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Rückgewinnung von Nährstoffen aus Schwarzwasser

Description: Das Projekt "Rückgewinnung von Nährstoffen aus Schwarzwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Abwasserwirtschaft und Gewässerschutz B-2 durchgeführt. Üblicher Pflanzendünger besteht aus Mineralsalzen. Die metallischen Komponenten sind zumeist Kalium und Magnesium, die nicht-metallischen Komponenten sind Phosphor, Stickstoff und Spurenelemente. Phosphor wird folgendermaßen gewonnen: 1.) Aus Lagerstätten in Afrika, Florida und Naher Osten, oder 2.) aus Rohphosphaten (Apatit, Phosphorit). Die Phosphatvorkommen der Erde gehen allerdings zur Neige. Phosphor wird dem Boden in Form von Calcium- (z.B. Thomasmehl (Ca5(SiO4(PO4)2)) (= 5 CaOxP2O5xSiO2)) oder Ammoniumphosphaten (z.B. MAP (Mg(NH4)PO4) zugeführt. Stickstoff muss entweder 1.) unter hohem (Aktivierungs)Energieeinsatz mit dem Haber-Bosch Verfahren aus der Luft gewonnen werden, oder 2.) aus Lagerstätten von Kaliumnitrat auf der Hochebene von Chile. In diesem Projekt soll erforscht werden, wie aus dem Schwarzwasserkreislauf vor allem die Nährstoffe Mg, K, P und N zurückgewonnen werden können. Zunächst soll die Harnstoffspaltung untersucht werden (CO(NH2)2 + H2O 2 NH3 + CO2; 2 NH3 + 2 H2O 2 NH4 + + 2 OH-). Dazu soll in einem Referenzreaktor, einem Anaerobreaktor und in zwei Aerobreaktoren (einer mit Festbett) die Bedingungen und Kinetik der Harnstoffspaltung untersucht werden. Es stehen drei weitere Untersuchungsschwerpunkte im Mittelpunkt: die Stöchiometrie der Nährstoffe und die Nutzung der verschiedenen Oxidationsstufen des Stickstoffs, sowie die Eliminierung der zweiwertigen Metallionen Ca2+ und Mg2+, die durch unerwünschte Ausfällungen im Schwarzwasserkreislauf zu Problemen führen können. Die Nährstoffe liegen am Beginn der Kreislaufführung sehr verdünnt vor, werden aber durch den Kreislauf aufkonzentriert und erreichen theoretisch letztlich die gleichen Konzentrationen wie im Urin selbst. Im menschlichen Urin und Fäkalien sind die Nährstoffe folgendermaßen verteilt (mmol/l): N: 300, P: 13,5, K: 30,0, Mg: 0,7, Ca: 0,6. Durch basische Ausfällung von MAP und Ca2(PO4)3 können ohne Zugabe von Mg also maximal 0,7 mmol/l MAP sowie 0,2 mmol/l Ca2(PO4)3 erhalten werden. Um den verbleibenden P vollständig als MAP auszufällen müssen also ca. 12 mmol/l Mg zudosiert werden. Die nicht verbrauchten ca. 287 mmol (N)/l werden in der Biologie zu NO2 - oder NO3 - aufoxidiert. Durch Abtrocknung der Überschussflüssigkeit soll Kalium in Form von ca. 30 mmol/l Salpeter (KNO3) zurückgewonnen werden. Es verbleiben damit ca. 250 mmol (N)/l aufoxidiert als Nitrit bzw. Nitrat im Kreislauf. Um 250 mmol/l Stickstoff aufzuoxidieren wird viel Sauerstoff und damit Belüftungsenergie benötigt (375 mmol(O2)/l, das entspricht 6g O2 gelöst /l). Es soll untersucht werden, ob der Sauerstoff (NO3-O) durch eine gezielte, vorgeschaltete Denitrifikation zum Abbau der organischen Verschmutzung eingesetzt werden kann... Zum Abschluss des Projekts werden Energiebilanzen und eine vergleichende Kostenanalyse erstellt, mit der die verschiedenen Ansätze (Ammoniumrückgewinnung / Denitrifikation / Nitratrückgewinnung) auf ihre wirtschaftliche Machbarkeit hin überprüft und verglichen werden.

Types:

SupportProgram

Origin: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Nährstoffrückgewinnung ? Denitrifikation ? Rohstoffrückgewinnung ? Ammonium ? Calciumphosphat ? Stickstoffelimination ? Ammoniak ? Ammoniumverbindung ? Bodennährstoff ? Kalium ? Magnesium ? Nährstoffgehalt ? Nitrit ? Phosphorverbindung ? Nitrat ? Calcium ? Florida ? Mineralstoff ? Urin ? Düngemittel ? Phosphor ? Fäkalien ? Sauerstoff ? Schwarzwasser ? Stickstoff ? Stöchiometrie ? Chile ? Nährstoff ? Kartographie ? Rohstoffknappheit ? Spurenelement ? Lagerstätte ? Metall ? Machbarkeitsstudie ? Fällungsreaktion ? Karte ? Abwasserbehandlung ? Naher Osten ? Gewässerschutz ? Energiebilanz ? Afrika ? Energieverbrauch ? Kostenanalyse ? Ionen ? Abwasserwirtschaft ? Verunreinigung ? Abbau ?

Region: Hamburg

Bounding box: 9.99302° .. 9.99302° x 53.55073° .. 53.55073°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

Time ranges: 2003-01-01 - 2007-12-31

Status

Quality score

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