DE102018111145A1 - Process for the recovery of phosphorus from wastewater - Google Patents
Process for the recovery of phosphorus from wastewater Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018111145A1 DE102018111145A1 DE102018111145.2A DE102018111145A DE102018111145A1 DE 102018111145 A1 DE102018111145 A1 DE 102018111145A1 DE 102018111145 A DE102018111145 A DE 102018111145A DE 102018111145 A1 DE102018111145 A1 DE 102018111145A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- precipitation
- phosphate
- wastewater
- sludge
- lime
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 17
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 50
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims abstract description 29
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 28
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 claims abstract description 27
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 24
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 24
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000008030 elimination Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 11
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 claims description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 6
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 6
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052567 struvite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 claims description 2
- MXZRMHIULZDAKC-UHFFFAOYSA-L ammonium magnesium phosphate Chemical compound [NH4+].[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O MXZRMHIULZDAKC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 241000446313 Lamella Species 0.000 claims 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims 1
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 claims 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 claims 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 10
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 7
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 6
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 3
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 3
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 3
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 3
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 3
- 229910001463 metal phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CKMXBZGNNVIXHC-UHFFFAOYSA-L ammonium magnesium phosphate hexahydrate Chemical compound [NH4+].O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O CKMXBZGNNVIXHC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003287 bathing Methods 0.000 description 2
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000000247 postprecipitation Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 2
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 description 1
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 1
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 239000003640 drug residue Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 1
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 description 1
- 244000000010 microbial pathogen Species 0.000 description 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 1
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 1
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000011012 sanitization Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 description 1
- 238000004075 wastewater filtration Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
- C01B25/16—Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
- C01B25/26—Phosphates
- C01B25/32—Phosphates of magnesium, calcium, strontium, or barium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05B—PHOSPHATIC FERTILISERS
- C05B17/00—Other phosphatic fertilisers, e.g. soft rock phosphates, bone meal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F7/00—Fertilisers from waste water, sewage sludge, sea slime, ooze or similar masses
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/444—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
- C02F1/5254—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents using magnesium compounds and phosphoric acid for removing ammonia
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/54—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
- C02F1/56—Macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/105—Phosphorus compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/08—Chemical Oxygen Demand [COD]; Biological Oxygen Demand [BOD]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/308—Biological phosphorus removal
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Phosphor aus Abwasser auf Kläranlagen, wobei das Verfahren eine biologische Abwasserbehandlung umfasst, wobei bei der biologischen Abwasserbehandlung keine oder keine wesentliche biologische Phosphat-Elimination und auch keine oder keine signifikante Phosphatfällung erfolgt, so dass der Phosphat-Gehalt des während der biologischen Abwasserbehandlung entstehenden Klärschlammes unter 20 g Phosphor je kg Trockenmasse ist, wobei der biologischen Abwasserbehandlung ein chemischer Behandlungsteil nachgeschaltet wird, in dem Phosphat aus dem Abwasser gefällt und in einem Schlamm mit hoher Phosphat-Konzentration abgetrennt wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der chemische Behandlungsteil die Stufen Phosphat-Fällung, vorzugsweise mit Hilfe von Kalk (erste Fällung), Sedimentation des Schlamms (im Falle der Phosphat-Fällung mit Hilfe von Kalk: Sedimentation des Kalkschlammes), Phosphatfällung, vorzugsweise mit Metallsalz, (zweite Fällung) und Filtration beinhaltet.The invention relates to a method for recovering phosphorus from wastewater to sewage treatment plants, wherein the method comprises a biological wastewater treatment, wherein the biological wastewater treatment no or no substantial biological phosphate elimination and no or no significant phosphate precipitation takes place, so that the phosphate content the resulting during the biological wastewater treatment sewage sludge under 20 g of phosphorus per kg of dry matter, wherein the biological wastewater treatment is followed by a chemical treatment part in the phosphate precipitated from the wastewater and separated in a sludge with high phosphate concentration. The invention is characterized in that the chemical treatment part comprises the steps of phosphate precipitation, preferably with the aid of lime (first precipitation), sedimentation of the sludge (in the case of phosphate precipitation with the aid of lime: sedimentation of the lime sludge), phosphate precipitation, preferably with metal salt, (second precipitation) and filtration included.
Description
Die neue Klärschlammverordnung aus dem Jahr 2017 fordert eine Wiedergewinnung von Phosphor aus Abwasser bzw. Klärschlamm. Voraussetzung für diese Anforderung ist, dass der Klärschlamm mindestens 20 g Phosphor (P) je kg Trockenmasse (TM) enthält. Der weit überwiegende Teil der kommunalen Klärschlämme enthält mehr als 20 g P je kg TM, so dass fast alle Klärschlämme dieser Anforderung unterliegen. Es ist möglich, Klärschlämme kleinerer und mittlerer Kläranlagen bodenbezogen zu verwerten, so dass ein direktes P-Recycling erfolgt. Das setzt aber die Einhaltung verschärfter Grenzwerte für Schwermetalle und organische Schadstoffe voraus. Jedenfalls geht der Anteil der bodenbezogen verwerteten Klärschlämme seit Jahren zurück, wohingegen der Anteil der thermischen Entsorgung, in der Regel durch Verbrennung, zunehmend steigt.The new Sewage Sludge Ordinance of 2017 requires the recovery of phosphorus from sewage or sewage sludge. The requirement for this requirement is that the sewage sludge contains at least 20 g phosphorus (P) per kg dry matter (TM). The vast majority of municipal sewage sludge contains more than 20 g P per kg DM, so that almost all sewage sludge is subject to this requirement. It is possible to utilize sewage sludge from small and medium-sized sewage treatment plants based on the soil, so that direct P recycling takes place. However, this requires compliance with stricter limits for heavy metals and organic pollutants. In any case, the proportion of soil-related sewage sludge has been falling for years, whereas the share of thermal disposal, usually by incineration, is increasing.
Es besteht die Möglichkeit, Phosphor aus dem Klärschlamm zurückzugewinnen. Die Klärschlammverordnung verlangt für diesen Fall eine Rückgewinnungsquote von mindestens 50 % oder eine verbleibende Konzentration von maximal 20 g P je kg TM. Der abgereicherte Klärschlamm darf und muss z.B. in einem Kohlekraftwerk oder in der Zementindustrie mitverbrannt werden. Es ist nach dem Stand der Technik schwierig und aufwändig, diese Anforderung zu erfüllen.There is the possibility to recover phosphorus from the sewage sludge. The sewage sludge regulation requires in this case a recovery rate of at least 50% or a remaining concentration of a maximum of 20 g P per kg DM. The depleted sewage sludge may and must e.g. co-incinerated in a coal-fired power plant or in the cement industry. It is difficult and expensive to meet this requirement in the prior art.
Klärschlämme mit einem P-Gehalt von über 20 g P je kg TM müssen einer Monoverbrennung oder einem Kohlekraftwerk mit besonders aschearmer Kohle zugeführt werden, so dass eine phosphatreiche Asche entsteht. Diese phosphatreiche Asche darf bis zu ihrer Aufbereitung zwischengelagert werden. Bei der Aufbereitung muss mindestens 80 % des Phosphors aus der Asche zurückgewonnen werden. Es gibt zwar diverse Verfahren zur Rückgewinnung von Phosphor aus Asche, diese sind aber noch nicht wirtschaftlich. Es gibt in Deutschland derzeit nicht genügend Kapazität für eine Klärschlamm-Monoverbrennung und es ist fraglich, ob diese Kapazität in der überschaubaren Zukunft ausreichend erhöht werden kann. Jedenfalls handelt es sich bei der Mono-Verbrennung mit anschließender Ascheaufbereitung um sehr teure Verfahren.Sewage sludge with a P-content of more than 20 g P per kg DM must be fed to a mono-combustion or a coal-fired power plant with particularly low-ash coal, so that a phosphate-rich ash is produced. This phosphate-rich ash may be stored until it is processed. During the treatment, at least 80% of the phosphorus must be recovered from the ash. Although there are various methods for recovering phosphorus from ash, these are not yet economical. There is currently not enough capacity for sewage sludge mono-incineration in Germany and it is questionable whether this capacity can be sufficiently increased in the foreseeable future. In any case, mono-combustion with subsequent ash treatment is a very expensive process.
Stand der TechnikState of the art
Es sind Verfahren bekannt, Phosphat aus dem Abwasser durch Fällung zu entfernen (siehe DWA-Arbeitsblatt A 202). Das erfolgt nach dem Stand der Technik fast ausschließlich durch eine sogenannte Simultanfällung, bei der dem biologischen Reinigungsteil (d.h., der biologischen Abwasserbehandlung) der Kläranlage, in der Regel handelt es sich hierbei um Belebungsanlagen, Fällmittel zugegeben werden, um darin zugleich Phosphat zu fällen.Methods are known for removing phosphate from the wastewater by precipitation (see DWA Worksheet A 202). This is done in the prior art almost exclusively by a so-called simultaneous precipitation, in which the biological treatment part (i.e., the biological wastewater treatment) of the treatment plant, this is usually to be activated plants, precipitant are added to precipitate it at the same time phosphate.
Als Fällmittel werden insbesondere Eisen- oder Aluminiumsalze eingesetzt. Das ausgefällte Metall-Phosphat verbleibt im Sekundärschlamm, in der Regel dem Überschussschlamm. Somit gelangt der weit überwiegende Teil des Phosphors in den Klärschlamm. Dasselbe gilt auch für Belebungsanlagen mit gesteigerter biologischer Phosphat-Elimination. Es ist auch seit Jahrzehnten bekannt, dass Phosphat mit Kalkhydrat (gelöschtem Kalk) gefällt werden kann, so z.B. mit dem Phostrip-Verfahren, bei dem die Kalkfällung vor der biologischen Abwasserbehandlung, also im vorgeschalteten mechanischen Reinigungsteil, erfolgt. Auch hierbei gelangt der überwiegende Teil des Phosphors mit dem Primärschlamm in den Klärschlamm.As precipitant iron or aluminum salts are used in particular. The precipitated metal phosphate remains in the secondary sludge, usually the excess sludge. Thus, the vast majority of the phosphorus enters the sewage sludge. The same applies to activated sludge plants with increased biological phosphate elimination. It has also been known for decades that phosphate can be precipitated with hydrated lime (slaked lime), e.g. with the Phostrip method, in which the lime precipitation takes place before the biological wastewater treatment, ie in the upstream mechanical cleaning section. Again, the majority of the phosphorus with the primary sludge enters the sewage sludge.
Auch Verfahren zur Nachfällung von Phosphat (nach der biologischen Abwasserbehandlung) sind bekannt. Hierbei wird der gefällte Schlamm durch Sedimentation oder Filtration aus dem Abwasser abgetrennt (siehe DWA-Arbeitsblatt A 202).Also, processes for post-precipitation of phosphate (after biological wastewater treatment) are known. Here, the precipitated sludge is separated from the wastewater by sedimentation or filtration (see DWA Worksheet A 202).
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Mit der vorliegenden Erfindung soll es möglich sein, Klärschlämme mit einem P-Gehalt unter 2 g P je kg TM zu erzeugen, so dass diese durch Mitverbrennung, z.B. in Kohlekraftwerken, Müllverbrennungsanlagen oder bei der Zementherstellung, preiswert entsorgt werden können.With the present invention, it should be possible to produce sewage sludge having a P-content below 2 g P per kg of TM so that it can be co-combusted, e.g. In coal-fired power plants, waste incineration plants or in cement production, can be disposed of inexpensively.
Es sollen nährstoffreiche Fällschlämme erzeugt werden, die entweder direkt bodenbezogen verwertbar sind oder als Rohstoff für die Düngemittelindustrie geeignet sind.It is intended to produce nutrient-rich precipitation sludges which are either directly usable for the soil or are suitable as raw material for the fertilizer industry.
Auch strenge Grenzwerte für die Phosphorkonzentration (Pges) sollen im Abfluss der Kläranlagen einhaltbar sein. Auch andere Ablaufwerte, z.B. die Konzentrationen von abfiltrierbaren Stoffen (AFS), des biochemischen Sauerstoffbedarfs (BSB) und des chemischen Sauerstoffbedarfes (CSB) sollen möglichst gering sein, um die Abwasserabgabe zu vermindern. Möglichst sollen auch verbleibende Reste von Gesamtstickstoff (Nges) und von Mikroverunreinigungen (z.B. Medikamentenrückstände, Hormone, Antibiotika und Röntgenkontrastmittel) vermindert werden.Even strict limit values for the phosphorus concentration (P ges ) should be complied with in the effluent of wastewater treatment plants. Other effluent values, such as the concentrations of filterable substances (AFS), the biochemical oxygen demand (BOD) and the chemical oxygen demand (COD) should also be as low as possible in order to reduce the effluent discharge. If possible, remaining residues of total nitrogen (N ges ) and micropollutants (eg drug residues, hormones, antibiotics and X-ray contrast agents) should also be reduced.
Lösungsolution
Beschrieben wird ein Verfahren zur Nachbehandlung von biologisch behandeltem Abwasser zur Rückgewinnung von Phosphor.A process is described for the aftertreatment of biologically treated wastewater for the recovery of phosphorus.
Das Abwasser wird prinzipiell mit Hilfe einer Kläranlage gereinigt. Eine entsprechende Kläranlage weist vorzugsweise eine mechanische Reinigungsstufe auf, die beispielsweise einen Rechen und/oder einen Sandfang umfassen kann. Das vorgeklärte Abwasser gelangt nachfolgend in ein sogenanntes Vorklärbecken und anschließend in ein Belebungsbecken mit Belüftung. Letzteres ist Bestandteil der biologischen Abwasserbehandlung, wobei die biologische Abwasserbehandlung neben dem Belebungsbecken auch ein Nachklärbecken umfassen kann. Während der biologischen Abwasserbehandlung entsteht Klärschlamm.The wastewater is purified in principle with the help of a wastewater treatment plant. A corresponding treatment plant preferably has a mechanical cleaning stage, which may include, for example, a rake and / or a sand trap. The pre-clarified Wastewater subsequently enters a so-called primary clarifier and then an activated sludge tank with aeration. The latter is part of the biological wastewater treatment, the biological wastewater treatment may include a sedimentation tank in addition to the aeration tank. Sewage sludge is produced during biological wastewater treatment.
Die Entnahme von Phosphor im biologischen Reinigungsteil (= biologische Abwasserbehandlung) soll möglichst gering sein, so dass der genannte Klärschlamm weniger als 20 g P je kg TM enthält. Deshalb wird im biologischen Reinigungsteil keine oder nur eine geringe gesteigerte biologische P-Elimination und vorzugsweise auch keine oder nur eine teilweise Phosphatfällung durchgeführt. Im biologischen Reinigungsteil wird nur so viel Phosphat entnommen, wie die Biomasse des Belebtschlammes zum Wachstum benötigt. Der überwiegende Teil des im Abwasser enthaltenen Phosphors verbleibt deshalb gelöst im Abwasser und wird durch eine zweistufige Nachfällung abgetrennt.The removal of phosphorus in the biological treatment section (= biological wastewater treatment) should be as low as possible, so that said sewage sludge contains less than 20 g P per kg DM. Therefore, no or only a slight increase in biological P elimination and preferably also no or only partial phosphate precipitation is carried out in the biological purification section. In the biological purification section, only as much phosphate is removed as the biomass of the activated sludge requires for growth. The majority of the phosphorus contained in the wastewater therefore remains dissolved in the wastewater and is separated by a two-stage replenishment.
Die erste Stufe ist gemäß der Erfindung eine Fällung, insbesondere eine Kalkfällung, während der Kalk, vorzugsweise Kalkmilch (gelöschter Kalk bzw. Ca(OH)2) dem Abwasser zudosiert wird. Mit der alkalischen Kalkmilch wird der pH-Wert auf mindestens 8,5 erhöht und es fällt Kalziumphosphat (als Ca3(PO4)2 oder Ca5(PO4)3OH) aus. Da das Rektionsgleichgewicht abhängig vom pH-Wert ist, kann man kein stöchiometrisches Ca:P 18 er für die geschriebenen -Verhältnis für die Dosierung angeben. In nicht zu weichem Abwasser ist Kalzium bereits in ausreichender Konzentration für die Phosphatfällung enthalten. Je größer das Puffermögen im Abwasser ist, umso mehr Kalkmilch muss zugegeben werden, um den pH-Wert ausreichend zu erhöhen.The first stage is according to the invention, a precipitation, in particular a lime precipitation, while the lime, preferably lime (slaked lime or Ca (OH) 2 ) is added to the wastewater. The alkaline lime milk increases the pH to at least 8.5 and precipitates calcium phosphate (as Ca 3 (PO 4 ) 2 or Ca 5 (PO 4 ) 3 OH). Since the equilibrium of the reaction is dependent on the pH, no stoichiometric Ca: P 18 can be given for the written ratio for the dosage. In not too soft sewage calcium is already contained in sufficient concentration for the phosphate precipitation. The greater the buffer capacity in the wastewater, the more milk of lime must be added to increase the pH sufficiently.
Im biologischen Reinigungsteil wird der Ammonium-Hydrogencarbonat-Puffer stark vermindert, weil Ammonium (NH4+) weitgehend zu Nitrat (NO3-) oxidiert wird (Nitrifikation) und ein Großteil des Nitrats zu elementarem Stickstoff (N2) (Denitrifikation) und Hydrogencarbonat (HCO3-) zu Kohlenstoffdioxid (CO2) reduziert wird. Diese beiden Gase werden bei der Belüftung der Belebungsanlage ausgetrieben. Bei einer Nachfällung wird deshalb erheblich weniger Kalk benötigt als bei einer Vorfällung.In the biological purification part of the ammonium bicarbonate buffer is greatly reduced because ammonium (NH 4 +) is largely oxidized to nitrate (NO 3 -) (nitrification) and a large part of the nitrate to elemental nitrogen (N 2 ) (denitrification) and bicarbonate (HCO 3 -) is reduced to carbon dioxide (CO 2 ). These two gases are expelled during the aeration of the activated sludge plant. For a replenishment, therefore, significantly less lime is required than in a pre-precipitation.
Die entstehenden Mikroflocken enthalten auch andere Stoffe, z.B. aus dem biologischen Reinigungsteil ausgeschwemmte Belebtschlamm-Flocken sowie Kalziumkarbonat (Ca(CO3)). Wenn zusätzlich Magnesiumsalz dosiert wird, vorzugsweise vor der Kalkmilch, dann fällt auch Magnesium-Ammonium-Phosphat bzw. Struvit (NH4MgPO4 . 6 H2O) aus, so dass auch die Ammoniumkonzentration im Abwasser weiter vermindert wird.The resulting microflakes also contain other substances, for example, washed out from the biological purification part activated sludge flakes and calcium carbonate (Ca (CO 3 )). If in addition magnesium salt is metered, preferably in front of the milk of lime, magnesium ammonium phosphate or struvite (NH 4 MgPO 4 .6H 2 O) also precipitates, so that the ammonium concentration in the waste water is further reduced.
Die bei der Kalkfällung entstehen Mikroflocken werden insbesondere durch Sedimentation abgetrennt, vorzugsweise in einem Lamellenklärer. Um die Sedimentation zu verbessern und den Lamellenklärer kleiner ausführen zu können, kann nach der Fällung und Erzeugung von Mikroflocken ein Flockungsmittel, vorzugsweise in Form eines Polyelektrolyten, zugegeben werden, wodurch aus den Mikroflocken Makroflocken mit einer höheren Absetzgeschwindigkeit und einer höheren Scherfestigkeit erzeugt werden.The microflakes produced during lime precipitation are separated, in particular, by sedimentation, preferably in a lamellar clarifier. In order to improve the sedimentation and make the lamellar clarifier smaller, a flocculant, preferably in the form of a polyelectrolyte, may be added after the precipitation and production of microflakes, thereby producing macro flocs having a higher settling rate and higher shear strength from the microflakes.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der abgetrennte Kalkschlamm bodenbezogen verwertet werden. Sein P-Gehalt liegt zwischen 10 % bis 15 % der TM. Kalziumphosphat ist gut pflanzenverfügbar und saure Böden benötigen ohnehin die Zufuhr von Kalk, so dass es sich um ein wertvolles Dünge- und Bodenverbesserungsmittel handelt. Alternativ ist der Kalkschlamm ein Rohstoff für die gewerbliche Erzeugung von Düngemitteln.In a further embodiment of the invention, the separated lime mud can be recycled based on soil. Its P content is between 10% to 15% of TM. Calcium phosphate is good for plant availability, and acidic soils require the intake of lime anyway, making it a valuable fertilizer and soil improver. Alternatively, the lime mud is a raw material for the commercial production of fertilizers.
Die zweite Stufe ist ebenfalls eine Fällung, vorzugsweise mit zwei- oder dreiwertigen Metallsalzen, z.B. mit Eisenchlorid (FeCl3), Aluminiumsulfat (Al2(SO4)3) oder Aluminaten (z.B. Polyaluminiumchlorid). Insbesondere dreiwertige Metall-Ionen fällen Phosphat quantitativ im pH-Bereich zwischen 6,5 und 8,5. Der pH-Wert sollte aber nicht zu hoch sein, weil mit steigendem pH-Wert zunehmend konkurrierende Metallhydroxide (Me(OH)3) ausfallen. Auch andere Stoffe werden quantitativ gefällt, z.B. Sulfid, das allerdings in biologisch behandeltem Abwasser kaum vorkommt. Das stöchiometrische Me:P-Verhältnis bei der Nachfällung sollte zwischen 1,5 und 2 gewählt werden, d.h. es ist wegen Nebenreaktionen ein erheblicher Überschuss von Fällmittel erforderlich. Allerdings ist die P-Konzentration nach der vorhergehenden Kalkfällung bereits gering, so dass wesentlich weniger Fällmittel im Vergleich zur Simultanfällung zu dosieren ist. Die Masse des bei der zweiten Fällung erzeugten Fällschlammes ist deshalb vergleichsweise gering.The second step is likewise a precipitation, preferably with di- or trivalent metal salts, eg with iron chloride (FeCl 3 ), aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 ) or aluminates (eg polyaluminium chloride). In particular, trivalent metal ions precipitate phosphate quantitatively in the pH range between 6.5 and 8.5. However, the pH value should not be too high, because with increasing pH increasingly competing metal hydroxides (Me (OH) 3 ) precipitate. Other substances are precipitated quantitatively, eg sulfide, which, however, hardly occurs in biologically treated wastewater. The stoichiometric Me: P ratio in the post-precipitation should be chosen between 1.5 and 2, ie a considerable excess of precipitant is required because of side reactions. However, the P concentration after the previous lime precipitation is already low, so that much less precipitant is to be metered compared to the simultaneous precipitation. The mass of the precipitation sludge produced in the second precipitation is therefore comparatively small.
Bei den Metallsalzen handelt es sich vorzugsweise um saure Verbindungen, so dass sie den hohen pH-Wert nach der Kalkfällung wieder vermindern. Das ist aus zwei Gründen vorteilhaft: Erstens wirken die Fällmittel bei niedrigerem pH-Wert besser und zweitens soll der Kläranlagenabfluss nur einen pH-Wert von maximal 8 haben. Wegen des durch die vorhergehende Kalkfällung weiter verminderten Puffervermögens genügt auch eine geringe Fällmitteldosierung zu einer substanziellen Verminderung des pH-Wertes. Erforderlichenfalls kann zur Neutralisation etwas Säure dosiert werden.The metal salts are preferably acidic compounds, so that they reduce the high pH after the lime precipitation again. This is advantageous for two reasons. Firstly, the precipitants have a better effect at a lower pH, and secondly, the wastewater treatment plant effluent should only have a maximum pH of 8. Because of the buffering capacity which has been further reduced by the preceding lime precipitation, even a small amount of precipitant dosing suffices for a substantial reduction in the pH. If necessary, some acid may be added for neutralization.
Der Fällschlamm der zweiten Fällung wird beispielsweise durch Filtration aus dem Abwasser abgeschieden, vorzugsweise durch eine Raumfiltration. Ein Raumfilter besteht aus einer Filterschicht von Granulat, z.B. von Sand oder Anthrazit. Die Standzeit von abwärts durchströmten Zweischichtfiltern, die z.B. eine obere gröbere Anthrazitschicht und eine untere feinere Sandschicht aufweisen, bis zur erforderlichen Rückspülung, die entweder beim Überschreiten eines vorgegeben hydraulischen Druckhöhenverlustes oder beim Durchbruch von Feststoffen erforderlich wird, ist länger als diejenige von Einschichtfiltern. Deshalb werden vorzugsweise Zweischichtfilter eingesetzt. Solche Filter werden vorzugsweise periodisch zurückgespült, indem gereinigtes Abwasser und/oder Luft von unten zugeführt werden, um die Filterschicht als Wirbelschicht zu fluidisieren und zu stratifizieren.The precipitation sludge of the second precipitation is separated from the wastewater, for example by filtration, for example by filtration General filtration. A spatial filter consists of a filter layer of granules, eg of sand or anthracite. The service life of down-flow two-layer filters, which for example have an upper coarser anthracite layer and a lower, finer sand layer, to the required backwashing, which is required either when exceeding a predetermined hydraulic pressure loss or when solid material breakthrough, is longer than that of single-layer filters. Therefore, two-layer filters are preferably used. Such filters are preferably periodically backwashed by supplying purified wastewater and / or air from below to fluidize and stratify the filter layer as a fluidized bed.
Es ist aber auch möglich, aufwärts durchströmte Einschichtfilter einzusetzen, deren Filterschicht mehr oder weniger kontinuierlich zurückgespült wird (z.B. einen Contiflow-Filter). Bei derartigen Raumfiltern wird Granulat von unten über einen Druckluftheber nach oben gefördert, dabei gereinigt und oben auf die Filterschicht zurückgeführt. Die Filterschicht bewegt sich dabei langsam entgegen der Richtung der Abwasserströmung. Es ist möglich, zwei oder mehr solche Filter mit unterschiedlichen Granulaten in Serie einzusetzen, z.B. einen ersten Sandfilter und einen zweiten Aktivkohlefilter. Es ist aber auch möglich, einen solchen Filter mit einem Granulatgemisch zu betreiben.However, it is also possible to use upflowed single-layer filters whose filter layer is more or less continuously backwashed (e.g., a contiflow filter). In such room filters granules is conveyed from below via a compressed air lift up, thereby cleaned and returned to the top of the filter layer. The filter layer moves slowly against the direction of the sewage flow. It is possible to use two or more such filters with different granules in series, e.g. a first sand filter and a second activated carbon filter. But it is also possible to operate such a filter with a granular mixture.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Raumfilter oder einer der Raumfilter Aktivkohle enthält. An der riesigen inneren Oberfläche von Aktivkohle werden gelöste Inhaltsstoffe des Abwassers adsorbiert. Hierdurch kann der CSB weiter vermindert werden. Die Aktivkohle adsorbiert auch Mikroverunreinigungen und trennt sie so aus dem Abwasser ab. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung umfasst das vorgeschlagene Verfahren nach der mechanischen und biologischen Abwasserbehandlung nicht nur einen dritten (chemischen) Reinigungsteil, sondern sogar einen vierten (adsorptiven) Reinigungsteil. Die Notwendigkeit zur Entfernung von Mikroverunreinigungen ist seit einigen Jahren ein großes Thema.It is particularly advantageous if the spatial filter or one of the spatial filters contains activated carbon. On the huge inner surface of activated carbon, dissolved wastewater components are adsorbed. As a result, the COD can be further reduced. The activated carbon also adsorbs micropollutants and thus separates them from the wastewater. According to this embodiment of the invention, the proposed method after the mechanical and biological wastewater treatment comprises not only a third (chemical) purification part, but even a fourth (adsorptive) purification part. The need to remove micropollutants has been a major issue for several years.
In einer weiteren Variante der Erfindung kann ein Flächenfilter eingesetzt werden, ein sogenanntes Mikrosieb. Das Filtermedium solcher Filter besteht aus sehr feinen Maschen mit einer maschenweite in der Größenordnung von beispielsweise 0,02 mm. Auf dem Filtermedium baut sich ein Schlammkuchen auf, der auch Flocken zurückhält, die kleiner als die Maschenweite sind. Mikrosiebe weisen teilweise im Abwasser getauchte und mit dem Filtermedium versehene Scheiben oder Trommeln auf. Wenn der Druckverlust des Mikrosiebes einen vorgegebenen Wert überschreitet, rotieren die Scheiben oder Trommeln. Von aus dem Abwasser aufgetauchtem Filtermedium wird der Filterkuchen abgespritzt und abgeleitet. In das Abwasser eintauchendes Filtermedium ist gereinigt. Es handelt sich also um einen kontinuierlich betriebenen Filter.In a further variant of the invention, a surface filter can be used, a so-called microsieve. The filter medium of such filters consists of very fine meshes with a mesh size of the order of, for example, 0.02 mm. A sludge cake builds up on the filter medium, which also retains flakes that are smaller than the mesh size. Microsieves have partially in the wastewater dipped and provided with the filter medium discs or drums. When the pressure loss of the microsieve exceeds a predetermined value, the discs or drums rotate. From emerged from the wastewater filter medium, the filter cake is sprayed and discharged. Submerged in the wastewater filter medium is cleaned. It is therefore a continuously operated filter.
Die Qualität des Filterabflusses kann verbessert werden, indem nach der Fällung zusätzlich Flockungsmittel (Polyelektrolyt) dosiert wird. Die dadurch erzeugten größeren und scherstabileren Flocken werden im Filter besser zurückgehalten.The quality of the filter effluent can be improved by additionally adding flocculant (polyelectrolyte) after the precipitation. The resulting larger and shear-stable flakes are better retained in the filter.
Es kann besonders vorteilhaft sein, pulverförmige Aktivkohle vor der Filtration in das Abwasser zu dosieren, anstatt granulierte Aktivkohle als Filterschicht in einem Raumfilter einzusetzen. Ein gelegentlicher Austausch von beladener granulierter Aktivkohle ist dann nicht erforderlich. Das im oder auf dem Filter zurückgehaltene und beladene Aktivkohlepulver wird bei der Filterspülung mit dem Fällschlamm ausgetragen.It may be particularly advantageous to dose powdered activated carbon before filtration into the wastewater, instead of using granular activated carbon as a filter layer in a spatial filter. An occasional replacement of loaded granulated activated carbon is then not required. The activated carbon powder retained and loaded in or on the filter is discharged during the filter rinse with the precipitation sludge.
Der Einsatz granulierter Aktivkohle oder von Pulveraktivkohle nach einer zweifachen Fällung ist auch deshalb besonders vorteilhaft, weil bei der zweistufigen Fällung CSB eliminiert wird, der konkurrierend zur Beladung der Aktivkohle mit Mikroschadstoffen wirkt. Hierdurch wird die Aufnahmekapazität der Aktivkohle für Mikroschadstoffe erhöht, d.h. dass die Standzeit von Filtern mit granulierter Aktivkohle verlängert wird oder weniger Aktivkohlepulver dosiert werden muss.The use of granulated activated carbon or powdered activated carbon after a double precipitation is also particularly advantageous because in the two-stage precipitation COD is eliminated, which competes with the loading of activated carbon with micro-pollutants. This increases the uptake capacity of the micro-charcoal activated carbon, i. that the service life of filters with granular activated carbon is extended or less activated carbon powder must be metered.
Metallphosphate sind schlecht pflanzenverfügbar und deshalb als Düngemittel erst nach einer Aufbereitung einsetzbar. Deshalb wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, den Fällschlamm aus der Filtration vor oder in den biologischen Reinigungsteil zurückzuführen, so dass er mit dem Klärschlamm entsorgt wird. Insbesondere bei einem geringen pH-Wert im biologischen Reinigungsteil kann Metallhydroxid zu Metallphosphat reagieren.Metal phosphates are poorly plant-available and therefore can only be used as fertilizer after treatment. Therefore, it is proposed in a further embodiment of the invention to return the precipitated sludge from the filtration before or in the biological purification part, so that it is disposed of with the sewage sludge. In particular, at a low pH in the biological purification part, metal hydroxide can react to metal phosphate.
Wenn die Kläranlage mit einer Schlammfaulung ausgerüstet ist, reagieren die Metall-Ionen bevorzugt mit dem im Faulbehälter gebildeten Sulfid, so dass der Schwefelgehalt im Faulgas vermindert wird.If the treatment plant is equipped with a sludge digestion, the metal ions preferably react with the sulfide formed in the digester, so that the sulfur content in the digester gas is reduced.
Wenn der zurückgeführte Fällschlamm Aktivkohlepulver enthält, wird dieses im biologischen Reinigungsteil weiter mit gelöstem CSB und Mikroverunreinigungen beladen. Weitere Vorteile dieser Rückführung bestehen darin, dass die Pulveraktivkohle die Sedimentation des Belebtschlammes im Nachklärbecken verbessert, und dass der Brennwert des Klärschlammes erhöht wird.If the recirculated precipitation sludge contains activated carbon powder, this is further loaded in the biological purification section with dissolved COD and micropollutants. Further advantages of this recycling are that the powdered activated carbon improves the sedimentation of the activated sludge in the secondary clarifier, and that the calorific value of the sewage sludge is increased.
Weitere Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens sind, dass erstens die Desinfektion des Abwassers mittels UV-Strahlung verbessert wird, weil nach der Filtration fast keine Feststoffe mehr enthalten sind, die die UV-Einstrahlung behindern, und dass zweitens eine nachfolgende Behandlung mit Ozon zur Desinfektion und/oder zur weiteren Zerstörung von Mikroschadstoffen verbessert und verbilligt wird, weil der verbleibende CSB vermindert ist.Further advantages of the proposed method are that, firstly, the disinfection of the waste water by means of UV radiation is improved, because after the filtration almost no solids are contained, which hinder the UV radiation, and second, a subsequent treatment with ozone for disinfection and / or for further destruction of micropollutants is improved and cheapened, because the remaining COD is reduced.
Die chemische Nachbehandlung von biologisch behandeltem Abwasser durch chemische Fällung und Filtration ist bekannt. Neu ist jedoch die chemische Nachbehandlung des Abwassers durch eine Kombination von Fällung, insbesondere Kalkfällung, und Sedimentation mit einer daran anschließenden zweiten Fällung, vorzugsweise mit Metallsalzen, und Filtration.The chemical aftertreatment of biologically treated wastewater by chemical precipitation and filtration is known. However, new is the chemical aftertreatment of the wastewater by a combination of precipitation, in particular lime precipitation, and sedimentation with a subsequent second precipitation, preferably with metal salts, and filtration.
Neu ist insbesondere auch die mögliche Integration von Verfahren zur Elimination von Mikroschadstoffen in die chemische Nachbehandlung von biologisch gereinigtem Abwasser.Also of particular novelty is the possible integration of processes for the elimination of micropollutants into the chemical aftertreatment of biologically purified wastewater.
Der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens erhöht die Investition in Kläranlagen erheblich, insbesondere weil Lamellenklärer und Filter zusätzlich erforderlich werden. Allerdings werden in Zukunft Filter auch bei kleineren und mittelgroßen Kläranlagen erforderlich werden, um Mikroschadstoffe effektiv abzuscheiden.The use of the method according to the invention considerably increases the investment in sewage treatment plants, in particular because lamellar clarifiers and filters are additionally required. However, in the future, filters will also be required for smaller and medium-sized sewage treatment plants to effectively separate micropollutants.
Infolge der durch die Abwasserfiltration verbesserten Abwasserqualität wird die Abwasserabgabe geringer. Zuschüsse zur Investition und eine Verrechnung der Abwasserabgabe sind wahrscheinlich.As a result of the improved by wastewater filtration wastewater quality wastewater discharge is lower. Grants for investment and offsetting of wastewater discharge are likely.
Kürzlich wurde festgestellt, dass Badegewässer multiresistente Bakterien enthalten. Diese entwickeln sich, wenn Badegewässer Antibiotika enthalten. Die Forderung nach einer Elimination von Mikroschadstoffen, zu denen auch Antibiotika gehören, wird dadurch verschärft. Außerdem wird dadurch die Forderung einer Abwasserdesinfektion unterstützt, die in den USA bereits seit Jahrzehnten Stand der Technik ist. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht oder erleichtert die Installation der zur Elimination von Mikroschadstoffen und zur Desinfektion erforderlichen Verfahren.It has recently been discovered that bathing waters contain multidrug-resistant bacteria. These develop when bathing waters contain antibiotics. The requirement for the elimination of micropollutants, including antibiotics, is thereby exacerbated. It also supports the demand for wastewater disinfection, which has been state-of-the-art in the USA for decades. The proposed method allows or facilitates the installation of the procedures necessary to eliminate micropollutants and disinfection.
Die durch die neue Klärschlammverordnung zu erwartende Kostensteigerung der Klärschlammentsorgung wird vermieden und die Entsorgungssicherheit für Klärschlamm erheblich verbessert.The increase in the cost of sewage sludge disposal expected by the new Sewage Sludge Ordinance will be avoided and the disposal safety of sewage sludge will be significantly improved.
Der biologische Reinigungsteil wird dadurch entlastet, dass ein anaerobes Becken für eine gesteigerte biologische P-Elimination nicht mehr benötigt wird und anderweitig genutzt werden kann.The biological purification part is relieved that an anaerobic basin is no longer needed for increased biological P-elimination and can be used elsewhere.
Die Kosten der Fällmittel sind in derselben Größenordnung wie diejenigen für die Simultanfällung nach dem Stand der Technik.The costs of the precipitants are of the same order of magnitude as those for the simultaneous precipitation according to the prior art.
Das Problem der Ausfällung von Struvit im Faulbehälter, eine Folge der gesteigerten biologischen P-Elimination, wird vermieden, weil der Klärschlamm nur noch wenig Phosphat enthält. Wegen seiner geringen Phosphatkonzentration wird auch die Entwässerung des Klärschlammes verbessert, wodurch weitere Kosten eingespart werden.The problem of precipitation of struvite in the digester, a consequence of increased biological P elimination, is avoided because the sewage sludge contains only little phosphate. Because of its low phosphate concentration, the drainage of sewage sludge is improved, which saves further costs.
Es ist zu erwarten, dass der phosphat- und kalkreiche Fällschlamm verkauft werden kann, weil Kalziumphosphat gut pflanzenverfügbar ist und viele Böden eine Zufuhr von Kalk benötigen. Alle Prognosen indizieren, dass für die Produktion von Düngemittelmitteln geeigneter Phosphor, der wenig Cadmium und Uran enthält, teurer wird. Nach einer längeren Lagerung ist der kalkreiche Fällschlamm wegen seines hohen pH-Wertes hygienisiert, d.h. weitestgehend frei von pathogenen Mikroorganismen.It is expected that the phosphate- and lime-rich precipitation sludge can be sold because calcium phosphate is well plant-available and many soils require a supply of lime. All forecasts indicate that phosphorus, which contains little cadmium and uranium, is more expensive for the production of fertilizers. After prolonged storage, the lime-rich precipitated sludge is sanitized because of its high pH, i. largely free of pathogenic microorganisms.
Die Kosten des erfindungsgemäßen Verfahrens dürfen nicht mit den Verfahren nach dem Stand der Technik verglichen werden, weil das erfindungsgemäße Verfahren einen Mehrwert bietet, der darin besteht, dass die Qualität des Kläranlagenabflusses verbessert und die Ergänzung von Verfahren zur Entfernung von Mikroverunreinigungen und zur Desinfektion wesentlich erleichtert wird.The costs of the process according to the invention must not be compared with the processes of the prior art because the process according to the invention offers added value, which improves the quality of the effluent effluent and substantially facilitates the completion of processes for the removal of micropollutants and for disinfection becomes.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018111145.2A DE102018111145A1 (en) | 2018-05-09 | 2018-05-09 | Process for the recovery of phosphorus from wastewater |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018111145.2A DE102018111145A1 (en) | 2018-05-09 | 2018-05-09 | Process for the recovery of phosphorus from wastewater |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018111145A1 true DE102018111145A1 (en) | 2019-11-14 |
Family
ID=68336600
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018111145.2A Withdrawn DE102018111145A1 (en) | 2018-05-09 | 2018-05-09 | Process for the recovery of phosphorus from wastewater |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018111145A1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020006846A1 (en) | 2020-11-06 | 2022-05-12 | Donau Chemie Ag | Method of treating a liquid and source of addition therefor |
CN115259575A (en) * | 2022-08-24 | 2022-11-01 | 中原环保股份有限公司 | Front-end dephosphorization method in sewage treatment A2O process |
DE102021003005A1 (en) | 2021-07-28 | 2023-02-02 | Joachim Clemens | Processes for sewage sludge treatment and phosphorus recovery |
DE102022109322A1 (en) | 2022-04-14 | 2023-10-19 | Joachim Clemens | Process for obtaining a phosphate-containing product |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4013375A1 (en) * | 1990-04-26 | 1991-10-31 | Metallgesellschaft Ag | METHOD FOR REMOVING PHOSPHORUS AND SUSPENSA FROM WASTEWATER |
DE4325535A1 (en) * | 1993-07-29 | 1995-02-02 | Walhalla Kalk Entwicklungs Und | Process for separating off phosphates from wastewaters |
DE102015002850A1 (en) * | 2015-03-05 | 2016-09-08 | Wilke Engelbart | Sequence of wastewater treatment processes |
-
2018
- 2018-05-09 DE DE102018111145.2A patent/DE102018111145A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4013375A1 (en) * | 1990-04-26 | 1991-10-31 | Metallgesellschaft Ag | METHOD FOR REMOVING PHOSPHORUS AND SUSPENSA FROM WASTEWATER |
DE4325535A1 (en) * | 1993-07-29 | 1995-02-02 | Walhalla Kalk Entwicklungs Und | Process for separating off phosphates from wastewaters |
DE102015002850A1 (en) * | 2015-03-05 | 2016-09-08 | Wilke Engelbart | Sequence of wastewater treatment processes |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020006846A1 (en) | 2020-11-06 | 2022-05-12 | Donau Chemie Ag | Method of treating a liquid and source of addition therefor |
DE102021003005A1 (en) | 2021-07-28 | 2023-02-02 | Joachim Clemens | Processes for sewage sludge treatment and phosphorus recovery |
DE102022109322A1 (en) | 2022-04-14 | 2023-10-19 | Joachim Clemens | Process for obtaining a phosphate-containing product |
CN115259575A (en) * | 2022-08-24 | 2022-11-01 | 中原环保股份有限公司 | Front-end dephosphorization method in sewage treatment A2O process |
CN115259575B (en) * | 2022-08-24 | 2023-10-24 | 中原环保股份有限公司 | Front-end dephosphorization method in sewage treatment A2O process |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3026430C2 (en) | Process for the separation of heavy metals dissolved in wastewater using slag | |
DE102018111145A1 (en) | Process for the recovery of phosphorus from wastewater | |
DE69925090T2 (en) | Process for recovering phosphate from sludge and system therefor | |
DE3853354T2 (en) | Two-stage process for wastewater treatment. | |
EP0110240B1 (en) | Process and apparatus for the removal of heavy metals from waste water | |
EP0497114B1 (en) | Process for purifying waste water containing phosphates and nitrogen compounds | |
DE2809094A1 (en) | PROCEDURE FOR THE REMOVAL OF ORGANIC SUBSTANCES AND NITROGEN COMPOUNDS FROM WASTEWATER | |
DE4124073A1 (en) | WATER TREATMENT METHOD | |
DE2314663A1 (en) | METHOD FOR TREATMENT OF WASTE WATER | |
CH670627A5 (en) | ||
WO1999058457A1 (en) | Method for treating waters, soils, sediments and/or sludges | |
EP1071637B1 (en) | Method for treating process waste waters highly charged with ammonium in waste water systems | |
DE102016112300A1 (en) | Process for the treatment of phosphate-containing sewage sludge | |
DE3833039C2 (en) | ||
DE102005036470B4 (en) | Process and wastewater treatment plant for the treatment of radioactively contaminated wastewater | |
DE102008018854B4 (en) | Process for the treatment of mine waters | |
DE3023968A1 (en) | METHOD FOR CHEMICAL ELIMINATION OF PHOSPHORIC COMPOUNDS FROM WASTEWATER AND METHOD FOR THE PURIFICATION OF WASTEWATER | |
DE2221498B2 (en) | Activated sludge wastewater treatment process | |
DE3834543A1 (en) | METHOD FOR THE DISPOSAL OF A HIGH AMOUNT OF AMMONIUM-NITROGEN-RELATED WASTEWATERS | |
EP0915058A2 (en) | Process for recovering ammonia from wastewater containing ammonium ions | |
AT406579B (en) | METHOD FOR SEPARATING PHOSPHATES FROM WASTEWATER | |
EP0255745B1 (en) | Process for the biological treatment of waste water from a flue gas desulphurization plant | |
EP0609641A1 (en) | Apparatus and process for advanced purification of effluent water from a biological sewage treatment plomb | |
DE10221756B4 (en) | Process for the purification / treatment of acidic, iron- and sulphate-containing waters | |
DE3205636C2 (en) | Process for processing waste water from flue gas desulphurisation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |