Stickstoffrückgewinnung aus Schlammwasser, Brüden, Güllen und Gärresten durch Strippung (AP 4.2)

Die Strippung ist ein physikalisches Trennverfahren, das genutzt wird, um in einer Flüssigkeit gelöste Stoffe in eine Gasphase zu überbringen.. Dies kann bspw. gezielt für eine Abscheidung von Stickstoff (Ammonium) aus Abwasserströmen und zu dessen Rückgewinnung genutzt werden. Hohe Gehalte an Ammoniumstickstoff finden sich im Schlammwasser der Klärschlammbehandlung, in den Brüden der Klärschlammtrocknung oder in Wirtschaftssubstraten wie Gülle oder Gärresten, weshalb diese sich besonders für eine Stickstoffrückgewinnung mittels Strippung eignen. Für eine erfolgreiche Strippung muss das Ammonium, das sich in der flüssigen Phase befindet, allerdings nahezu vollständig als Ammoniak vorliegen, da dieses im Gegensatz zu Ammonium leicht flüchtig ist.

Eine Verfahrensvariante der Strippung ist die sogenannte Luftstrippung, bei der Luft als gasförmiger Trägerstrom eingesetzt wird. Im Zuge dieses Verfahrens wird in einem ersten Schritt durch die Zugabe von Natronlauge eine Verschiebung des Ammonium-Ammoniak-Verhältnisses erreicht. Bei einer Temperatur von 50 °C und ab einen pH-Wert von 10 liegen ca. 90 % des Ammoniumstickstoffs als Ammoniak vor. Mit steigender Temperatur und pH-Wert erhöht sich der Anteil des Ammoniaks am gelösten Stickstoff. Dass Ammoniak gut in Wasser aber sehr gut in Luft löslich ist, wird sich im Folgenden zunutze gemacht. In einer Stripp-Kolonne wird das in der flüssigen Phase gelöste Ammoniak von einströmender Strippluft desorbiert und aus der flüssigen Phase ausgetragen. Nun gilt es, das im Gasstrom gelöste Ammoniak in eine stabile Form zur weiteren Verarbeitung zu überführen. Hierfür wird im nächsten Prozessschritt, der Sauren Wäsche, die ammoniakhaltige Luft in einer weiteren Kolonne mit verdünnter Schwefelsäure in Kontakt gebracht, wodurch das Ammoniak mit dem Schwefel zu Diammoniumsulfat geagiert und in die flüssige Phase übergeht. Die so produzierte Ammoniaksulfat-Lösung kann nun aufkonzentriert und weiterverarbeitet oder genutzt werden.

Erwartete Ergebnisse:

• Kenndaten zur Strippung verschiedener Teilströme
• Kenndaten zur Strippung von Schlammwässern aus der Co-Vergärung
• Kenndaten zur direkten Strippung von Wirtschaftssubstraten
  
• Verfahrenskatalog und Modellmodule der Verfahren zur vergleichenden Bewertung