Phosphorrückgewinnung aus kommunalem Klärschlamm mittels hydrothermaler Karbonisierung und Säureauswaschung : Einfluss von Kohlendioxid-Eingasung auf den Prozess der Hydrothermalen Karbonisierung und der Vergleich verschiedener Nachweismethoden
Creators: name: Meyer, Luca
Publisher: name: ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
Year: 2019
Subjects: Klärschlamm
Mikrowellenaufschluss
Phosphorrückgewinnung
HTC
Photometrische Phosphorbestimmung
ICP-OES
Kohlendioxid-Eingasung
Schwermetalle
660: Technische Chemie

description: Die immer knapper werdenden Vorräte an hochwertigem Phosphor stellen die Menschheit vor ein Problem. Um den weltweit steigenden Nahrungsbedarf auch in Zukunft zu decken, sind alternative Phosphorquellen unumgänglich. Eine Möglichkeit diesen Bedarf zu decken, besteht durch das Schliessen von Phosphorkreisläufen. Das im Abwasser anfallende Phosphor sollte zurückgewonnen und der Landwirtschaft in Form von Dünger zur Verfügung gestellt werden. Es sind viele verschiedene Varianten der Phosphorrückgewinnung bekannt und teilweise bereits im Einsatz. In dieser Arbeit wird untersucht, welchen Vorteil die Kombination von zwei verschiedenen Varianten der Phosphorrückgewinnung bringt. Dabei handelt es sich um die hydrothermale Karbonisierung, welches den Klärschlamm karbonisiert und den Phosphor in das Prozesswasser überführt und das Budenheimer-Verfahren, bei welchem der Phosphor des Klärschlammes, bei einer Eingasung von CO2, gelöst und ebenfalls in das Prozesswasser überführt wird. Neben der Kombination dieser beiden Verfahren und einer Erfolgskontrolle, wurden verschiedene Phosphornachweismethoden und eine Brennwertanalyse vorgenommen. Die Auswertungen der Kombination der beiden Verfahren mittels ICP-OES hat ergeben, dass mit der Eingasung von CO2 während der hydrothermalen Karbonisierung doppelt so viel Phosphor ins Prozesswasser überführt werden kann. Dabei handelt es sich jedoch um lediglich 0.2 % des im Ausgangsmaterial enthaltenen Phosphor. 
Bei den Nachweismethoden wurde untersucht, ob sich die Resultate der ICP-OES Messung, der photometrischer Bestimmung nach Hach Lange und der photometrischen Phosphorbestimmung mit Ammoniummolybdat, signifikante Unterschiede aufzeigen. Die Auswertung der Resultate hat ergeben, dass keine signifikanten Unterschiede feststellbar sind und sich demzufolge alle Nachweismethoden, abgesehen vom Preis und dem Aufwand, gleich gut zur Phosphorbestimmung eignen. Die abschliessende Brennwertanalyse hat ergeben, dass der Brennwert der bearbeiteten Klärschlammkohlen genug hoch ist, dass sich die Kohlen weiterhin als alternatives Brennmaterial eignet.
description: The increasingly scarce reserves of high-quality phosphorus pose a problem for mankind. Alternative sources of phosphorus are indispensable to meet the increasing global demand for food in the future. One way of meeting this demand is to close phosphorus cycles. The phosphorus produced in wastewater should be recovered and made available to agriculture in the form of fertilizer. Many different variants of phosphorus recovery are known and some are already in use. In this paper it will be investigated which advantage the combination of two different variants of phosphorus recovery brings. These are the hydrothermal carbonisation, which carbonises the sewage sludge and transfers the phosphorus into the process water, and the Budenheimer process, in which the phosphorus of the sewage sludge is dissolved and also transferred into the process water. In addition to the combination of these processes and a success control, various phosphorus detection methods and a calorific value analysis were carried out. The evaluation of the combination of the two methods using ICP-OES has shown that with the gasification of CO2 during hydrothermal carbonisation twice as much phosphorus can be transferred into the process water. However, this is only 0.2 % of the phosphorus contained in the starting material. 
The detection methods examined whether the results of the ICP-OES measurement, the photometric determination according to Hach Lange and the photometric phosphorus determination with ammonium molybdate show significant differences. The evaluation of the results has shown that no significant differences are detectable and therefore all detection methods, apart from price and effort, are equally suitable for phosphorus determination. The final calorific value analysis has shown that the calorific value of the processed sewage sludge coal is high enough that the coal is still suitable as an alternative fuel.