The sewage sludge ordinance forces wastewater treatment plants to ensure the recovery of phosphate from the produced sewage sludge. In most cases, this obligation is transferred to the company in charge of the sludge disposal. For the recovery process, technology-specific but not product-specific specifications are made. The present article gives an overview of the products of different processes and their possible marketing in two routes: direct marketing and integration into the fertilizer industry. Possibilities, limits, requirements and potential product revenues for selected products are discussed against the background of current world market prices. Finally, the chemical expenditure of certain processes and logistical considerations are addressed. The considerations suggest that wet chemical ash processes should best be integrated in chemical parks.

In this master thesis the redissolution and recovery of phosphorus (P) and other valuable materials from Ruhleben sewage sludge ash (R-SSA) with HCl and H2SO4 was investigated using experimental laboratory tests. The parameters acid amount, solid liquid ratio (s/l ratio) and reaction time were varied and their influence on the redissolution of Ca, P, Al, Fe and SO4 was measured. Results showed that HCl(37%) resolved 91 ± 4 % P with an acid amount of 4 mL on 5 g R-SSA, a s/l ratio of 1:20 (acid concentration 0.46 mol/L) and a reaction time of 60 min. H2SO4(30%) on the other hand resolved 89 ± 3 % P at 6 mL on 5 g R-SSA, a s/l ratio of 1:10 (acid concentration 0.6 mol/L) and a reaction time of 60 min. Ca and SO4 showed very good redissolution of up to 100 % with HCl. The Ca redissolution with H2SO4 is clearly below that of HCl and is 63%. Al resolved to a lesser extent and reaches 65% with H2SO4 and 53% with HCl. Fe shows the lowest redissolution of 14% with HCl and 12% with H2SO4. The H2SO4 leaching experiments also showed that it is possible to separate the gypsum from the R-SSA if the leaching liquid is separated from the R-SSA after short contact times with H2SO4. The contact time, the acid amount and the s/l ratio have a big impact on the precipitation. It was possible to recover 75% of the total amount of gypsum that can be precipitated from R-SSA. In addition to this, the gypsum-free leaching liquid was then added to the R-SSA again which had already been leached, in order to dissolve P. There was no loss of P redissolution when the gypsum was extracted. This approach could not be observed in any other study. Based on the results, a recovery of 2,114 ± 130 t P/a with HCl and 2062 ± 130 t P/a with H2SO4 are possible if an amount of 30,000 t R-SSA/a is treated, which are forecasted for Berlin in the future. Since the redissolution of 91 ± 4% P requires an acid amount of 946 kg HCl(37%)/t R-SSA, this would result in an absolute annual acid requirement of 28,380 t HCl(37%) for 30,000 t R-SSA/a. H2SO4 experiments showed that 725 kg H2SO4(90%)/t R-SSA would be required for 89 ± 3% P redissolution, resulting in an absolute acid requirement of 21,750 t H2SO4(90%). Since H2SO4 has a lower consumption due to the higher concentration, is the cheaper acid of the two and has the possibility of recovering gypsum, H2SO4 would be preferred for leaching R-SSA from an economic point of view. In addition, about 75% of the gypsum can be precipitated with H2SO4, which corresponds to a quantity of 255 kg of gypsum(dry)/t R-SSA. At 30,000 t R-SSA/a, this results in an annual amount of 6630 ± 51 t gypsum that can be recovered.

Vacuum degasification (VD) of ammonia from waste streams and subsequent production of nitrogen fertilizer can be one element of the effort towards closing the nitrogen (N) cycle and thus avoiding emissions harmful to the environment. This master’s thesis comprises a literature research for suitable substrates and laboratory experiments for the optimization of a design and experimental design of a VD pilot plant for ammonia recovery. Eight streams among the top 20 food waste streams in Europe and their associated streams, all digestates from digestion or co-digestion of animal waste streams, agricultural digestates and manures were identified as suitable substrates for N-recovery with VD. During 120 min of VD at pH 9.0, 190 mbar and 60 °C a total ammonia-N (TAN) removal rate of 0.81 ± 0.03 was achieved with an NaOH load of about 80 ml (L substrate)-1 in biogas digestate. The TAN removal rate during VD at 190 mbar and 60°C was dependent on pH with a dose response function. For efficient ammonia removal pH = 9.0 was necessary. Evidence for an ammonia volatilization inhibition at pH = 8.5 not explicable by the ammonia dissociation was found. At 158 % of the boiling pressure, 69 % of the TAN removal rate at boiling pressure was reached. Air stripping the hot substrate for 60 min lowered the NaOH load for maintaining pH 9.0 during VD by 30 %. Electrical conductivity (EC) and pH during the degasification treatment did not correlate. Alkaline hydrolysis could be the reason for pH decrease during VD at pH 9.5. In the pilot plant a pH sensor and a possibility to adjust the pH continuously should be installed. The pH for VD experiments at 60°C should be in the range 8.75–9.5. Pressures below the boiling pressure should not be excluded. Experiments with CO2 stripping should be conducted to exhaust the potential for NaOH saving.

Weltweit stehen Kommunen vor der Aufgabe, Wassersysteme mittelfristig an neue Gegebenheiten anzupassen und sie resilienter gegen unvorhersehbare Ereignisse zu machen. Digitale Lösungen für das Abwasser- und Wassermanagement werden dafür immer bedeutsamer.

Zum Forschungsdatenmanagement zählen alle Aktivitäten, die mit der Aufbereitung, Speicherung, Archivierung und Veröffentlichung von Forschungsdaten verbunden sind. Die Bedeutung des Forschungsdatenmanagements ist in den vergangenen Jahren immens gestiegen. Grund dafür sind die großen Datenmengen, die im Zuge der Digitalisierung und Automatisierung von Prozessen anfallen und neue Herausforderungen an deren Verwaltung und Verarbeitung stellen, die mit den bisherigen Werkzeugen schwer bewältigt werden können. Dies gilt auch für Daten in der Wasserforschung. Der nachhaltige Zugang zu Forschungsdaten und die Erstellung von Datenmanagementplänen werden zunehmend von Forschungsförderern verlangt. Am Kompetenzzentrum Wasser Berlin gGmbH (KWB) werden im Rahmen von Forschungsprojekten eine Vielzahl von Daten verarbeitet, die entweder selbst erhoben oder von Projektpartnern zur Verfügung gestellt werden. Dazu zählen Messdaten, Metadaten, Fotos/Videos, Bestands- und Zustandsdaten und verarbeitete Daten (z.B. Zeitreihen, aggregierte Werte, Ergebnisse aus Computersimulationen). Um solche Daten nachhaltig nutzbar zu machen, zu verwalten und zu verarbeiten, sind standardisierte Prozesse, Werkzeuge und Methoden zu entwickeln, die eine projektübergreifende Reproduzierbarkeit der Ergebnisse gewährleisten. Ziel des Projektes FAKIN (Forschungsdatenmanagement an kleinen Instituten) war es, ein solches Forschungsdatenmanagement (FDM) für das KWB in Zusammenarbeit mit den Projektwissenschaftlern zu erarbeiten und unternehmensweit zu etablieren. Damit sollte das Vorhaben als übertragbares Fallbeispiel für das FDM an kleinen, aber stark vernetzten außeruniversitären Forschungsinstituten dienen.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens „Phorwärts“ wurde auf Basis aktuell erhobener Daten die konventionelle Phosphatdüngemittelherstellung (vom Abbau des Phosphaterzes in der Mine bis zur Anwendung auf dem Feld) mit ausgewählten Verfahren der P-Rückgewinnung aus dem Abwasserpfad ökobilanziell verglichen. Die verschiedenen Düngemittel wurden hinsichtlich ihrer Kontaminationen wie den Schwermetallen, den organischen Schadstoffen und den Pharmaka-Rückständen zusätzlich in einer vergleichenden Risikobewertung der Düngemittelanwendung für die Wirkungspfade Bodenorganismen, Grundwasser und im Hinblick auf die menschliche Gesundheit untersucht. Eine Kostenschätzung der verschiedenen Produktionswege komplettiert den Vergleich der konventionellen Phosphatdüngemittelproduktion mit der Produktion von Recyclingdüngern aus der Kläranlage. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass eine technische Phosphatrückgewinnung aus dem Abwasserpfad unter bestimmten Bedingungen ökologisch und wirtschaftlich sinnvoll ist. Neben dem eigentlichen Phosphatrückgewinnungsverfahren sind in hohem Maße die lokalen Randbedingungen bezüglich der Ergebnisse der vergleichenden Bewertung entscheidend. Unter Berücksichtigung der kommenden gesetzlichen Randbedingungen der Dünge- und der Klärschlammverordnung wird in Zukunft voraussichtlich die Monoverbrennung als primäre Option für die Klärschlammentsorgung dienen und die Phosphatrückgewinnung vorwiegend aus der Klärschlammasche erfolgen. Da bei der Rückgewinnung aus der Klärschlammasche hohe Rückgewinnungsraten, die den Vorgaben der Klärschlammverordnung genügen, erzielt werden können, ist ab dem Kalenderjahr 2029 mit etwa 30.000 bis 40.000 Tonnen Phosphor pro Jahr in Form von Phosphatrezyklaten zu rechnen. Inwieweit und zu welchen Preisen diese Rezyklate durch den Markt angenommen werden, kann aus heutiger Sicht noch nicht abgeschätzt werden.

Kompletter Bericht: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2019-02-19texte13-2019_phorwaerts.pdf