DE102021000786A1 - Process for the combined recovery of phosphate and nitrogen from sewage sludge and possibly biological waste - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kombinierten Rückgewinnung von Phosphat und Stickstoff aus Klärschlamm. Die Kernaufgabe der Erfindung ist die Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlammasche und die Umsetzung des Phosphors mit Stickstoff aus den Brüden der Klärschlammtrocknung und aus Gülle zu dem NP-Dünger Diammoniumphosphat.The invention relates to a method for the combined recovery of phosphate and nitrogen from sewage sludge. The core task of the invention is the recovery of phosphorus from sewage sludge ash and the conversion of phosphorus with nitrogen from the vapors of sewage sludge drying and from liquid manure to the NP fertilizer diammonium phosphate.
Description
Gegenstand der Erfindungsubject of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kombinierten Rückgewinnung von Phosphat und Stickstoff aus Klärschlamm und gegebenenfalls biologischen Abfällen wie Gülle, die eine wässrige Flüssigphase umfassen. Die Kernaufgabe der Erfindung ist die Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlammasche und die Umsetzung des Phosphors mit Stickstoff aus den Brüden der Klärschlammtrocknung und aus Gülle zu dem NP-Dünger Diammoniumphosphat.The invention relates to a method for the combined recovery of phosphate and nitrogen from sewage sludge and optionally biological waste such as liquid manure, which comprises an aqueous liquid phase. The core task of the invention is the recovery of phosphorus from sewage sludge ash and the conversion of phosphorus with nitrogen from the vapors of sewage sludge drying and from liquid manure to the NP fertilizer diammonium phosphate.
Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention
Der Phosphor in all seinen Verbindungen ist essentiell für das Leben. Menschen, Tiere und Pflanzen sind auf dessen Verfügbarkeit angewiesen. Phosphat wird jedoch überwiegend in geogenen Lagerstätten (Marokko, China, USA) aus phosphathaltigen Gesteinen gewonnen. Deutschland ist zu 100 % auf Importe angewiesen. Die Problematik die sich hieraus ergibt ist, dass diese Vorkommen endlich sind und mit zunehmender Abbautiefe die Schwermetallbelastungen durch Cadmium und Uran zunehmen. Aus Ressourcen- und Umweltschutzgründen ist das Recycling von Phosphor ein unabdingbarer Schritt.Phosphorus in all its compounds is essential for life. People, animals and plants depend on its availability. However, phosphate is mainly extracted from phosphate-bearing rocks in geogenic deposits (Morocco, China, USA). Germany is 100% dependent on imports. The problem that arises from this is that these deposits are finite and the heavy metal pollution from cadmium and uranium increases with increasing mining depth. For resource and environmental protection reasons, the recycling of phosphorus is an indispensable step.
Da die Ressource Klärschlamm das größte Phosphorrecyclingpotential bietet, wurden vor diesem Hintergrund auf Bundesebene neue politische und rechtliche Rahmenbedingungen durch die Novellierung der Abfallklärschlammverordnung (AbfKlärV) geschaffen. Zukünftig ist in Deutschland im Zuge der Klärschlammentsorgung die Rückgewinnung von Phosphor von zentraler Bedeutung und gesetzlich verbindlich vorgeschrieben.Since sewage sludge as a resource offers the greatest phosphorus recycling potential, new political and legal framework conditions were created at federal level by amending the Waste Sewage Sludge Ordinance (AbfKlärV). In the future, the recovery of phosphorus in the course of sewage sludge disposal in Germany will be of central importance and will be required by law.
Verfahren zur Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlammasche zeigen die Schutzrechte
Die Novellierung der Abfallklärschlammverordnung (AbfKlärV) vom 03.10.2017 verfolgt insbesondere das Ziel, die wertgebenden Bestandteile des Klärschlamms (Phosphor) umfassender als bisher wieder in den Wirtschaftskreislauf zurückzuführen und gleichzeitig die herkömmliche bodenbezogene Klärschlammverwertung zum Zweck einer weiteren Verringerung des Schadstoffeintrags in den Boden deutlich einzuschränken. Die Pflicht zum Phosphorrecycling besteht gemäß der AbfKlärV für alle Kläranlagenbetreiber. Der landwirtschaftliche Verwertungsweg ist zukünftig nur noch eingeschränkt möglich.The amendment of the Sewage Sludge Ordinance (AbfKlärV) of October 3rd, 2017 aims in particular to return the valuable components of the sewage sludge (phosphorus) more comprehensively than before to the economic cycle and at the same time to significantly restrict the conventional soil-related sewage sludge utilization for the purpose of further reducing the pollutant input into the soil . According to the AbfKlärV, all sewage treatment plant operators are obliged to recycle phosphorus. Agricultural recycling will only be possible to a limited extent in the future.
Es wäre daher wünschenswert, Klärschlamm bzw. Klärschlammasche auf wirtschaftliche Weise zu entsorgen und gleichzeitig das darin enthaltene, wertvolle Phosphat und Stickstoff kombiniert zurückzugewinnen.It would therefore be desirable to dispose of sewage sludge or sewage sludge ash in an economical manner and at the same time to recover the combined valuable phosphate and nitrogen contained therein.
Aufgabe der Erfindung:Object of the invention:
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher in der Bereitstellung von Verfahren zur kombinierten Rückgewinnung von Phosphat und Stickstoff aus Klärschlamm bzw. der Klärschlammasche.The object of the present invention was therefore to provide methods for the combined recovery of phosphate and nitrogen from sewage sludge or sewage sludge ash.
Übersicht der Erfindung:Overview of the invention:
Wie oben bereits festgestellt, ist die Kernaufgabe der Erfindung die Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlammasche und die Umsetzung des Phosphors mit Stickstoff aus den Brüden der Klärschlammtrocknung und aus Gülle zu dem NP-Dünger Diammoniumphosphat. Die Erfindung bietet den enormen Vorteil, dass hier erstmals Verfahren angeboten werden in denen kombiniert und in einem integrierten Verfahren Phosphat und Stickstoff aus Klärschlamm bzw. der Klärschlammasche rückgewonnen werden.As already stated above, the core task of the invention is the recovery of phosphorus from sewage sludge ash and the conversion of phosphorus with nitrogen from the vapors of sewage sludge drying and from liquid manure to the NP fertilizer diammonium phosphate. The invention offers the enormous advantage that methods are offered here for the first time in which phosphate and nitrogen are combined and recovered from sewage sludge or sewage sludge ash in an integrated process.
Zur Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm ist zentraler Verfahrensbestandteil der Erfindung wie auch die Rückgewinnung von Stickstoff aus Gülle, wobei NH3 durch Strippung gewonnen wird. Dies wird zusammen mit den NH3haltigen Brüden der KS-Nachtrocknung mit der gewonnenen Phosphorsäure zu Diammoniumphosphat umgesetzt. Verfahren zur Behandlung von Gülle zeigt das Schutzrecht DE
Die Erzeugung der Klärschlammasche ist integraler Bestandteil des Phosphorrecyclings basierend auf stofflichen und energetischen Schnittmengen und Synergien. Nachfolgend wird aus dieser Asche Phosphor in Form von Phosphorsäure gewonnen. Sie ist die zentrale Grundchemikalie der Phosphorindustrie. Neben Phosphorsäure werden weitere Sekundärrohstoffe wie Gips und Metallsalze (Eisen, Aluminium) zurückgewonnen. Die Wertstoffe finden ihre Verwendung in der Baustoffindustrie (Gips), sowie als Fällmittel auf Kläranlagen (Metallsalze). Der am Ende des Verfahrens überbleibende Ascherest dient als Zuschlagsstoff in der Baustoffindustrie.The generation of sewage sludge ash is an integral part of phosphorus recycling based on material and energetic intersections and synergies. Phosphorus is then extracted from this ash in the form of phosphoric acid. It is the central basic chemical of the phosphorus industry. In addition to phosphoric acid, other secondary raw materials such as gypsum and metal salts (iron, aluminum) are recovered. The recyclables are used in the building materials industry (gypsum) and as precipitants in sewage treatment plants (metal salts). The ash left over at the end of the process is used as an aggregate in the building materials industry.
Bei der für die Verbrennung erforderlichen Nachtrocknung des Klärschlamms auf ca. 40% Trm. (Trockenmasse) entstehen NH3-reiche Brüden, deren Kondensation und direkte Umsetzung mit Phosphorsäure in einem Phosphorsäure-Riesler erfolgt. Das entstehende Diammoniumphosphat wird als wässrige, ca 10%tige Lösung direkt als Düngemittel lokal eingesetzt oder durch Eindampfen und Kühlen auskristallisiert und zu einem gängigen NP-Dünger getrocknet und granuliert.During the post-drying of the sewage sludge to approx. 40% dry matter required for incineration. (dry matter), NH 3 -rich vapors are formed, which are condensed and directly reacted with phosphoric acid in a phosphoric acid trickling system. The resulting diammonium phosphate is used as an aqueous, approx. 10% solution directly as a thin layer gemittel used locally or crystallized by evaporation and cooling and dried and granulated to a common NP fertilizer.
Die Gülle wird in einem integrierten Gesamtprozess verwertet. In einem Druckbehälter wird die Gülle mit CO2 unter Druck behandelt, wobei das enthaltene Phosphat von der festen partikulären Phase in die flüssige Phase übergeht. Nach der Entspannung erfolgt die Abtrennung der Feststoffe durch Zentrifugation. Der in der Gülle enthaltene Phosphor und Stickstoff ist jetzt in der flüssigen Phase konzentriert. Durch Alkalisierung mit Kalkmilch (Ca(OH)2) und evtl. Dampfeinleitung wird NH3 ausgestrippt und Phosphor als Tricalciumphosphat (Apatit) ausgefällt. Das NH3 wird gemeinsam mit den NH3-reichen Brüden der Klärschlammnachtrocknung wie oben beschrieben ebenfalls in der (beispielsweise Riesler-) Anlage zu Diammoniumphophat umgesetzt. Das gefällte Tricalciumphosphat wird zusammen mit getrocknetem KS in der geplanten Klärschlammverbrennungsanlage thermisch behandelt und anschließend dem Phosphor-Gewinnungs-Verfahren mit zugeführt. Am Ende des Behandlungsprozesses verbleibt von der Gülle eine Restflüssigkeit, die nur noch Spuren von Phosphor und Stickstoff enthält, aber reich an Kalium ist und zur Bewässerung eingesetzt werden kann oder über ein Klärverfahren so aufbereitet wird, dass sie in den Wasserkreislauf zurückgeführt werden kann. Die entwässerte feste Phase kann in einer Biogasanlage weiter verwertet werden oder wird direkt zur Bodenverbesserung eingesetzt.The liquid manure is utilized in an integrated overall process. The liquid manure is treated with CO 2 under pressure in a pressure tank, during which the phosphate contained changes from the solid particulate phase to the liquid phase. After expansion, the solids are separated by centrifugation. The phosphorus and nitrogen contained in the manure are now concentrated in the liquid phase. By alkalising with milk of lime (Ca(OH) 2 ) and possibly introducing steam, NH 3 is stripped out and phosphorus is precipitated as tricalcium phosphate (apatite). The NH 3 is also converted into diammonium phosphate together with the NH 3 -rich vapors of the sewage sludge after-drying in the (for example Riesler) plant as described above. The precipitated tricalcium phosphate is thermally treated together with dried KS in the planned sewage sludge incineration plant and then fed into the phosphorus recovery process. At the end of the treatment process, the liquid manure remains, which only contains traces of phosphorus and nitrogen, but is rich in potassium and can be used for irrigation or treated using a purification process so that it can be returned to the water cycle. The dewatered solid phase can be further used in a biogas plant or used directly for soil improvement.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung:Detailed description of the invention:
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch Verfahren zur kombinierten Rückgewinnung von Phosphat und Stickstoff aus (und unter Aufbereitung von) Klärschlamm sowie gegebenenfalls biologischen Abfällen wie Gülle, die eine wässrige Flüssigphase umfassen. Dabei erfolgt im Verfahren (1) die kombinierte Rückgewinnung von Phosphat und Stickstoff nur aus Klärschlamm. Im Kombinationsverfahren (2) erfolgt die kombinierte Rückgewinnung von Phosphat und Stickstoff aus Klärschlamm kombiniert mit der Aufbereitung von biologischen Abfällen, die eine wässrige Flüssigphase umfassen, wobei dies insbesondere Gülle, Jauche und Gärreste aus Biogasanlagen sind.According to the invention, this object is achieved by methods for the combined recovery of phosphate and nitrogen from (and with treatment of) sewage sludge and optionally biological waste such as liquid manure, which comprises an aqueous liquid phase. In process (1), the combined recovery of phosphate and nitrogen occurs only from sewage sludge. In the combination process (2), the combined recovery of phosphate and nitrogen from sewage sludge is combined with the processing of biological waste, which includes an aqueous liquid phase, these being in particular liquid manure, liquid manure and fermentation residues from biogas plants.
In einem Aspekt (1) der Erfindung betrifft die Erfindung ein Verfahren (1) zur kombinierten Rückgewinnung von Phosphat und Stickstoff aus Klärschlamm, umfassend die folgenden Verfahrensstufen:
- Stufe (1A1): Optionale Desintegration des Klärschlamms;
- Stufe (1A2): Trocknung des Klärschlamms, wobei NH3-reiche Brüden und getrockneter Klärschlamm entstehen;
- Stufe (1B1): Optionales Kondensieren der NH3-reichen Brüden aus Stufe (1A2);
- Stufe (1B2): Optionales Alkalisieren der kondensierten NH3-reichen Brüden aus Stufe (1B1) unter Freisetzung von Ammoniak [NH3], (vorzugsweise mittels CaO oder Ca(OH)2 (Kalkmilch), gegebenenfalls im Gemisch mit NaOH,) und Austreiben des Ammoniaks [NH3] unter Erwärmunq und/oder durch Anlegen eines Unterdruckes und/oder mit Hilfe eines Luft- oder Dampfstromes (Ammoniak-Stripping 1);
- Stufe (1D2): Verbrennen des getrockneten Klärschlamms aus Stufe (1A) zu Klärschlammasche;
- Stufe (1D3): Behandeln der Klärschlammasche aus Stufe (1D2) mit Phosphorsäure;
- Stufe (1D4): Abtrennen des säureunlöslichen Teils der behandelten Klärschlammasche aus Stufe (1D3), so dass ein säureunlöslicher Teil und ein Filtrat oder Überstand in Form einer phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit entsteht;
- Stufe (1D5): Optionales Rückführen zumindest eines Teils der phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1D4) zur Verwendung in Stufe (1D3);
- Stufe (1D6): Reinigen der phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1D4) durch Zugeben von Schwefelsäure zur phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1D4), so dass ein Kalziumsulfat-Präzipitat gewonnen und abgeschieden wird, und/oder durch Anwenden von lonenaustausch oder Flüssig-Flüssig Extraktion, wobei eine gereinigte phosphorsäure-haltige Flüssigkeit entsteht;
- Stufe (1D7): Optionales Konzentrieren zumindest eines Teils der gereinigten phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1D6), so dass Phosphorsäure gewonnen und abgeschieden wird; und
- Stufe (1E): Umsetzen der kondensierten NH3-reichen Brüden aus Stufe (1B1) und/oder des in Stufe (1B2) gewonnenen Ammoniaks [NH3] mit Phosphorsäure [H3PO4] in Form der phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1D4), der gereinigten phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1D6) und/oder der Phosphorsäure aus Stufe (1D7) unter Erhalt von Ammonium-Phosphat-Verbindung, vorzugsweise Di-Ammoniumhydrogenphosphat [(NH4)2HPO4] (Dünger), und optionales Abtrennen der gewonnenen Ammonium-Phosphat-Verbindung.
- Stage (1A1): Optional disintegration of sewage sludge;
- Stage (1A2): drying of the sewage sludge, NH 3 -rich vapors and dried sewage sludge being produced;
- Stage (1B1): optional condensation of the NH 3 -rich vapors from stage (1A2);
- Stage (1B2): Optional alkalizing of the condensed NH3-rich vapors from stage (1B1) with release of ammonia [NH 3 ], (preferably using CaO or Ca(OH) 2 (lime milk), optionally mixed with NaOH) and expulsion of the ammonia [NH 3 ] with heating and/or by applying a reduced pressure and/or with the aid of an air or steam stream (ammonia stripping 1);
- stage (1D2): incinerating the dried sludge from stage (1A) into sludge ash;
- step (1D3): treating the sludge ash from step (1D2) with phosphoric acid;
- Step (1D4): separating the acid-insoluble portion of the treated sewage sludge ash from step (1D3) to produce an acid-insoluble portion and a filtrate or supernatant in the form of a phosphoric acid-containing liquid;
- Step (1D5): optionally recycling at least part of the phosphoric acid-containing liquid from step (1D4) for use in step (1D3);
- Step (1D6): purifying the phosphoric acid-containing liquid from step (1D4) by adding sulfuric acid to the phosphoric acid-containing liquid from step (1D4) so that a calcium sulfate precipitate is recovered and separated, and/or by applying ion exchange or Liquid-liquid extraction, resulting in a purified liquid containing phosphoric acid;
- Step (1D7): optionally concentrating at least part of the purified phosphoric acid-containing liquid from step (1D6) so that phosphoric acid is recovered and separated; and
- Stage (1E): Reacting the condensed NH 3 -rich vapors from stage (1B1) and/or the ammonia [NH 3 ] obtained in stage (1B2) with phosphoric acid [H 3 PO 4 ] in the form of the phosphoric acid-containing liquid from stage (1D4), the purified liquid containing phosphoric acid from step (1D6) and/or the phosphoric acid from step (1D7) to obtain ammonium phosphate compound, preferably diammonium hydrogen phosphate [(NH 4 ) 2 HPO 4 ] (fertilizer) , and optionally separating the recovered ammonium phosphate compound.
Die
In einem anderen Aspekt (2) der Erfindung betrifft die Erfindung ein Kombinationsverfahren (2) zur kombinierten Rückgewinnung von Phosphat und Stickstoff aus Klärschlamm und biologischen Abfällen, wobei die biologischen Abfälle eine wässrige Flüssigphase umfassen, in der wenigstens Harnstoff und Ammoniumverbindungen sowie anorganisch und organisch gebundene Phosphate gelöst und/oder in partikularer Form enthalten sind, umfassend die folgenden Verfahrensstufen:
- Stufe (2A1): Optionale Desintegration des Klärschlamms.
- Stufe (2A2): Trocknung des Klärschlamms, wobei NH3-reiche Brüden und getrockneter Klärschlamm entstehen;
- Stufe (2B1): Optionales Kondensieren der NH3-reichen Brüden aus Stufe (2A2);
- Stufe (2B2): Optionales Alkalisieren der kondensierten NH3-reichen Brüden aus Stufe (2B1) unter Freisetzung von Ammoniak [NH3], und Austreiben des Ammoniaks [NH3] unter Erwärmung und/oder durch Anlegen eines Unterdruckes und/oder mit Hilfe eines Luft- oder Dampfstromes (Ammoniak-Stripping 2);
- Stufe (2C1): Abtrennen der Feststoffe der biologischen Abfälle von der Flüssigphase;
- Stufe (2C1): Einleiten von Kohlendioxidgas [CO2] unter erhöhtem Druck oder von überkritischem Kohlendioxid in die Flüssigphase der biologischen Abfälle, um partikular gebundene Phosphate in Lösung zu bringen;
- Stufe (2C2): Reduzieren des CO2-Gehalts in der Flüssigphase aus Stufe (2C1) durch Ansäuern der Flüssigphase und Austreiben von gelöstem CO2 und/oder als Carbonat gebundenem CO2;
- Stufe (2C4): Alkalisieren der Flüssigphase aus Stufe (2C2) oder (2C3) unter Freisetzung von Ammoniak [NH3] und Austreiben des Ammoniaks [NH3] unter Erwärmung und/oder durch Anlegen eines Unterdruckes und/oder mit Hilfe eines Luft- oder Dampfstromes (Ammoniak-Stripping 3);
- Stufe (2C5): Fällen und Abtrennen von Calcium-Phosphat aus der Flüssigphase aus Stufe (2C4);
- Stufe (2D1): Zumischen des gefällten und abgetrennten Calcium-Phosphats aus Stufe (2C5) zum getrockneten Klärschlamm aus Stufe (2A);
- Stufe (2D2): Verbrennen der Mischung aus gefälltem und abgetrenntem Calcium-Phosphat aus Stufe (2C4) und getrocknetem Klärschlamm aus Stufe (2A2) zu Klärschlammasche;
- Stufe (2D3): Behandeln der Klärschlammasche aus Stufe (2D2) mit Phosphorsäure;
- Stufe (2D4): Abtrennen des säureunlöslichen Teils der behandelten Klärschlammasche aus Stufe (2D3), so dass ein säureunlöslicher Teil und ein Filtrat oder Überstand in Form einer phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit entsteht;
- Stufe (2D5): Optionales Rückführen zumindest eines Teils der phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (2D4) zur Verwendung in Stufe (2D3);
- Stufe (2D6): Reinigen der phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (2D4) durch Zugeben von Schwefelsäure zur phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (2D4), so dass ein Kalziumsulfat-Präzipitat gewonnen und abgeschieden wird, und/oder durch Anwenden von lonenaustausch oder Flüssig-Flüssig Extraktion, wobei eine gereinigte phosphorsäure-haltige Flüssigkeit entsteht;
- Stufe (2D7): Optionales Konzentrieren zumindest eines Teils der gereinigten phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (2D6), so dass Phosphorsäure gewonnen und abgeschieden wird;
- Stufe (2E): Umsetzen der kondensierten NH3-reichen Brüden aus Stufe (2B1) und/oder des in Stufe (2B2) gewonnenen Ammoniaks [NH3] und des in Stufe (2C4) gewonnenen Ammoniaks [NH3] mit Phosphorsäure [H3PO4] in Form der phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (2D4), der gereinigten phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (2D6) und/oder der Phosphorsäure aus Stufe (2D7) unter Erhalt von Ammonium-Phosphat-Verbindung, und optionales Abtrennen der gewonnenen Ammonium-Phosphat-Verbindung.
- Stage (2A1): Optional disintegration of the sewage sludge.
- Stage (2A2): drying of the sewage sludge, NH 3 -rich vapors and dried sewage sludge being formed;
- Stage (2B1): optional condensing of the NH 3 -rich vapors from stage (2A2);
- Stage (2B2): Optional alkalizing of the condensed NH 3 -rich vapors from stage (2B1) with release of ammonia [NH 3 ], and expulsion of the ammonia [NH 3 ] with heating and/or by applying a reduced pressure and/or with the help an air or steam stream (ammonia stripping 2);
- Step (2C1): Separating the solids of the biological waste from the liquid phase;
- Step (2C1): introducing carbon dioxide gas [CO 2 ] under increased pressure or supercritical carbon dioxide into the liquid phase of the biological waste in order to dissolve particulate-bound phosphates;
- Step (2C2): reducing the CO 2 content in the liquid phase from step (2C1) by acidifying the liquid phase and driving off dissolved CO 2 and/or CO 2 bound as carbonate;
- Stage (2C4): Alkalizing the liquid phase from stage (2C2) or (2C3) with the release of ammonia [NH 3 ] and driving out the ammonia [NH 3 ] with heating and/or by applying a reduced pressure and/or with the aid of an air or steam flow (ammonia stripping 3);
- step (2C5): precipitation and separation of calcium phosphate from the liquid phase from step (2C4);
- Stage (2D1): admixing the precipitated and separated calcium phosphate from stage (2C5) to the dried sewage sludge from stage (2A);
- Stage (2D2): Combustion of the mixture of precipitated and separated calcium phosphate from stage (2C4) and dried sewage sludge from stage (2A2) to sewage sludge ash;
- step (2D3): treating the sludge ash from step (2D2) with phosphoric acid;
- Step (2D4): separating the acid-insoluble portion of the treated sewage sludge ash from step (2D3) to produce an acid-insoluble portion and a filtrate or supernatant in the form of a phosphoric acid-containing liquid;
- Step (2D5): optionally recycling at least part of the phosphoric acid-containing liquid from step (2D4) for use in step (2D3);
- Step (2D6): purifying the phosphoric acid-containing liquid from step (2D4) by adding sulfuric acid to the phosphoric acid-containing liquid from step (2D4) so that a calcium sulfate precipitate is recovered and separated, and/or by applying ion exchange or Liquid-liquid extraction, resulting in a purified liquid containing phosphoric acid;
- Step (2D7): optionally concentrating at least part of the purified phosphoric acid-containing liquid from step (2D6) so that phosphoric acid is recovered and separated;
- Stage (2E): Reacting the condensed NH 3 -rich vapors from stage (2B1) and/or the ammonia [NH 3 ] obtained in stage (2B2) and the ammonia [NH 3 ] obtained in stage (2C4) with phosphoric acid [H 3 PO 4 ] in the form of the phosphoric acid-containing liquid from step (2D4), the purified phosphoric acid-containing liquid from step (2D6) and/or the phosphoric acid from step (2D7) to obtain ammonium phosphate compound, and optional separation the ammonium phosphate compound obtained.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsforme des Aspekts (1) und/oder des Aspekts (2) ausgeführt, wobei anzumerken ist, dass diese jeweils mit einander kombiniert werden können und beispielsweise insbesondere bevorzugte Ausführungsformen einer Stufe mit mindestens einer anderen bevorzugten Ausführungsform einer Stufe oder mehrerer Stufen kombiniert werden können.Preferred embodiments of aspect (1) and/or aspect (2) are detailed below, it being noted that these can each be combined with one another and, for example, particularly preferred embodiments of a stage with at least one other preferred embodiment of a stage or multiple stages can be combined.
In bevorzugten Ausführungsformen des Aspekts (1) der Erfindung, dem Verfahren (1) zur kombinierten Rückgewinnung von Phosphat und Stickstoff aus Klärschlamm ist die Klärschlammasche in Stufe (1D2) ausschließlich Asche, die durch Verbrennung des ursprünglich eingesetzten Klärschlamms aus Stufen (1A1) und (1A2) entstehen. Dies sind phosphathaltige Klärschlämme. In einer Ausführungsform des Aspekts (1) der Erfindung, dem Verfahren (1) zur kombinierten Rückgewinnung von Phosphat und Stickstoff aus Klärschlamm kann der Klärschlammasche in Stufe (1D2) auch andere phosphathaltige Asche beigefügt sein, beispielsweise jede Asche, die durch Verbrennung von phosphathaltigen Klärschlämmen, biologisch abbaubaren Abfällen, Bioabfällen und/oder Tierabfällen in einer Abfall-Verbrennungsanlage erhalten wird. Die Klärschlammasche, die aus der Verbrennung des Klärschlamms (eingesetzt in Stufen (1A1) und (1A2)) in Stufe (1D2) entsteht, hat einen Phosphatgehalt (gemessen in P2O5) von ≥ 3 Gew.%, von ≥ 5 Gew.%, von ≥ 7 Gew.%, von ≥ 10 Gew.%, von ≥ 15 Gew.% oder von ≥ 20 Gew.% (wobei ein Phosphatgehalt (gemessen in P2O5) von > 40 Gew.% oder > 35 Gew.% selten ist), bzw. einen Phosphorgehalt (P) von ≥ 1 Gew.%, von ≥ 2 Gew.%, von ≥ 3 Gew.%, von ≥ 5 Gew.%, von ≥ 8 Gew.% oder von ≥ 10Gew.% (wobei ein Phosphatgehalt (gemessen in P) von > 15 Gew.% oder > 14 Gew.% selten ist).In preferred embodiments of aspect (1) of the invention, the method (1) for the combined recovery of phosphate and nitrogen from sewage sludge, the sewage sludge ash in step (1D2) is exclusively ash obtained by incineration of the originally used sewage sludge from steps (1A1) and ( 1A2) arise. These are phosphate-containing sewage sludges. In a Embodiment of aspect (1) of the invention, the method (1) for the combined recovery of phosphate and nitrogen from sewage sludge, the sewage sludge ash in step (1D2) may also have other phosphate-containing ash attached, for example any ash produced by incineration of phosphate-containing sewage sludge, biologically degradable waste, biowaste and/or animal waste is obtained in a waste incinerator. The sewage sludge ash resulting from the incineration of the sewage sludge (used in stages (1A1) and (1A2)) in stage (1D2) has a phosphate content (measured in P 2 O 5 ) of ≥ 3% by weight, of ≥ 5% by weight .%, ≥ 7% by weight, ≥ 10% by weight, ≥ 15% by weight or ≥ 20% by weight (with a phosphate content (measured in P 2 O 5 ) of >40% by weight or > 35% by weight is rare), or a phosphorus content (P) of ≧1% by weight, ≧2% by weight, ≧3% by weight, ≧5% by weight, ≧8% by weight or of ≥ 10% by weight (a phosphate content (measured in P) of > 15% by weight or > 14% by weight being rare).
In bevorzugten Ausführungsformen des Aspekts (2) der Erfindung, dem Kombinationsverfahren (2) zur kombinierten Rückgewinnung von Phosphat und Stickstoff sowohl aus Klärschlamm als auch aus biologischen Abfällen sind die biologischen Abfälle vorzugsweise Gülle, Jauche und/oder Garresten aus Biogasanlagen. In bevorzugten Ausführungsformen des Aspekts (2) der Erfindung, dem Kombinationsverfahren (2) zur kombinierten Rückgewinnung von Phosphat und Stickstoff sowohl aus Klärschlamm als auch aus biologischen Abfällen ist die Klärschlammasche in Stufe (2D2) ausschließlich Asche, die durch Verbrennung des ursprünglich eingesetzten Klärschlamms aus Stufen (2A1) und (2A2) entstehen. Dies sind phosphathaltige Klärschlämme. In einer Ausführungsform kann der Klärschlammasche in Stufe (2D2) auch andere phosphathaltige Asche beigefügt werden, beispielsweise jede Asche, die durch Verbrennung von phosphathaltigen Klärschlämmen, biologisch abbaubaren Abfällen, Bioabfällen und/oder Tierabfällen in einer Abfall-Verbrennungsanlage erhalten wird. Im Prinzip kann dann die Klärschlammasche auch andere (phosphathaltige) Asche mit enthalten, beispielsweise Asche, die durch Verbrennung von phosphathaltigen Klärschlämmen, biologisch abbaubaren Abfällen, Bioabfällen und/oder Tierabfällen in einer Abfall-Verbrennungsanlage erhalten wird. Die Klärschlammasche, die aus der Verbrennung des Klärschlamms (eingesetzt in Stufen (2A1) und (2A2)) in Stufe (2D2) entsteht, hat einen Phosphatgehalt (gemessen in P2O5) von ≥ 3 Gew.%, von ≥ 5 Gew.%, von ≥ 7 Gew.%, von ≥ 10Gew.%, von ≥ 15 Gew.% oder von ≥ 20 Gew.% (wobei ein Phosphatgehalt (gemessen in P2O5) von > 40 Gew.% oder > 35 Gew.% selten ist), bzw. einen Phosphorgehalt (P) von ≥ 1 Gew.%, von ≥ 2 Gew.%, von ≥ 3 Gew.%, von ≥ 5 Gew.%, von ≥ 8 Gew.% oder von > 10 Gew.% (wobei ein Phosphatgehalt (gemessen in P) von > 15 Gew.% oder > 14 Gew.% selten ist). In bevorzugten Ausführungsformen des Aspekts (2) der Erfindung, dem Kombinationsverfahren (2), wird in den biologischen Abfällen mit einer wässrigen Flüssigphase in der Flüssigphase enthaltener Harnstoff durch Zugabe des Enzyms Urease unter Erhalt von Ammoniak und/oder Ammonium hydrolysiert.In preferred embodiments of aspect (2) of the invention, the combination process (2) for the combined recovery of phosphate and nitrogen both from sewage sludge and from biological waste, the biological waste is preferably liquid manure, liquid manure and/or fermentation residues from biogas plants. In preferred embodiments of aspect (2) of the invention, the combination process (2) for the combined recovery of phosphate and nitrogen from both sewage sludge and biological waste, the sewage sludge ash in step (2D2) is exclusively ash produced by incineration of the sewage sludge originally used Stages (2A1) and (2A2) arise. These are phosphate-containing sewage sludges. In one embodiment, other phosphate-containing ash may also be added to the sludge ash in step (2D2), for example any ash obtained by incineration of phosphate-containing sewage sludge, biodegradable waste, biowaste and/or animal waste in a waste incinerator. In principle, the sewage sludge ash can then also contain other (phosphate-containing) ash, for example ash obtained by incinerating phosphate-containing sewage sludge, biodegradable waste, biowaste and/or animal waste in a waste incineration plant. The sewage sludge ash resulting from the incineration of the sewage sludge (used in stages (2A1) and (2A2)) in stage (2D2) has a phosphate content (measured in P 2 O 5 ) of ≥ 3% by weight, of ≥ 5% by weight .%, ≥ 7% by weight, ≥ 10% by weight, ≥ 15% by weight or ≥ 20% by weight (with a phosphate content (measured in P 2 O 5 ) of > 40% by weight or > 35 % by weight is rare), or a phosphorus content (P) of ≥ 1% by weight, ≥ 2% by weight, ≥ 3% by weight, ≥ 5% by weight, ≥ 8% by weight or of > 10% by weight (a phosphate content (measured in P) of > 15% by weight or > 14% by weight being rare). In preferred embodiments of aspect (2) of the invention, the combination method (2), urea contained in the biological waste with an aqueous liquid phase in the liquid phase is hydrolyzed by adding the enzyme urease to obtain ammonia and/or ammonium.
In bevorzugten Ausführungsformen wird die Stufe (1A1) oder (2A1), die Desintegration des Klärschlamms vor der Stufe (1A2) oder (2A2) durchgeführt, wobei die Stufe (1A1) oder (2A1) vorzugsweise durch mechanische Behandlung (beispielsweise mit Hilfe einer Kugelmühle), durch Behandlung mittels Ultraschall und/oder bei erhöhtem Druck und Temperatur durchgeführt wird. Diese Desintegration erhöht die Ammoniak-Ausbeute in den durch die Trocknung in Stufe (1A2) oder (2A2) entstehenden Brüden.In preferred embodiments, step (1A1) or (2A1), the disintegration of the sewage sludge is carried out before step (1A2) or (2A2), step (1A1) or (2A1) preferably being carried out by mechanical treatment (e.g. using a ball mill ), is carried out by treatment using ultrasound and/or at elevated pressure and temperature. This disintegration increases the ammonia yield in the vapors formed as a result of the drying in stage (1A2) or (2A2).
In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (1A2) oder (2A2) wird die Trocknung des Klärschlamms bei erhöhten Temperaturen durchgeführt und/oder die durch die Trocknung entstehenden NH3-reichen Brüden direkt am Ort der Trocknung gesammelt. Üblicherweise hat (mechanisch) entwässerter Klärschlamm , insbesondere ca. 25% Trm (Trockenmasse, Gew.-%). Für die Verbrennung ist es erforderlich, den Klärschlamm auf ca. 40% Trm (Trockenmasse, Gew.-%) trocknen. Dies erfolgt in dieser Stufe, wobei beispielsweise Bandtrocknern oder Wirbelschicht-Trocknern eingesetzt werden können und beispielsweise Temperaturen von 40°C bis 95°C oder 50°C bis 80°C, oder 60°C bis 70°C verwendet werden.In preferred embodiments of stage (1A2) or (2A2), the sewage sludge is dried at elevated temperatures and/or the NH 3 -rich vapors produced by the drying are collected directly at the drying site. Usually (mechanically) dewatered sewage sludge has, in particular, about 25% DM (dry matter, wt. %). For incineration it is necessary to dry the sewage sludge to approx. 40% DM (dry mass, wt.%). This takes place in this stage, for example belt dryers or fluidized bed dryers can be used and temperatures of 40°C to 95°C or 50°C to 80°C, or 60°C to 70°C can be used, for example.
In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (1B1) oder (2B1) wird die Kondensation der NH3-reichen Brüden aus Stufe (1A2) oder (2A2) durchgeführt, vorzugsweise direkt am Ort der Trocknung. Die Stufe kann entfallen, wenn die Brüden bereits flüssig vorliegen.In preferred embodiments of stage (1B1) or (2B1), the condensation of the NH 3 -rich vapors from stage (1A2) or (2A2) is carried out, preferably directly at the drying site. The stage can be omitted if the vapors are already liquid.
In bevorzugten Ausführungsformen der optionalen Stufe (1B2) oder (2B2) wird das Alkalisieren der kondensierten NH3-reichen Brüden aus Stufe (1B1) oder (2B1) nicht optional durchgeführt, sondern folgt der Stufe (1B1) oder (2B1). In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (1B2) oder (2B2) wird das Alkalisieren der kondensierten NH3-reichen Brüden aus Stufe (1B1) oder (2B1) mittels Zugabe von NaOH durchgeführt gegebenenfalls unter weiterer Zugabe von CaO oder Ca(OH)2 (Kalkmilch), insbesondere gegebenenfalls unter weiterer Zugabe von Ca(OH)2 (Kalkmilch). In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (1B2) oder (2B2) wird das Austreiben des Ammoniaks [NH3] (Ammoniak-Stripping 1 oder 2) unter Erwärmung durchgeführt. In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (1B2) oder (2B2) wird das Austreiben des Ammoniaks [NH3] (Ammoniak-Stripping 1 oder 2) durch Anlegen eines Unterdruckes durchgeführt. In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (1B2) oder (2B2) wird das Austreiben des Ammoniaks [NH3] (Ammoniak-Stripping 1 oder 2) mit Hilfe eines Luft- oder Dampfstromes durchgeführt. In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (1B2) oder (2B2) wird das Austreiben des Ammoniaks [NH3] (Ammoniak-Stripping 1 oder 2) unter Erwärmung und mit Hilfe eines Luft- oder Dampfstromes durchgeführt.Das Freisetzen und Austreiben des Ammoniaks in der Flüssigphase in Stufe (1B2) oder (2B2) des erfindungsgemäßen Verfahrens, das sogenannte Ammoniak-Stripping, ist grundsätzlich bekannt. Es erfolgt erfindungsgemäß durch Alkalisieren der Flüssigphase, beispielsweise mittels CaO oder Ca(OH)2 (Kalkmilch), gegebenenfalls im Gemisch mit NaOH, und Austreiben des gasförmigen Ammoniaks unter Erwärmung und/oder durch Anlegen eines Unterdruckes und/oder mit Hilfe eines Luft- oder Dampfstromes. Dabei kann die Alkalisierung der Flüssigphase bis zu einem pH-Wert von 9 bis 14, vorzugsweise 10 bis 13, besonders bevorzugt 11 bis 12. Der ausgetriebene gasförmige Ammoniak kann in Mineralsäure oder Wasser (Ammoniakwasser) absorbiert werden.In preferred embodiments of the optional stage (1B2) or (2B2), the condensed NH 3 -rich vapors from stage (1B1) or (2B1) are not optionally alkalized, but instead follow stage (1B1) or (2B1). In preferred embodiments of stage (1B2) or (2B2), the condensed NH 3 -rich vapors from stage (1B1) or (2B1) are alkalized by adding NaOH, optionally with further addition of CaO or Ca(OH) 2 (milk of lime ), in particular optionally with the further addition of Ca(OH) 2 (milk of lime). In preferred embodiments of step (1B2) or (2B2), the removal of the ammonia [NH 3 ] (ammonia stripping 1 or 2) is carried out with heating. In preferred embodiments of step (1B2) or (2B2), the driving out of the ammonia [NH 3 ] (ammonia stripping 1 or 2) is carried out by applying a sub pressure carried out. In preferred embodiments of stage (1B2) or (2B2), the ammonia [NH 3 ] is driven off (ammonia stripping 1 or 2) using an air or steam stream. In preferred embodiments of step (1B2) or (2B2), the stripping of the ammonia [NH 3 ] (ammonia stripping 1 or 2) is carried out with heating and with the aid of an air or steam flow. The release and stripping of the ammonia in the liquid phase in stage (1B2) or (2B2) of the process according to the invention, the so-called ammonia stripping, is known in principle. It is carried out according to the invention by making the liquid phase alkaline, for example using CaO or Ca(OH) 2 (lime milk), optionally mixed with NaOH, and driving out the gaseous ammonia with heating and/or by applying a reduced pressure and/or with the aid of an air or steam flow. The liquid phase can be alkalized up to a pH of 9 to 14, preferably 10 to 13, particularly preferably 11 to 12. The gaseous ammonia driven off can be absorbed in mineral acid or water (ammonia water).
In bevorzugten Ausführungsformen kann in der Stufe (2C1) das Abtrennen der Feststoffe (sofern vorhanden; beispielsweise Pflanzenreste oder Stroh etc.) der biologischen Abfälle von der Flüssigphase durch mechanische Abtrennung erfolgen. Dies kann beispielsweise durch Sieben, mittels eines Rechens, durch Sedimentation, Filtration, Zentrifugation oder einer Kombination dieser Verfahren erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann die Fließfähigkeit des Ausgangsmaterials auch durch mechanisches Zerkleinern der groben Feststoffe hergestellt werden, beispielsweise durch Häckseln, Vermahlen oder ein vergleichbares geeignetes Verfahren. Vorzugsweise erfolgt die Abtrennung durch Zentrifugation. In einer Ausführungsform wirddie Stufe (1C1) oder (2C1) das Abtrennen der Feststoffe der biologischen Abfälle von der Flüssigphase nach der Stufe (2C2) durchgeführt.In preferred embodiments, in stage (2C1) the solids (if present; for example plant remains or straw etc.) of the biological waste can be separated from the liquid phase by mechanical separation. This can be done, for example, by sieving, using a rake, by sedimentation, filtration, centrifugation or a combination of these methods. Alternatively or additionally, the starting material can also be made to flow by mechanically crushing the coarse solids, for example by chopping, grinding or a comparable suitable method. The separation is preferably carried out by centrifugation. In one embodiment step (1C1) or (2C1) separating the solids of the biological waste from the liquid phase is carried out after step (2C2).
In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (2C2) wird das Einleiten von Kohlendioxidgas [CO2] unter erhöhtem Druck oder von überkritischem Kohlendioxid in die Flüssigphase der biologischen Abfälle in einem Druckbehälter durchgeführt. Das Ziel ist partikular gebundene Phosphate in Lösung zu bringen. Ein Verfahren zur Gewinnung von Phosphaten aus Klärschlammprodukten unter Einleitung von Kohlendioxidgas (C02) unter erhöhtem Druck oder überkritischem Kohlendioxid in die Flüssigphase ist aus der
In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (2C3) wird das Reduzieren des CO2-Gehalts in der Flüssigphase aus Stufe (2C2) durch Ansäuern der Flüssigphase mittels anorganischer Säuren durchgeführt. Dadurch gelingt das Austreiben von gelöstem CO2 und/oder als Carbonat gebundenem CO2 aus der Flüssigphase. Bei der Erhöhung des pH-Wertes durch Alkalisieren mit NH3 und/oder CaO oder Ca(OH)2 in der Stufe (2C4) für das Ammoniak-Stripping (3) wurde aufgrund des hohen C02-Gehalts in der Flüssigphase nicht nur das erwünschte Calciumphosphat, sondern in hohem Anteil auch unerwünschtes Calciumcarbonat entstehen und ausfallen. Vor dem Alkalisieren der Flüssigphase für das Ammoniak-Stripping in der nachfolgenden Stufe (2C4) wird daher der C02-Gehalt in der Flüssigphase erfindungsgemäß durch Ansäuern der Flüssigphase und Austreiben von gelöstem CO2 und/oder als Carbonat gebundenes CO2 reduziert. Das Ansäuern erfolgt bevorzugt mit Phosphorsäure. Das Austreiben des CO2 kann mit Vorteil durch Erhöhung der Temperatur und/oder durch Rühren oder anderweitiges Bewegen des Reaktionsansatzes beschleunigt werden.In preferred embodiments of step (2C3), the reduction of the CO 2 content in the liquid phase from step (2C2) is carried out by acidifying the liquid phase using inorganic acids. This succeeds in expelling dissolved CO 2 and/or CO 2 bound as carbonate from the liquid phase. When increasing the pH value by making it alkaline with NH 3 and/or CaO or Ca(OH) 2 in the step (2C4) for the ammonia stripping (3), not only the desired result was achieved due to the high CO 2 content in the liquid phase Calcium phosphate, but also a high proportion of unwanted calcium carbonate and precipitate. Before the liquid phase is alkalized for the ammonia stripping in the subsequent stage (2C4), the CO 2 content in the liquid phase is reduced according to the invention by acidifying the liquid phase and driving out dissolved CO 2 and/or CO 2 bound as carbonate. The acidification is preferably carried out with phosphoric acid. The expulsion of the CO 2 can advantageously be accelerated by increasing the temperature and/or by stirring or otherwise moving the reaction mixture.
In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (2C4) wird das Alkalisieren der Flüssigphase aus Stufe (2C3) mittels Zugabe von NaOH durchgeführt gegebenenfalls unter weiterer Zugabe von CaO oder Ca(OH)2 (Kalkmilch), insbesondere gegebenenfalls unter weiterer Zugabe von Ca(OH)2 (Kalkmilch). In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (2C4) wird das Austreiben des Ammoniaks [NH3] (Ammoniak-Stripping 3) unter Erwärmung durchgeführt. In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (2C4) wird das Austreiben des Ammoniaks [NH3] (Ammoniak-Stripping 3) durch Anlegen eines Unterdruckes durchgeführt. In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (2C4) wird das Austreiben des Ammoniaks [NH3] (Ammoniak-Stripping 3) mit Hilfe eines Luft- oder Dampfstromes durchgeführt. In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (2C4) wird das Austreiben des Ammoniaks [NH3] (Ammoniak-Stripping) unter Erwärmung und mit Hilfe eines Luft- oder Dampfstromes durchgeführt (Ammoniak-Stripping 3).Das Freisetzen und Austreiben des Ammoniaks in der Flüssigphase in Stufe (2C4) des erfindungsgemäßen Verfahrens, das sogenannte Ammoniak-Stripping, ist grundsätzlich bekannt. Es erfolgt erfindungsgemäß durch Alkalisieren der Flüssigphase, beispielsweise mittels CaO oder Ca(OH)2 (Kalkmilch), gegebenenfalls im Gemisch mit NaOH, und Austreiben des gasförmigen Ammoniaks unter Erwärmung und/oder durch Anlegen eines Unterdruckes und/oder mit Hilfe eines Luft- oder Dampfstromes. Dabei kann die Alkalisierung der Flüssigphase bis zu einem pH-Wert von 9 bis 14, vorzugsweise 10 bis 13, besonders bevorzugt 11 bis 12. Der ausgetriebene gasförmige Ammoniak kann in Mineralsäure oder Wasser (Ammoniakwasser) absorbiert werden.In preferred embodiments of stage (2C4), the liquid phase from stage (2C3) is made alkaline by adding NaOH, optionally with further addition of CaO or Ca(OH) 2 (milk of lime), in particular optionally with further addition of Ca(OH) 2 (milk of lime). In preferred embodiments of stage (2C4), the driving off of the ammonia [NH 3 ] (ammonia stripping 3) is carried out with heating. In preferred embodiments of stage (2C4), the ammonia [NH 3 ] is driven off (ammonia stripping 3) by applying a reduced pressure. In preferred embodiments of stage (2C4), the ammonia [NH 3 ] (ammonia stripping 3) is driven off with the aid of an air or steam stream. In preferred embodiments of stage (2C4), the driving out of the ammonia [NH 3 ] (ammonia stripping) is carried out with heating and with the aid of an air or steam stream (ammonia stripping 3). The release and driving out of the ammonia in the liquid phase in Stage (2C4) of the process according to the invention, known as ammonia stripping, is known in principle. It is carried out according to the invention by making the liquid phase alkaline, for example using CaO or Ca(OH) 2 (lime milk), optionally mixed with NaOH, and driving out the gaseous ammonia with heating and/or by applying a reduced pressure and/or with the aid of an air or steam flow. The liquid phase can be alkalized up to a pH of 9 to 14, preferably 10 to 13, particularly preferably 11 to 12. The expelled gaseous ammonia can be absorbed in mineral acid or water (ammonia water).
In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (2C5), dem Fällen und Abtrennen von Calcium-Phosphat aus der Flüssigphase aus Stufe (2C4) liegt das Calcium-Phosphat vorzugsweise als Tricalcium-Phosphat [Ca3(PO4)2] oder Hydroxylapatit [Ca5(PO4)3(OH)] vor. Calcium-Phosphat umfasst hier allerdings Ca3(PO4)2), CaHPO4, Ca5(PO4)3(OH) und Ca(H2PO4)2. In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (2C5) wird das Abtrennen von Calcium-Phosphat aus der Flüssigphase mittels Filtration, Zentrifugation, Sedimentation oder einer Kombination der vorgenannten Methoden durchgeführt.In preferred embodiments of stage (2C5), the precipitation and separation of calcium phosphate from the liquid phase from stage (2C4), the calcium phosphate is preferably in the form of tricalcium phosphate [Ca 3 (PO 4 ) 2 ] or hydroxyapatite [Ca 5 ( PO 4 ) 3 (OH)]. Here, however, calcium phosphate includes Ca 3 (PO 4 ) 2 ), CaHPO4, Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH) and Ca(H 2 PO 4 ) 2 . In preferred embodiments of step (2C5), the removal of calcium phosphate from the liquid phase is carried out by means of filtration, centrifugation, sedimentation or a combination of the aforementioned methods.
In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (2D1), wird das gefällte und abgetrennte Calcium-Phosphat aus Stufe (2C5) zum getrockneten Klärschlamm aus Stufe (2A) zugemischt, wobei verschiedene Methoden zur Mischung verwendet werden können. Das Ziel dieser Zumischung ist es, die üblicherweise das Calcium-Phosphat aus Stufe (2C5) begleitenden organischen Reste durch die folgende Verbrennung in der Stufe (2D2) zu eliminieren.In preferred embodiments of stage (2D1), the precipitated and separated calcium phosphate from stage (2C5) is admixed to the dried sewage sludge from stage (2A), it being possible to use various mixing methods. The aim of this admixture is to eliminate the organic residues usually accompanying the calcium phosphate from step (2C5) by the subsequent combustion in step (2D2).
In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (2D2) wird die Mischung aus gefälltem und abgetrenntem Calcium-Phosphat aus Stufe (2C4) und getrocknetem Klärschlamm aus Stufe (2A2) zu Klärschlammasche verbrannt, wobei auch die am Calcium-Phosphat aus Stufe (2C4) anhängenden organischen Reste verbrannt werden. In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (2D2) erfolgt die Verbrennung der Mischung aus gefälltem und abgetrenntem Calcium-Phosphat aus Stufe (2C4) und getrocknetem Klärschlamm aus Stufe (2A2) zu Klärschlammasche in einer Abfall-Verbrennungsanlage bei 600° bis 1.200 °C, vorzugsweise bei 800° bis 900°C.In preferred embodiments of stage (2D2), the mixture of precipitated and separated calcium phosphate from stage (2C4) and dried sewage sludge from stage (2A2) is incinerated to form sewage sludge ash, with the organic residues attached to the calcium phosphate from stage (2C4) also being removed be burned. In preferred embodiments of stage (2D2), the mixture of precipitated and separated calcium phosphate from stage (2C4) and dried sewage sludge from stage (2A2) is incinerated to form sewage sludge ash in a waste incineration plant at 600° to 1,200° C., preferably at 800° to 900°C.
In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (1D2) wird der getrocknete Klärschlamm aus Stufe (1A2) zu Klärschlammasche verbrannt, wobei insbesondere die organischen Reste verbrannt werden. In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (1D2) erfolgt die Verbrennung von Klärschlamm aus Stufe (1A2) zu Klärschlammasche in einer Abfall-Verbrennungsanlage bei 600° bis 1.200 °C, vorzugsweise bei 800° bis 900°C.In preferred embodiments of stage (1D2), the dried sewage sludge from stage (1A2) is incinerated to form sewage sludge ash, the organic residues in particular being incinerated. In preferred embodiments of stage (1D2), the incineration of sewage sludge from stage (1A2) to sewage sludge ash takes place in a waste incineration plant at 600° to 1,200°C, preferably at 800° to 900°C.
In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (1D3) oder (2D3) wird die Klärschlammasche aus Stufe (1D2) oder (2D2) mit Phosphorsäure behandelt. Vorzugsweise erfolgt diese Behandlung während einer Zeitdauer von unter 5 Minuten oder von unter 2 Minuten oder von zwischen 5 Minuten und 45 Minuten oder von 2 bis 300 Minuten, vorzugsweise von 10 bis 60 Minuten und vorzugsweise erfolgt diese Behandlung bei einer Temperatur von über 40 °C oder von über 50°C oder von 20°C bis 90°C, vorzugsweise von 60 bis 80°C.Vorzugsweise liegt die Säure in einer Konzentration von 5 Gew.% bis 50 Gew.%, vorzugsweise 10 Gew.% bis 30 Gew.% (in wässriger Verdünnung) vor und/oder wird die Klärschlammasche in einem Reaktor mit der Säure behandelt und/oder beträgt der Anteil an Klärschlammasche 5 Gew.% bis 50 Gew.%, vorzugsweise 20 Gew.% bis 30 Gew.% bezogen auf die Säure.In preferred embodiments of step (1D3) or (2D3), the sewage sludge ash from step (1D2) or (2D2) is treated with phosphoric acid. Preferably, this treatment is carried out for a time of less than 5 minutes, or less than 2 minutes, or between 5 minutes and 45 minutes, or from 2 to 300 minutes, preferably from 10 to 60 minutes, and preferably this treatment is carried out at a temperature above 40°C or from above 50°C or from 20°C to 90°C, preferably from 60 to 80°C. Preferably the acid is at a concentration of from 5% to 50%, preferably from 10% to 30% by weight .% (in aqueous dilution) before and/or the sewage sludge ash is treated with the acid in a reactor and/or the proportion of sewage sludge ash is 5% by weight to 50% by weight, preferably 20% by weight to 30% by weight on the acid.
In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (2D4) erfolgt ein Abtrennen des säureunlöslichen Teils der behandelten Klärschlammasche aus Stufe (1 D3) oder (2D3), so dass ein säureunlöslicher Teil und ein Filtrat oder Überstand in Form einer phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit entsteht. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wird der säureunlösliche Teil der behandelten Klärschlammasche aus Stufe (1 D3) oder (2D3) durch mechanische Filtrations- und/oder Entwässerungsverfahren abgeschieden. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, erfolgt die Abscheidung des säureunlöslichen Teils der der behandelten Klärschlammasche aus Stufe (1 D3) oder (2D3) mit Entwässerungsaggregaten (z.B. Vakuumbandfilter, Kammerfilterpresse, Membran-Filterpresse, Siebbandpresse, Zentrifuge). In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, erfolgt die Abscheidung des säureunlöslichen Teils der behandelten Klärschlammasche aus Stufe (1D3) oder (2D3) mit einem Vakuumbandfilter. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wird nach Abscheidung des säureunlöslichen Teils der behandelten Klärschlammasche aus Stufe (1 D3) oder (2D3) der Rückstand in den Filteraggregaten mit Wasser gewaschen und das Waschwasser in die Stufe (1 D3) oder (2D3) zurückgeführt.In preferred embodiments of stage (2D4), the acid-insoluble part of the treated sewage sludge ash from stage (1D3) or (2D3) is separated, resulting in an acid-insoluble part and a filtrate or supernatant in the form of a liquid containing phosphoric acid. In preferred embodiments of the invention, the acid-insoluble portion of the treated sewage sludge ash from step (1D3) or (2D3) is separated by mechanical filtration and/or dewatering processes. In preferred embodiments of the invention, the acid-insoluble part of the treated sewage sludge ash from stage (1D3) or (2D3) is separated with dewatering units (e.g. vacuum belt filter, chamber filter press, membrane filter press, belt filter press, centrifuge). In preferred embodiments of the invention, the acid-insoluble part of the treated sewage sludge ash from step (1D3) or (2D3) is separated off with a vacuum belt filter. In preferred embodiments of the invention, after separation of the acid-insoluble part of the treated sewage sludge ash from stage (1D3) or (2D3), the residue is washed with water in the filter units and the washing water is returned to stage (1D3) or (2D3).
In bevorzugten Ausführungsformen Stufe (1 D5) oder (2D5) wird zumindest ein Teil der phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1 D4) oder (2D4) zur Verwendung in Stufe (1D3) oder (2D3) zurückgeführt. Vorzugsweise werden mindestens 10% der phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1 D4) oder (2D4) zur Verwendung in Stufe (1 D3) oder (2D3) zurückgeführt, besonders bevorzugt mindestens 20% noch mehr bevorzugt 20% bis 80%, und am meisten bevorzugt 40% bis 60%, bezogen auf die gesamte erhaltene Menge der phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1 D4) oder (2D4).In preferred embodiments of stage (1D5) or (2D5), at least part of the phosphoric acid-containing liquid from stage (1D4) or (2D4) is recycled for use in stage (1D3) or (2D3). Preferably at least 10% of the phosphoric acid-containing liquid from stage (1D4) or (2D4) is recycled for use in stage (1D3) or (2D3), more preferably at least 20%, even more preferably 20% to 80%, and am most preferably 40% to 60%, based on the total amount of the phosphoric acid-containing liquid obtained from step (1D4) or (2D4).
In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (1 D6) oder (2D6) wird die phosphorsäure-haltige Flüssigkeit aus Stufe (1 D4) oder (2D4) durch Zugeben von Schwefelsäure zur phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1 D4) oder (2D4) gereinigt, so dass ein Kalziumsulfat-Präzipitat gewonnen und abgeschieden wird. Dem kann sich - allerdings nur in einer bevorzugten Ausführungsform - das Anwenden von lonenaustausch oder Flüssig-Flüssig Extraktion anschliessen, wobei der Ionentausch (insbesondere unter Verwendung von Ionenaustauscher-Harzen und Regeneration mit Mineralsäuren - bevorzugt ist. Es entsteht in jedem Fall eine gereinigte phosphorsäure-haltige Flüssigkeit.
Bezüglich der Reinigung durch Zugabe von Schwefelsäure zur phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1D4) oder (2D4) erfolgt die Zugabe von Schwefelsäure vorzugsweise in einem Rührreaktor. Weiter ist es bevorzugt, dass die Schwefelsäure in einer Verdünnung von 10 bis 98 Gew. %, vorzugsweise 40 bis 80 Gew.% zugegeben wird, bevorzugt in einem Rührreaktor, wobei die Schwefelsäure bevorzugt in einem Mol-Verhältnis zugegeben wird, das der gelösten Kalzium-Konzentration von 0,5 Ca zu 1,5 SO4, vorzugsweise 1,0 Ca zu 1,0 SO4 entspricht. Dabei beträgt die Verweilzeit im Rührreaktor nach Zugabe der Schwefelsäure 5 bis 60 Minuten, vorzugsweise 10 bis 30 Minuten und/oder beträgt die Reaktionstemperatur (Ausfällung von Kalziumsulfat nach Zugabe von Schwefelsäure) im Rühreaktor 20° bis 90°C, vorzugsweise 60° bis 90°C. Weiter ist es bevorzugt, dass das Kalziumsulfat-Präzipitat mit einem mechanischen Filtrations- und/oder Entwässerungsverfahren gewonnen und abgeschieden wird. Bevorzugt erfolgt die Abscheidung das Kalziumsulfat-Präzipitats mit Entwässerungsaggregaten (z.B. Vakuumbandfilter, Kammerfilterpresse, Membran-Filterpresse, Siebbandpresse, Zentrifuge). Besonders bevorzugt erfolgt die Abscheidung das Kalziumsulfat-Präzipitats mit einem Vakuumbandfilter. Vorzugsweise wird nach Abscheidung des Kalziumsulfat-Präzipitats der Rückstand in den Filteraggregaten mit Wasser gewaschen und das Waschwasser zur Verwendung in Stufe (1D3) oder (2D3) zurückgeführt.In preferred embodiments of stage (1D6) or (2D6), the liquid containing phosphoric acid from stage (1D4) or (2D4) is purified by adding sulfuric acid to the liquid containing phosphoric acid from stage (1D4) or (2D4), so that a calcium sulfate precipitate is recovered and separated. That can be - but only In a preferred embodiment, the use of ion exchange or liquid-liquid extraction is followed, with ion exchange (in particular using ion exchange resins and regeneration with mineral acids) being preferred. In any case, a purified liquid containing phosphoric acid is formed.
With regard to purification by adding sulfuric acid to the phosphoric acid-containing liquid from stage (1D4) or (2D4), the sulfuric acid is preferably added in a stirred reactor. It is also preferred that the sulfuric acid is added in a dilution of 10 to 98% by weight, preferably 40 to 80% by weight, preferably in a stirred reactor, with the sulfuric acid preferably being added in a molar ratio that of the dissolved calcium - Concentration of 0.5 Ca to 1.5 SO4, preferably 1.0 Ca to 1.0 SO4 equivalent. The residence time in the stirred reactor after addition of the sulfuric acid is 5 to 60 minutes, preferably 10 to 30 minutes, and/or the reaction temperature (precipitation of calcium sulfate after addition of sulfuric acid) in the stirred reactor is 20° to 90° C., preferably 60° to 90° C It is further preferred that the calcium sulphate precipitate is recovered and separated using a mechanical filtration and/or dewatering process. The calcium sulphate precipitate is preferably separated off using dewatering units (eg vacuum belt filter, chamber filter press, membrane filter press, perforated belt press, centrifuge). The calcium sulphate precipitate is particularly preferably separated off using a vacuum belt filter. Preferably, after the calcium sulphate precipitate has been separated off, the residue in the filter units is washed with water and the washing water is recycled for use in step (1D3) or (2D3).
In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (1D7) oder (2D7) wird zumindest ein Teil der gereinigten phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1D6) oder (2D6) konzentriert, so dass Phosphorsäure gewonnen und abgeschieden wird, wobei dies bevorzugt durch Eindampfung erfolgt.In preferred embodiments of step (1D7) or (2D7), at least part of the purified phosphoric acid-containing liquid from step (1D6) or (2D6) is concentrated so that phosphoric acid is recovered and separated, this preferably being done by evaporation.
In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (2E) werden das in Stufe (2B2) gewonnene Ammoniak [NH3] und/oder das in Stufe (2C4) gewonnene Ammoniak [NH3] mit Phosphorsäure [H3PO4] in Form der phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (2D4), der gereinigten phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (2D6) und/oder der Phosphorsäure aus Stufe (2D7) umgesetzt, wobei Ammonium-Phosphat-Verbindung erhalten wird. Vorzugsweise ist die Ammonium-Phosphat-Verbindung Di-Ammoniumhydrogenphosphat [(NH4)2HPO4] (Dünger). Das entstehende Diammoniumphosphat kann als wässrige, ca. 10%tige Lösung direkt als Düngemittel lokal eingesetzt oder durch Eindampfen und Kühlen auskristallisiert und zu einem gängigen NP-Dünger getrocknet und granuliert werden, das optionale Abtrennen der gewonnenen Ammonium-Phosphat-Verbindung. Vorzugsweise wird die Phosphorsäure in Form der phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1D4) oder der gereinigten phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1D6) zugesetzt. Vorzugsweise wird die Phosphorsäure in Form der phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1D4) zugesetzt. Vorzugsweise wird die Phosphorsäure in Form der der gereinigten phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1D6) zugesetzt, insbesondere nach der Fällung von Kalziumsulfat-Präzipitat CaSO4. Vorzugsweise wird die Phosphorsäure mit einer Konzentration von 10 - 15% verwendet. Die Phosphorsäure [H3PO4] kann auch in einer Konzentration von 40 - 89 Gew.-%, oder in einer Konzentration von 50 - 75 Gew.-% eingesetzt werden. Vorzugsweise wird der Ammoniak in Form von Ammoniakwasser verwendet. Vorzugsweise wird der Ammoniak mit einer Konzentration von ca. 25% verwendet. Vorzugsweise wird der Ammoniak in Form von Ammoniakwasser mit einer Konzentration von ca. 25% verwendet. Vorzugsweise wird der Ammoniak mit der Phosphorsäure in einem Riesler (Phosphorsäure-Riesler) umgesetzt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Stufe (2E) das in Stufe (2B2) und das in Stufe (2C4) gewonnene Ammoniak mit Phosphorsäure umgesetzt. Vorzugsweise wird die Phosphorsäure in Form der gereinigten phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (2D6) und/oder der Phosphorsäure aus Stufe (2D7) verwendet.In preferred embodiments of stage (2E), the ammonia [NH3] obtained in stage (2B2) and/or the ammonia [NH3] obtained in stage (2C4) are extracted with phosphoric acid [H 3 PO 4 ] in the form of the phosphoric acid-containing liquid Stage (2D4), the purified phosphoric acid-containing liquid from stage (2D6) and/or the phosphoric acid from stage (2D7) are reacted to give ammonium phosphate compound. Preferably, the ammonium phosphate compound is di-ammonium hydrogen phosphate [(NH 4 ) 2 HPO 4 ] (fertilizer). The resulting diammonium phosphate can be used locally as an aqueous, approx. 10% solution directly as a fertilizer or crystallized out by evaporation and cooling and dried and granulated to form a common NP fertilizer, with the optional separation of the ammonium phosphate compound obtained. The phosphoric acid is preferably added in the form of the phosphoric acid-containing liquid from step (1D4) or the purified phosphoric acid-containing liquid from step (1D6). The phosphoric acid is preferably added in the form of the phosphoric acid-containing liquid from step (1D4). The phosphoric acid is preferably added in the form of the purified phosphoric acid-containing liquid from step (1D6), in particular after the precipitation of calcium sulphate precipitate CaSO4. Preferably, the phosphoric acid is used at a concentration of 10-15%. The phosphoric acid [H 3 PO 4 ] can also be used in a concentration of 40-89% by weight, or in a concentration of 50-75% by weight. The ammonia is preferably used in the form of ammonia water. Preferably, the ammonia is used at a concentration of about 25%. The ammonia is preferably used in the form of ammonia water with a concentration of about 25%. The ammonia is preferably reacted with the phosphoric acid in a trickle (phosphoric acid trickle). In a preferred embodiment, in stage (2E) the ammonia obtained in stage (2B2) and in stage (2C4) is reacted with phosphoric acid. The phosphoric acid is preferably used in the form of the purified phosphoric acid-containing liquid from step (2D6) and/or the phosphoric acid from step (2D7).
In bevorzugten Ausführungsformen der Stufe (1E) wird das in Stufe (1B2) gewonnene Ammoniak [NH3] mit Phosphorsäure [H3PO4] in Form der phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1D4), der gereinigten phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1D6) und/oder der Phosphorsäure aus Stufe (1D7) umgesetzt, wobei Ammonium-Phosphat-Verbindung erhalten wird. Vorzugsweise ist die Ammonium-Phosphat-Verbindung Di-Ammoniumhydrogenphosphat [(NH4)2HPO4] (Dünger). Das entstehende Diammoniumphosphat kann als wässrige, ca 10%tige Lösung direkt als Düngemittel lokal eingesetzt oder durch Eindampfen und Kühlen auskristallisiert und zu einem gängigen NP-Dünger getrocknet und granuliert werden, das optionale Abtrennen der gewonnenen Ammonium-Phosphat-Verbindung. Vorzugsweise wird die Phosphorsäure in Form der phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1D4) oder der gereinigten phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1D6) zugesetzt. Vorzugsweise wird die Phosphorsäure in Form der phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1D4) zugesetzt. Vorzugsweise wird die Phosphorsäure in Form der der gereinigten phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1D6) zugesetzt, insbesondere nach der Fällung von Kalziumsulfat-Präzipitat CaSO4. Vorzugsweise wird die Phosphorsäure mit einer Konzentration von 10 - 15% verwendet. Die Phosphorsäure [H3PO4] kann auch in einer Konzentration von 40 - 89 Gew.-%, oder in einer Konzentration von 50 - 75 Gew.-% eingesetzt werden. Vorzugsweise wird der Ammoniak in Form von Ammoniakwasser verwendet. Vorzugsweise wird der Ammoniak mit einer Konzentration von ca. 25% verwendet. Vorzugsweise wird der Ammoniak in Form von Ammoniakwasser mit einer Konzentration von ca. 25% verwendet. Vorzugsweise wird der Ammoniak mit der Phosphorsäure in einem Riesler (Phosphorsäure-Riesler) umgesetzt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Stufe (1E) das in Stufe (1B2) gewonnene Ammoniak mit Phosphorsäure umgesetzt. Vorzugsweise wird die Phosphorsäure in Form der gereinigten phosphorsäure-haltigen Flüssigkeit aus Stufe (1D6) und/oder der Phosphorsäure aus Stufe (1D7) verwendet.In preferred embodiments of stage (1E), the ammonia [NH3] obtained in stage (1B2) is combined with phosphoric acid [H 3 PO 4 ] in the form of the phosphoric acid-containing liquid from stage (1D4), the purified phosphoric acid-containing liquid from stage ( 1D6) and/or the phosphoric acid from stage (1D7) to give an ammonium phosphate compound. Preferably, the ammonium phosphate compound is di-ammonium hydrogen phosphate [(NH 4 ) 2 HPO 4 ] (fertilizer). The resulting diammonium phosphate can be used locally as an aqueous, approx. 10% solution directly as a fertilizer or crystallized out by evaporation and cooling and dried and granulated to form a common NP fertilizer, with the optional separation of the ammonium phosphate compound obtained. The phosphoric acid is preferably added in the form of the phosphoric acid-containing liquid from step (1D4) or the purified phosphoric acid-containing liquid from step (1D6). The phosphoric acid is preferably added in the form of the phosphoric acid-containing liquid from step (1D4). The phosphoric acid is preferably added in the form of the purified phosphoric acid-containing liquid from step (1D6), in particular after the precipitation of calcium sulphate precipitate CaSO4. before preferably the phosphoric acid is used at a concentration of 10-15%. The phosphoric acid [H 3 PO 4 ] can also be used in a concentration of 40-89% by weight, or in a concentration of 50-75% by weight. The ammonia is preferably used in the form of ammonia water. Preferably, the ammonia is used at a concentration of about 25%. The ammonia is preferably used in the form of ammonia water with a concentration of about 25%. The ammonia is preferably reacted with the phosphoric acid in a trickle (phosphoric acid trickle). In a preferred embodiment, the ammonia obtained in stage (1B2) is reacted with phosphoric acid in stage (1E). The phosphoric acid is preferably used in the form of the purified phosphoric acid-containing liquid from step (1D6) and/or the phosphoric acid from step (1D7).
Definitionen:Definitions:
Der Begriff „Calcium-Phosphat“ im Sinne der Erfindung umfasst Ca3(PO4)2), CaHPO4, Ca5(PO4)3(OH) und Ca(H2PO4)2.The term “calcium phosphate” within the meaning of the invention includes Ca 3 (PO 4 ) 2 ), CaHPO 4 , Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH) and Ca(H 2 PO 4 ) 2 .
Der Begriff „Asche“ im Sinne der Erfindung bezieht sich auf jeglichen festen Rückstand aus der Verbrennung organischen Materials. Im Sinne dieser Erfindung ist es insbesondere der feste Rückstand aus der Verbrennung von Klärschlamm. Im Prinzip kann es aber auch der feste Rückstand aus der Verbrennung von biologisch abbaubaren Abfällen, Bioabfällen und/oder Tierabfällen, Schlachtabfällen, z.B. Tiermehl. Asche besteht vor allem aus Oxiden und (Bi-)Karbonaten diverser Metalle, z. B. Al2O3, CaO, Fe2O3, MgO, MnO, P2O5, P4O10, K2O, SiO2, Na2CO3, NaHCO3, etc.The term "ash" for the purpose of the invention refers to any solid residue from the combustion of organic material. In the context of this invention, it is in particular the solid residue from the incineration of sewage sludge. In principle, however, it can also be the solid residue from the incineration of biodegradable waste, biowaste and/or animal waste, slaughterhouse waste, eg animal meal. Ash mainly consists of oxides and (bi)carbonates of various metals, e.g. B. Al 2 O 3 , CaO, Fe 2 O 3 , MgO, MnO, P 2 O 5 , P 4 O 10 , K 2 O, SiO 2 , Na 2 CO 3 , NaHCO 3 , etc.
Der Begriff „phosphathaltige Asche“ im Sinne der Erfindung bezieht sich auf Aschen, wie hierin definiert, die mindestens ein Phosphat, wie hierin definiert, enthalten.The term "phosphate-containing ash" as used herein refers to ash as defined herein containing at least one phosphate as defined herein.
Der Begriff „Phosphate“ im Sinne der Erfindung bezieht sich zum einen auf P2O5 und P4O10. Weiterhin betrifft der Begriff „Phosphate“ die Salze und Ester der Orthophosphorsäure (H3PO4), und schließt ausdrücklich auch die Kondensate (Polymere) der Orthophosphorsäure und ihre Ester ein. Insbesondere betrifft der Begriff „Phosphate“ metallische Salze der Phosphorsäure mit der allgemeinen Formel X(Y)m(PO4)n, wobei X und wahlweise Y, ein Metall ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Beryllium, Bismut, Blei, Kadmium, Chrom, Eisen, Gallium, Indium, Kalium, Kobalt, Kupfer, Magnesium, Mangan, Molybdän, Natrium, Nickel, Osmium, Palladium, Rhodium, Ruthenium, Strontium, Titan, Vanadium, Wolfram, Zink, Zinn.The term “phosphate” within the meaning of the invention refers on the one hand to P 2 O 5 and P 4 O 10 . Furthermore, the term “phosphates” relates to the salts and esters of orthophosphoric acid (H 3 PO 4 ), and expressly also includes the condensates (polymers) of orthophosphoric acid and their esters. In particular, the term "phosphates" refers to metallic salts of phosphoric acid having the general formula X(Y)m(PO 4 )n, where X, and optionally Y, is a metal selected from the group consisting of aluminum, beryllium, bismuth, lead, Cadmium, Chromium, Iron, Gallium, Indium, Potassium, Cobalt, Copper, Magnesium, Manganese, Molybdenum, Sodium, Nickel, Osmium, Palladium, Rhodium, Ruthenium, Strontium, Titanium, Vanadium, Tungsten, Zinc, Tin.
Der Begriff „Präzipitat“ im Sinne der Erfindung bezeichnet das Ausscheiden eines gelösten Stoffes als Feststoff aus einer Lösung, üblicherweise ausgelöst durch Zusätze von geeigneten Substanzen (Fällungsmittel). Insbesondere umfasst der Begriff jeglichen vollständig oder teilweise unlöslichen Niederschlag in Form von Flocken, Tröpfchen oder kristallinem Material, in jeglicher mikrokristallinen, kristallinen oder amorphen Form. Der Begriff „Präzipitat“ schließt ausdrücklich jegliche weitere Verarbeitung, Modifikation, Raffinierung etc., der im erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Präzipitate zu Pulvern, Pudern, Stäuben, Schüttgut, Granulären Materialien, Grieß etc. ein.The term "precipitate" in the context of the invention refers to the separation of a dissolved substance as a solid from a solution, usually triggered by the addition of suitable substances (precipitating agents). In particular, the term includes any fully or partially insoluble precipitate in the form of flakes, droplets or crystalline material, in any microcrystalline, crystalline or amorphous form. The term "precipitate" expressly includes any further processing, modification, refining, etc., of the precipitates obtained in the process according to the invention to form powders, powders, dust, bulk material, granular materials, semolina, etc.
Der Begriff „Abfall-Verbrennungsanlagen“ im Sinne der Erfindung bezieht sich auf sämtliche Anlagen, Einrichtungen und dergleichen, die zur Verbrennung der atmosphärisch brennbaren Anteile von jeglicher Art von Abfall geeignet sind.The term "waste incinerators" within the meaning of the invention refers to all systems, facilities and the like that are suitable for incinerating the atmospherically combustible fractions of any type of waste.
Der Begriff „Klärschlamm“ im Sinne der Erfindung bezieht sich auf jede Suspension fein verteilter Teilchen einer festen Substanz in einer Flüssigkeit. Der Klärschlamm kann als Primärschlamm, Rohschlamm, Überschussschlamm, als behandelter und/oder stablisierter Klärschlamm (aerob/anaerob) vorliegen. Insbesondere/vorzugsweise ist es (mechanisch) entwässerter Klärschlamm und/oder insbesondere/vorzugsweise Klärschlamm mit 15% bis 30% Trockenmasse, insbesondere ca. 25% (TM, Trockenmasse).The term "sewage sludge" within the meaning of the invention refers to any suspension of finely divided particles of a solid substance in a liquid. The sewage sludge can be in the form of primary sludge, raw sludge, excess sludge, treated and/or stabilized sewage sludge (aerobic/anaerobic). In particular/preferably it is (mechanically) dewatered sewage sludge and/or in particular/preferably sewage sludge with 15% to 30% dry matter, in particular approx. 25% (DM, dry matter).
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Flüssigkeit, in der die Teilchen suspendiert sind, ein Abwasser wie hierin definiert.In a preferred embodiment, the liquid in which the particles are suspended is a waste water as defined herein.
Der Begriff „Abwasser“ im Sinne der Erfindung bezieht sich auf sämtliche Flüsssigkeiten wässriger Natur, und/oder organischer Natur, oder Mischungen daraus, die nicht Trinkwasserqualität im Sinne der Trinkwasserverordnung (TrinkwV) und/oder von nationalen und/oder internationalen Trinkwassernormen (z.B. der DIN 2000 in Deutschland) haben. Der Begriff Abwasser umfasst weiterhin alle Abwässer gemäß § 54 Abs. 1 Wasserhaushaltsgesetz (WHG).The term "waste water" within the meaning of the invention refers to all liquids of an aqueous nature and/or organic nature, or mixtures thereof, which are not of drinking water quality within the meaning of the Drinking Water Ordinance (TrinkwV) and/or national and/or international drinking water standards (e.g. the DIN 2000 in Germany). The term waste water also includes all waste water according to § 54
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Abwasser im Sinne der Erfindung um durch Gebrauch verunreinigtes bzw. in seinen Eigenschaften oder seiner Zusammensetzung verändertes Wasser. Weiterhin umfasst der Begriff „Abwasser“ im Sinne der Erfindung das durch häuslichen, gewerblichen, landwirtschaftlichen oder sonstigen Gebrauch in seinen Eigenschaften veränderte Wasser und das bei Trockenwetter damit zusammen abfließende Wasser (Schmutzwasser) sowie das von Niederschlägen aus dem Bereich von bebauten oder befestigten Flächen gesammelt abfließende Wasser (Niederschlagswasser). Die aus Anlagen zum Behandeln, Lagern und Ablagern von Abfällen austretenden und gesammelten Flüssigkeiten gelten ebenfalls als Schmutzwasser. Schmutzwasser sind häusliche Abwasser aus Toiletten (Fäkal- oder Schwarzwasser), Sanitäreinrichtungen, Küchen und Waschmaschinen (Wasch- oder Grauwasser) sowie Abwasser aus Betrieben, die in die öffentliche Kanalisation ableiten (gewerbliches oder industrielles Abwasser). Auch aufgeheiztes Wasser aus Kühlanlagen zählt als Abwasser. Abwässer, die bei den verschiedensten Reinigungs- und Behandlungstechniken von Wasseraufbereitungsanlagen anfallen, gehören zu den Abwässern im Sinne der Erfindung.In a preferred embodiment, the wastewater within the meaning of the invention is water that has been contaminated through use or whose properties or composition have changed. Furthermore, the term "wastewater" within the meaning of the invention includes the water whose properties have changed as a result of domestic, commercial, agricultural or other use and the water that runs off together with it in dry weather (dirty water) as well as that collected from precipitation from the area of built-up or paved areas run-off water (rainwater). The from plants to Treatment, storage and disposal of waste spills and collected liquids are also considered waste water. Wastewater is domestic waste water from toilets (faecal or black water), sanitary facilities, kitchens and washing machines (washing or gray water) as well as waste water from companies that discharge into the public sewage system (commercial or industrial waste water). Heated water from cooling systems also counts as waste water. Waste water that occurs in the most varied of cleaning and treatment techniques of water treatment plants belongs to the waste water within the meaning of the invention.
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|---|---|---|---|
| DE102021000786.7A Withdrawn DE102021000786A1 (en) | 2021-02-15 | 2021-02-16 | Process for the combined recovery of phosphate and nitrogen from sewage sludge and possibly biological waste |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102021000786A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009020745A1 (en) | 2009-05-11 | 2010-11-25 | Chemische Fabrik Budenheim Kg | Phosphate recovery on sewage sludge |
| DE102013018650B3 (en) | 2013-11-06 | 2014-09-18 | Remondis Aqua Gmbh & Co. Kg | Process for the treatment of phosphate-containing ashes from waste incineration plants by wet-chemical digestion to obtain aluminum, calcium, phosphorus and nitrogen compounds |
| DE102014006278B3 (en) | 2014-05-02 | 2015-02-26 | Remondis Aqua Gmbh & Co. Kg | A process for purifying crude phosphoric acid (e.g., MGA acid) by adding ashes from waste incinerators comprising recovery of pure phosphoric acid, calcium sulfate, water soluble calcium hydrogen phosphates, and metal salt solution |
| DE102013018652A1 (en) | 2013-11-06 | 2015-05-07 | Remondis Aqua Gmbh & Co. Kg | Process for the treatment of phosphate-containing solids by wet-chemical digestion to obtain aluminum, calcium, phosphorus and nitrogen compounds |
| DE102016122869B4 (en) | 2016-11-28 | 2018-07-05 | Chemische Fabrik Budenheim Kg | Overall process for the treatment of biological waste |
-
2021
- 2021-02-16 DE DE102021000786.7A patent/DE102021000786A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009020745A1 (en) | 2009-05-11 | 2010-11-25 | Chemische Fabrik Budenheim Kg | Phosphate recovery on sewage sludge |
| DE102013018650B3 (en) | 2013-11-06 | 2014-09-18 | Remondis Aqua Gmbh & Co. Kg | Process for the treatment of phosphate-containing ashes from waste incineration plants by wet-chemical digestion to obtain aluminum, calcium, phosphorus and nitrogen compounds |
| DE102013018652A1 (en) | 2013-11-06 | 2015-05-07 | Remondis Aqua Gmbh & Co. Kg | Process for the treatment of phosphate-containing solids by wet-chemical digestion to obtain aluminum, calcium, phosphorus and nitrogen compounds |
| DE102014006278B3 (en) | 2014-05-02 | 2015-02-26 | Remondis Aqua Gmbh & Co. Kg | A process for purifying crude phosphoric acid (e.g., MGA acid) by adding ashes from waste incinerators comprising recovery of pure phosphoric acid, calcium sulfate, water soluble calcium hydrogen phosphates, and metal salt solution |
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