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Phosphorus recovery from municipal wastewater. The Austrian phosphorus budget and an integrated and comparative assessment of technologies to recover phosphorus from municipal wastewater
Egle, Lukas A.
Wien (Österreich)
Selbstverlag
2016, 194 S., Abb., Tab., Lit.
Sprache: Englisch
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[Quelle: https://repositum.tuwien.ac.at]
Phosphor (P) ist eine endliche und nicht substituierbare Ressource, essentiell für die hohen Erträge in der Landwirtschaft. Emissionen von Phosphor in die Gewässer können jedoch zu einer Überversorgung und erheblichen Gewässergüteproblemen durch Eutrophierung führen. Da Europa über keine nennenswerten P Rohphosphatlagerstätten verfügt, ist es folglich auf Importe angewiesen und abhängig von geopolitischen Entwicklungen sowie den aktuellen Rohstoffmärkten. Nationale P Bilanzen bestätigen auf der einen Seite die Abhängigkeit von mineralischen Düngern auf Rohphosphatbasis (2 kg P pro Einwohner und Jahr), verdeutlichen jedoch gleichzeitig, dass kommunales Abwasser (1 kg P E-1a-1) sowie weitere P haltige Abfälle, wie z.B. Tiermehle (0.5-0.6 kg P E-1a-1), eine potentielle aber gegenwärtig zumeist ungenutzte P Ressource sind. Zahlreiche Technologien wurden in den letzten Jahren mit dem Ziel der P-Rückgewinnung aus verschiedenen Teilströmen einer Kläranlage (Ablauf, Schlammwasser, Faulschlamm) sowie von Klärschlammaschen entwickelt und teilweise bereits großtechnisch umgesetzt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden 19 ausgewählte P-Rückgewinnungstechnologien nach einer eigens entwickelten Methodik zusammengefasst und nach technischen, ökologischen und ökonomischen Kriterien bewertet. Dabei wurden sowohl die P-Rückgewinnungstechnologien an sich, als auch in Bezug auf die gesamte Prozesskette - vom Kläranlagenzulauf bis hin zur fachgerechten Entsorger sämtlicher anfallender flüssiger und fester Reststoffe - betrachtet. Dies ermöglicht die Miteinbeziehung von Wechselwirkungen mit dem bestehenden Entsorgungssystem in Hinblick auf technische Anforderungen, Umweltauswirkungen und Kosten in der Bewertung. Die Ergebnisse liefern auch Grundlagen für Gesetzgeber und politischen Entscheidungsträger, die für Entwicklungen eines Konzeptes für ein zukünftiges optimiertes P-Management genutzt werden können. Ein wichtiger Aspekt der Ergebnisse ist, dass kein einzelner finaler Bewertungsindikator zur Bewertung der teils sehr komplexen und verschiedenen technologischen Ansätze sinnvoll ist. Vielmehr ergeben die zahlreichen ausgewählten Bewertungskriterien ein Gesamtbild, welches eine Rückgewinnungstechnologie und deren technische Ausgereiftheit, deren Umweltauswirkungen und Kosten ganzheitlich beschreibt. Diese Arbeit zeigt zum Beispiel, dass technisch bereits ausgereifte und vielfach bereits großtechnisch umgesetzte Methoden zur Rückgewinnung von P aus Schlammwasser, unter gewissen Voraussetzungen wirtschaftlich betrieben und gleichzeitig reine, sehr gut pflanzenverfügbare Endprodukte erzeugt werden können. Mit dem Ziel einer größtmöglichen Nutzung des abwasserbürtigen Phosphors wäre zukünftig jedoch eine Rückgewinnung aus Klärschlammaschen anzustreben. Bei der Verbrennung des Klärschlammes sollte dabei eine Vermischung mit P-armen und schadstoffhaltigen Brennstoffen vermieden werden. Die dafür notwendigen Strukturen wie z.B. Monoverbrennungsanlagen müsste dazu allerdings noch ausgebaut werden. Weitere Vorteile einer 'Monoverbrennungs-Strategie' sind zum einen die Möglichkeiten der Nutzung weiterer P-reicher Stoffströme (z.B. Tiermehl) und zum anderen die Möglichkeit einer Zwischenlagerung der Asche mit dem Ziel einer späteren Rückgewinnung (Aufbau einer österreichischen Phosphormine). Insgesamt ist nicht davon auszugehen, dass sich eine Implementierung von P-Recycling Technologien auf volkswirtschaftlicher Ebene finanziell rentieren würde. Die Kosten der eingesetzten Technologien werden dabei stark von den Anforderungen an Recyclingraten und Produktqualitäten bestimmt. So reicht die Spanne von Technologien, mit denen ein gut pflanzenverfügbares Produkt, mit sehr geringer Schwermetallbelastung, zu vergleichsweise höheren Kosten und mit geringer P-Rückgewinnung erzeugt werden kann, bis zu Technologien, bei denen mit im Vergleich zu einer Entsorgung der Klärschlammasche auf Deponien ohne oder mit nur geringen zusätzlichen Kosten, sehr hohen P-Recyclingraten, aber keiner Entfernung von Schwermetallen und geringer Verfügbarkeit des Phosphors zu rechnen ist. Welche Technologie(n) zur Behandlung der Klärschlammasche schlussendlich zum Einsatz kommen, wird von den (rechtlichen) Anforderungen an Recyclingraten und an die Produktqualität und von ökonomischen Anreizen durch die Verwaltung abhängen.
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