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Klimawandel, Wasserknappheit und steigende Energiepreise sind weltweit eine große Herausforderung. Insbesondere bei der Reinigung von Wasser und Abwasser ist der Energiebedarf sehr hoch. Das neue Verbundvorhaben ANAJO entwickelt eine besonders energieeffiziente Klärtechnik, die auf einer Abwasservorbehandlung ohne Sauerstoff basiert.

Das Klärschlammnetzwerk Nord-Ost ist seit 6 Jahren eine starke Gemeinschaft. Es unterstützt den Informationsaustausch und die Entwicklung nachhaltiger Verwertungskonzepte

Seit Herbst 2022 beklagen Kläranlagenbetreiber verstärkt Lieferengpässe bei Chemikalien, die insbesondere als Fällmitttel für die chemische Phosphorelimination benötigt werden. Ein neues Fachgutachten beschreibt die aktuelle Situation und Lösungsoptionen.

Die Energie- und Lieferkrise resultierend aus dem Krieg in der Ukraine haben besonders die Abwasserentsorger in große Schwierigkeiten gebracht. Vor allem die Produktions- und Lieferprobleme bei der Fällmittel-Herstellung, aber auch bei weiteren Zusatzstoffen wie Flockungsmitteln oder Kohlenstoff (C)-Quellen etc. haben gezeigt, dass die heutige Klärtechnik nicht krisenfest aufgestellt ist und resilienter werden muss. Besonders betroffen ist die Bereitstellung von Fällmitteln für die Phosphorelimination, aber auch in der Trinkwasseraufbereitung. Ziel dieses Forschungsberichts ist es, die benötigte Fällmittelmenge für Deutschland hinsichtlich chemischer Phosphorelimination zu ermitteln, sowie die voraussichtlichen Fehlmengen aufgrund der Mangellage zu berechnen. Weiterhin werden Lösungsmöglichkeiten identifiziert, wie Fällmittel eingespart oder substituiert werden kann (Arbeitspaket 1). Es werden Hilfestellungen für die Praxis und Modifikationen des Betriebsablaufes formuliert (Arbeitspaket 2), und wie sich der verfahrenstechnische Einfluss von regulatorischen Änderungen auf den Betrieb auswirkt (Arbeitspaket 3). Zur Datenermittlung einer sinnvollen Beantwortung der Fragestellung wurden geeignete Umfragen bei Betreibern, Herstellern und Behörden durchgeführt (Arbeitspaket 4). Es wird eine Empfehlung gegeben wie ein Weg zur resilienteren Abwasserwirtschaft mit Fokus auf die Phosphorelimination aussehen kann. Der Fokus des Gutachtens liegt hierbei auf den abwassertechnischen Fragen. Die Situation in der Industrie (Direkt- und Indirekteinleiter) sowie im Trinkwasserbereich wird aber mitbetrachtet.

AbstractPhosphorus recycling from sewage sludge will be obligatory in Germany from 2029. Phosphorus content determination in sewage sludge is crucial to assess the prescribed recycling rates. Currently, German law regards sample preparation using aqua regia digestion in a microwave or under reflux conditions as well as instrumental phosphorus determination by ICP-OES, ICP-MS, or photometric determination with ammonium molybdate as equivalent. However, it is questionable whether these methods are indeed equivalent regarding phosphorus quantification in sludges near the limit of 20 g/kg for mandatory recycling. To answer this question, 15 sewage sludges of 11 different wastewater treatment plants were investigated with all permitted method (digestion and measurement) combinations. Moreover, one sewage sludge was also examined in an interlaboratory comparison (ILC) with 28 participants. This study shows that the above-mentioned methods differ in some cases significantly but across all method combinations and sludges, phosphorus recovery was between 80 and 121% after normalization to the grand mean (average of 15 sludges between 85 and 111%). The ILC and the examination of 15 sludges produced largely similar results. There is a tendency to higher phosphorus recovery after microwave digestion compared to reflux digestion and ICP-OES measurements determine higher phosphorus contents than ICP-MS and photometric phosphorus determination. As a result, the authors recommend ICP-OES determination of phosphorus in sewage sludge after microwave digestion.
Graphical Abstract

AbstractPhosphorus (P) recovery is obligatory for all sewage sludges with more than 20 g P/kg dry matter (DM) from 2029 in Germany. Nine wastewater treatment plants (WWTPs) were chosen to investigate variations of phosphorus contents and other parameters in sewage sludge over the year. Monthly sewage sludge samples from each WWTP were analyzed for phosphorus and other matrix elements (C, N, H, Ca, Fe, Al, etc.), for several trace elements (As, Cr, Mo, Ni, Pb, Sn) and loss of ignition. Among the nine WWTPs, there are four which have phosphorus contents both above and below the recovery limit of 20 g/kg DM along the year. Considering the average phosphorus content over the year, only one of them is below the limit. Compared to other matrix elements and parameters, phosphorus fluctuations are low with an average of 7% over all nine WWTPs. In total, only hydrogen and carbon are more constant in the sludge. In several WWTPs with chemical phosphorus elimination, phosphorus fluctuations showed similar courses like iron and/or aluminum. WWTPs with chamber filter presses rather showed dilution effects of calcium dosage. As result of this study, monthly phosphorus measurement is highly recommended to determine whether a WWTP is below the 20 g/kg DM limit.
Graphical Abstract