Forschungsprojekt PIRAT Systems

Einblicke in die Hydrochemische Modellierung in PIRAT-Systems

Phosphor und Stickstoff sind essentielle Elemente für jedes Lebewesen. Da ihr Überschuss jedoch eine Eutrophierung in natürlichen Gewässern verursachen kann und die Ressourcen vor allem für Phosphor knapp werden, kommt der Entfernung und Anreicherung dieses Elementes aus Abwasserströmen eine zunehmende Bedeutung in Kläranlagen zu.

Im Rahmen des vom BMBF geförderten deutsch-chinesischen Forschungsvorhabens "PIRAT-Systems" werden unter anderem Verfahren zur Rückgewinnung von Phosphat und zur energieeffizienten Stickstoffelimination aus kommunalen Kläranlagen weiterentwickelt. Die Aufgabe des Dresdner Grundwasserforschungszentrums e.V. (DGFZ) im Verbundvorhaben besteht darin, hydraulische und (bio-)chemische Prozesse in den Labor- und Pilotversuchen der Projektpartner in Modellen abzubilden. Da in der Pilotanlage zur Phosphorrückgewinnung im Projekt Struvit (Magnesium-Ammonium-Phosphat, s. Abbildung 1) rückgewonnen werden soll, müssen die chemischen Wechselwirkungen besser verstanden werden. Abbildung 2 zeigt ein solches hydrochemisches Modell, das das Verhalten der involvierten Mineralien in Abhängigkeit verschiedener Prozessfaktoren wie pH und Konzentration abbildet. Wie kompliziert die Wechselwirkungen von Struvit mit relevanten Mineralien unter Erwärmung und in Gegenwart verschiedener Ionen sind, zeigt sich auch in Abbildung 3.

Das damit weiterentwickelte Prozessverständnis wird in Planungswerkzeuge für Kläranlagen in Deutschland und in China integriert, um die Phosphor-Rückgewinnung und energieeffiziente Stickstoffelimination zu optimieren. Damit wird ein Beitrag zur ressourceneffizienten Abwasserbehandlung geleistet.

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