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Phosphorrückgewinnung aus Abwasser (ProPhos)

Phosphorrückgewinnung aus Abwasser (ProPhos)
Ansprechpartner:

Dipl.-Geoök. Anke Ehbrecht

Dr.-Ing. Rainer Schuhmann

Projektgruppe:

Umwelttechnologie

Förderung:

BMMF/BMU (Förderkennzeichen 02WA0783, Laufzeit 2006-2010)



Rückgewinnung von Phosphor aus Abwasser, Klärschlamm und Rückständen thermischer Klärschlamm. ProPhos – Teilprojekt 2: Rückgewinnung von Phosphor aus Abwasser – Kristallisation im Pilotmaßstab


Phosphor (P) als eines der wichtigsten Nährstoffelemente des Organismus spielt eine Schlüsselrolle sowohl als Energieträger als auch als Bauelement der DNA zur Übermittlung genetischer Informationen. Als essentieller Nährstoff ist P nicht substituierbar und wird somit bei Mangel zum limitierenden Wachstumsfaktor für jeden Organismus.

In Westeuropa wird P zu ca. 80 % zur Herstellung von Düngemitteln genutzt. Die geogenen P-Ressourcen reichen nach Schätzungen ca. 70 Jahre. Für zukünftige zu erschließende Lagerstätten werden Verunreinigungen durch Cadmium und Uran anhand chemischer Analysen bestätigt, so dass die Phosphaterz-Aufbereitung sehr viel kostenintensiver wird. Angesichts der Schlüsselrolle von P und der Endlichkeit der P-Ressourcen wird die Notwendigkeit der P-Rückgewinnung deutlich.



Motivation und Zielstellung des Kompetenzzentrums für Materialfeuchte (CMM) ist, die ökologisch notwendige und gesetzlich geforderte P-Elimination mit einem Verfahren zur P-Rückgewinnung aus Abwasser zu kombinieren, um wiederverwertbare Produkte wie Rohphosphat-Ersatzstoffe und/oder Düngemittel zu generieren.

Aus diesen Grund wurde am KIT (Karlsruher Institut für Technologie) das P-RoC-Verfahren (Phoshorous Recovery from waste and process water by Crystallisation of Calcium Phosphate) entwickelt, um in der Abwasserphase gelöstes Phosphat mittels Kristallisation an Calcium-Silicat-Hydrat-Phasen (CSH) als Calciumphosphat (CP) zurückzugewinnen. Dieses einfache, aber effektive Prinzip der Phosphorrückgewinnung wurde im Labor- und Halbtechnik-Maßstab bis hin zu einer Pilotanlage mit kommunalen und industriellen Abwässern im Batchbetrieb erfolgreich erprobt. 

 

Fließschema Anlage



Die Kristallisationsprodukte erreichen P-Gehalte von bis zu 30 % P2O5, was mit dem P-Gehalt von Rohphosphat vergleichbar ist. Aufgrund der marginalen Schwermetallgehalte des Kristallisationsmaterials, weisen die Produkte ebenfalls geringe Schwermetallgehalte auf. Mineralogische Analysen wie z. B anhand der Röntgendiffraktometrie (XRD) weisen die Bildung von phosphathaltigen Mineralphasen (Hydroxylapatit-ähnliche Ca-P-Phasen, Brushit, Struvit) je nach Zusammensetzung des behandelten Abwassers nach.

XRD-Analyse



Zukünftige Anwendungsbereiche definieren sich in der Behandlung von kommunalem Abwasser im Nebenstromverfahren bzw. einer Reinigung von kommunalen und industriellen Prozesswässern. Die P-haltigen Produkte erfüllen die Anforderungen seitens der P-Industrie an einen Rohphosphat-Ersatzstoff. Die Gehalte an Cadmium und Uran sind vernachlässigbar. Die Düngemitteltauglichkeit wurde in Pflanzversuchen nachgewiesen.