Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Recycling von Phosphor aus kommunalen Kläranlagen durch gekoppelte Bio-P-Rücklösung und Kristallisation/Pelletierung im Wirbelbettreaktor (Re-BioP-Cycle)

Ziel des Vorhabens ist es aus der wässrigen Phase eines vorkonditionierten Belebtschlamms kommunaler Kläranlagen ein pelletiertes, rieselfähiges und phosphatreiches Kristallisationsprodukt als zulassungsfähigen Pflanzendünger zu erzeugen. Das angestrebte Verfahren basiert auf der zentralen Trinkwasserenthärtung mittels SEC und nimmt sich der Herausforderung des Phosphorrecycling an.

Ein Forschungsschwerpunkt, der sich aus u.a. aus dem AiF-Projekt 17899 N ergab, liegt dabei auf der Erhöhung der P-Rücklösung aus dem Belebt- oder Überschlussschlamm. Das hoch an Phosphor angereicherte Prozesswasser wird anschließend durch einen Wirbelbettreaktor zur Phosphatelimination geführt. Hierbei entstehen streufähige Düngemittel-Pellets mit hoher P-Pflanzenverfügbarkeit zur direkten Anwendung in der Landwirtschaft. Der an Phosphat abgereicherte Schlamm wird ins Belebungsbecken zurückgeführt bzw. als Überschussschlamm anteilig in den Faulturm eingebracht. Die Vorversuche finden zunächst im Labormaßstab statt und werden anschließend durch Versuche im Technikumsmaßstab auf dem Klärwerk Gießen überprüft und verifiziert. Abschließend erfolgen eine Produkt- und Technologiebewertung sowie eine Wirtschaftlichkeitsanalyse.

Es erfolgt eine Rückgewinnung von Phosphat, das als Hochleistungspflanzendünger direkt verwertbar ist. Das Erreichen einer P-Rückgewinnungsquote von >50 % sichert sämtliche Entsorgungsoptionen für den Klärschlamm, wovon Kläranlagenbetreiber und Betreiber von Mitverbrennungsanlagen gleichermaßen profitieren. Die zu erwartenden Forschungsergebnisse bieten branchenübergreifend eine Vielzahl von Perspektiven und Chancen zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit und Erschließung neuer Absatzmärkte für kleine und mittelständische Unternehmen im Bereich des Anlagenbaus und Vermarktung der Fällprodukte.

Ergebniszusammenfassung:

• Einhaltung der zukünftig nach AbfKlärV geforderten gesetzlichen P-Rückgewinnungs-raten von >50% umsetzbar

• Verfahren ist niederenergetisch und an der Kläranlage einfach umsetz- und integrierbar

• Herstellung pflanzenverfügbarer Düngemittel-Pellets im SEC-Verfahren

• CaP-Pellets sind vergleichbar mit dem Düngemittel Struvit

• Geringe Schadstoffgehalte der Pellets -> einsetzbar als Düngemittel

• Autarkes System und daher dezentral einsetzbares Verfahren

• Bessere Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu thermischen Verfahren zur P-Rückgewinnung

• Kein Abfallstrom, da der P-abgereicherte Klärschlamm für die Mitverbrennung (z.B. in Zementwerken) als CO2 neutraler Brennstoff geeignet und nutzbar ist

Es besteht trotz der guten Ergebnisse weiterer Forschungs- und Optimierungsbedarf des Verfahrens. Insbesondere sollten weitere Versuchsreihen mit reinem Rücklösewasser auf verschiedenen Kläranlagen durchgeführt werden, um mit Gewissheit inhibierende Faktoren der Pelletbildung auszuschließen.

Anwendbar: auf allen BioP-Kläranlagen

Die Ergebnisse bieten - besonders mit Blick auf die hervorragende Wirtschaftlichkeit des Verfahrens - branchenübergreifend eine Vielzahl von Perspektiven und Chancen zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit und Erschließung neuer Absatzmärkte für kleine und mittelständische Unternehmen im Bereich des Anlagenbaus, Anlagenplanung, Vermarktung der Düngemittelpellets und Einsatzstoffe; KMU geprägte Kalkindustrie