Erweiterte Energie- und Phosphorrückgewinnung aus organischem Schlamm durch die Integration eines Hochfeststoff-AnMBR und eines HAP-basierten PN/A-Prozesses

Konventionelle Behandlungssysteme geraten durch zunehmend komplexe organische Rückstände unter Druck. Ein Paradigmenwechsel ist nötig, um Abfälle als Rohstoffe für integrierte Bioraffinerien zu nutzen und anaerobe Kohlenstoffbindung, autotrophe Stickstoffumwandlung sowie mineralbasierte Phosphorrückgewinnung unter kohlenstoffarmen Bedingungen zu koppeln.
 

Ziel meiner Forschung war die Entwicklung eines energiegewinnenden, kohlenstoffarmen Ressourcenrückgewinnungssystems zur Verwertung konzentrierten organischen Schlamms. Das System umfasste eine Hochfeststoff-AnMBR-Behandlung zur Energiegewinnung sowie eine Stickstoff- und Phosphorrückgewinnung durch einen HAP-basierten einstufigen PN/A-Prozess. Durch Optimierung der Schlammalterzeit (SRT) im Dauerbetrieb stieg die Substratabbaurate von 36 % auf 52 % und die Biogasausbeute von 0,37 auf 0,51 L/g-VS bei einer Verlängerung der SRT von 30 auf 60 Tage. Der HAP-basierte PN/A-Reaktor erreichte bei einer Stickstoffbelastung von 0,73 kg N/m¸s/d eine Entfernung von 81,6 %, während die Phosphorelimination durch Calciumzugabe deutlich verbessert wurde; bei einem Ca/P-Verhältnis von 2,7 wurde eine maximale Entfernung von 73,2 % erzielt. Die Energieausbeute des Gesamtsystems lag bei 100,2 kWh/m3, die Energie-Selbstversorgungsrate bei 173 %. Diese Arbeit fördert die Entwicklung einer innovativen AnMBR+-Technologie und trägt zur Dekarbonisierung sowie zur ressourceneffizienten Behandlung von Klärschlamm bei.