Phosphorrückgewinnung aus Klärschlämmen

Fördernde Stelle:

Umweltministerium Baden-Württemberg

Förderungszeitraum: April 2006 - Dezember 2007
Bearbeiter: Dipl.-Ing. Alexander Weidelener


Der Hintergrund
Klärschlamm enthält sowohl Nährstoffe (insbesondere Phosphor und Stickstoff), aber auch Schadstoffe (Schwermetalle, organische Schadstoffe). Aufgrund des Schadstoffgehalts ist aus Vorsorgegründen eine landwirtschaftliche Klärschlammverwertung in einigen Bundesländern (BW, BY, NRW) nicht erwünscht. Weiter ist absehbar, dass durch die geplante Novellierung der Klärschlammverordnung (AbfKlärV) die landwirtschaftliche Klärschlammverwendung gesetzlich weiter eingeschränkt wird. Als Entsorgungsweg für den Klärschlamm wird die Klärschlammverbrennung favorisiert.

Bild: Versuchsanlage "Rücklöseteil"
 

Der Verzicht auf die landwirtschaftlich Klärschlammverwendung bedeutet jedoch, das der "kleine Nährstoffkreislauf" (Boden - Pflanzen - Tiere - Menschen - Klärschlamm - Boden) unterbrochen wird. Dies gilt insbesondere für den endlichen Rohstoff Phosphor. Vor dem Hintergrund der Ressourcenschonung von geogenen Phosphorlagerstätten und der rückläufigen Tendenz der landwirtschaftlichen Klärschlammverwertung wird derzeit versucht, die im Schlamm enthaltenen Nährstoffe wieder zu verwenden. Am ISWA wurde daher ein Verfahren entwickelt, mit dem Phosphor aus ausgefaulten Klärschlämmen als gut pflanzenverfügbares Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP) zurück gewonnen werden kann.

Das Verfahren
Der im Klärschlamm enthaltene Phosphor wird mit H2SO4 bei pH-Werten < 2 zurückgelöst. Mit einer Kammerfilterpresse wird der phosphatarme Schlamm abgetrennt. Die phosphatreiche flüssige Phase wird in den Fällungsreaktor gepumpt. Im Fällungsreaktor werden zuerst für den weiteren Prozess störende Metalle mittels Zitronensäure komplexiert. Der pH-Wert wird dann mittels NaOH auf 8,5 eingestellt - dies ist für den nachfolgenden Schritt notwendig. Durch Zugabe von MgCl2 oder MgO wird der zuvor rückgelöste Phosphor in ein verwertbares Produkt überführt.

 
Bild: Versuchsanlage "MAP-Fällung"
 

Das Produkt
Das anfallende Produkt Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP, in der Mineralogie auch Struvit genannt) kann in der Landwirtschaft direkt als Dünger verwendet werden. Untersuchungen von Römer (2005) haben gezeigt, dass in Gefäßversuchen die Düngewirkung von MAP vergleichbar der von Handelsdüngern ist. Im Frühjahr/Sommer 2007 werden Feldversuche zur Düngewirkung von MAP durchgeführt.

Die Schwermetallbelastung des erzeugten MAP ist relativ gering und liegt bei den meisten Parametern deutlich unter üblichen Werten von Handelsdünger. Es ist zu erwarten, dass MAP bei der nächsten Novellierung der Düngemittelverordnung als Düngemitteltyp aufgenommen wird.

Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit der iat-Ingenieurberatung GmbH, Stuttgart bearbeitet.

Bild zum Anlagenschema