Ziel des Vorhabens ist es, ein gesamtheitliches Konzept zur Nährstoffrückgewinnung und Energieoptimierung auf der Kläranlage Felsalbe umzusetzen. Diese ist ausgelegt für 36.500 Einwohnerwerte (EW) und verfügt über eine zentrale Schlammbehandlungsanlage. Die technische Innovation des neuen Pilotprojektes besteht in der Kombination von Thermodruckhydrolyse im Teilstromverfahren und zwischengeschalteter Hochlastfaulung mit anschließender Fällung von Magnesiumammoniumphosphat. Es sollen jährlich 9.000 Kubikmeter Sekundärschlamm mit dem Ziel behandelt werden, 250 Tonnen Magnesiumammoniumphosphat aus dem Faulschlamm zurückzugewinnen. Magnesiumammoniumphosphat kann wegen seiner guten Pflanzenver- fügbarkeit direkt als Düngemittel eingesetzt werden. Zusätzlich ist geplant, aus einem Teil der im Schlamm enthaltenen Stickstofffracht Flüssigdünger in Form von Ammoniumsulfat (ca. 30 Tonnen pro Jahr) zu gewinnen, um so die anlageninterne Rückbe- lastung mit Ammonium zu verringern. Mit dem Vorhaben können mehr als 60 Prozent Phosphor zurückgewonnen werden. Die Gasausbeute soll sich um 15 Prozent und die Eigenenergieerzeugung von 10 auf 16 Kilowattstunden pro EW steigern. Der Energieverbrauch kann von 18 auf 16 Kilowattstunden pro EW gesenkt werden. Die damit verbundene Verringerung des CO 2 -Ausstoßes beträgt rund 75 Tonnen pro Jahr. Die Reduktion des Klärschlamms beträgt bis zu 15 Prozent, die Einsparung an Fällmittel bis zu 60 Prozent und von Polymer bis zu 50 Prozent.
Branche: Öffentliche Verwaltung, Erziehung, Gesundheitswesen, Erholung
Umweltbereich: Wasser / Abwasser
Fördernehmer: Stadt Pirmasens
Bundesland: Rheinland-Pfalz
Laufzeit: seit 2016
Status: Laufend
Erhöhte Konzentrationen an Sulfat im Trinkwasser können negative Auswirkungen auf die Gesundheit der Konsumenten haben und führen zu einem erhöhten Risiko für Korrosionen im Leitungsnetz. Aufgrund dessen schreibt die Trinkwasserverordnung einen Grenzwert von 240 mg/l vor. Erhöhte Konzentrationen an Sulfat im Grundwasser, die eine spezielle Aufbereitungstechnik erfordern, kommen vor allem durch den Einfluss von Tagebauaktivitäten zustande. Im ausgehobenen Kippenmaterial kommt es zur Oxidation des Pyrits, was nach der Verfüllung der Gruben zu einem Anstieg der Sulfat-, Calcium- und Schwermetallkonzentration im Grundwasser führt. In betroffenen Grundwasservorkommen in Deutschland wurden Konzentrationen von bis zu 2500 mg/l Sulfat gemessen. Die Nanofiltration ist eine mögliche Aufbereitungstechnologie, die die Grundwassernutzung in derart beeinträchtigten Standorten auch nach der Verfüllung der Gruben erlaubt. Es wird erwartet, dass die Nanofiltration im Vergleich zu den anderen in Frage kommenden Technologien Ionenaustauscher, Destillation, Elektrodialyse und Umkehrosmose vor allem bei höheren Sulfatkonzentration in der Größenordnung >1000 mg/l das wirtschaftlichste Verfahren darstellt. In dem Projekt Nanofiltration zur Sulfatabscheidung bei der Trinkwasseraufbereitung wird die Aufbereitung mittels Nanofiltration experimentell im Labor- und Pilotmaßstab untersucht. Es wird dabei schwerpunktmäßig ein Standort betrachtet, der im Einflussgebiet des Braunkohletagebaureviers Inden I liegt und derzeit Sulfatkonzentrationen von 1000-1500 mg/l in einem Trinkwasserbrunnen aufweist. Neben der Untersuchung der Nanofiltration an sich wird eine Konzentrataufbereitung mittels CaSO4-Kristallisation auf ihre Effektivität geprüft.
Durch eine praktikable zusaetzliche Behandlungsstufe soll eine moeglichst weitgehende Abwasserreinigung erzielt werden. Das Verfahren besteht aus einer Chemikalienzugabe (Faellungs-/Flockungsmittel) mit direkt nachfolgender Filtration und ist als dritte Behandlungsstufe einer mechanisch-biologischen Reinigung nachgeschaltet. Eine intensive Mischung der Chemikalien erfolgt an der Zugabestelle, die Mischung zur Flockenbildung im Filterbett.
PH-gesteuerte Hydroxyd- bzw. Oxydhydratfaellung bewirkt im biologisch geklaerten Abwasser die weitergehende Reduzierung der verbliebenen Restbelastung durch Mitfaell-Adsorption und aehnliche Effekte; Verminderung CSB-relevanter organischer Verbindungen.
Bisher vorliegende Erkenntnisse lassen erwarten, dass die Kristallisation mit komprimierten Fluiden Feststoffeigenschaften mikro- bzw. nanokristalliner Materialien erzeugen kann, die denen aus konventionellen Verfahren resultierenden ueberlegen sind. Dies sind die sehr enge Korngroessenverteilung und die verminderte Agglomerationsneigung der Feststoffe und die Moeglichkeit, anhaftendes Primaerloesemittel rasch und schonend zu entfernen. Im Vergleich zu klassischen Kristallisationsverfahren, die entweder Temperaturgradienten der Loeslichkeit oder spezielle Faellmittel nutzen, werden bei der Kristallisation mit komprimierten Fluiden Verunreinigungen durch Drittkomponenten und thermische Beanspruchungen der Wertkomponenten vollstaendig vermieden. Die Nutzung ausgepraegter Loeslichkeitsunterschiede in ueberkritischen Gasen bzw. Solvens/Gas-Gemischen praedestiniert das Verfahren auch zur Trennung von Feststoffgemischen und zur selektiven Extraktion von Wertstoffen. Besondere Chancen liegen auch in der Moeglichkeit, sogenannte Mikrokomposite herzustellen, feinkristalline, aus zwei oder mehreren chemischen Substanzen zusammengesetzte Feststoffpartikeln mit reproduzierbarer Mikrostruktur, die als Controlled Releasesysteme fuer bioaktive Wirkstoffe, als Trenn- und Traegermaterialien, als Fuellstoffe fuer Werkstoffe und Beschichtungssysteme, als Sinterpulver oder als Grundbausteine makroskopischer Informationstraeger zunehmend technische Bedeutung erlangen. Das PCA-Verfahren (Precipitation with a Compressed Fluid Antisolvent) gehoert zu den neuesten Varianten der Kristallisation mit hochkomprimierten Fluiden. Die Grundidee dieses Verfahrens besteht in der raeumlichen Begrenzung des Kristallisationsvorgangs auf kleine Tropfen der primaeren Feststoffloesung.