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Phosphorelimination Unter auch Phosphoreliminierung Phosphatelimination Phosphateliminierung oder P Elimination versteht

Phosphorelimination

Unter Phosphorelimination (auch Phosphoreliminierung, Phosphatelimination, Phosphateliminierung oder P-Elimination) versteht man in der Abwasserreinigung die Entfernung von Phosphorverbindungen aus Abwässern in Kläranlagen oder bei Badeteichen eine Wasserreinigungsmethode. Der in der Chemie unübliche Begriff der „Eliminierung“ (in der Chemie spricht man eher von „Umwandlung“) leitet sich aus eliminare (lateinisch: „aus dem Hause treiben“) ab und wurde in den 1980er-Jahren in der Abwassertechnik eingeführt. Phosphorverbindungen wirken in Gewässern als Düngemittel und sind die Hauptursache für die Eutrophierung von Gewässern. Insbesondere phosphathaltige Waschmittel, wie sie noch bis in die 1990er-Jahre fast ausschließlich produziert wurden, trugen erheblich zur Phosphat-Anreicherung in kommunalen Abwassersystemen und Vorflutern bei.

In kommunalen Kläranlagen werden die Phosphate aus häuslichen Abwässern heutzutage entfernt, zur Phosphorelimination sind zwei Verfahren geeignet:

  1. die chemische P-Fällung durch Zugabe von Fällungsmitteln und
  2. die biologische P-Elimination in biologischen Abwasserreinigungsanlagen.

Bei Badeteichen wird derselbe Effekt durch Durchströmenlassen gepumpten Wassers durch Wasserfilter, Bindung durch eingestreutes Calciumperoxid sowie durch „Abernten“ von im Wasser gewachsenen Pflanzen und Algen erreicht.

Chemische P-Fällung Bearbeiten

Gelöste Phosphate können mit Hilfe geeigneter Fällungsmittel in ungelöste Phosphate umgewandelt und als Feststoff aus dem Abwasser (gleichzeitig mit anderen Feststoffen) entfernt werden. Die abgeschiedenen Phosphate sind dann Bestandteil des Klärschlammes und gelangen entweder als Düngemittel in den Naturkreislauf zurück oder werden durch Klärschlammverbrennung in der Asche angereichert und i. d. R. deponiert, damit allerdings dem Naturkreislauf entzogen.

Als Fällungsmittel verwendet man in Kläranlagen:

Eisenchloridsulfat und Eisensulfat (Grünsalz) sind Produkte, die bei der Titandioxid-Gewinnung als Sekundärprodukte entstehen. Bis auf Natriumaluminat und Kalkmilch handelt es sich um saure Fe- oder Al-Salze, die bei der Anwendung den pH-Wert des Wassers reduzieren können und zusätzliche Anionen eintragen, so dass die biologische Abwasserreinigung erschwert werden kann (je nach Säurepufferkapazität des Wassers). Die typische Fällungsreaktion ist:

In kommunalen Abwässern beträgt die Phosphorkonzentration im Mittel zwischen 1 und 5 mg P/l und muss nach den Bestimmungen des Abwasserabgabengesetzes je nach Größe der Kläranlage und Art des Vorfluters (kleiner Bach, großer Fluss, Binnensee oder Meer) auf 0,5 bis 1,0 mg P/l reduziert werden. Die erforderliche Menge an Fällungsmitteln errechnet sich nach der Stöchiometrie:

  • Für 1 g P werden 1,80 g Fe oder 0,87 g Al oder 1,94 g Ca bzw. ihre entsprechenden Salze benötigt.
  • Aus 1 g P entstehen dabei 4,87 g FePO4 oder 3,94 g AlPO4 oder 5,00 g Ca3(PO4)2.

Meistens werden die Fällungsmittel direkt in die biologische Reinigungsstufe (Simultanfällung) zugegeben, manchmal auch in einen Abwasser-Seitenstrom oder zur Vorfällung bzw. Nachfällung. Praktisch jede Kläranlage ist heute so ausgerüstet, dass eine chemische Fällung in Abhängigkeit von gemessenen Phosphatkonzentrationen durchgeführt werden kann. Um Fällungsmittel einzusparen, praktizieren viele Kläranlagen zusätzlich die biologische P-Entfernung.

Wegen der geringeren Wasserlöslichkeit des Lanthanphosphats (Wasserlöslichkeit 1,04*10−10 g/l, siehe dazu auch das Mineral Rhabdophan) können Phosphatreste in Nutzwasser, die nach einer Eisenphosphatfällung im Wasser verbleiben (Löslichkeit von Eisen(III)phosphat (1,73*10−9g/l), durch Zugabe von Lanthanverbindungen (etwa Lanthancarbonat (Löslichkeit 1,56*10−5g/l oder Lanthanchloridlösung) entfernt werden.

Elektrolytische Fällung Bearbeiten

Bei Schwimmteichen wird auch die elektrolytische Auflösung von Eisenelektroden zur Freisetzung von dissoziierten Eisenionen genutzt, denn in Freigewässern können die Anionen eingesetzter Fällungsmittel den Naturhaushalt (vor allem das Zooplankton) beeinträchtigen.

Das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB entwickelte ein elektrochemisches Verfahren mithilfe einer Magnesium-Opferanode, mit dem Phosphate und Nitrate aus Wasser in Form von Struvit (Ammonium-Magnesium-Phosphat-Hexahydrat: NH4MgPO4*6 H2O) abgeschieden werden können. Dieses auch aus Abwasser gewinnbare Ammoniumphosphat kann im Zeichen der weltweiten Phosphatverknappung als uranarmer Phosphatdünger (siehe dazu auch Trinkwasser#Uranbelastung und Nitratdünger) eingesetzt werden.

Fällungsarten Bearbeiten

Simultanfällung Bearbeiten

Die Simultanfällung ist eine Fällungsreaktion, bei der im Wasser gelöste Ionen durch Zugabe eines Fällungsmittels in eine wasserunlösliche Verbindung überführt und dann abfiltriert werden. Wenn mit einem Fällungsmittel gleichzeitig zwei Ionen ausgefällt werden, so liegt eine Simultanfällung vor.

Beispiel: In der Abwasseraufbereitung ist die Simultanfällung ein Prozess in kommunalen Kläranlagen, der der Entfernung von Phosphor als Phosphat aus dem Abwasser dient. Dabei wird das Fällungsmittel (zumeist Eisensulfat, Eisenchlorid oder ein Aluminiumsalz) vor dem Belebungsbecken zugegeben. Die Fällungsreaktion erfolgt hier gleichzeitig (=simultan) mit den biologischen Reinigungsprozessen im Belebungsbecken. Die entstandenen schwer löslichen Metall-Phosphorverbindungen (Eisen- und Aluminiumphosphate) verbleiben im Nachklärbecken beim Belebtschlamm und werden somit aus dem Abwasser entfernt. Dadurch kommt es zu einer Zunahme von Überschussschlamm, da zusätzlich zu dem normalen Belebtschlammaufkommem noch die Metall-Phosphorverbindungen anfallen.

Weiterhin führt die Zugabe der Fällmittel zu einer verbesserten Schlammstruktur und zu besseren Absetzeigenschaften. Eine Simultanfällung wird somit oft nicht nur aus Gründen der Nährstoffentfernung, sondern auch wegen der Verbesserung des Anlagenbetriebes vorgenommen, da damit die Trennleistung des Nachklärbeckens verbessert wird.

Vorfällung Bearbeiten

Vorfällung (auch „Vorflockung“) nennt man die Entfernung von Phosphor aus dem Abwasser durch die Überführung in ungelöste Metallsalze. Diese Fällung wird vor der biologischen Stufe vorgenommen. Beispielsweise kann das Vorklärbecken zum Absetzen verwendet werden.

Der Schwerpunkt bei der Vorfällung ist nicht die Phosphatfällung selbst, sondern die Entlastung der biologischen Stufe. Gerade veraltete Kläranlagen sind häufig überlastet. Wenn sich die Erneuerung aus verschiedenen Gründen hinauszögert, können mit Hilfe einer Vorfällung auch bei diesen Anlagen die aktuellen Ablaufwerte eingehalten werden. Nachteile dieses Verfahrens sind ein sehr hohes Primärschlammaufkommen und ein sehr hoher Verbrauch von Fällmitteln in Form 3- und höherwertiger Metallsalze, die zudem besonders kostenintensiv sind.

Nachfällung Bearbeiten

Die Phosphorfällung findet nach der Nachklärung statt. Verwendet werden dreiwertige Metallsalze. Die Nachfällung gewährleistet sehr gute Phosphorablaufwerte, allerdings ist der Verbrauch an Fällungsmittel sehr hoch. Zudem ist eine nachgeschaltete Abtrennung der entstehenden Flocken (z. B. mittels Polstofffiltration) notwendig.

Biologische Phosphorelimination Bearbeiten

Bei der biologischen Phosphorelimination (kurz: Bio-P) werden Polyphosphat-akkumulierende Organismen (PAO) in einem anaeroben Becken in eine Stresssituation gebracht. Wenn diese Mikroorganismen keinen Sauerstoff zur Verfügung haben, können sie nicht atmen, das heißt, sie müssten eigentlich absterben. Um das zu verhindern, geben sie die in ihren Zellen eingelagerten Phosphate ab, wodurch Energie frei wird, welche sie zum Überleben verwenden. Um diesen Prozess zu unterstützen, muss den Mikroorganismen leicht abbaubares organisches Substrat zur Verfügung gestellt werden. Wenn die Mikroorganismen dann in einen aeroben Lebensbereich gelangen, nehmen sie das zuvor gelöste Phosphat wieder auf und lagern noch weitere Phosphate in ihren Zellen ein, wodurch dann der Gesamt-Phosphatgehalt im Wasser sinkt.

Günstige Bedingungen für Bio-P

  • Kaskadenbauweise und Vor-Kopf-Beschickung
  • Hoher BSB5 im Anaerobbecken
  • Geringer Vorabbau in der Kanalisation

Ungünstige Bedingungen für Bio-P

  • Sauerstoff- oder nitrathaltiges Wasser
  • Vorklärung mit gutem Wirkungsgrad
  • Dünnes und kaltes Abwasser (viel Fremdwasser)

Weil der Bio-P-Prozess empfindlich ist, werden in den meisten Kläranlagen chemische und biologische Phosphorelimination kombiniert.

Phosphorelimination in Badeteichen Bearbeiten

In Wasserfiltern eingesetzte Phosphatabsorber, wie beispielsweise Zeolithe, Calciumperoxid-Calciumcarbonat-Gemische, granuliertes Eisen(III)-hydroxid, gelbrostiges Eisen oder Ionenaustauscher, binden Phosphate, indem sie sie adsorbieren oder chemisch zu schwerlöslichen Phosphatverbindungen reagieren.

Alternativ dazu können Eisenionen auch elektrolytisch (Gleichstrom-Elektrolyse) freigesetzt werden (siehe oben). Der Versuch statt Edelstahlleitern und -treppen rostenden Stahl einzusetzen kann zwar zur Phosphatbindung beitragen, wird aber die Phosphatgehalte des Badewassers nicht ausreichend vermindern und bringt Probleme mit der Erdung (siehe dort).

Die entstehenden „schwer“löslichen Phosphatverbindungen haben eine stoffspezifische (und temperaturabhängige) Löslichkeit in Wasser. Entsprechend dieser Löslichkeit bleibt im chemischen Gleichgewicht immer ein Phosphatrest im Wasser erhalten, der mit dem jeweiligen Mittel nicht entfernbar ist. Dieser Restgehalt kann nur durch Pflanzen und Algen und „Abernten“ dieser entfernt werden. Dazu müssen Pflanzenreste (abgeschnittene Unterwasserpflanzen oder Staudenstängel und Blattmasse von Sumpfpflanzen) aus dem Teich entfernt werden oder Algen abgekeschert oder abfiltriert werden.

Ziel der Phosphorelimination in Schwimmteichen ist es, den Nährstoffgehalt möglichst niedrig zu halten, damit regelmäßig auftretende Algenblüten in größeren Abständen also seltener auftreten. Mit jeder Frischwasserzufuhr (in Mitteleuropa verdunstet aus Folienteichen ohne Zufluss mehr als durch Niederschläge aufgefüllt wird) werden erneut (auch im Trinkwasser enthaltene und erlaubte) Phosphatgehalte eingebracht, darum wird bei Schwimmteichen ein Absinken des Wasserspiegels einkalkuliert (und bei der Ufergestaltung und Folienabdeckung berücksichtigt) und nur im Herbst oder Frühjahr nachgefüllt.

Bei der regelmäßigen Kontrolle der Kapillarsperre von Folienteichen (weil Wurzeldruck das Erdreich dort verschieben kann) wird gleichzeitig geprüft ob bei Starkregenereignissen nährstoffreiches Oberflächenwasser in den Teich gespült wird, um dann Gegenmaßnahmen zu treffen.

Problematik Bearbeiten

Klärschlammasche aus der Schlamm-Monoverbrennung mit einem Phosphorgehalt von 6–8 %

Angesichts der Endlichkeit der Phosphatvorkommen der Erde und der Lebenswichtigkeit von Phosphor (ohne Phosphate ist kein Pflanzenwachstum möglich), finden verstärkt Bemühungen statt, Phosphor durch geeignete Verfahren aus Abwässern oder Klärschlämmen zurückzugewinnen, z. B. durch das „Phostrip-Verfahren“, durch Aufschluss von phosphatreichen Klärschlamm-Aschen oder durch MAP-Fällung (mit Struvit = Ammoniummagnesiumphosphat).

Beim Phostrip-Verfahren wird ein Teil des phosphathaltigen Überschussschlammes aus der Biologie in einem separaten Becken (Stripper) sedimentiert und das phosphatreiche Dekantat separat mit Fällungsmitteln behandelt, z. B. mit Kalkmilch (Calciumphosphat-Fällung) oder Magnesiumchlorid (Struvit-Fällung). Es bilden sich kristalline Fällungsprodukte, die relativ leicht abgeschieden und einer industriellen Verwertung zugeführt werden können. Wegen der zusätzlichen Kosten haben sich diese Verfahren allerdings noch nicht etablieren können. In Berlin wird jedoch schon Dünger, der durch ein MAP-Fällung gewonnen wird, in großem Maßstab als Dünger („Berliner Pflanze“) vermarktet.

Literatur Bearbeiten

  • Abwassertechnologie. Springer Verlag, ISBN 3-540-13038-1
  • Stickstoff und Phosphor in Fließgewässern. Arbeitsbericht des ATV-Ausschusses 2.1. In: Korrespondenz Abwasser, 11/87
  • Phosphor-Eliminierung durch alkalische Tonerde-Lösung. In: Korrespondenz Abwasser, 1/90

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. periodensystem-online.de
  2. periodensystem-online.de
  3. periodensystem-online.de
  4. ePhos®: Elektrochemisches Verfahren zur Rückgewinnung von Phosphor
  5. Daniel Frank: Experimentelle Untersuchung und Modellierung der Fällung von Kalium-Magnesium-Phosphat; Dissertation; Stuttgart, 2013 PDF-Datei
  6. Abwasserlexikon: Phosphatelimination.
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Veröffentlichungsdatum:
Unter Phosphorelimination auch Phosphoreliminierung Phosphatelimination Phosphateliminierung oder P Elimination versteht man in der Abwasserreinigung die Entfernung von Phosphorverbindungen aus Abwassern in Klaranlagen oder bei Badeteichen eine Wasserreinigungsmethode Der in der Chemie unubliche Begriff der Eliminierung in der Chemie spricht man eher von Umwandlung leitet sich aus eliminare lateinisch aus dem Hause treiben ab und wurde in den 1980er Jahren in der Abwassertechnik eingefuhrt Phosphorverbindungen wirken in Gewassern als Dungemittel und sind die Hauptursache fur die Eutrophierung von Gewassern Insbesondere phosphathaltige Waschmittel wie sie noch bis in die 1990er Jahre fast ausschliesslich produziert wurden trugen erheblich zur Phosphat Anreicherung in kommunalen Abwassersystemen und Vorflutern bei In kommunalen Klaranlagen werden die Phosphate aus hauslichen Abwassern heutzutage entfernt zur Phosphorelimination sind zwei Verfahren geeignet die chemische P Fallung durch Zugabe von Fallungsmitteln und die biologische P Elimination in biologischen Abwasserreinigungsanlagen Bei Badeteichen wird derselbe Effekt durch Durchstromenlassen gepumpten Wassers durch Wasserfilter Bindung durch eingestreutes Calciumperoxid sowie durch Abernten von im Wasser gewachsenen Pflanzen und Algen erreicht Inhaltsverzeichnis 1 Chemische P Fallung 1 1 Elektrolytische Fallung 1 2 Fallungsarten 1 2 1 Simultanfallung 1 2 2 Vorfallung 1 2 3 Nachfallung 2 Biologische Phosphorelimination 3 Phosphorelimination in Badeteichen 4 Problematik 5 Literatur 6 Weblinks 7 EinzelnachweiseChemische P Fallung BearbeitenGeloste Phosphate konnen mit Hilfe geeigneter Fallungsmittel in ungeloste Phosphate umgewandelt und als Feststoff aus dem Abwasser gleichzeitig mit anderen Feststoffen entfernt werden Die abgeschiedenen Phosphate sind dann Bestandteil des Klarschlammes und gelangen entweder als Dungemittel in den Naturkreislauf zuruck oder werden durch Klarschlammverbrennung in der Asche angereichert und i d R deponiert damit allerdings dem Naturkreislauf entzogen Als Fallungsmittel verwendet man in Klaranlagen Eisenchloride FeCl2 oder FeCl3 Eisenchloridsulfat FeClSO4 Eisen II sulfat Grunsalz FeSO4 Aluminiumsulfat Al2 SO4 3 Natriumaluminate NaAl OH 4 Kalkmilch Ca OH 2 Eisenchloridsulfat und Eisensulfat Grunsalz sind Produkte die bei der Titandioxid Gewinnung als Sekundarprodukte entstehen Bis auf Natriumaluminat und Kalkmilch handelt es sich um saure Fe oder Al Salze die bei der Anwendung den pH Wert des Wassers reduzieren konnen und zusatzliche Anionen eintragen so dass die biologische Abwasserreinigung erschwert werden kann je nach Saurepufferkapazitat des Wassers Die typische Fallungsreaktion ist P O 4 3 F e C l 3 F e P O 4 3 C l displaystyle mathrm PO 4 3 FeCl 3 longrightarrow FePO 4 3Cl nbsp P O 4 3 N a A l O H 4 A l P O 4 N a O H 3 O H displaystyle mathrm PO 4 3 NaAl OH 4 longrightarrow AlPO 4 NaOH 3OH nbsp 2 P O 4 3 3 C a O H 2 C a 3 P O 4 2 6 O H displaystyle mathrm 2 PO 4 3 3Ca OH 2 longrightarrow Ca 3 PO 4 2 6OH nbsp In kommunalen Abwassern betragt die Phosphorkonzentration im Mittel zwischen 1 und 5 mg P l und muss nach den Bestimmungen des Abwasserabgabengesetzes je nach Grosse der Klaranlage und Art des Vorfluters kleiner Bach grosser Fluss Binnensee oder Meer auf 0 5 bis 1 0 mg P l reduziert werden Die erforderliche Menge an Fallungsmitteln errechnet sich nach der Stochiometrie Fur 1 g P werden 1 80 g Fe oder 0 87 g Al oder 1 94 g Ca bzw ihre entsprechenden Salze benotigt Aus 1 g P entstehen dabei 4 87 g FePO4 oder 3 94 g AlPO4 oder 5 00 g Ca3 PO4 2 Meistens werden die Fallungsmittel direkt in die biologische Reinigungsstufe Simultanfallung zugegeben manchmal auch in einen Abwasser Seitenstrom oder zur Vorfallung bzw Nachfallung Praktisch jede Klaranlage ist heute so ausgerustet dass eine chemische Fallung in Abhangigkeit von gemessenen Phosphatkonzentrationen durchgefuhrt werden kann Um Fallungsmittel einzusparen praktizieren viele Klaranlagen zusatzlich die biologische P Entfernung Wegen der geringeren Wasserloslichkeit des Lanthanphosphats Wasserloslichkeit 1 04 10 10 g l 1 siehe dazu auch das Mineral Rhabdophan konnen Phosphatreste in Nutzwasser die nach einer Eisenphosphatfallung im Wasser verbleiben Loslichkeit von Eisen III phosphat 1 73 10 9g l 2 durch Zugabe von Lanthanverbindungen etwa Lanthancarbonat Loslichkeit 1 56 10 5g l 3 oder Lanthanchloridlosung entfernt werden Elektrolytische Fallung Bearbeiten Bei Schwimmteichen wird auch die elektrolytische Auflosung von Eisenelektroden zur Freisetzung von dissoziierten Eisenionen genutzt denn in Freigewassern konnen die Anionen eingesetzter Fallungsmittel den Naturhaushalt vor allem das Zooplankton beeintrachtigen Das Fraunhofer Institut fur Grenzflachen und Bioverfahrenstechnik IGB entwickelte ein elektrochemisches Verfahren mithilfe einer Magnesium Opferanode mit dem Phosphate und Nitrate aus Wasser in Form von Struvit Ammonium Magnesium Phosphat Hexahydrat NH4MgPO4 6 H2O abgeschieden werden konnen Dieses auch aus Abwasser gewinnbare Ammoniumphosphat kann im Zeichen der weltweiten Phosphatverknappung als uranarmer Phosphatdunger siehe dazu auch Trinkwasser Uranbelastung und Nitratdunger eingesetzt werden 4 5 Fallungsarten Bearbeiten Simultanfallung Bearbeiten Die Simultanfallung ist eine Fallungsreaktion bei der im Wasser geloste Ionen durch Zugabe eines Fallungsmittels in eine wasserunlosliche Verbindung uberfuhrt und dann abfiltriert werden Wenn mit einem Fallungsmittel gleichzeitig zwei Ionen ausgefallt werden so liegt eine Simultanfallung vor Beispiel In der Abwasseraufbereitung ist die Simultanfallung ein Prozess in kommunalen Klaranlagen der der Entfernung von Phosphor als Phosphat aus dem Abwasser dient Dabei wird das Fallungsmittel zumeist Eisensulfat Eisenchlorid oder ein Aluminiumsalz vor dem Belebungsbecken zugegeben Die Fallungsreaktion erfolgt hier gleichzeitig simultan mit den biologischen Reinigungsprozessen im Belebungsbecken Die entstandenen schwer loslichen Metall Phosphorverbindungen Eisen und Aluminiumphosphate verbleiben im Nachklarbecken beim Belebtschlamm und werden somit aus dem Abwasser entfernt Dadurch kommt es zu einer Zunahme von Uberschussschlamm da zusatzlich zu dem normalen Belebtschlammaufkommem noch die Metall Phosphorverbindungen anfallen 6 Weiterhin fuhrt die Zugabe der Fallmittel zu einer verbesserten Schlammstruktur und zu besseren Absetzeigenschaften Eine Simultanfallung wird somit oft nicht nur aus Grunden der Nahrstoffentfernung sondern auch wegen der Verbesserung des Anlagenbetriebes vorgenommen da damit die Trennleistung des Nachklarbeckens verbessert wird Vorfallung Bearbeiten Vorfallung auch Vorflockung nennt man die Entfernung von Phosphor aus dem Abwasser durch die Uberfuhrung in ungeloste Metallsalze Diese Fallung wird vor der biologischen Stufe vorgenommen Beispielsweise kann das Vorklarbecken zum Absetzen verwendet werden Der Schwerpunkt bei der Vorfallung ist nicht die Phosphatfallung selbst sondern die Entlastung der biologischen Stufe Gerade veraltete Klaranlagen sind haufig uberlastet Wenn sich die Erneuerung aus verschiedenen Grunden hinauszogert konnen mit Hilfe einer Vorfallung auch bei diesen Anlagen die aktuellen Ablaufwerte eingehalten werden Nachteile dieses Verfahrens sind ein sehr hohes Primarschlammaufkommen und ein sehr hoher Verbrauch von Fallmitteln in Form 3 und hoherwertiger Metallsalze die zudem besonders kostenintensiv sind Nachfallung Bearbeiten Die Phosphorfallung findet nach der Nachklarung statt Verwendet werden dreiwertige Metallsalze Die Nachfallung gewahrleistet sehr gute Phosphorablaufwerte allerdings ist der Verbrauch an Fallungsmittel sehr hoch Zudem ist eine nachgeschaltete Abtrennung der entstehenden Flocken z B mittels Polstofffiltration notwendig Biologische Phosphorelimination BearbeitenBei der biologischen Phosphorelimination kurz Bio P werden Polyphosphat akkumulierende Organismen PAO in einem anaeroben Becken in eine Stresssituation gebracht Wenn diese Mikroorganismen keinen Sauerstoff zur Verfugung haben konnen sie nicht atmen das heisst sie mussten eigentlich absterben Um das zu verhindern geben sie die in ihren Zellen eingelagerten Phosphate ab wodurch Energie frei wird welche sie zum Uberleben verwenden Um diesen Prozess zu unterstutzen muss den Mikroorganismen leicht abbaubares organisches Substrat zur Verfugung gestellt werden Wenn die Mikroorganismen dann in einen aeroben Lebensbereich gelangen nehmen sie das zuvor geloste Phosphat wieder auf und lagern noch weitere Phosphate in ihren Zellen ein wodurch dann der Gesamt Phosphatgehalt im Wasser sinkt Gunstige Bedingungen fur Bio P Kaskadenbauweise und Vor Kopf Beschickung Hoher BSB5 im Anaerobbecken Geringer Vorabbau in der KanalisationUngunstige Bedingungen fur Bio P Sauerstoff oder nitrathaltiges Wasser Vorklarung mit gutem Wirkungsgrad Dunnes und kaltes Abwasser viel Fremdwasser Weil der Bio P Prozess empfindlich ist werden in den meisten Klaranlagen chemische und biologische Phosphorelimination kombiniert Phosphorelimination in Badeteichen BearbeitenIn Wasserfiltern eingesetzte Phosphatabsorber wie beispielsweise Zeolithe Calciumperoxid Calciumcarbonat Gemische granuliertes Eisen III hydroxid gelbrostiges Eisen oder Ionenaustauscher binden Phosphate indem sie sie adsorbieren oder chemisch zu schwerloslichen Phosphatverbindungen reagieren Alternativ dazu konnen Eisenionen auch elektrolytisch Gleichstrom Elektrolyse freigesetzt werden siehe oben Der Versuch statt Edelstahlleitern und treppen rostenden Stahl einzusetzen kann zwar zur Phosphatbindung beitragen wird aber die Phosphatgehalte des Badewassers nicht ausreichend vermindern und bringt Probleme mit der Erdung siehe dort Die entstehenden schwer loslichen Phosphatverbindungen haben eine stoffspezifische und temperaturabhangige Loslichkeit in Wasser Entsprechend dieser Loslichkeit bleibt im chemischen Gleichgewicht immer ein Phosphatrest im Wasser erhalten der mit dem jeweiligen Mittel nicht entfernbar ist Dieser Restgehalt kann nur durch Pflanzen und Algen und Abernten dieser entfernt werden Dazu mussen Pflanzenreste abgeschnittene Unterwasserpflanzen oder Staudenstangel und Blattmasse von Sumpfpflanzen aus dem Teich entfernt werden oder Algen abgekeschert oder abfiltriert werden Ziel der Phosphorelimination in Schwimmteichen ist es den Nahrstoffgehalt moglichst niedrig zu halten damit regelmassig auftretende Algenbluten in grosseren Abstanden also seltener auftreten Mit jeder Frischwasserzufuhr in Mitteleuropa verdunstet aus Folienteichen ohne Zufluss mehr als durch Niederschlage aufgefullt wird werden erneut auch im Trinkwasser enthaltene und erlaubte Phosphatgehalte eingebracht darum wird bei Schwimmteichen ein Absinken des Wasserspiegels einkalkuliert und bei der Ufergestaltung und Folienabdeckung berucksichtigt und nur im Herbst oder Fruhjahr nachgefullt Bei der regelmassigen Kontrolle der Kapillarsperre von Folienteichen weil Wurzeldruck das Erdreich dort verschieben kann wird gleichzeitig gepruft ob bei Starkregenereignissen nahrstoffreiches Oberflachenwasser in den Teich gespult wird um dann Gegenmassnahmen zu treffen Problematik Bearbeiten nbsp Klarschlammasche aus der Schlamm Monoverbrennung mit einem Phosphorgehalt von 6 8 Angesichts der Endlichkeit der Phosphatvorkommen der Erde und der Lebenswichtigkeit von Phosphor ohne Phosphate ist kein Pflanzenwachstum moglich finden verstarkt Bemuhungen statt Phosphor durch geeignete Verfahren aus Abwassern oder Klarschlammen zuruckzugewinnen z B durch das Phostrip Verfahren durch Aufschluss von phosphatreichen Klarschlamm Aschen oder durch MAP Fallung mit Struvit Ammoniummagnesiumphosphat Beim Phostrip Verfahren wird ein Teil des phosphathaltigen Uberschussschlammes aus der Biologie in einem separaten Becken Stripper sedimentiert und das phosphatreiche Dekantat separat mit Fallungsmitteln behandelt z B mit Kalkmilch Calciumphosphat Fallung oder Magnesiumchlorid Struvit Fallung Es bilden sich kristalline Fallungsprodukte die relativ leicht abgeschieden und einer industriellen Verwertung zugefuhrt werden konnen Wegen der zusatzlichen Kosten haben sich diese Verfahren allerdings noch nicht etablieren konnen In Berlin wird jedoch schon Dunger der durch ein MAP Fallung gewonnen wird in grossem Massstab als Dunger Berliner Pflanze vermarktet Literatur BearbeitenAbwassertechnologie Springer Verlag ISBN 3 540 13038 1 Stickstoff und Phosphor in Fliessgewassern Arbeitsbericht des ATV Ausschusses 2 1 In Korrespondenz Abwasser 11 87 Phosphor Eliminierung durch alkalische Tonerde Losung In Korrespondenz Abwasser 1 90Weblinks BearbeitenBeispiel einer Phosphatfallung in einer KlaranlageEinzelnachweise Bearbeiten periodensystem online de periodensystem online de periodensystem online de ePhos Elektrochemisches Verfahren zur Ruckgewinnung von Phosphor Daniel Frank Experimentelle Untersuchung und Modellierung der Fallung von Kalium Magnesium Phosphat Dissertation Stuttgart 2013 PDF Datei Abwasserlexikon Phosphatelimination Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Phosphorelimination amp oldid 235039129