Das ExtraPhos -Verfahren

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1 Das ExtraPhos -Verfahren Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm Rotaria Energie- und Umwelttechnik GmbH Dipl.-Ing. Ulrich Kotzbauer

2 Verfahrensentwicklung Forschung Entwurfsplanung Konstruktion Realisierung gefördert durch: Rheinland-Pfalz Klärschlammnetzwerk Nord-Ost 3. Regionalgruppentreffen Mecklenburg-Vorpommern 2

3 Verfahrensentwicklung 2010 Idee zum Verfahren, erste Laborversuche, Grundlagenforschung Bau von zwei Technikumsanlagen für Budenheim und IWKS Fraunhofer Institut Forschungsarbeit zum Budenheimverfahren mit 3-jährigen Betrieb der Technikumsanlage Fe2O ExtraPhos wird neuer Produktname Nach erfolgreichem Abschluss der Versuche 2016 Beauftragung zum Bau der Pilotanlage i Klärschlammnetzwerk Nord-Ost 3. Regionalgruppentreffen Mecklenburg-Vorpommern 3

4 Funktionsweise des ExtraPhos -Verfahrens CO 2 -Lager CO 2 -Recycling Faulschlamm CO 2 -Dosierung Zentrifuge P-abgereicherter Dickschlamm Faulturm Rohrreaktor Expansionsbehälter Kalkmilch i Klarlauf zur KA Parameter Wert Einheit Druck ca. 10 bar Extraktionsdauer ca. 15 min. Feststoffanteil Klärschlamm ca. 3,5 % Absetzbehälter Dicalciumphosphat Klärschlammnetzwerk Nord-Ost 3. Regionalgruppentreffen Mecklenburg-Vorpommern 4

5 Einbindung des Verfahrens in die Kläranlage ExtraPhos -Verfahren i Phosphorabreicherung des Klärschlamms erfolgt auf der Kläranlage P-Abreicherung auf < 2 % daher Mitverbrennung möglich Klärschlammnetzwerk Nord-Ost 3. Regionalgruppentreffen Mecklenburg-Vorpommern 5

6 Vorzüge des ExtraPhos -Verfahrens CO 2 als Extraktionsmittel mit Kreislaufführung Wirtschaftlich, da nur geringer Chemikalienverbrauch Umweltfreundlich, da nur CO 2 und Kalkmilch, keine Gefahrstoffe Kein Wärmebedarf, Prozessablauf bei Umgebungsbedingungen Endprodukt ist Dicalciumphosphat (DCP), gut pflanzenverfügbar DCP als Einzelnährstoff und kann direkt landwirtschaftlich verwendet werden nach CO 2 -Beaufschlagung bessere Entwässerbarkeit Verwendung von auf der KA bekannten Aggregaten Klärschlammnetzwerk Nord-Ost 3. Regionalgruppentreffen Mecklenburg-Vorpommern 6

7 Verwertung des P-abgereicherten Klärschlamms Monoverbrennung Phosphorabgereicherter Klärschlamm < 2 % P Mitverbrennung z.b. im Zementwerk Klärschlammnetzwerk Nord-Ost 3. Regionalgruppentreffen Mecklenburg-Vorpommern 7

8 Zementwerke Aktuelle mit Verbrennungskapazität t/a TS Kapazität kann problemlos auf 1 Mio. t TS angehoben werden, das entspräche 10 % des Brennstoffbedarfs Zementwerke stehen quasi flächendeckend zur Verfügung Klärschlammnetzwerk Nord-Ost 3. Regionalgruppentreffen Mecklenburg-Vorpommern 8

9 Klärschlammzusammensetzung SiO 2 17 % Anorganischer Anteil des Klärschlamms enthält Silizium, Calcium, Eisen und Aluminium, die bei der Zementherstellung benötigt werden. organischer Anteil: % CaO 9 % Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 12 % anorganischer Anteil: 40 % - 50 % Der Heizwert von Klärschlamm mit 75 % Trockensubstanz liegt bei ca. 9 MJ/t. Na 2 O 1 % Sowohl stoffliche als auch thermische Verwertung vom Klärschlamm ist möglich. Brennstoff Rohstoff Klärschlammnetzwerk Nord-Ost 3. Regionalgruppentreffen Mecklenburg-Vorpommern 9

10 Klärschlamm ist Brennstoff und Rohstoff SiO 2 Sand Na 2 O 3 % 80 Ton % SiO Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 44 % Zementwerk Lägerdorf % CaO 20 Kreide Zementklinker Bauxit Eisenerz 80 Klärschlammasche als Zuschlagsstoff CaO [%-CaO] Al 2 O 3 +Fe 2 O 3 Zuschlagsstoffe aus Klärschlamm bewirkt die erforderliche Verschiebung zum Zementklinker Klärschlammnetzwerk Nord-Ost 3. Regionalgruppentreffen Mecklenburg-Vorpommern 10

11 Vorteile der Mitverbrennung im Zementwerk Zementwerke mit großen Verbrennungskapazitäten sind vorhanden Klärschlamm wird als Brennstoff und Rohstoff genutzt Anorganischer Anteil (Asche) wird als Rohstoff in die Zementmatrix eingebaut Hohe Verbrennungstemperaturen und lange Verweilzeit bewirken sichere Zerstörung der organischen Schadstoffe Klärschlammnetzwerk Nord-Ost 3. Regionalgruppentreffen Mecklenburg-Vorpommern 11

12 Die ExtraPhos - Pilotanlage Rohrreaktor Vorlage Expansionsbehälter Klärschlammnetzwerk Nord-Ost 3. Regionalgruppentreffen Mecklenburg-Vorpommern 12

13 Die ExtraPhos - Pilotanlage Kalkmilch Sackfilter Absetzbehälter Klärschlammnetzwerk Nord-Ost 3. Regionalgruppentreffen Mecklenburg-Vorpommern 13

14 ExtraPhos -Verfahren - Aktueller Stand und Ausblick Fertigstellung und Inbetriebnahme der Pilotanlage Mitte April 2017 Mai 2017 Inbetriebnahme der Pilotanlage in Mainz Mombach ( EW) Ab Juni 2017 Betrieb der Pilotanlage in Mainz zur Leistungsfahrt, Ermittlung der Betriebsparameter 2018 Entwurfsplanung und Baubeginn für erste großtechnische Anlage zur Phosphorrückgewinnung auf der Kläranlage Itzehoe Klärschlammnetzwerk Nord-Ost 3. Regionalgruppentreffen Mecklenburg-Vorpommern 14

15 Zusammenfassung ExtraPhos -Verfahren ist ein Verfahren zur Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm auf einen Rest-P-Gehalt < 2 %, der abgereicherte Schlamm kann somit dauerhaft einer Mitverbrennung zugeführt werden. ExtraPhos-Verfahren ist ein wirtschaftliches, umweltfreundliches und vergleichsweise einfaches Verfahren, mit auf KA bekannter Anlagentechnik. Als Extraktionsmittel wird lediglich CO 2 eingesetzt, welches zum großen Teil im Kreislauf geführt wird. Als Produkt des ExtraPhos-Verfahrens entsteht mit Dicalciumphosphat ein hochwertiger, gut pflanzenverfügbarer Einzelnährstoffdünger der direkt landwirtschaftlich verwertet werden kann. Die Mitverbrennung im Zementwerk nutzt den organischen Anteil des Klärschlamms als Brennstoff und der anorganische Anteil (Asche) ist ein willkommener Zuschlagsstoff. Es fallen keine Reststoffe an Klärschlammnetzwerk Nord-Ost 3. Regionalgruppentreffen Mecklenburg-Vorpommern 15

16 Vielen Dank für Ihr Interesse! Rotaria Energie- und Umwelttechnik GmbH Dipl.-Ing. Ulrich Kotzbauer