„nachhaltige technologien 01 | 2022"

bwasserkläranlagen besitzen großes Potential, zukünftig als Drehschreibe der Energie- und Ressour- cenversorgung zu fungieren. Während derzeit Abwas- serreinigungsanlagen oft Energie verbrauchen, ermög- lichen es neue intelligente Konzepte, einenWandel der Anlagen zu Energielieferanten zu vollziehen. Einer der energieintensivsten Prozesse in Kläranlagen ist die Stickstoffentfernung im Nitrifikations/Denitri- fikationsprozess (N/DN), mit spezifischen elektrischen Energiebedarfswerten von 5 bis 15 kWh/kg TN 1 [1] . Ein Blick auf die globalen Daten zeigt den weltweit inef- fizienten Umgang mit Ammoniak – nur 16 Prozent der jährlich erzeugten Stickstoffdünger werden genutzt, der Rest geht in Gewässern und Atmosphäre verloren, wobei die Stickstoffsynthese über den Haber-Bosch Prozess 1-2 Prozent des jährlichen globalen Energie- verbrauchs benötigt [2] . Studie zur selektiven Ammoniumentfernung Um die Energie- und Ressourceneffizienz in Kläran- lagen zu verbessern, wurde im Rahmen der Projekte „Thermaflex“ und „IEA IETS Annex 17“ eine Studie zur selektiven Ammoniumentfernung aus Kläranlagen mittels Membrandestillation durchgeführt. Das Ziel ist die Reduktion des Energiebedarfs von Kläranlagen durch Reduktion des Strombedarfs im N/DN-Prozess und die Produktion von Ammoniumsulfat für regiona- le Düngeanwendungen als Nebenprodukt. Die Membrandestillation ermöglicht eine sehr reine Abtrennung von Ammoniak aus Abwässern. Durch die geringere Stickstoffbelastung profitiert in Folge auch die Effizienz von Biogasanlagen. Das im Wasser gebundene Ammonium wird durch die Erhöhung des pH-Wertes in die Form von frei vorlie- gendem Ammoniak gebracht, das über die Membran diffundiert. Auf der Permeatseite wird das Ammoniak als Ammoniumsulfat gebunden. Während der traditi- onelle Stickstoffabbau in der Kläranlage Strom benö- tigt und den Stickstoff als N2 in die Atmosphäre ab- gibt, kann die Membrandestillation bei sehr geringen Temperaturen von 30 bis 40 °C betrieben werden und ermöglicht eine Schließung des Stickstoffkreislaufes. Pilotbetrieb Im Dezember 2020 wurde eine Pilotanlage an der Ab- wasserreinigungsanlage Gleisdorf als Containeranla- ge installiert, um das Zentratwasser nach Abtrennung des Klärschlamms mittels Membrandestillation zu behandeln. In Österreich ist dies die erste Pilotan- Ammoniumentfernung und -rückgewinnung in Kläranlagen – Erfahrungen einer Pilotstudie Elena Guillen und Bettina Muster-Slawitsch Foto: AWV Gleisdorfer Becken / Schrotter A 1 TN Total Nitrogen Einbindung einer Membrandestillationsanlage zur Wiedergewinnung von Stickstoff in der Abwasserreinigung Quelle: AEE INTEC Ammonia free retentate Membrane- Destillation (DCMD) Sludge Ammonium Sulfate (fertilizer) solution Centrifuge Supernatant Anaerobic Digester