Rückgewinnung von Düngephosphat mit Kalk
Phosphor ist neben Stickstoff der wichtigste Nährstoff in der Landwirtschaft. Die weltweiten Reserven sind knapp wie Erdöl und bei Verwendung in heutigem Umfang bald aufgebraucht. Doch die bisher befahrene Einbahnstrasse lässt sich umleiten! Phosphat-Rückgewinnung mit Kalk zu wertvollem Dünger lässt uns mit unseren Ressourcen schonender umgehen.
Wiederverwerten statt Wegzuschmeißen, ein Gebot der Zeit!
Mit kommunalen Abwässern gelangen u. a. Phosphate (aus dem Waschpulver für unsere Wäsche, aus dem Klarspüler des Geschirrspülers oder aber auch aus unseren Ausscheidungen usw.) in unsere Kläranlagen und damit in den Klärschlamm.
Eine Rückführung pflanzenverfügbarer Abwasserphosphate erscheint vor dem Hintergrund in Deutschland fehlender Rohphosphate sinnvoll und wurde über die landwirtschaftliche Verwertung des Klärschlamms auch zu einem großen Teil durchgeführt. In den letzten Jahren hat hier allerdings eine Trendwende stattgefunden, die den Weg des Klärschlamms in die Verbrennung ebnet. Daher ist momentan zu überlegen, wie das Phosphat wieder für die Landwirtschaft verfügbar gemacht werden kann.
Die bei der Anwendung im Haushalt erwünschte sehr gute Löslichkeit der Phosphate (Phosphorsäure, Polyphosphate) erfordert bei der Aufarbeitung des Klärschlamms vor der Verbrennung spezielle Chemikalien und Separierungstechniken und ist für eine Phosphatrückgewinnung sehr aufwendig. Die gezielte Fällung von Phosphat aus dem Abwasser als Calciumsalz bietet jedoch eine einfachere Möglichkeit der Wiedergewinnung dieses ökologisch nutzbaren Wertstoffes.
Ein einfaches Verfahren hilft beim Umdenken
Der Einsatz von Kalk in Form der bekannten „Kalkmilch“ (oder „Kalkhydrat“, Ca(OH)2 ) unter definierten chemischen Bedingungen hilft dem Kläranlagenbetreiber nicht nur den vorgeschriebenen Grenzwert für Phosphat im Ablauf der Kläranlage einzuhalten, sondern er gewinnt auch einen landwirtschaftlich nutzbaren Dünger und hilft beim Klimaschutz. Darüber hinaus stützt das Kalk-Kohlensäure-System.
Das Verfahren dazu ist relativ einfach und erprobt: Ein konstanter Volumenstrom von gereinigtem Abwasser aus dem Nachklärbecken wird in ein Mischbecken gepumpt. Dort erfolgt die pH-geregelte Zugabe von Kalkmilch, um die pH-Werte zwischen 10.5 und 12.0 einzustellen. Mit einem Rührwerk werden Zulauf, Kalkmilch und zurückgeführter Fällschlamm (Tertiärschlamm) vermischt. Nach Zugabe von Flockungsmittel wird das Abwasser im Sedimentationsbecken verteilt. Danach fließt es in das Neutralisationsbecken und wird mit kohlendioxidhaltigem Abgas aus der Faulgasverwertung neutralisiert. Der Tertiärschlamm wird kontinuierlich aus der Rücklaufschlammleitung entnommen und kann bis zur weiteren Aufbereitung und Entwässerung zwischengelagert werden.
Ein Pluspunkt für die Umwelt
Das für diese Ausschleusung mittels Kalk erforderliche zusätzliche Klärbecken ermöglicht in einer „dritten Reinigungsstufe“ die Fällung des mineralischen Calciumphosphat/Calciumcarbonat-Gemisches getrennt vom organischen Klärschlamm. Dies ist insbesondere deshalb von Bedeutung, da durch die Trennung von mineralischem und organischem Schlamm ein tatsächlich verwertbares Produkt erzeugt werden kann, das u.E. nicht unter die Klärschlammverordnung fällt.
Die Phosphat-Elimination erfolgt im alkalischen Milieu der Kalkmilch. Die Neutralisation erfolgt mit Kohlendioxid, z.B. aus dem Abgas einer Faulgasverstromung und verringert damit die unerwünschte CO2-Emission, also ein Pluspunkt für den Umwelt-Aspekt.
Unbedenklichkeit inklusive
Im einjährigen Versuchsbetrieb wurde sichergestellt, dass das mineralische Fällprodukt unbedenklich ist. Speziell wurde dies hinsichtlich bestimmter Schadstoffgruppen (wie z.B Dioxine, Furane, PCB sowie Schwermetalle, wie Quecksilber, Blei Cadmium, usw.) untersucht und nachgewiesen.
Die hier vorgestellte P-Eliminierung durch Nachfällung mit Kalk bietet nicht nur die Einhaltung niedriger Pges-Werte im Ablauf von Kläranlagen, sondern zeigt auch die Möglichkeit des Phosphat-Stoffkreislaufes durch Wiedergewinnung als anorganischer Dünger auf. Darüber hinaus bietet sich die Möglichkeit, aufgrund der geringen Trübung des Abwassers nach der Phosphatfällung evtl. mit einer UV-Bestrahlung die Keimzahlen zu reduzieren. Ein weiterer Pluspunkt für Kalk.
Literatur: N. Peschen, K. Sölter, H. Zehendner, P. Baumann, Kh. Krauth: Posphatelimination unter Verwendung von Kalk, AiF-Forschungsbericht Nr. 3/93/Coo5i, 1993