Untersuchungen zur Rückgewinnung von Phosphat aus Überschussschlamm von Kläranlagen mit vermehrt biologischer Phosphatelimination

Zielstellung Ziel der Arbeit ist, die Rückgewinnung von Phosphat aus dem Überschussschlamm von Kläranlagen mit vermehrter biologischer Phosphatelimination zu untersuchen, um das Potenzial dieses Verfahrens im Vergleich zu anderen Teilströmen in der Abwasserwirtschaft darzustellen. Die Möglichkeit zur technischen Umsetzung der Phosphatrückgewinnung aus Überschussschlamm von Kläranlagen mit vermehrter biologischer Phosphatelimination ist abzuschätzen und ein mögliches Verfahren vorzuschlagen. Um geeignete Untersuchungen zur Rückgewinnung von Phosphat durchzuführen, sollten zunächst folgende Fragen beantwortet werden. * Welche Phosphatrückgewinnungsmethoden sind bekannt? Welche Rückgewinnungspotenziale haben diese? * Welche Anforderungen werden an die herzustellenden Phosphatprodukte gestellt? * Wie ist Phosphat im Überschussschlamm von Kläranlagen mit vermehrter biologischer Phosphatelimination gespeichert, wie lässt es sich zurücklösen? * Wie können Phosphat und Phosphatverbindungen im Klärschlamm analytisch bestimmt werden? * Welches Rücklöseverfahren eignet sich für den Überschussschlamm von Kläranlagen mit vermehrter biologischer Phosphatelimination im Vergleich zu anderen Schlämmen? * Welche Faktoren beeinflussen die Fällung von Calciumphosphat? * Ist die Phosphatrückgewinnung in der Abwasserwirtschaft wirtschaftlich? Struktur In der vorliegenden Arbeit wird zunächst die Zielstellung und die Struktur der Dissertation vorgestellt. Im ersten Kapitel erfolgt dann eine thematische Einleitung, in der der Hintergrund der Arbeit erläutert wird. Anschließend werden Möglichkeiten zur Phosphatrückgewinnung in der Abwasserwirtschaft vorgestellt und diskutiert. Bei der Entwicklung eines Verfahrens zur Phosphatrückgewinnung muss die Verwendbarkeit des entstehenden Produktes sichergestellt werden. Aus diesem Grund werden in Kapitel 3 die Anforderungen an das herzustellende Phosphatprodukt zusammengestellt. Für eine Rückgewinnung von Phosphat aus Klärschlamm ist wichtig, in welcher Form das Phosphat im Ausgangsmaterial vorliegt. In Kapitel 4 wird daher die Speicherung von Phosphat im Klärschlamm (Überschussschlamm von Kläranlagen mit vermehrter biologischer Phosphatelimination) beschrieben, um Ansätze für Rückgewinnungsmethoden zu erhalten. Die Bestimmung von Phosphat und im Besonderen die Bestimmung von Phosphatverbindungen im Klärschlamm ist schwierig. Aus diesem Grund werden verschiedenen Verfahren zur Phosphatbestimmung vorgestellt und in Versuchen getestet, um die geeigneten Verfahren für die Analytik in den Versuchen zur Phosphatrücklösung festzulegen. Im Hauptteil der Dissertation werden Versuche zur Rücklösung von Phosphat aus dem Überschussschlamm von Kläranlagen mit vermehrter biologischer Phosphatelimination (siehe Tabelle 1.1) im Vergleich zu anderen Schlämmen beschrieben und ausgewertet. Nachdem auf die chemischen Grundlagen für die Fällung von Phosphat eingegangen wurde, werden Versuche zur Phosphatfällung dargestellt. Basierend auf der Auswertung der Rücklöse- und Fällungsversuche wird ein Verfahrenskonzept für die Phosphatrückgewinnung aus Überschussschlamm von Kläranlagen mit vermehrter biologischer Phosphatelimination vorgeschlagen. Zuletzt wird eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung für die Phosphatrückgewinnung in der Abwasserwirtschaft durchgeführt, in die die Phosphatpreisentwicklung und die Verfahrenskosten der Rückgewinnung eingehen. In der Zusammenfassung der Dissertation werden die Ergebnisse aus den jeweiligen Arbeitsabschnitten genannt und dadurch die in der Zielstellung der Arbeit gestellten Fragen beantwortet. Abschließend wird ein Ausblick auf die Entwicklung der Phosphatrückgewinnung in der deutschen Abwasserwirtschaft gegeben.