Verfügbarkeit: Verfahren für eine zukünftige Klärschlammbehandlung

Verfahren für eine zukünftige Klärschlammbehandlung: Klärschlammkonditionierung und Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlammasche

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Schaum, Christian A. 1975- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Darmstadt Inst. WAR 2007
Schriftenreihe:	Schriftenreihe WAR 185
Schlagworte:	Recycling Klärschlammverwertung Hochschulschrift Konferenzschrift > 2007 > Darmstadt
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	Zugl.: Darmstadt, Techn. Univ., Diss., 2007
Beschreibung:	XXI, 220 S. Ill., graph. Darst. 21 cm
ISBN:	3932518810

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adam_text	Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis VORWORT INHALTSVERZEICHNIS VERZEICHNIS DER ABBILDUNGEN__________________________________ IX VERZEICHNIS DER TABELLEN____________________________________ XIII VERZEICHNIS DER WICHTIGSTEN ABKÜRZUNGEN UND SYMBOLE____XVII KURZZUSAMMENFASSUNG______________________________________XIX SHORT SUMMARY_______________________________________________XXI 1 EINLEITUNG__________________________________________________1 2 KLÄRSCHLAMMBEHANDLUNG HEUTE UND ZUKÜNFTIG___________3 2.1 Charakterlstika von Klärschlamm______________________________3 2.2 Ziele der Klärschlammbehandlung_____________________________4 2.2.1 Reduktion der organischen Substanz (Reduktion oTS)_____________4 2.2.2 Reduktion des Wassergehaltes {Volumenreduktion)_______________7 2.3 Konditionierung durch eine sauer-oxidative Klärschlammbehandlung____________________________________11 2.3.1 Das Kemicond-Verfahren - Verfahrensbeschreibung______________11 2.3.2 Sauer-oxidative Klärschlammbehandlung - die Fenton-Reaktion_____12 3 KLÄRSCHLAMM: WERTSTOFF VERSUS SCHADSTOFF____________15 3.1 Situation der Klärschlammverwertung in Deutschland___________15 3.1.1 Entwicklung der Klärschlammverwertung in Deutschland___________15 3.1.2 Klärschlammqualität in Deutschland___________________________ 16 3.1.3 Zukunft der Klärschlammverwertung/-entsorgung in Deutschland____17 4 PHOSPHOR IN NATUR UND ABWASSERTECHNIK________________21 4.1 Phosphor in der Natur_______________________________________21 4.1.1 Herkunft und Verwendung von Phosphor_______________________21 4.1.2 Der natürliche und anthropogen beeinflusste Phosphorkreislauf_____22 4.1.3 Herstellungsverfahren für mineralische Phosphatdünger___________24 4.1.4 Verbrauch von mineralischen P-Düngem in der Landwirtschaft______24 4.1.5 Anwendung und Verbrauch von Sekundärrohstoffdüngern_________25 4.1.6 Phosphor im Gewässer______________________________________ 26 Inhaltsverzeichnis 4.2 Phosphor in der Abwassertechnik_____________________________26 4.2.1 Herkunft von Phosphor im kommunalem Abwasser_______________26 4.2.2 Phosphorbilanz einer kommunalen Abwasserbehandlungsanlage____27 4.3 Rückgewinnung von Phosphor aus Abwasser und Klärschlamm___28 4.3.1 Potential einer P-Rückgewinnung aus Abwasser und Klärschlamm___28 4.3.2 Produktanforderungen an ein »Recycling-Phosphat _______________29 4.3.3 Einsatzmöglichkeiten einer P-Rückgewinnung auf der ABA_________31 4.3.4 Möglichkeiten einer Rückgewinnung von Phosphor aus Abwasser___32 4.3.5 Möglichkeiten einer P-Rückgewinnung aus Klärschlamm___________33 4.3.6 Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlammaschen___________35 4.3.7 P-Rückgewinnung: ökologische und ökonomische Aspekte________41 4.3.8 Alternative Sanitärkonzepte-. Potential einer P-Rückgewinnung?_____44 5 ZIELSETZUNG________________________________________________45 5.1 Möglichkeiten und Grenzen einer chemischen Klärschlammkonditionierung zur Optimierung der Entwässerbarkeit 45 5.2 Möglichkeiten und Grenzen einer Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlammasche durch nasschemische Verfahrenstechniken 46 6 MATERIAL UND METHODEN____________________________________49 6.1 Möglichkeiten und Grenzen einer chemischen Klärschlammkonditionierung zur Optimierung der Entwässerbarkeit 49 6.1.1 Versuchsablauf____________________________________________49 6.1.2 Herkunft und Charakteristika der Klärschlammproben_____________50 6.1.3 Laborversuche_____________________________________________51 6.1.4 Versuche im halbtechnischen Maßstab__________________________55 6.2 Möglichkeiten und Grenzen einer Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlammasche durch nasschemische Verfahrenstechniken 57 6.2.1 Aufbau der Untersuchungen__________________________________57 6.2.2 Herkunft und Charakteristika der Klärschlammaschenproben_______58 6.2.3 Laborversuche zur Rücklösung von Phosphor___________________59 6.2.4 Laborversuche zur Separation von Phosphor und den Metallen______61 7 ERGEBNISSE UND DISKUSSION DER CHEMISCHEN KLÄRSCHLAMMKONDITIONIERUNG ZUR OPTIMIERUNG DER ENTWÄSSERBARKEIT_________________________________________67 7.1 Herkunft und Charakteristika der Klärschlammproben ___________67 7.2 Ergebnisse und Diskussion der Laborversuche_________________67 7.2.1 Veränderung des CST-Wertes durch pH-Wert-Absenkung und Zugabe von Wasserstoffperoxid_______________________________67 7.2.2 Veränderung der anorganischen Bestandteile durch pH-Wert- Absenkung und Zugabe von Wasserstoffperoxid_________________69 7.2.3 Variation der Zugabemenge an Wasserstoffperoxid_______________73 7.2.4 Untersuchung alternativer Oxidationsmittel_______________________75 Inhaltsverzeichnis___________________________________________________________________________VW 7.2.5 Zugabe von Eisen__________________________________________77 7.2.6 Veränderung der organischen Substanz_________________________79 7.2.7 Veränderung der Klärschlammstruktur__________________________82 7.3 Ergebnisse und Diskussion des Betriebs der Versuchsanlage im halbtechnischem Maßstab_________________________________84 7.3.1 Klärschlamm ABA #B_______________________________________84 7.3.2 Klärschlamm ABA #E_______________________________________89 7.4 Kostenkalkulation für die Umsetzung der chemischen Klärschlammkonditionierung _________________________________91 7.4.1 Darstellung der untersuchten Varianten und Annahmen___________91 7.4.2 Kalkulation und Vergleich der Jahreskosten______________________93 7.5 Zusammenfassung der Ergebnisse zur chemischen Klärschlammkonditionierung _________________________________96 7.5.1 Reaktionsmechanismen der chemischen Klärschlammkonditionierung 96 7.5.2 Ökonomische Chancen einer Umsetzung_______________________97 8 ERGEBNISSE UND DISKUSSION DER RÜCKGEWINNUNG VON PHOSPHOR AUS KLÄRSCHLAMMASCHE DURCH NASSCHEMISCHE VERFAHRENSTECHNIKEN_____________________________________99 8.1 Herkunft und Charakteristika der Klärschlammaschenproben_____99 8.2 Ergebnisse der Elutionsversuche____________________________102 8.2.1 Elutionsversuche zur Identifikation der Umlagerungsprozesse während der Klärschlammverbrennung mittels Reinsubstanzen____102 8.2.2 Untersuchungen zur Abhängigkeit des pH-Wertes_______________106 8.2.3 Variation der Elutionsparameter_____________________________111 8.3 Möglichkeiten einer Trennung von Phosphor und den Metallen___115 8.3.1 Abtrennung mittels sequentieller Fällung______________________115 8.3.2 Untersuchung von unterschiedlichen lonenaustauscherharzen_____124 8.3.3 Abtrennung der Metalle mittels Kationenaustauschermembran_____125 8.3.4 Selektive Abtrennung von Phosphor mittels Nanofiltration_________126 8.3.5 Separierung mittels reaktiver flüssig-flüssig-Extraktion____________128 8.3.6 Separation von Aluminium als Zeolith in einer alkalischen Lösung___129 8.4 Zusammenfassung der Ergebnisse zur Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlammasche___________________________130 8.4.1 Rücklösung von Phosphor aus Klärschlammasche______________130 8.4.2 Überführung des gelösten Phosphors in ein verwertbares Produkt__130 9 ZUSAMMENFASSUNG UND SCHLUSSFOLGERUNGEN ___________133 9.1 Möglichkeiten und Grenzen einer chemischen Klärschlammkonditionierung zur Optimierung der Entwässerbarkeit ._________________________________________ 133 VIII_____________________________________________________________Inhaltsverzeichnis 9.2 Möglichkeiten und Grenzen einer Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlammasche durch nasschemische Verfahrenstechniken________________________________________135 10 LITERATURVERZEICHNIS___________________________________139 ANHANG 1: DÜNGEMITTELHERSTELLUNG - MASSENBILANZEN ______161 ANHANG 2: VERSUCHSANLAGE CHEM. KS-KONDITIONIERUNG_______165 ANHANG 3: BETRIEB VERSUCHSANLAGE__________________________167 ANHANG 4: FUNKTIONSWEISE BUCHER-PRESSE___________________169 ANHANG 5: ANALYSE DER ZUSAMMENSETZUNG DER KS-PROBEN___171 ANHANG 6: SÄURETITRATION OHNE ZUGABE VON H2O2_____________173 ANHANG 7: SÄURETITRATION MIT ZUGABE VON H2O2_______________175 ANHANG 8: VERÄNDERUNG DER TR- UND TS-KONZENTRATION______177 ANHANG 9: VARIATION DER ZUGABE VON H2O2____________________179 ANHANG 10: UNTERSUCHUNG ALTERNATIVER OXIDATIONSMITTEL _ 181 ANHANG 11: ZUGABE VON EISENSALZEN__________________________183 ANHANG 12: KLÄRSCHLAMMENTWÄSSERUNG MITTELS DEKANTER_ 185 ANHANG 13: DATENAUSWERTUNG MITTELS MODDE 7.0_____________187 ANHANG 14: KOSTENKALKULATION - FALLBEISPIEL ABA #B________189 ANHANG 15: ELUTIONSVERSUCHE KLÄRSCHLAMMASCHEN_________195 ANHANG 16: SEPARATION MITTELS IONENAUSTAUSCHERHARZEN___201 ANHANG 17: SEPARATION MIT KATIONENAUSTAUSCHERMEMBRAN _ 203 ANHANG 18: P-RÜCKGEWINNUNG MITTELS NANOFILTRATION_______205 ANHANG 19: P-SEPARATION MITTELS FLÜSSIG-FLÜSSIG-EXTRAKTION 209 ANHANG 20: STATISTISCHE AUSWERTUNG.________________________213
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