Ionentauscher-Loop-Stripping-Verfahren zur Gewinnung eines Entstickungsmittels aus Abwässern

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Autoren

Abstract

Das Ionentauscher-Loop-Stripping (ILS) ist ein neuartiges, hybrides Verfahren zur Rückgewinnung von Ammonium (NH4+) aus der Flüssigphase der mechanischen Klärschlammentwässerung (Trübwasser). Dabei wird eine NH4+ Abtrennung mittels Festbett-Ionentauscher (natürlicher Zeolith) mit einer simultanen Strippung der NaOH hältigen Regenerationslösung kombiniert. Das rückgewonnene NH4+ wird in Form einer (NH4)2SO4 Lösung als Wertstoff eingesetzt, z.B. in der industriellen Rauchgasreinigung. Das im Jahr 2012 erstmals beschriebene Verfahren wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit vom Labor- über den Technikumsmaßstab bis zu einer Pilotanlage entwickelt, welche an einer Kläranlage zur Teilstrombehandlung des Trübwassers eingesetzt wurde. Die Eignung von natürlichem Zeolith (Hauptmineral Klinoptilolith) zur Rückgewinnung von NH4+ sowohl aus künstlich hergestellten, NH4+ hältigen Modelllösungen wie auch aus Trübwasserproben und die Umsetzung des ILS in einen technischen Prozess konnte im Technikumsmaßstab demonstriert werden. Je nach Prozessbedingungen wurden dabei innerhalb von 60 min NH4+ Abscheidungen von 60 – 80 % bezogen auf die Eingangs-konzentration von ca. 1000 mg NH4+ L 1 erreicht. Basierend auf den Ergebnissen der Technikumsversuche wurde eine mobile Pilotanlage mit einem Behandlungsvolumen von ca. 500 L Trübwasser h 1 geplant, gebaut und an der Kläranlage in Knittelfeld in realer Einsatzumgebung getestet. Im Zuge eines mehrwöchigen Versuchsbetriebs wurden die technische Durchführbarkeit des Verfahrens, die Standfestigkeit des Zeoliths und die erzielbaren Abscheide- und Rückgewinnungsraten für NH4+ in aufeinanderfolgenden Belade- und Regenerationszyklen untersucht. Bei variierenden Trübwasserkonzentrationen von 500 – 1500 mg NH4+ L 1 wurden NH4+ Abscheidungen zwischen 69 – 94 % erreicht. Das in dieser Versuchsserie produzierte Entstickungsmittel, eine bis zu 40 m%ige (NH4)2SO4 Lösung, konnte erfolgreich als Harnstoffsubstitut an einem Zementwerk (SNCR) eingesetzt werden. Die standortspezifischen Ergebnisse zeigen, dass unter bestimmten Rahmenbedingungen eine Umsetzung des ILS Verfahrens als Produktionsanlage zur Rückgewinnung von Ammonium aus Trübwässern an Kläranlagen ökologisch sinnvoll und ökonomisch möglich ist.

Details

Titel in ÜbersetzungIon exchanger loop stripping process to obtain a NOx removal agent from effluents
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2018