TY - BOOK

T1 - Prozessentwicklung für die simultane Rückgewinnung von Ammonium und Phosphat aus Abwässern

AU - Pesendorfer, Sandro

N1 - nicht gesperrt

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - Das Ionentauscher-Loop-Stripping-Verfahren (ILS) wurde entwickelt, um Stickstoff in Form von Ammonium (NH4+) aus dem Trübwasser der mechanischen Entwässerung einer kommunalen Kläranlage rückzugewinnen. Die NH4+-Abtrennung basiert auf dem Prinzip des Ionentauschs an natürlichem Zeolith (Hauptmineral Klinoptilolith) und einer anschließenden Regeneration mit Natronlauge. Neben Stickstoff ist Phosphor ein weiterer essentieller Nährstoff, welcher in Abwässern enthalten ist und ungenützt an Kläranlagen abgebaut wird. In dieser Arbeit wurde der NH4+-Austauschmechanismus im Labormaßstab kinetisch modelliert, um potentielle Optimierungsansätze für das bestehende ILS-Verfahren zu definieren. Aufbauend auf der Austauschkinetik wurde ein Prozessablauf, welcher eine simultane Rückgewinnung von Ammonium (NH4+) und Phosphat (PO43-) aus wässrigen Lösungen mittels natürlichem Zeolith ermöglicht, entwickelt. Der PO43--Abscheidemechanismus wurde dabei als oberflächliche Fällungsreaktion von PO43-Ionen und den durch den NH4+-Ionenaustausch vom Zeolith desorbierten Calciumionen identifiziert. Dabei ist der pH-Wert der Lösung der geschwindigkeitsbestimmende Einflussparameter bei der Abscheidung von PO43-. In den Versuchen wurden bis zu 75% des gelösten PO43- rückgewonnen und Zeolithbeladungen von bis zu 6,78 mg PO43- g-1 bzw. 15,92 mg NH4+ g-1 erreicht. Weiters wurde gezeigt, dass die simultane Abscheidung von PO43- keinen Einfluss auf die NH4+-Abscheidung hat. Die Ergebnisse im Labor zeigen, dass die simultane Rückgewinnung von NH4+ und PO43- mittels Zeolith möglich ist und somit ein großes Potential für die stufenweise Weiterentwicklung des ILS-Verfahrens zum ILSplus-Verfahren darstellt.

AB - Das Ionentauscher-Loop-Stripping-Verfahren (ILS) wurde entwickelt, um Stickstoff in Form von Ammonium (NH4+) aus dem Trübwasser der mechanischen Entwässerung einer kommunalen Kläranlage rückzugewinnen. Die NH4+-Abtrennung basiert auf dem Prinzip des Ionentauschs an natürlichem Zeolith (Hauptmineral Klinoptilolith) und einer anschließenden Regeneration mit Natronlauge. Neben Stickstoff ist Phosphor ein weiterer essentieller Nährstoff, welcher in Abwässern enthalten ist und ungenützt an Kläranlagen abgebaut wird. In dieser Arbeit wurde der NH4+-Austauschmechanismus im Labormaßstab kinetisch modelliert, um potentielle Optimierungsansätze für das bestehende ILS-Verfahren zu definieren. Aufbauend auf der Austauschkinetik wurde ein Prozessablauf, welcher eine simultane Rückgewinnung von Ammonium (NH4+) und Phosphat (PO43-) aus wässrigen Lösungen mittels natürlichem Zeolith ermöglicht, entwickelt. Der PO43--Abscheidemechanismus wurde dabei als oberflächliche Fällungsreaktion von PO43-Ionen und den durch den NH4+-Ionenaustausch vom Zeolith desorbierten Calciumionen identifiziert. Dabei ist der pH-Wert der Lösung der geschwindigkeitsbestimmende Einflussparameter bei der Abscheidung von PO43-. In den Versuchen wurden bis zu 75% des gelösten PO43- rückgewonnen und Zeolithbeladungen von bis zu 6,78 mg PO43- g-1 bzw. 15,92 mg NH4+ g-1 erreicht. Weiters wurde gezeigt, dass die simultane Abscheidung von PO43- keinen Einfluss auf die NH4+-Abscheidung hat. Die Ergebnisse im Labor zeigen, dass die simultane Rückgewinnung von NH4+ und PO43- mittels Zeolith möglich ist und somit ein großes Potential für die stufenweise Weiterentwicklung des ILS-Verfahrens zum ILSplus-Verfahren darstellt.

KW - Abwasserreinigung

KW - Ammonium

KW - Phosphat

KW - Zeolith

KW - Nährstoffrückgewinnung

KW - wastewater treatment

KW - ammonium

KW - phosphate

KW - nutrient recovery

KW - zeolite

M3 - Dissertation

ER -