Phosphorentfernung und -rückgewinnung

Abwasser enthält typischerweise eine große Menge an Nährstoffen – insbesondere Phosphor –, die eine schädliche Bedrohung für die Infrastruktur und die Umwelt darstellen können und Probleme wie Eutrophierung in Gewässern sowie Struvitablagerungen in mechanischen Systemen verursachen.  

Um Phosphor aus dem Abwasser zu entfernen, muss er in eine feste Form umgewandelt und anschließend von der Flüssigkeit getrennt werden, was chemisch oder biologisch erfolgen kann. Durch die gleichzeitige Entfernung und Rückgewinnung können Kläranlagen die Ablaufqualität verbessern, strenge Einleitungsgrenzwerte einhalten und den abgeschiedenen Phosphor in einen umweltfreundlichen Dünger umwandeln, der für den Nahrungsmittelanbau benötigt wird. 

Phosphorentfernung: chemisch oder biologisch

Um Phosphor aus dem Abwasser zu entfernen, muss gelöster Phosphor zunächst in eine Form umgewandelt werden, die vom Flüssigkeitsstrom getrennt werden kann. Dies kann je nach Behandlungszielen, vorhandener Infrastruktur, Abwassereigenschaften und lokalen Anforderungen durch chemische oder biologische Phosphorentfernung erreicht werden.

Die biologische Phosphorentfernung kann einen effizienten Ansatz bieten, indem natürlich vorkommende Mikroorganismen eingesetzt werden, um Phosphor im Rahmen des Behandlungsprozesses zu binden.

Erweiterte biologische Phosphorentfernung (EBPR)

EBPR bezeichnet die biologische Aufnahme von Phosphor durch ausgewählte Mikroorganismen, die als phosphorakkumulierende Organismen (PAOs) bezeichnet werden. Obwohl die eigentliche Phosphoraufnahme in einer aeroben Umgebung stattfindet, müssen PAOs zunächst durch die Exposition gegenüber flüchtigen Fettsäuren (VFAs) in einer anaeroben Umgebung konditioniert werden. PAOs speichern Nahrung unter anaeroben Bedingungen und verarbeiten die gespeicherte Nahrung anschließend unter aeroben Bedingungen. Die bevorzugte Nahrung für PAOs sind flüchtige Fettsäuren (VFAs).

Wie EBPR funktioniert

• Anaerobe Phase: PAOs werden unter anaeroben Bedingungen flüchtigen Fettsäuren (VFAs) ausgesetzt. Die Mikroorganismen nehmen VFAs auf und speichern sie als interne Nahrungs- und Energiereserve.
  
  
• Aerobe Phase: Unter aeroben Bedingungen metabolisieren PAOs ihre gespeicherte Nahrung und nehmen Phosphor aus dem Abwasser auf.
  
  
• Phosphorentfernung: Die phosphorreiche Biomasse wird anschließend durch Feststoffabtrennung vom behandelten Wasser getrennt, wodurch Phosphor aus dem Abwasserstrom entfernt wird.

Warum VFAs für eine effektive EBPR-Leistung unerlässlich sind

Um den Bedarf an Kohlenstoff- oder Chemikalienzusätzen zu reduzieren, können Anlagen mit unzureichendem Zulauf-VFA für eine effektive Phosphorentfernung durch Fermentation zusätzliche VFA-Produktion fördern. Ein anaerober Selektor bietet eine optimale Umgebung für die Aufnahme von VFA durch PAOs, jedoch stellen PAOs nur einen kleinen Teil der Bakterienpopulation in den gemischten Flüssigschwebstoffen (MLSS) dar. Die übrigen Bakterien fermentieren organische Verbindungen, um Nahrung und Energie zu gewinnen. Diese fakultativen Bakterien verbrauchen keine VFA; sie bauen komplexe lösliche organische Verbindungen ab, um VFA zu bilden, wodurch die PAOs zusätzliche VFA aufnehmen und Phosphor freisetzen können. Daher konditioniert der anaerobe Selektor oder Fermentationstank in einer EBPR-Anlage gleichzeitig die PAOs und bietet eine Umgebung für die weitere Fermentation löslicher organischer Stoffe zu VFA.

Bewährte Lösungen zur Phosphorminderung 

Xylem arbeitet eng mit beratenden Ingenieuren und Kommunen zusammen und versteht die Herausforderungen bei der Phosphorentfernung. Unser umfassendes Portfolio und unsere erfahrenen Fachleute helfen dabei, die besten Optionen für neue Kläranlagen, Nachrüstungen, Erweiterungen oder nachhaltige Nährstoffrückgewinnungsanwendungen zu ermitteln. Wir bieten Technologien und Dienstleistungen für die Phosphorentfernung und -rückgewinnung an, darunter biologische Behandlungsprozesstechnologien, Feststofftrennung, Misch- und Fermentationsunterstützung sowie Nährstoffrückgewinnung.