Phosphorrecycling durch Fällung von Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP) auf dem Klärwerk Steinhof

Arbeitsgebiet: Innovative Verfahren

Kurzbeschreibung

Da die Belastungsgrenze des Klärwerks Steinhof in Braunschweig mit rund 350.000 EW erreicht war mussten Maßnahmen ergriffen werden, um die Einhaltung der Ablaufgrenzwerte mit ausreichender Sicherheit garantieren zu können. Als Vorzugslösung intensiver Voruntersuchungen stellte sich die Behandlung des Prozesswassers der Schlammbehandlung heraus. Dabei sollte neben der Reduktion der internen Rückbelastung gleichzeitig eine Rückgewinnung der Nährstoffe Stickstoff und Phosphor erreicht werden. Insbesondere der endliche und nicht substituierbare Rohstoff Phosphor steht spätestens durch die Novellierung der Klärschlammverordnung besonders im Fokus.

Dazu wird eine Fällung des Phosphors aus dem Schlammwasser durch Zugabe von Magnesiumchlorid installiert. Das Verfahren läuft in drei Stufen ab. In der ersten Stufe wird im Stripper der Phosphor rückgelöst. Dazu wird durch Lufteintrag Kohlenstoffdioxid ausgestrippt und gegebenenfalls eine weitere, chemische Alkalisierung durchgeführt. Dem Reaktor wird daraufhin Magnesiumchlorid zu dosiert und der gelöste Phosphor bindet sich als Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP). Im Absetzbehälter wird die Bildung von kristallinem MAP gefördert. Durch eine gezielte Rezirkulation der Kristalle wird die Bildung der gewünschten Kristallgröße ermöglicht und im unteren Bereich des Reaktors abgezogen.

Das anfallende MAP ist durch dessen besondere Reinheit ideal für die Rückführung zu landwirtschaftlichen Zwecken geeignet. Eine Verwendung in der regionalen Landwirtschaft ist vorgesehen. Die zusätzliche Erweiterung der Schlammbehandlung durch eine thermische Desintegration erhöht den Rückgewinnungsgrad zusätzlich.

Die MAP-Fällung ist Teil einer Neugestaltung der Schlammbehandlung auf dem Klärwerk Steinhof. Eine Darstellung des Gesamtprojektes ist hier zu finden.

Derzeit befindet sich das Projekt in der Ausführung. Die Inbetriebnahme ist für Ende 2018 geplant.

Technisches Konzept

Wirkungsweise

  • Phosphorrückgewinnung aus dem Prozesswasserstrom
  • 3-Stufiges-Verfahren:
    Stripper: Ausstrippung von CO2 durch Lufteintrag, ggf. chemische Alkalisierung
    Reaktor: Dosierung Magnesiumchlorid und Bildung von kristallinem MAP
    Absetzbehälter: Separierung der MAP-Kristalle und Zirkulation bis zum gewünschten Durchmesser

Zielsetzungen

  • Verringerung der Kläranlagenrückbelastung
  • Produktion eines hochwertigen landwirtschaftlichen Düngemittels
  • Verfahrenstechnische Begünstigung der anschließenden Stickstoffrückgewinnung
  • Ausnutzung der erhöhten Nährstoffrücklösung der Desintegration

Projektdaten

  • Max. Prozesswasseranfall                     25 m³/h
  • Teillastfähigkeit                                     30-100 %
  • Eliminationsrate:                                      ≥ 90 %
  • Strippervolumen:                                         25 m³
  • Reaktorvolumen:                        25 + 25 + 11 m³
  • Reaktorvolumen:                        25 + 25 + 11 m³

Leistungsumfang

  • Objektplanung Ingenieurbauwerke (Lph. 1 – 9, örtl. Bauüberwachung)
  • Fachplanung verfahrens- und maschinentechnische Ausrüstung sowie EMSR-Technik (Lph. 1 – 9)
  • Tragwerksplanung (Lph. 1 – 6)
  • Derzeit in Ausführung (Lph. 8)