EP3500529A1 - Anlage zur gewinnung von phosphatsalzen sowie verfahren zum betreiben dieser anlage - Google Patents

Anlage zur gewinnung von phosphatsalzen sowie verfahren zum betreiben dieser anlage

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EP3500529A1
EP3500529A1 EP17764518.1A EP17764518A EP3500529A1 EP 3500529 A1 EP3500529 A1 EP 3500529A1 EP 17764518 A EP17764518 A EP 17764518A EP 3500529 A1 EP3500529 A1 EP 3500529A1
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EP
European Patent Office
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reactor
recirculation
plant
phosphate
phosphate salts
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17764518.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Siegfried Egner
Iosif Mariakakis
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the invention relates to a plant for the production of
  • Phosphate salts especially MAP or KMP
  • phosphate-containing liquids such as process or effluents with one or more reactors, each comprising two electrodes of opposite polarity and the one reaction space between them
  • each reactor having an inlet and a drain.
  • the elements nitrogen, potassium, and phosphorus are essential substances among other elements for plant growth. These are usually contained as ions in solid or liquid organic waste or wastewater. to Treatment of this waste or waste water, eg municipal wastewater, these substances must be removed on the one hand to protect the environment (eutrophication). On the other hand, it is also important in terms of sustainability, this
  • Phosphate salts such as magnesium ammonium phosphate (MAP) or potassium magnesium phosphate (KMP) are high quality
  • the spontaneous precipitation of MAP or KMP is limited by the usually low magnesium concentration.
  • the addition of magnesium hydroxide, magnesium oxide or water-soluble magnesium salts to MAP precipitation is known.
  • magnesium hydroxide or magnesium oxides e.g. to wastewater or other organic substances to be treated
  • the optimum pH for precipitating MAP is 8.5-9, for KMP the value is even higher.
  • the number of reactors arranged in series ie the length of the system and thus the minimum residence time of the liquid in the reactor, must be selected accordingly in order to supply sufficient magnesium ions.
  • a disadvantage is that the number of series-connected reactors of this Minimum speed or the degraded phosphate load depends and thus the operation is not flexible.
  • the invention solves this problem by a system with one or more reactors, each comprising two electrodes of opposite polarity and spanning a reaction space between them, each reactor having an inlet and a drain and wherein the flow into a recirculation and in a Downstream divides and the recirculation part of the liquid of the
  • the liquid is passed several times through a reactor and passes through the electrochemical process several times until the amount of magnesium ions required for the degradation of the phosphate
  • Raising the pH preferably at least 8 or even at least 8.5 or even increase to 9.5 or more and so the precipitation of MAP and / or KMP is possible or supported.
  • the number of series-connected reactors advantageously from the
  • Salt crystals are transported by the flow and do not sediment.
  • the discharge of salt crystals from the system (plant) can be done early, especially after each reactor, yet high conversion rate and efficiency, since the recoverable in each reactor amount of MAP or KMP is increased compared to the tubular reactor construction according to the prior art.
  • the crystals can also be deposited only after several series-connected reactors or after each reactor.
  • outlet of one or more reactors opens into a storage container, from which in turn the recirculation branches off.
  • the removal device can be on the suction or the
  • a crystal separation unit such as a sedimentation tank or a filter, can be provided as removal device.
  • ammonia formed becomes volatile and can be sent to further use together with or separately from the released hydrogen. Because ammonium is usually around one
  • both substances are formed simultaneously and preferably also separated simultaneously.
  • the reactor the effluent and / or the recirculation to comprise a unit for collecting and separating off gases
  • ammonia together with hydrogen for material and / or energetic utilization either in the course and / or the recirculation of e.g. in combination with the crystal separation or directly via one in the reactor
  • the system in addition to the required flow velocity to avoid to be unwanted settling of crystals and in order to be independent of the supplied and degraded phosphate load in terms of the number of reactors, so that the system feed rate (flow) (Q D ) and the
  • Recirculation amount (Q R ) are set to one another so that the pH at a desired location a value pH> 8, especially pH> 8.5 preferably> 9 and thus promotes the demixing of ammonia in addition to the particularly efficient crystallization of phosphate salts is, in particular by the reaction space of
  • reactors are connected in parallel. It also combinations are possible. For example, two or more reactors may be connected in parallel to be arranged in series with other reactors. In this case, the recirculation and optionally also the gas or crystal separation can be arranged so that it is provided for each individual reactor. But it can also be, for example
  • Reactors may be arranged in parallel or in series, wherein the recirculation leads to the inlet of the first or a previous series-connected reactor or feeds the inlet of several parallel-connected reactors.
  • the required pH increase of a reactor can be individually set or achieved or the pH increase of several
  • Reactors jointly influenced.
  • the flow of supplied liquid in the inlet to the flow in the recirculation is designed so that at least as much recirculation as inlet the
  • Reactor is fed.
  • the flow rate of the recirculation is greater than the flow rate of the inlet.
  • Ammonia which can also be processed into fertilizer. It can be provided as in the prior art that one of the electrodes is a sacrificial electrode, in particular of magnesium-containing material, so that MAP or KMP can be formed.
  • the invention relates to a method for
  • phosphate-containing liquids such as process or wastewater, in particular MAP and KMP
  • a drain stream is separated into a downstream and a recirculation (recirculation) and the
  • the pH preferably be set to> 8, in particular to> 8.5 and preferably to> 9, so that In addition to a preferred high flow rate, a particularly efficient phosphate salt precipitation takes place, if appropriate, hydrogen and also volatile ammonia can be separated off and recovered or utilized for the fertilizer industry.
  • Such a method and such a device can be used particularly advantageously in the context of municipal sewage treatment plants and other biological sewage treatment plants.
  • the invention therefore also relates to the implementation, ie use of the process in a biological wastewater treatment plant and the biological treatment plant comprising a biological stage, a biomass separation and downstream of the biomass separation
  • the sewage sludge is in particular supplied to a sludge dewatering and there is a Filtratwasserstrom, which is fed back to the inlet of the biological stage.
  • Filtrate water flow is usually loaded with phosphorus and nitrogen.
  • Phosphorus in the process water of a biological treatment plant (eg municipal) is not in the filtrate water
  • an anaerobic treatment step may be used between the biomass separation and the drainage
  • This anaerobic stage liberates phosphorus and ammonium present in the biomass, so that compared to a sewage treatment plant without this anaerobic stage, the cargo at N and P in the filtrate water is increased.
  • Wastewater treatment plant the biological stage is usually aerobic, this is atmospheric oxygen through the ventilation
  • nitrogen is also an important plant adjuvant
  • Filtrate water stream is therefore according to the invention a plant for recovering phosphate salts from phosphate-containing
  • Liquids as described above comprising one or more electrolytic reactors, each comprising two electrodes of opposite polarity and spanning a reaction space between them, each reactor having an inlet and a drain.
  • the sequence splits after a Kristallabtrenn worn or a storage container in a recirculation and in an effluent and the recirculation thus leads a portion of the liquid of the flow of the reactor to the inlet of the same or another reactor again.
  • Phosphate salts and a unit for collecting and
  • the invention relates to a method for
  • the filtrate is fed via an inlet to the at least one reactor and this flows through it through a flow again and precipitated phosphate salts and volatile ammonia are withdrawn via removal devices ,
  • ammonia, phosphate salts and the resulting hydrogen takes place in particular in one plant and in particular simultaneously.
  • the system and the method for operating the system can be designed as described above.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the system
  • FIG. 4 shows a cascade connection of the system
  • FIG. 5 shows a scheme for the electrolytic reaction
  • Figure 6 is a schematic representation of a biological
  • FIG. 1 shows a system according to a first embodiment, which is provided in its entirety by the reference numeral 10.
  • the plant comprises a reactor 12 with an inlet 14 and an outlet 16.
  • the reactor 12 is an electrolytic reactor in which the consumption of a sacrificial anode of magnesium phosphorus
  • phosphorus-containing liquids to particular MAP or KMP can crystallize. This can be done purely galvanic or by applying a current. It is the
  • the pH of liquids, in particular wastewaters, and other phosphorus-containing liquids is about 5 to 7. Owing to the electrolytic reaction in the reactor (see Figure 5), OH " ions are released, so that the pH in the reactor The pH before the reactor 12 is therefore lower than behind the reactor 12.
  • the process 16 now leads into a storage container 18, to which a crystal separator 20 connects, via which the phosphate salts can be withdrawn.
  • a partial flow of the effluent 16 is then recombined as the recirculation 22 with the inlet 14 and the reactor 12 again fed.
  • the flow in the recirculation 22 is designated Q R.
  • Q R > 5 x Q D.
  • Another part of the process 16 is taken as effluent 24 of the system 10, wherein here measurements of the pH by means of a probe 26 and the phosphorus with a probe 28 and the outflow has a flow of Q D again.
  • the pH at the effluent 24 is 8 8 to 9.5 or above.
  • the flow rate can be so
  • Storage tank 18 may also be a deposit
  • pumps 23 and 15 are provided in the recirculation 22 and in the inlet 14.
  • FIG. 2 shows a system 10 'in which n reactors 12 are connected in parallel.
  • the process 16 all
  • Reactors 12 is supplied to a storage container 18, from which the recirculation 22 feeds, which in turn is fed to the inlet 14 of the system 10 '. In this way, the overall performance of the system 10 'can be increased without having to vary the individual reactors 12.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the invention, wherein here, in a modification of FIG. 2, the reactors 12 of the system 10 "are connected not only in parallel but also in series, with a series consisting of up to n reactors 12 and up to m Reactors are connected in parallel.
  • the sequence 16 of the n is arranged in series
  • Reactors then each supplied to the buffer container 18, which in turn feeds the recirculation 22 from this buffer container 18.
  • FIG. 4 shows a cascade connection.
  • each one is
  • Cascade stage 40 constructed analogously to Figure 2.
  • the outflow 24 of a cascade stage 40 is at the same time the inflow of the next cascade stage.
  • FIG. 6 shows the basic principle of a biological
  • a sewage treatment plant comprising a biological stage 100, wherein the leaving the biological stage liquid of a
  • Biomass separation 102 is supplied, in particular to withhold the biomass.
  • the biomass (sludge) leaving the biomass separation 102 is then separated in a stage 104 (sludge dewatering) into a filtrate water stream 108 and as well as dewatered biomass (106).
  • stage 104 sludge dewatering
  • Filtratwasserstrom 108 which still contains nitrogen and phosphate, is fed to a plant 10 described above for the production of phosphate salts and gaseous ammonia, wherein in the system 10 is preferably
  • MAP 120 Magnesium ammonium phosphate (MAP) 120 and ammonium in the form of liberated ammonia 122 is recovered.
  • This effluent 24 of the system 10 is then fed back to the feedstream 132 of the biological stage 100
  • Circulation is not burdened by phosphorus and nitrogen and in particular energy to remove nitrogen as N 2 (respiration) and phosphate is no longer needed.
  • Phosphate salts and preferably also from ammonia
  • Exposure of the fluid can be the
  • Reaction chamber 12 increases. In this way, facilities can be provided which enable a particularly cost-efficient, if not profitable, implementation of wastewater, in particular sewage from agriculture, but also from municipal water management. Therefore, the implementation in a biological sewage treatment plant is particularly preferred.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage (10) zum Abtrennen von Phosphat aus phosphathaltigen Flüssigkeiten und Gewinnung von Phosphatsalzen mit einem oder mehreren Reaktoren (12), die jeweils zwei Elektroden entgegengesetzter Polarität umfassen und die einen Reaktionsraum zwischen sich aufspannen, wobei jeder Reaktor (12) einen Zulauf (14) und eine Ablauf (16) aufweist, bei dem der Ablauf (16) in eine Rezirkulation (22) und einen Abstrom (24) aufgetrennt ist und die Rezirkulation (22) einen Teil der Flüssigkeit des Ablaufs (16) des Reaktors (12) dem Zulauf des gleichen oder eines anderen Reaktors (12) zuführt sowie ein Verfahren hierzu und eine biologische Kläranlage und ein Verfahren zu deren Betrieb.

Description

ANLAGE ZUR GEWINNUNG VON PHOSPHATSALZEN SOWIE
VERFAHREN ZUM BETREIBEN DIESER ANLAGE
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Gewinnung von
Phosphatsalzen (insbesondere MAP oder KMP) , aus
phosphathaltigen Flüssigkeiten, beispielsweise Prozessoder Abwässern mit einem oder mehreren Reaktoren, die jeweils zwei Elektroden entgegengesetzter Polarität umfassen und die einen Reaktionsraum zwischen sich
aufspannen, wobei jeder Reaktor einen Zulauf und einen Ablauf aufweist.
Die Elemente Stickstoff, Kalium, und Phosphor sind neben anderen Elementen für das Pflanzenwachstum essentielle Stoffe. Diese sind meist als Ionen in festen oder flüssigen organischen Abfällen oder Abwässern enthalten. Zur Aufbereitung dieser Abfälle oder Abwässer, z.B. kommunaler Abwässer müssen diese Stoffe einerseits zum Schutz der Umwelt (Eutrophierung) entfernt werden. Andererseits ist es auch im Sinne der Nachhaltigkeit wichtig, diese
zurückzugewinnen und als Pflanzendünger wieder verfügbar zu machen. Daher ist es notwendig Stickstoff und Phosphat in eine für die Nutzung z.B. als Düngemittel geeignete
anorganische Form umzuwandeln, z.B. durch Ausfällen als MAP oder K P . Phosphatsalze wie Magnesiumammoniumphosphat (MAP) oder Kaliummagnesiumphosphat (KMP) sind hochwertige
Pflanzenhilfsstoffe für die eine hohe Nachfrage besteht.
Die spontane Ausfällung von MAP oder KMP ist limitiert durch die üblicherweise niedrige Magnesiumkonzentration. Bekannt ist die Zugabe von Magnesiumhydroxid, Magnesiumoxid oder wasserlöslichen Magnesiumsalzen zur MAP-Fällung. Bei Zugabe von Magnesiumhydroxid oder Magnesiumoxide z.B. zum Abwasser oder anderen zu behandelnden organischen
Reststoffen lösen sich diese Verbindungen jedoch nur sehr langsam und oft nur zu einem geringen Anteil. Das führt dazu, dass kontinuierlich gerührt oder umgewälzt werden muss, was aber einen Mehraufwand an Technik und Energie und damit auch an Kosten verursacht. Darüber hinaus müssen beide Verbindungen aufgrund ihrer schlechten Löslichkeit überstöchiometrisch dosiert werden, da andernfalls eine unvollständige Fällung der gewünschten Pflanzenhilfsstoffe eintritt und erhebliche Mengen Phosphat z.B. im Abwasser verbleiben. Werden Magnesiumsalze vorab in eine Lösung überführt, verschlechtert sich durch die Verdünnung mit Wasser der Wirkungsgrad des Verfahrens.
Der optimale pH-Wert zur Fällung von MAP liegt bei 8,5 - 9, für KMP liegt der Wert noch darüber. Die vorliegenden
Abwasser- und Prozesswasserlösungen haben meist pH-Werte zwischen 5 und 7. Deswegen wird im Stand der Technik häufig zur Anhebung des pH-Werts eine Lauge zugegeben. Eine weitere Möglichkeit einer Einstellung eines zur Fällung günstigen pH-Werts ist in der DE 101 12 934 B4 genannt. Die darin erwähnte Belüftung durch Faulschlamm mit
anschließendem C02-Stripping ist jedoch sehr investitions- und energieintensiv und verursacht deshalb hohe
Zusatzkosten .
Des Weiteren ist es beispielsweise aus der DE 10 2010 050 692 AI vorbekannt, einen Reaktor bereitzustellen zum
Abtrennen von phosphathaltigen Salzen, wobei eine
elektrochemische Reaktion vorgesehen ist und eine der
Elektroden als Opferanode aus Magnesium oder
magnesiumhaltigem Werkstoff besteht. Dabei wird eine relativ geringe elektrische Gleichspannung angelegt, so dass der phosphat- und ammoniumhaltigen Flüssigkeit
Magnesiumionen zugeführt werden und letztendlich in
bekannter Weise der pH-Wert erhöht wird und die zur Fällung notwendigen Reaktionen ablaufen können. Durch den geringen Energiebedarf können so die Kosten für den Betrieb der Anlage gegenüber den bekannten Verfahren bereits verringert werden .
Im Stand der Technik werden solche Anlagen zumeist als in Serie geschaltete Reaktoren (Rohrreaktor) ausgeführt, die mit einer notwendigen Mindestfließgeschwindigkeit und somit Durchsatz betrieben werden müssen, um beispielsweise
Ablagerungen durch Sedimentation zu vermeiden. Je nach abzubauender Phosphatkonzentration muss die Anzahl der in Reihe angeordneten Reaktoren also die Anlagenlänge und damit die Mindestverweildauer der Flüssigkeit im Reaktor entsprechend gewählt werden, um ausreichend Magnesiumionen zuzuführen. Nachteilig ist dabei, dass die Anzahl der in Reihe geschalteten Reaktoren von dieser Mindestgeschwindigkeit bzw. der abzubauenden Phosphatfracht abhängt und somit die Betriebsweise nicht flexibel ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es nun Aufgabe der Erfindung, die vorliegende Anlage und das Verfahren weiter zur verbessern.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Anlage mit einem oder mehreren Reaktoren, die jeweils zwei Elektroden mit entgegengesetzter Polarität umfassen und die einen Reaktionsraum zwischen sich aufspannen, wobei jeder Reaktor einen Zulauf und einen Ablauf aufweist und wobei sich der Ablauf in eine Rezirkulation und in einen Abstrom aufteilt und die Rezirkulation einen Teil der Flüssigkeit des
Ablaufs eines Reaktors dem Zulauf des gleichen oder eines anderen Reaktors zuführt und eine Entnahmeeinrichtung für die Phosphatsalze vorgesehen ist.
Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Flüssigkeit mehrfach durch einen Reaktor geführt wird und mehrfach den elektrochemischen Prozess durchläuft, bis die für den Abbau des Phosphates benötigte Menge an Magnesium- Ionen
freigesetzt wurden. Hierdurch ergibt sich das Prinzip eines Mischreaktors. Indem nun ein Teil des Reaktorvolumens mehrfach die Reaktionszone (Reaktionsraum) durchläuft, werden auch die gebildeten 0H~- Ionen kumuliert, also deren Konzentration gesteigert, so dass sich der pH-Wert, ohne weitere Zugabe von Lauge oder anderen Verfahren zur
Anhebung des pH-Werts, auf vorzugsweise mindestens 8 oder sogar mindestens 8,5 oder sogar bis 9,5 oder mehr erhöhen lässt und so die Fällung von MAP und/oder KMP möglich bzw. unterstützt wird. Dadurch wird die Anzahl der in Reihe geschalteten Reaktoren vorteilhafterweise von der
zugeführten und abzubauenden Phosphatfracht unabhängig. Gemäß (Gl.l) werden dabei der phosphat- und
ammoniumhaltigen Flüssigkeit an der Anode Magnesiumionen zugeführt. An der Kathode wird Wasser umgesetzt, wobei Wasserstoff aus dem System entweicht und der pH-Wert durch die 0H~- Ionen erhöht wird (Gl.2) .
Die ablaufende Reaktion ist dabei in Figur 5 dargestellt.
Die Reaktionsgleichungen sind:
Mg(s) -> Mg2+ + 2e~
2ΗΞ0 + 2e" ->■ H2(g) + 20H"
mit (s) = solid und (g) = gasförmig
Unter Anwesenheit von Ammonium und Phosphat, aus dem zu behandelnden Stoffström, kommt es zur Kristallbildung z.B. gemäß folgender Reaktion:
Mg2++NH4 ++P04 3"+6H20 ->■ MgNH4P046H20(s)
Da der Abbau der Phosphatmenge bzw. Phosphatkonzentration nun nicht mehr über eine in Serie durchlaufene Anzahl von Reaktoren erfolgt, die von der abzubauenden Phosphatfracht diktiert wird, werden durch den Rezirkulationsstrom die erreichbare Strömungsgeschwindigkeiten erhöht. Das ist besonders bevorzugt, da es so in der Reaktionszone zwischen den Elektroden wegen der hochturbulenten Strömung zur besseren Durchmischung der Flüssigkeit und damit zu einer Intensivierung der Reaktion kommt. Insbesondere kann durch die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeiten eine Ablagerung von entstehenden Phosphatsalzkristallen vermieden werden. Dabei soll in einem Reaktor vorzugsweise eine solche
Fließgeschwindigkeit herrschen, dass die entstehenden
Salzkristalle durch die Strömung weitertransportiert werden und nicht sedimentieren . Der Austrag der Salzkristalle aus dem System (Anlage) kann bereits frühzeitig, insbesondere nach jedem Reaktor, erfolgen bei trotzdem hoher Umsetzungsrate und Effizienz, da die in jedem Reaktor gewinnbare Menge an MAP oder KMP im Vergleich zum Rohrreaktoraufbau gemäß dem Stand der Technik erhöht ist. Bei paralleler Anordnung in Reaktoren kann die Abscheidung der Kristalle über eine gemeinsame
Entnahmeeinrichtung erfolgen. Grundsätzlich können die Kristalle auch erst nach mehreren in Reihe geschalteten Reaktoren oder nach jedem Reaktor abgeschieden werden.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Ablauf eines oder mehrerer Reaktoren in einen Speicherbehälter mündet, von dem dann wiederum die Rezirkulation abzweigt.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Rezirkulation und/oder der Ablauf, insbesondere der Speicherbehälter eine
Entnahmeeinrichtung für entstehende Phosphatsalze aufweist. Die Entnahmeeinrichtung kann auf der Saug- oder der
Druckseite einer in der Rezirkulation vorgesehenen Pumpe angeordnet sein. Insbesondere kann als Entnahmeeinrichtung eine Kristallabscheideeinheit wie ein Absetzbecken oder ein Filter vorgesehen sein.
Dabei kann die Rückführung der Rezirkulation in den
jeweiligen oder auch in einen anderen Reaktor erfolgen.
Darüber hinaus bietet die Erhöhung des pH-Werts den
Vorteil, dass eine Deprotonierung des Ammonium zu Ammoniak erfolgt bei ammoniumhaltigen Flüssigkeiten gemäß
NH4 + + OH" NH3(g) + H20 Der gebildete Ammoniak wird volatil und kann zusammen mit oder separat vom freiwerdenden Wasserstoff einer weiteren Nutzung zugeführt werden. Da Ammonium meistens um ein
Vielfaches höher konzentriert vorliegt als Phosphat und somit bei der Fällung von MAP nur ein Teil des Ammoniums entfernt werden kann, ist somit auch die zusätzliche, besonders bevorzugte Aufgabe gelöst, das Ammonium
respektive den Stickstoff zu entfernen. Es ist dabei vorteilhaft, dass die Entfernung von Phosphor in Form von Phosphatsalzen und von Stickstoff in Form von flüchtigem Ammoniak in einer Anlage erfolgt und keine weiteren Anlagen vorgesehen sein müssen. Insbesondere werden beide Stoffe gleichzeitig gebildet und vorzugsweise auch gleichzeitig abgetrennt .
Um dies zu nutzen, kann es daher bevorzugt vorgesehen sein, dass der Reaktor, der Ablauf und/oder die Rezirkulation eine Einheit zum Sammeln und Abscheiden von Gasen aus
Flüssigkeiten aufweist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass Ammoniak zusammen mit Wasserstoff zur stofflichen und/oder energetischen Verwertung entweder im Ablauf und/oder der Rezirkulation z.B. in Kombination mit der Kristallabtrennung oder direkt über eine im Reaktor
integrierte Gassammelkämmer abgezogen wird.
Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass nach jedem Reaktor oder erst nach einer Reihe von Reaktoren oder einer Anzahl von parallelen Reaktoren eine Prozesseinheit zur Ammoniakentgasung des Produktstroms sowie zur Abtrennung von Ammoniak und Zurückgewinnung von Ammoniumdünger
vorgesehen sein kann.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Anlage neben der erforderlichen Strömungsgeschwindigkeit zur Vermeidung von unerwünschtem Absetzen von Kristallen und um hinsichtlich der Anzahl der Reaktoren unabhängig von der zugeführten und abzubauenden Phosphatfracht zu sein, so gefahren wird, dass der Anlagenzulaufmenge (Durchfluss) (QD) und die
Rezirkulationsmenge (QR) so aufeinander eingestellt werden, dass der pH-Wert an einer gewünschten Stelle einen Wert pH > 8, insbesondere pH > 8,5 vorzugsweise > 9 erreicht und damit neben der besonders effizienten Kristallisation von Phosphatsalzen auch die Entmischung von Ammoniak gefördert wird, insbesondere durch die im Reaktionsraum von
mindestens einem Reaktor herrschenden hohen
Fließgeschwindigkeiten und damit vorliegenden Turbulenzen.
Bevorzugt ist dabei eine Pumpe in der Rezirkulation
vorgesehen. Diese kann als Mischeinrichtung für den
Massenstrom dienen. Weitere Pumpen können im Zulauf
und/oder z.B. im Abstrom vorgesehen sein.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass einer oder mehrere Reaktoren in einer Anlage in Reihe und/oder
parallel geschaltet sind. Dabei sind auch Kombinationen möglich. So können beispielsweise zwei oder mehr Reaktoren parallel geschaltet werden, um dann in Reihe mit weiteren Reaktoren angeordnet zu sein. Dabei kann die Rezirkulation und gegebenenfalls auch die Gas- oder Kristallabscheidung so angeordnet sein, dass sie für jeden einzelnen Reaktor vorgesehen ist. Es können aber auch beispielsweise
Reaktoren parallel oder in Reihe angeordnet sein, wobei die Rezirkulation zum Zulauf des ersten oder eines vorherigen in Reihe geschalteten Reaktors führt oder den Zulauf mehrerer parallel geschalteter Reaktoren speist. Darüber hinaus ist es auch möglich, einen kaskadenartigen Aufbau zu wählen, wobei die Rezirkulation entweder der gleichen oder einer vorherigen Stufe wieder zugeführt wird. Je nachdem, wie die Rezirkulation angelegt ist, kann individuell der notwendige pH-Anstieg eines Reaktors eingestellt oder erreicht werden oder es wird der pH-Anstieg mehrerer
Reaktoren gemeinschaftlich beeinflusst.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Verhältnis von Durchfluss und Rezirkulation QR/QD ^ 1, insbesondere >2 , insbesondere >3 und insbesondere >4 und bevorzugt > 5 ist.
D.h., der Durchfluss an zugeführter Flüssigkeit im Zulauf zum Durchfluss in der Rezirkulation ist so ausgestaltet, dass wenigstens gleich viel Rezirkulat wie Zulauf dem
Reaktor zugeleitet wird. Vorzugsweise ist der Durchfluss des Rezirkulats größer als der Durchfluss des Zulaufs.
Mit der vorstehend beschriebenen Anlage lassen sich
besonders günstig sowohl Phosphatsalze für die
Düngemittelindustrie gewinnen als auch gegebenenfalls
Ammoniak, das ebenfalls zu Düngemittel weiterverarbeitet werden kann. Dabei kann wie im Stand der Technik vorgesehen sein, dass eine der Elektroden eine Opferelektrode, insbesondere aus magnesiumhaltigem Material ist, so dass MAP oder KMP gebildet werden kann.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum
Abtrennen von Phosphat aus phosphathaltigen Flüssigkeiten, beispielsweise Prozess- oder Abwässer, insbesondere MAP und KMP, wobei die Flüssigkeit über einen Zulauf eines Reaktors zugeführt wird und diesen über einen Ablauf wieder verlässt und ausgefällte Phosphatsalze über eine Entnahmeeinrichtung abgezogen werden. Dabei ist weiter vorgesehen, dass ein Ablaufstrom in einen Abstrom und einen Rezirkulatstrom (Rezirkulationsstrom) aufgetrennt wird und der
Rezirkulatstrom dem Zulauf (-ström) des gleichen oder eines anderen Reaktors wieder zugeführt wird. Auf diese Weise kann bei entsprechender Einstellung der Verhältnisse von Rezirkulatstrom zu Zulaufström, wobei eine Rate von
mindestens 1, vorzugsweise jedoch mindestens 2, weiter vorzugsweise mindestens 3, weiter vorzugsweise mindestens 4 und weiter vorzugsweise mindestens 5 bevorzugt ist, der pH- Wert vorzugsweise auf > 8, insbesondere auf >8,5 und vorzugsweise auf > 9 eingestellt werden, so dass neben einer bevorzugten hohen Strömungsgeschwindigkeit eine besonders effiziente Phosphatsalzausfällung erfolgt, gegebenenfalls Wasserstoff sowie auch flüchtiges Ammoniak abgetrennt und für die Düngemittelindustrie zurückgewonnen bzw. energetisch verwertet werden können.
Besonders vorteilhaft kann ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung im Rahmen von kommunalen Kläranlagen sowie sonstigen biologischen Abwasserreinigungsanlagen eingesetzt werden. Die Erfindung betrifft daher auch die Implementierung also Verwendung des Prozesses in eine biologische Kläranlage sowie die biologische Kläranlage umfassend eine biologische Stufe, eine Biomasseabscheidung und einer der Biomasseabscheidung nachgeschalteten
Entwässerung der Biomasse (Klärschlamm) . Der Klärschlamm wird dabei insbesondere einer Schlammentwässerung zugeführt und es entsteht ein Filtratwasserstrom, der dem Zulauf der biologischen Stufe wieder zugeführt wird. Dieser
Filtratwasserstrom ist in aller Regel mit Phosphor und Stickstoff belastet. Das Verhältnis von Ammonium und
Phosphor im Prozesswasser einer biologischen Kläranlage (zum Beispiel kommunal) ist im Filtratwasser nicht
äquivalent. Bevorzugt kann zwischen der Biomasseabscheidung und der Entwässerung eine anaerobe Behandlungsstufe
vorgesehen sein zur Reduzierung und Stabilisierung der Biomasse. Durch diese anaerobe Stufe wird in der Biomasse vorhandenes Phosphor und Ammonium freigesetzt, so dass gegenüber einer Kläranlage ohne diese anaerobe Stufe die Fracht an N und P im Filtratwasser erhöht ist.
Typischerweise sind 15 bis 20-fach mehr Ammonium vorhanden als Phosphor. Bei der Bildung von MAP zur Gewinnung von Phosphor, also Magnesiumammoniumphosphat wird Ammonium nur zu äquimolaren Mengen wie Phosphor entnommen. Es verbleibt damit signifikant Ammonium im Filtratwasser, das in der Kläranlage im Kreis geführt wird und in der biologischen Stufe veratmet werden muss. Da in einer biologischen
Kläranlage die biologische Stufe hierzu üblicherweise aerob ist, wird hierzu Luftsauerstoff durch die Belüftung
benötigt, wodurch sich der Energiebedarf einer Kläranlage signifikant erhöht.
Darüber hinaus stellt Stickstoff neben Phosphor aber auch einen wichtigen Pflanzenhilfsstoff dar. Im
Filtratwasserstrom ist daher erfindungsgemäß eine Anlage zum Gewinnen von Phosphatsalzen aus phosphathaltigen
Flüssigkeiten wie vorstehend beschrieben vorgesehen, mit einem oder mehreren elektrolytischen Reaktoren, die jeweils zwei Elektroden entgegengesetzter Polarität umfassen und die einen Reaktionsraum zwischen sich aufspannen, wobei jeder Reaktor einen Zulauf und einen Ablauf aufweist. Dabei teilt sich der Ablauf nach einer Kristallabtrenneinrichtung bzw. einem Speicherbehälter in eine Rezirkulation und in einen Abstrom auf und die Rezirkulation führt somit einen Teil der Flüssigkeit des Ablaufs des Reaktors dem Zulauf des gleichen oder eines anderen Reaktors wieder zu.
Weiterhin ist eine Entnahmeeinrichtung für die
Phosphatsalze sowie eine Einheit für das Sammeln und
Abscheiden von Gasen aus Flüssigkeiten, insbesondere für den volatilen Ammoniak vorgesehen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur
Implementierung der erfindungsgemäßen Anlage in eine und zum Betrieb einer biologischen Kläranlage, insbesondere der vorstehenden Art, wobei anfallendes Filtratwasser einer biologischen Stufe wieder zugeführt wird, und wobei das Filtratwasser in einer Anlage zur Gewinnung von
Phosphatsalzen einer elektrolytischen Reaktion in
mindestens einem Reaktor mittels einer magnesiumhaltigen Opferanode unterzogen wird zum Gewinnen von Phosphatsalzen aus dem Filtratwasser, wobei das Filtratwasser dazu über einen Zulauf dem mindestens einen Reaktor zugeführt wird und diesen nach Durchströmen desselben über einen Ablauf wieder verlässt und ausgefällte Phosphatsalze und volatiler Ammoniak über Entnahmeeinrichtungen abgezogen werden.
Die Bildung und die Abtrennung von Ammoniak, Phosphatsalzen sowie dem entstehenden Wasserstoff erfolgt insbesondere in einer Anlage und insbesondere gleichzeitig.
Die Anlage und das Verfahren zum Betreiben der Anlage kann dabei wie vorstehend beschrieben ausgebildet sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert .
Dabei zeigen:
Figur 1 eine Anlage nach einer ersten Ausführungsform,
Figur 2 eine alternative Ausgestaltung der Anlage mit
parallel geschalteten Reaktoren, Figur 3 eine weitere Ausgestaltung der Anlage mit sowohl parallel als auch in Reihe geschalteten Reaktoren,
Figur 4 eine Kaskadenschaltung der Anlage,
Figur 5 ein Schema zur elektrolytischen Reaktion,
Figur 6 eine schematische Darstellung einer biologischen
Kläranlage gemäß der Erfindung.
Figur 1 zeigt eine Anlage gemäß einer ersten Ausgestaltung, die in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist. Die Anlage umfasst einen Reaktor 12 mit einem Zulauf 14 und einem Ablauf 16. Bei dem Reaktor 12 handelt es sich um einen elektrolytischen Reaktor, in dem über den Verzehr einer Opferanode aus Magnesium Phosphor aus
phosphorhaltigen Flüssigkeiten zu insbesondere MAP oder KMP auskristallisieren kann. Dies kann rein galvanisch oder unter Anlegen eines Stroms erfolgen. Dabei ist der
Durchfluss im Bereich des Zulaufs 14 mit QD bezeichnet.
Der pH-Wert von Flüssigkeiten, wie insbesondere Abwässern, und anderen phosphorhaltigen Flüssigkeiten, beträgt ca. 5 bis 7. Durch die elektrolytische Umsetzung im Reaktor (s. Figur 5) werden OH" -Ionen frei, so dass der pH-Wert im Reaktor steigt. Der pH-Wert vor dem Reaktor 12 ist daher niedriger als hinter dem Reaktor 12.
Der Ablauf 16 führt nun in einen Speicherbehälter 18, an den sich ein Kristallabscheider 20 anschließt, über den die Phosphatsalze abgezogen werden können. Ein Teilstrom des Ablaufs 16 wird dann als Rezirkulation 22 wieder mit dem Zulauf 14 zusammengeführt und dem Reaktor 12 wieder zugeführt. Dabei ist der Durchfluss in der Rezirkulation 22 mit QR bezeichnet. Vorzugsweise ist dabei QR > 5 x QD.
Ein weiterer Teil des Ablaufs 16 wird als Abstrom 24 der Anlage 10 entnommen, wobei hier Messungen des pH-Werts mittels einer Sonde 26 sowie des Phosphors mit einer Sonde 28 erfolgen und der Abstrom einen Durchfluss wiederum von QD aufweist. Der pH-Wert am Abstrom 24 liegt bei ^ 8 bis 9,5 oder darüber. Durch die Kreislaufführung eines Teils des Ablaufs 16 wird der pH-Wert durch die
Mehrfachexposition in dem Reaktor 12 gegenüber einer einmaligen Durchleitung weiter erhöht, da es zu einer
Aufkonzentration von OH"-Ionen kommt (s. Figur 5) . Auf eine zusätzliche Zugabe von Lauge kann daher verzichtet werden.
Insbesondere kann die Strömungsgeschwindigkeit so
eingestellt werden, dass eine möglichst gute Durchmischung und Reaktion im Reaktor 12 stattfindet und eine
unerwünschte Sedimentation von Salzkristallen vermieden wird .
Neben oder alternativ zu dem Kristallabscheider 20 im
Speicherbehälter 18 kann auch eine Abscheidung
beispielsweise in der Rezirkulation 22 stattfinden, wobei diese Abscheidung mit dem Bezugszeichen 30 versehen ist.
Zur Umwälzung sind dabei in der Rezirkulation 22 sowie im Zulauf 14 Pumpen 23 bzw. 15 vorgesehen.
Darüber hinaus und besonders vorteilhaft kann durch die Rezirkulation und die Erhöhung des pH-Werts erreicht werden, dass vorhandenes Ammoniak (NH3) sowie Wasserstoff (H2) volatil wird und beispielsweise im Reaktor 12
abgezogen werden können und/oder über den Speicherbehälter 18 und/oder im Bereich der Rezirkulation 22 wie jeweils mit Pfeilen gekennzeichnet. Diese beiden Produkte können stofflich und/oder energetisch weiterverwertet werden.
Gegenüber dieser einfachsten Form der erfindungsgemäßen Anlage zeigt Figur 2 eine Anlage 10', bei der n Reaktoren 12 parallel geschaltet sind. Der Ablauf 16 sämtlicher
Reaktoren 12 wird einem Speicherbehälter 18 zugeführt, aus dem sich die Rezirkulation 22 speist, die wiederum dem Zulauf 14 der Anlage 10' zugeführt wird. Auf diese Weise kann die Gesamtleistung der Anlage 10' vergrößert werden, ohne die einzelnen Reaktoren 12 variieren zu müssen.
Darüber hinaus ist auf diese Weise auch ein
kontinuierlicher Betrieb möglich, sofern einzelne Reaktoren 12 beispielsweise wegen des Verbrauchs der Elektroden abgeschaltet und ausgetauscht werden müssen.
Figur 3 zeigt nun eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, wobei hier in Abwandlung von Figur 2 die Reaktoren 12 der Anlage 10' ' nicht nur parallel, sondern auch in Reihe geschaltet sind, wobei eine Reihe aus bis zu n Reaktoren 12 besteht und bis zu m Reaktoren parallel geschaltet sind. Dabei wird der Ablauf 16 der n in Reihe angeordneten
Reaktoren dann jeweils dem Pufferbehältnis 18 zugeführt, wobei sich aus diesem Pufferbehältnis 18 dann wiederum die Rezirkulation 22 speist. Durch die zusätzliche
Reihenschaltung der Reaktoren 12 kommt es im Verlauf des Durchströmens der verschiedenen Reaktoren 1 bis n zu einer möglichst vollständigen Umsetzung des Phosphors in der Flüssigkeit zu Phosphatsalzen. Die Rezirkulation 22 wird vor dem ersten Reaktor der Reihe in den gemeinsamen Zulauf 14 aller parallelen Reaktoren 12 geführt. Die übrigen
Elemente der Erfindung, insbesondere die Entfernung von NH3 sowie H2 und der Salze, sind analog zum Ausführungsbespiel gemäß Figur 1.
Figur 4 zeigt eine Kaskadenschaltung. Bei der in Figur 4 gezeigten Kaskadenschaltung der Anlage 10' ' ' ist jede
Kaskadenstufe 40 analog Figur 2 aufgebaut. Der Abstrom 24 einer Kaskadenstufe 40 ist dabei zugleich der Zulauf der nächsten Kaskadenstufe. Neben der gezeigten Gestaltung der Rezirkulation 22 in der jeweiligen Kaskadenstufe 40 ist es auch möglich, eine Rezirkulation in eine vorherige
Kaskadenstufe vorzusehen.
Figur 6 zeigt das Grundprinzip einer biologischen
Kläranlage umfassend eine biologische Stufe 100, wobei die die biologische Stufe verlassende Flüssigkeit einer
Biomasseabscheidung 102 zugeführt wird, um insbesondere die Biomasse rückzuhalten. Die die Biomasseabscheidung 102 verlassende Biomasse (Schlamm) wird dann in einer Stufe 104 (Schlammentwässerung) in einen Filtratwasserstrom 108 und sowie entwässerte Biomasse (106) aufgetrennt. Der
Filtratwasserstrom 108, der noch Stickstoff und Phosphat beinhaltet, wird einer vorstehend beschriebenen Anlage 10 zur Gewinnung von Phosphatsalzen und gasförmigem Ammoniak zugeführt, wobei in der Anlage 10 vorzugsweise
Magnesiumammoniumphosphat (MAP) 120 sowie Ammonium in Form von frei werdendem Ammoniak 122 gewonnen wird.
Fakultativ kann zwischen der Abscheidung und der
Entwässerung eine anaerobe Behandlungsstufe 103 zur
Reduzierung und Stabilisierung der Biomasse
zwischengeschaltet sein, die aber auch das in der Matrix der Biomasse enthaltenes Phosphor und Ammonium freisetzt. Hierdurch wird die Fracht an N und P im Filtratwasser 108 gegenüber einer Kläranlage ohne anaerobe Behandlungsstufe 103 erhöht.
Die nach dem Verlassen der Anlage 10 vorhandene Flüssigkeit 130 (der Abstrom 24), ist weitgehend von Ammonium und
Phosphor frei oder weist diese nur noch stark reduziert auf. Dieser Abstrom 24 der Anlage 10 wird dann dem Zustrom 132 der biologischen Stufe 100 wieder zugeführt als
behandeltes Filtratwasser 130 und mit dem Zustrom 132 vermischt, so dass die biologische Stufe 100 bei der
Kreislaufführung nicht durch Phosphor und Stickstoff belastet wird und insbesondere Energie zur Entfernung von Stickstoff als N2 (Veratmung) und Phosphat nicht mehr benötigt wird.
Durch eine entsprechende Anlage zur Gewinnung von
Phosphatsalzen und vorzugsweise auch Ammoniak aus
Flüssigkeiten, die diese Stoffe enthalten und ein
entsprechendes Verfahren, nämlich durch die mehrfache
Exposition der Flüssigkeit können die
Strömungsgeschwindigkeiten erhöht werden, so dass eine bessere Durchmischung und damit effizientere Reaktion erfolgen kann und eine Sedimentation zu einem zu frühen Zeitpunkt verhindert wird. Dabei erfolgt eine
Aufkonzentration von OH" -Ionen, so dass der pH-Wert
signifikant gegenüber einer einfach Durchströmung der
Reaktionskammer 12 ansteigt. Auf diese Weise können Anlagen bereitgestellt werden, die eine besonders kosteneffiziente, wenn nicht gar gewinnversprechende Umsetzung von Abwässern, wie insbesondere Abwässer aus der Landwirtschaft, aber auch der kommunalen Wasserwirtschaft, ermöglichen. Besonders bevorzugt ist daher die Implementierung in eine biologische Kläranlage .

Claims

Patentansprüche
1. Anlage (10) zum Abtrennen von Phosphat aus
phosphathaltigen Flüssigkeiten und Gewinnung von
Phosphatsalzen mit einem oder mehreren Reaktoren (12), die jeweils zwei Elektroden entgegengesetzter
Polarität umfassen und die einen Reaktionsraum
zwischen sich aufspannen, wobei jeder Reaktor (12) einen Zulauf (14) und eine Ablauf (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablauf (16) in eine Rezirkulation (22) und einen Abstrom (24) aufgetrennt ist und die Rezirkulation (22) einen Teil der
Flüssigkeit des Ablaufs (16) des Reaktors (12) dem Zulauf des gleichen oder eines anderen Reaktors (12) zuführt und wobei eine Entnahmeeinrichtung für die Phosphatsalze vorgesehen ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablauf (16) eines oder mehrerer Reaktoren (12) in einem Speicherbehälter (16) mündet, von dem die
Rezirkulation (22) abzweigt.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (12), die Rezirkulation (22) und/oder der Ablauf (16) , insbesondere der Speicherbehälter (18) eine Entnahmeeinrichtung für Phosphatsalze aufweist .
4. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (12), der Ablauf (16) und/oder die Rezirkulation (22) eine Einheit zum
Sammeln und Abscheiden von Gasen, insbesondere
Wasserstoff und/oder insbesondere von gasförmigen Ammoniak aus Flüssigkeiten, insbesondere
ammoniumhaltigen Flüssigkeiten, aufweisen.
5. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstrom (24) , insbesondere nach einem letzten Reaktor (12) einen pH-Wert von > 8, insbesondere > 8,5, vorzugsweise > 9 besitzt.
6. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere Reaktoren (12) in Reihe oder parallel geschaltet sein können.
7. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des
Durchflusses (QR) der Rezirkulation (22) zum Durchfluss (QD) des Zulaufs (14) > 1, insbesondere > 2,
insbesondere > 3, insbesondere > 4, insbesondere > 5 ist .
8. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Elektroden eine
Opferelektrode ist, die insbesondere ein
magnesiumhaltiges Material umfasst.
9. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Phosphatsalze und volatiles Ammoniak bei ammoniumhaltigen Flüssigkeiten und insbesondere auch Wasserstoff gleichzeitig bildbar und insbesondere gleichzeitig abscheidbar sind.
10. Verfahren zum Abtrennen von Phosphat aus
phosphathaltigen Flüssigkeiten mit einer Anlage, insbesondere mit einer Anlage gemäß einem der
vorstehenden Ansprüchen, umfassend einen oder mehrere Reaktoren zur elektrolytischen Reaktion des Phosphats in der Flüssigkeit zu Phosphatsalzen, wobei die
Flüssigkeit über einen Zulauf einem Reaktor zugeführt wird und diese über einen Ablauf verlässt und ausgefällte Phosphatsalze über eine
Entnahmeeinrichtung abgezogen werden, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Ablaufström in einen
Abstromstrom und einen Rezirkulationsstrom aufgetrennt werden und der Rezirkulationsstrom dem Zulaufstrom des gleichen oder eines anderen Reaktors zugeführt und mit diesem gemischt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis von Rezirkulationsstrom zu
Zulaufström > 1, insbesondere > 2, insbesondere > 3, insbesondere > 4, insbesondere > 5 eingestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, dass mehrere Reaktoren in Reihe und/oder parallel angeordnet werden.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der
Rezirkulationsstrom so eingestellt wird, dass der pH- Wert in mindestens einem der Reaktoren pH 8 , insbesondere > pH 8,5, vorzugsweise > pH 9 wird.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Ablauf und/oder dem Rezirkulationsstrom und/oder dem Reaktor flüchtiges Ammoniak abgeschieden wird.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Phosphatsalze und volatiles Ammoniak bei ammoniumhaltigen
Flüssigkeiten und insbesondere auch Wasserstoff gleichzeitig gebildet und insbesondere gleichzeitig abgeschieden werden.
16. Biologische Kläranlage umfassend eine Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9.
17. Biologische Kläranlage nach Anspruch 16 umfassend eine biologische Stufe (100) , eine Biomasseabscheidung
(102) und eine der Biomasseabscheidung (102)
nachgeschaltete Einheit zur Entwässerung der Biomasse
(104), wobei ein entstehende Filtratwasser (24, 108, 130) dem Zustrom (132) der biologischen Stufe (100) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage
(10) zur Gewinnung von Phosphatsalzen im Filtratwasser
(108, 130) angeordnet ist und wobei die Anlage (10) eine Entnahmeeinrichtung (20,30) für die Phosphatsalze und eine Einheit zum Sammeln und Abtrennen von
Ammoniak aufweist.
18. Verfahren zum Betrieb einer biologischen Kläranlage insbesondere nach Anspruch 16 oder 17, wobei ein nach der Biomasseabscheidung und Entwässerung der Biomasse anfallender Filtratwasserstrom einer biologischen Stufe wieder zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtratwasserstrom zuvor in einer Anlage zur Gewinnung von Phosphatsalzen einer elektrolytischen Reaktion in mindestens einem Reaktor der Anlage mittels einer magnesiumhaltigen Opferanode unterzogen wird zum Gewinnen von Phosphatsalzen aus dem
Filtratwasserstrom, wobei der Filtratwasserstrom über einen Zulauf dem Reaktor zugeführt wird und diesen anschließend über einen Ablauf verlässt und
ausgefällte Phosphatsalze über eine
Entnahmeeinrichtung abgezogen werden, wobei in der Anlage ein Ablaufstrom in einen Abstromstrom und einen Rezirkulationstrom aufgetrennt werden und der
Rezirkulationsstrom dem Zulauf des gleichen oder eines anderen Reaktors zugeführt wird und der Abstromstrom mit dem Zustromstrom der biologischen Stufe gemischt wird und in der Anlage zur Abtrennung von Phosphat insbesondere gleichzeitig auch Ammoniak volatil wird und abgetrennt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Einstellung des Verhältnisses des Durchflusses des Rezirkulationsstroms zum Zulaufstrom der pH-Wert auf > 8, insbesondere > 8,5 und
insbesondere ^ 9,0 erhöht wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Verhältnis von
Rezirkulationsstrom zu Zulaufström 1, insbesondere ^ 2, insbesondere > 3, insbesondere > 4, insbesondere > 5 eingestellt wird.
21. Verwendung einer Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9 in einer biologischen Kläranlage.
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