Kanton Zürich AWEL Projekt Phosphor-Mining Kanton Zürich Dr. Leo S. Morf Kantonale Tagung für das zürcherische Klärwärterpersonal 2015, 16.-18. November 2015 1 KSV Werdhölzli, Zürich: Quelle: ERZ 2
Erster Meilenstein erreicht Klärschlammasche mit aufkonzentriertem P aus Zürcher Abwasser steht zur Nutzung zur Verfügung (zur Zeit: Ablagerung in Monokompartiment) Neue zentrale Klärschlammverwertungsanlage (KSV) Werdhölzli seit Mitte 2015 in Betrieb 3 Evaluation der Machbarkeit der direkten P -Rückgewinnung aus Klärschlammasche Klärscchlammasche mit Phosphor (Quelle: AWEL) 4
Abklärungen und Resultate seit 2011: Technische Machbarkeit: Nutzung des Phosphors aus der KSA mittels nass.chem. Extraktion (Leachphos) ist technisch machbar (Grossversuch KVA Bern). Ökologischer/ökonomischer Verfahrensvergleich: Gewächshaus-Laborversuche (Quelle: ETH Zürich) Von den drei untersuchten Verfahren (LEACHPHOS, ASH-DEC, Recophos) spricht zur Zeit im Kanton Zürich keines für die sofortige Anwendung. Der Weg der nasschem. Asche-Extraktion mit LEACHPHOS soll im Sinne des Massnahmenplans Abfall- und Ressourcenwirtschaft des Kanton Zürich aktiv weiterentwickelt werden. Interessante Optimierungspotentiale sind identifiziert. Bis zur Marktreife eines Verfahrens soll die KSA in einem Monokompartiment abgelagert werden. 5 Laufende Arbeiten und Erkenntnisse seit Herbst 2013: Weiterentwicklung/Optimierung mit den Zielen: Steigerung der Qualität des Extraktionsrückstandes mit dem Ziel: Inertstoffqualität bzw. I/2 für Verwertung Verwertung (I/2) machbar. Steigerung der Wertschöpfung des Phosphorproduktes; Ziel: DSP, TSP oder Phosphorsäure Sowohl DSP-Dünger wie auch P- Säureproduktion als Option vorhanden. Filtration Phosphor-Produkt (Quelle: BSH) Ausloten von Synergiepotentialen mit anderen Prozessen Interessante Synergiepotentiale sind vorhanden 6
Klärschlammasche (KSA) und deren Inhalt: Phosphor und Potentiale für Synergien Synergiepotential 3 Fe ARA (Fällmittelsubstitution) Nebenbestandteile Element Synergiepotential 1 Matrix Mineralik Primärer Fokus: Phosphor Synergiepotential 2 Metalle Metallrecyclingprozess Gehalt [mg/kg TS] Titan 5'600 Zink 2'100 Barium 1'200 Mangan 1'100 Kupfer 850 Kobalt 150 Blei 130 Zinn 120 Chrom 110 Nickel 70 Antimon 15 Arsen 13 Quecksilber 10 Silber 7 Cadmium 4 7 Der nasschemische Prozess: und weitere Synergiepotentiale Klärschlammasche: Produkt(e): Düngerrohstoff Phosphorsäure Säure H2SO4 Synergiepotential 4 Unvollst.verbrauchte Säuren Wiederverwendung Rückstand (Filterkuchen) Phosphor -Mining Im Falle von P-Säure: Synergiepotential 5 Reiner Gips Mineral. Industrie 8
Ziel: P-Säurenproduktion Rückfallvariante Klärschlammasche (KSA) 1. Priorität Phosphorsäure seit Ende 2014 Abklärungen/ Optimierungen Düngerrohstoff mit LEACHPHOS Potenzielle Vorteile von P-Säure: - Sehr gut marktfähiges Produkt im In- und Ausland - Höhere Wertschöpfung als DSP/TSP - Unsicherheiten in Dünger- und Klärschlammgesetzgebung entfallen - Nutzbare Synergiepotentiale 9 Stand der Arbeiten auf dem Phosphorsäurepfad seit Anfang 2015 Ende 2014 konnte durch vertiefte Evaluation von Verfahren und Hersteller ein verlässlicher Partner für die Stiftung nachhaltige Abfall- und Ressourcennutzung ZAR zur gemeinsamen Entwicklung der Phosphorsäurestrategie gewonnen werden. Bewertungskriterien waren: Zielkonformität[Leitbild],Stabilität/ Verfahrenssicherheit, Produktabsatz und Qualität, Synergiepotenziale, Wirtschaftlichkeit 10
Arbeiten im 2015: Ziel: Machbarkeit auf Laborstufe mit Abbruchpunkten. Projekt weiter begleitet durch Projektsteuergruppe Stand Anfang Nov. 2015: Zielvorgaben auf Laborebene erfüllt. Projekt auf Kurs: StGr-Entscheid: Ok für Phase II Vorbereitungen für Phase II laufen Finanzierung Phase II in Vorbereitung Erste P-Säurenlieferung,Quelle: AWEL) 11 Ausblick Bis Ende 2016: Verfahrensoptimierung, Erprobung im Pilotmassstab (Technische Machbarkeit im Pilotmassstab) Bei positiven Resultaten In Machbarkeitsstudie für ausgewählte Standorte Engineering-Grundlagen erarbeitet und die Kosten geschätzt. Patentierung des Verfahrens wird geprüft (durch Entwicklungsengagement des Kanton Zürich besteht bei konkreter Umsetzung freier Zugang zu den Erkenntnissen der Entwicklungsarbeiten) Zeitplan für P-Säureproduktion: 12
Vielen Dank für Ihr Interesse und Ihre Aufmerksamkeit! Dokumentation: www.klaerschlamm.zh.ch Bei Fragen: Dr. Leo Morf leo.morf@bd.zh.ch Seite 13 13