteil des im Abwasser enthaltenen Phosphors zurück-zugewinnen. Besteht die Möglichkeit der Verbringung in die Monoverbrennung macht eine Rückgewinnung auf der Kläranlage keinen Sinn, ebenso wie bei der landwirtschaftlichen Verwertung. Allerdings sind die für eine Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlammasche benötigten Monoverbrennungsanlagen gar nicht, bzw. nicht im ausreichenden Maß vorhanden. Zudem sind die Verfahren zur Rückgewinnung aus Klärschlammaschen, ähnlich wie die Verfahren zur Schlammbehandlung, größtenteils noch im Versuchsstadium und finden großtechnisch erst wenig Anwendung. Hieraus ergibt sich nicht nur die Frage nach der zur Verfügung stehenden Rückgewinnungstechnik, sondern auch nach den zur Verfügung stehenden Entsorgungsmöglichkeiten. Sowohl Mit-, als auch Monoverbrennungsanlagen für Klärschlämme sind in Regionen die schon seit Jahrzehnten Klärschlamm in die Landwirtschaft verbringen kaum vorhanden. Die Entsorgungskosten werden also gerade in ländlich strukturierten Gebieten zwangsläufig in erheblichem Maße steigen. Entwicklungen und Übersicht kommerziell angebotener Verfahrensansätze Verfahren, die eine wirtschaftliche Rückgewinnung von Phosphor aus kommunalem Abwasser, Klärschlamm und Klärschlammaschen zum Ziel haben, werden schon seit einigen Jahren entwickelt. Sie stehen schon einige Zeit im Fokus vieler Forschungsvorhaben und Pilotprojekten. Im Folgenden soll ein kurzer Überblick gegeben werden. Auf Grund der Problematik der unkontrollierten MAP-Kristallisation in Rohrleitungen der anaeroben Schlammfaulung wurde schon in den 1980er Jahren Verfahren eingesetzt, die kontrollierte Fällung bzw. Kristallisation des MAP s im Abwasser zum Ziel hatten. Auch die ersten Verfahren zur P-Rückgewinnung basierten auf dem relativ einfachen Prinzip MAP durch Einstellung des ph-wertes und Zugabe von Magnesium in einem Reaktor auszufällen, bzw. auszukristallisieren. Da Phosphor im Abwasserstrom in gelöster Form vorliegt, muss es nicht erst aus einer festen Bindung gelöst werden und ist leicht zu separieren. Allerdings wurden Verfahren, die auf eine Rückgewinnung im Ablauf der Kläranlagen abzielten mittlerweile weitestgehend wieder eingestellt, da sie sich auf Grund ihrer geringen Effizienz als unwirtschaftlich erwiesen. Heute werden Verfahren zur MAP-Fällung, bzw. Kristallisation in hochkonzentrierten Teilströmen, z.b. bei Anlagen mit einer erhöhten biologischen P- Elimination eingesetzt, bzw. erprobt. Aus einer Aufstellung des Bundesamt für Umwelt (BAFU, Schweiz) geht hervor, dass sich die Kristallisationsverfahren gegenüber der Fällung durchgesetzt haben. Dies begründet sich auf der höheren Reinheit und Konzentration von Kristallisationsprodukten. Außerdem beinhalten Fällungsprodukte bedingt durch die Fest-/ Flüssig-Trennung höhere Schadstoffgehalte, die gerade für den landwirtschaftlichen Gebrauch hinderlich sind. Des Weiteren haben alle Verfahren hohe Investitionskosten und erhebliche Reaktorgrößen gemein. Dies resultiert aus der Tatsache, dass für eine maximale Rückgewinnungsquote von

4 Phosphor ein relativ großer Volumenstrom zu behandeln ist. Dies stellt sich nicht nur bei einer, wie bereits erwähnten, Behandlung des Hauptstroms dar, sondern kann auch bei Teilströmen zu unwirtschaftlich großen Anlagenteilen führen. (Hermann, 2009) Schlussendlich führen aber vor allem die Bestrebungen nach einem nachhaltigen Umgang mit Phosphor zu der Frage, ob die Rückgewinnung von maximal 45% der Gesamt- Phosphor-Fracht hier zielführend ist. Um dieser Tatsache zu begegnen wurden in jüngster Zeit verstärkt Verfahren erforscht und entwickelt, die auf die Rückgewinnung aus Klärschlämmen setzten. Hier ist die mögliche Rückgewinnungsquote mit ~90 % der Zulauffracht bedeutend höher und der zu behandelnde Volumenstrom je nach Ansatzpunkt erheblich kleiner. Allerdings stellt sich die Rückgewinnung aus Klärschlämmen verfahrenstechnisch schwieriger dar, da Phosphor im Klärschlamm zu einem großen Teil gebunden vorliegt. Aus diesem Grund muss vor einer Rückgewinnung ein Verfahren zum Aufschluss dieser Phosphorverbindungen vorgeschaltet werden. Die meisten Verfahren bewerkstelligen dies durch Zugabe von mineralischen Säuren wie Schwefelsäure bei hohen Temperaturen bis 200 C und teilweise auch unter hohem Druck, was diese Verfahren deutlich aufwendiger macht. Eine alternative Möglichkeit der Rückgewinnung aus Klärschlamm ist die MAP-Kristallisation vor oder nach der Faulung in Kläranlagen, die ausschließlich, oder zum Großteil Phosphor biologisch eliminieren. Ein MAP-Verfahren wird unter dem Namen Airprex (P.C.S. GmbH) bei den Berliner Wasserbetrieben und der Kläranlage Mönchengladbach betrieben. Hierbei ging es ursprünglich um die Verbesserung der Entwässerbarkeit des Klärschlamms und Minimierung der Rückbelastung aus Schlammwasser, das auf Bio-P-Anlagen durch Rücklösung von Phosphor in der Faulung hohe P-Konzentrationen aufweist. Heute werden diese Anlagen auch zur Gewinnung von MAP verwandt, da das Verfahren durch einfache Sedimentation und anschließende Reinigung realisiert werden kann. Die zentrale Problemstellung dieses Verfahrens ist allerdings, dass nur gelöst vorliegendes Phosphat rückgewonnen werden kann. Hierbei ist entscheidend wie viel Phosphor auf biologischem Wege eingebunden wird und damit in der Faulung rückgelöst werden kann. Da die meisten Kläranlagen mit biologischer P-Elimination zusätzlich Phosphor auf chemischem Weg fällen, bedingt dies vorausgehende Untersuchungen und ggf. Prozessoptimierungen. Eine geeignete Möglichkeit der weiteren Aufkonzentrierung des Phosphors liegt in der Monoverbrennung der Klärschlämme und anschließender Aufbereitung und Phosphat- Rückgewinnung aus der Klärschlammasche. Hierbei sind Rückgewinnungsquoten bezogen auf den Gesamtzulauf von mehr als 90 % ermöglich. Neben einem hohen Rückgewinnungspotential für Phosphor hat die Verbrennung den Vorteil, dass alle organischen Schadstoffe, die ggf. nach aktueller Gesetzeslage zukünftig ein Hindernis für die landwirtschaftliche Verwertung darstellen können, vollständig zerstört werden. Weiterhin beinhalten Klärschlammaschen Phosphor mit einer Konzentration von g/kg, was den zu behandelnden Volumenstrom merklich reduziert. Allerdings liegt Phosphor nach der Verbrennung in gebundener Form als Tri-Calciumphosphat und Aluminiumphosphat vor. Aus den Entwicklungsansätzen zur Phosphorrückgewinnung aus Klärschlammaschen haben sich zwei Verfahrenswege herausgebildet. Zum einen wird ein nasschemischer Ansatz verfolgt, zum anderen werden auch thermische Verfahren entwickelt und bereits betrieben. Nasschemische Verfahren basieren zunächst auf einem sauren Aufschlussverfahren, bei dem unter Zugabe von z.b. Schwefelsäure der Phosphor zurückgelöst wird. Anschließend werden die noch enthaltenen Schwermetalle ausgefällt. Bei der anschließenden Neutralisation wird Phosphor je nach eingestelltem ph-wert als Aluminium-, Eisen-, oder

5 Calciumphosphat ausgefällt. Eine Problemstellung hierbei ist allerdings das bei der Auslaugung zurückbleibende Stoffgemisch, das als mit Restmengen an Schwermetallen belastetes Gemisch entsorgt werden muss. Dies verursacht weitere Kosten, hier müssen weitergehende Untersuchungen durchgeführt werden. Aktuell werden thermische Verfahren entwickelt, die auf die Abtrennung einer P-reichen und einer P-armen Aschefraktion abzielen. Zu diesen Verfahren kann allerdings noch keine Aussage getroffen werden. Die bisher entwickelten thermischen Verfahren zur Rückgewinnung aus Klärschlammaschen haben zum Ziel, Schwermetalle aus dem Hauptstrom zu separieren, wobei außer einem kleinen schwermetallbelasteten Nebenstrom keine weiteren Abfallstoffe anfallen. Ein großer Vorteil hierbei ist das entstehende Produkt, das neben Phosphor auch die Nährstoffe Calcium, Magnesium, Kalium und die Spurenstoffe Kobalt und Selen enthält, was für die landwirtschaftliche Verwertung zuträglich sein dürfte. Nachteilig ist hierbei natürlich der hohe Energieverbrauch, der allerdings aus ökologischer Sicht immer im Kontext der konventionellen Düngemittelherstellung stehen muss und auch davon abhängt mit welchem Energieträger verfahren wird. Z.B. sind auf Versuchsanlagen bereits Klärschlammgranulate und Tiermehl verwandt worden, die als Substitut für fossile Brennstoffe dienen konnten. (ergänzt nach Hermann, 2009) Es sei allerdings erwähnt, dass Studien, z.b. der Universität Göttingen ergaben, dass die Pflanzenverfügbarkeit dieses Düngemittels nicht in ausreichendem Maße gegeben ist. Da diese Studien allerdings mit Produkten aus der noch im Forschungsstadium befindlichen Laboranlage erstellt wurde, ist dies ebenfalls kritisch zu betrachten. Außerdem verweist man darauf, dass sowohl die Bodenzusammensetzung als auch die gewählte Pflanzenart erheblichen Einfluss auf die Ergebnisse haben. (Römer, 2006) Zusammenfassend kann man sagen, dass sowohl im Bereich der Teilstrombehandlung, als auch im Bereich der Schlamm-, bzw. Aschebehandlung Möglichkeiten bestehen, Phosphor zurück zu gewinnen. Allerdings können Verfahren, die nur einen Teilstrom des gesamten Abwassers behandeln, nie eine, mit Blick auf die Nachhaltigkeit, akzeptable Rückgewinnungsquote erreichen. Trotz technisch aufwendigerer Verfahren, wird zukünftig der Fokus auf der Umsetzung von Rückgewinnungsverfahren nach einer Monoverbrennung der Klärschlämme liegen. Phosphor-Bilanzierung Klärwerk Gießen Um die aktuellen Ansatzpunkte für Rückgewinnungsverfahren und ihre Potentiale an einem Beispiel untersuchen zu können, wurden die am Klärwerk Gießen anfallenden P-Ströme grob bilanziert und die tatsächlich vorhandenen Rückgewinnungspotentiale der unterschiedlichen Stoffströme aufgezeigt. Grundlage der Bilanz und Festlegungen Als Datengrundlage für die Grobbilanzierung der Abwasser- bzw. primär der Phosphorströme des Klärwerks Gießen dienen die zur Verfügung gestellten Rohmessdaten der vollständig erfassten Betriebsjahre Ziel dieser Bilanzierung ist, die vorhandenen P-Ströme und Potentiale der Anlage aufzuzeigen und die Abbauleistungen der einzelnen Verfahrensstufen zu überprüfen und die vorhandene Rückbelastung im Zulauf zu beziffern. Sie wurde daher relativ grob ausgelegt und berücksichtigt weder Fließzeiten zwischen unterschiedlichen Messstellen, noch tageszeitliche Schwankungen. Als kleinteiligste Messeinheit wurden Tagesmittel- und

6 Tagessummenwerte verwendet. Diese bieten eine ausreichende Übersicht über die relevanten Prozesse der Kläranlage. Eine Darstellung von Stunden, oder Minutenwerten, sowie Tagesganglinien ist dabei nicht zielführend, da Pufferwirkungen und Fließzeiten zwischen verschiedenen Behandlungsstufen auf Grund der Datenlage der Anlage nicht nachvollzogen werden können. Für die Abschätzung des P-Potentials und der Abbauleistung der einzelnen Verfahrensstufen hat dies zudem nur vernachlässigbare Auswirkungen. Darstellung der Mengenbilanz und des Phosphatabbaus Um eine aussagekräftige Phosphorbilanz für das Klärwerk Gießen erstellen zu können, war es vorab erforderlich eine Abwassermengenbilanz zu erstellen. Diese Mengenbilanz, die die maßgeblichen Ströme (Abwasser und Schlamm) darstellen soll, dient in der Folge zur Erhebung der Phosphorfrachten. Auf Grund der Tatsache, dass P ges -Messungen i.d.r. unabhängig von einem spez. Durchfluss als Konzentration gemessen werden, ist dieses Vorgehen notwendig. Die Bilanzierung wurde also in folgenden Schritten aufgestellt, wobei sie sich auf den Parameter P ges beschränkt: - Aufstellung der grundlegenden Fließbeziehungen - Aufstellung der vorhandenen Durchflussmessstellen und Erhebung der dort anfallenden Abwasser- und Schlammengen - Berechnung der nicht direkt gemessenen Durchflüsse und Schlammanfälle an den verbleibenden Bilanzpunkten - Aufstellung einer Gesamtbilanz und ggf. Ermittlung von Bilanzfehlern bzw. - toleranzen - Zuordnung der Durchflussmengen zu den vorh. P-Messstellen - Aufstellung der P-Messstellen und Erhebung der dort anfallenden P-Konzentrationen und Frachten - Berechnung der nicht direkt gemessenen P-Frachten an den verbleibenden Bilanzpunkten - Aufstellung einer P-Gesamtbilanz und ggf. Ermittlung von Bilanzfehlern bzw. - toleranzen Ziel der Gesamtbilanz Wie bereits erwähnt ist das vorrangige Ziel der Bilanzierung die Aufstellung aller relevanten Phosphorströme des Klärwerks Gießen. Weiterhin sollen die entsprechenden Abwassermengen an betreffenden Stellen erhoben werden. Zusammengefasst soll dies dann als Grundlage für weitere Betrachtungen dienen. Hierbei ist vor allem interessant an welchen Stellen relevante Phosphorfrachten anfallen. Außerdem stellt die zuvor durchgeführte Aufstellung der Abwasser- und Schlammvolumenströme eine Entscheidungshilfe im Hinblick auf die ggf. durch ein Rückgewinnungsverfahren zu behandelnde Wasser- oder Schlammmenge dar. Zusammengefasst hat die Bilanzierung folgende Fragestellungen geklärt: - Welche Abwasser- und Schlammmengen fallen an welchen Stellen der Anlage an? - Welche Phosphorfrachten fallen an den maßgeblichen Stellen an?

7 - Wie hoch ist die Rückbelastung aus der Schlammbehandlung im Hinblick auf die Schlammwassermengen und Phosphorfrachten? - Kann basierend auf den zur Verfügung stehenden Messdaten eine geschlossene Bilanz innerhalb eines festgelegten Toleranzbereichs erstellt werden und welche Punkte sind nicht nachvollziehbar? - An welchen Stellen ergeben sich die größten Potentiale für eine Rückgewinnung? Fließbeziehungen Abb. 0-1 Vereinfachte Fließbeziehungen inkl. Bilanzpunkte Abwassermenge (eigene Darstellung) Ergebnisse und Phosphorpotentiale 100 % Abb. 0-2 Phosphorpotential der einzelnen Ströme der KA Gießen

8 Unter Einbeziehung aller Bilanzfehler und Annahmen, kann eine Abschätzung der auf dem Klärwerk Gießen zur Verfügung stehenden P-Ströme getroffen werden 1. Basierend auf den Zahlen der Jahre sind die maßgeblichen Ströme dargestellt und mit einem Schwankungsbereich versehen, der sich auf die besagten letzten 3 Betriebsjahre bezieht. Hieraus ist zu erkennen, dass das Klärwerk Gießen bis zu 96 % der anfallenden Phosphorfracht in die Schlammphase überführt. Dabei werden bis zu 18 % mit dem Primärschlamm abgezogen, wobei sich dieser Anteil rückläufig verhält und im Jahr 2012 nur noch bei 11 % lag. 85 % gehen über die biologische P-Elimination und Fällung in die Schlammphase über und werden mit dem Überschussschlamm in die Faulung transportiert. Somit finden sich in der Faulung (Vor- und Nacheindicker eingeschlossen) bis zu 96 % der Zulauffracht wieder. Allerdings werden über Vor und Nacheindicker ca. 1-2 % als Rückbelastung wieder in den Zulauf geführt. Über die Faulschlammentwässerung werden dann weitere 8 % P-Fracht mit konzentriertem Schlammwasser zurückgeführt. Somit stehen einer Rückgewinnung nach der Entwässerung rechnerisch noch ca. 86 % zur Verfügung. Allerdings ist dies im Kontext zu sehen, da es sich um 96 % der tatsächlichen Zulauffracht handelt (rot dargestellt). Ist die Errichtung und der Betrieb einer Phosphor-Rückgewinnungsanlage für das Klärwerk Gießen sinnvoll? Das Klärwerk Gießen ist mit einer Anschlussgröße von ca EW das fünftgrößte Klärwerk Hessens. Sollte zukünftig die Phosphor-Rückgewinnung aus Klärschlamm für den weitaus überwiegenden Anteil des in Deutschland anfallenden Klärschlamms obligatorisch werden, ist davon auszugehen, dass Kläranlagen von der Größe Gießens als Standorte für Phosphor-Rückgewinnungs-anlagen in Frage kommen müssten. Im Rahmen der Masterarbeit wurde daher untersucht, ob eine Anlage zur Phosphorrückgewinnung in Gießen sinnvoll und wirtschaftlich wäre. Nutzbare Phosphorströme auf der Anlage Grundsätzlich sind für eine Rückgewinnung am Klärwerk Gießen alle zuvor genannten Ströme nutzbar. Allerdings ist der Kläranlagenablauf bei jetziger Betriebsweise für eine Rückgewinnung als ungeeignet anzusehen, da nur minimale Mengen P (18 26 kg/d), die ausgetragen werden, einer erheblichen Abwassermenge (ca m³/d) gegenüberstehen. Ein vollständiger Umbau der Anlage mit dem Ziel der vollständigen Nachfällung zur anschließenden Rückgewinnung ist sowohl aus betriebssicherheitstechnischen Gründen (Grenzwerteinhaltung am Ablauf), als auch aus wirtschaftlicher Sicht nicht realistisch. Daher wurde die Hauptstrombehandlung von vorn herein nicht weiter betrachtet. Somit verbleiben für eine Rückgewinnung am Standort des Klärwerks Gießen folgende Angriffspunkte: 1. Teilstrombehandlung Schlammwasser (Rückbelastung) o Rückgewinnungspotential2 max. 10 % (bei aktueller Betriebsführung) 2. Faulschlammbehandlung vor Entwässerung o Rückgewinnungspotential max. 96 % 3. Faulschlammbehandlung nach Entwässerung 1 Alle Frachten sind als elementares P angegeben. Die Bindungsform wird hierbei nicht berücksichtigt. 2 Rückgewinnungspotential bei 100%iger Rückgewinnung des im Strom enthaltenen Phosphors.

9 o Rückgewinnungspotential max. 96 % Denkbare Szenarien Aktuell werden die am Klärwerk Gießen anfallenden Schlämme landwirtschaftlich verwertet. Diese Tatsache macht mögliche Investitionen für eine Rückgewinnungsanlage oder das Verbringen von Schlämmen in eine externe Anlage wirtschaftlich nur schwer darstellbar. Wie zuvor aufgezeigt wurde ist aber in absehbarer Zeit damit zu rechnen, dass diese Verwertungsmöglichkeit nicht mehr zur Verfügung stehen wird. Mit Blick auf eine zukünftige Verordnung zur Rückgewinnung von Phosphor sind dann zwei Szenarien denkbar: o Rückgewinnung von Phosphor aus der Schlamm- oder Schlammwasserphase, Verbringung des verbleibenden Schlamms in die Mitverbrennung. o Verbringung (ggf. nach vorheriger Trocknung) in eine Monoverbrennungsanlage mit anschließender Lagerung oder Behandlung der Asche zur Rückgewinnung von Phosphor. Fazit und Empfehlungen Zum jetzigen Zeitpunkt ist eine Rückgewinnung basierend auf den Erkenntnissen einer umfassenden Bilanzierung der P-Ströme des Klärwerks Gießen auf der Anlage direkt kaum möglich. Teilströme bilden zwar eine technisch relativ unproblematische zu nutzende Phosphorquelle, können aber im Hinblick auf die mögliche Rückgewinnungsquote nicht überzeugen. Der Klärschlamm bleibt damit auf Grund der hohen Phosphorkonzentration der primäre Angriffspunkt für eine Rückgewinnung. Dies ist allerdings aktuell auf Grund der im Schlamm vorliegenden Bindungsformen des Phosphates zu aufwendig für eine wirtschaftliche Betriebsweise. Die Monoverbrennung mit anschließender Einlagerung der verbleibenden Asche wird also den zentralen Entsorgungsweg darstellen. In konkreten Studien müssen hierzu Konzepte in Zusammenarbeit mit weiteren Kläranlagen-Betreibern, Entsorgungsunternehmen und Energielieferanten aufgestellt werden. Ziel muss es sein, regionale Phosphat-Rückgewinnungszentren zu realisieren, in denen die Klärschlämme mehrerer Kläranlagen gemeinsam behandelt und aufbereitet werden. Hierfür kommen nur Standorte großer Klärwerke in Betracht, auf denen einerseits gut ausgebildetes Personal und andererseits die Infrastruktur-Randbedingungen (Energiekonzept, Behandlungsmöglichkeit anfallender Abwässer etc.) verfügbar sind. Literaturquellen Hermann, Ludwig (2009) Rückgewinnung von Phosphor aus der Abwasserreinigung. Eine Bestandaufnahme [Hrsg.] Bundesamt für Umwelt (BAFU). Umwelt-Wissen Nr. 0929, Bern Römer, Wilhelm (2006) Artikel: Vergleichende Untersuchung der Phosphorverfügbarkeit von Produkten des P-Recyclings und bekannter Phosphatdünger, KA - Abwasser, Abfall , Nr. 5., Göttingen

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