Emissions- und Imissionsminimierung durch biotechnologische Prozesse mit Wertstoffrückgewinnung

Im landwirtschaftlichen Raum können feste und wässrige Abfälle aus Viehmast und Milchviehwirtschaft Belastungen von Böden, Grund- und Oberflächenwässern hervorrufen. Es werden dezentrale biotechnologische Verfahren benötigt, welche die aus der Gülleverwertung stammende Belastung der Schutzgüter Boden, Grund- und Oberflächenwasser mindern. Dabei müssen neben Makroschadstoffen auch veterinärpharmakologische Spurenstoffe, ökotoxische Substanzen sowie pathogene Mikroorganismen und Antibiotikaresistenzen berücksichtigt werden.

Containeranlage IUV

Im vorgestellten Themenzusammenhang liegt der Fokus der Untersuchungen des Instituts für Umweltverfahrenstechnik (IUV) im Wesentlichen auf den beiden Aufgabenbereichen Abwasserbehandlung und Wertstoffrückgewinnung. Im Rahmen von Teilprojekt 1 des vom BMBF geförderten Verbundprojekts „RiskAGuA - Risiken durch Abwässer aus der intensiven Tierhaltung für Grund- und Oberflächenwasser“ sollte ein Anlagenkonzept erstellt werden, welches die Möglichkeit bietet, den wässrigen Anteil von Gülle und Gärresten hinsichtlich der Vermeidung pathogener Inhaltstoffe und Gewässerbelastungen dezentral zu behandeln und den Wertstoff Ammoniak (NH3) zurückzugewinnen.

Der Projektteil der Abwasserbehandlung basiert im Wesentlichen auf der Anwendung des Strahl-Zonen-Schlaufenreaktors (SZR), kombiniert mit einer Ultrafiltrations- und Umkehrosmose-Stufe. Als erster Schritt erfolgte die Erprobung verschiedener Betriebsweisen in einem 20-Liter-SZR. Im Anschluss wurde das aussichtsreichste Verfahren, die simultane Nitrifikation/Denitrifikation via Nitrit (SND-Verfahren), auf eine 200-Liter-Pilotanlage in Containerbauweise (siehe Abb.) übertragen und im Rahmen eines umfangreichen Versuchsprogramms mit verschiedenen Gärresten und Schweinegülle getestet.

Funktionsprinzip des SZR-Verfahrens

Im Rahmen des Projektteils Wertstoffrückgewinnung wurde die Rückgewinnung von Ammoniak (NH3) aus Gärresten und Schweinegülle mittels Membrandestillation untersucht. Die Membrandestillation ist ein weitgehend drucklos betriebenes Verfahren. Es besteht im Wesentlichen aus zwei Kreislaufströmungen, die durch eine hydrophobe Membran voneinander getrennt sind (siehe Abb.). Im Anwendungsfall soll Ammoniak partialdruckgetrieben in gasförmigem Zustand durch die Membran permeieren und auf der Permeat-Seite wieder aufgenommen werden. Die Feed-Flüssigkeit bzw. Suspension wird durch die Membran zurück gehalten. Beim Direct-Contact-Verfahren (DCMD) ist der Permeatkreislauf flüssig und beim Sweeping-Gas-Verfahren (SGMD) gasförmig.
MD Schema 2 

Links:
Homepage des Verbundprojekts RiskAGuA: http://www.riskagua.de/
RiskAGuALogo

 BMBF-Förderprogramm RiSKWa: http://www.bmbf.riskwa.de/

RISKWa

Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. (FH) Sandra Manske (Abwasserbehandlung mittels SZR-Verfahren)
Dr. rer. nat. Stefan Kurtz (Wertstoffrückgewinnung mittels Membrandestillation)