Untersuchungen zur Aschechemie phosphorreicher Brennstoffe bei thermo-chemischer Konversion in Wirbelschichten

Abstract

Phosphor ist eine lebensnotwendige Ressource, die jedoch endlich ist und daher handelt diese Arbeit von der Untersuchung phosphorreicher Brennstoffe bei thermo-chemischer Umwandlung in Wirbelschichten. Österreich ist komplett von der Entwicklung an den internationalen Rohstoffmärkten abhängig, da Rohphosphat und Phosphorsäure hauptsächlich importiert werden. Die Nutzung von bisher ungenutzten phosphorreichen Sekundärrohstoffen ist sinnvoll, da mit dem anfallenden Klärschlamm theoretisch 90-100% der eingesetzten phosphorhaltigen Mineraldüngemitteln ersetzt werden kann. Um Technologien, die mit Klärschlammaschen arbeiten, im großtechnischen Rahmen umzusetzen, müssten die Monoverbrennungsanlagen in Österreich noch ausgebaut werden. Ein Vorteil der Monoverbrennung ist die Möglichkeit der Nutzung anderer phosphorreicher Stoffe, wie zum Beispiel Tiermehl. Des Weiteren besteht die Option einer Zwischenlagerung der Asche. Die in dieser Arbeit beschriebenen Versuche zeigen, dass die generierte Asche aus Klärschlamm das Element Phosphor, als auch Phosphor in gebundener Form beinhaltet. Die umgesetzte Klärschlammasche wurde auf Schwermetalle untersucht, um abzuklären, ob sie direkt als Düngemittel eingesetzt werden kann. Neben der Ascheanalyse wurde auch das Wirbelverhalten der Klärschlammpellets und der -asche untersucht. Wirbelschichten sind vielseitig einsetzbar und für die Verbrennung von Klärschlamm gut geeignet. Das letzte Kapitel dieser Arbeit befasst sich mit dem Ausblick auf die verschiedenen Einsatzgebiete von dem Sekundärrohstoff Klärschlamm.

Phosphorus is an essential resource, but it is finite, and for this reason this thesis is about the study of phosphorus-rich fuels in thermo-chemical conversion in fluidized beds. Austria is completely dependent on the development on the international commodity markets, as raw phosphate and phosphoric acid are mainly imported. The use of previously unused phosphorus-rich secondary raw materials makes sense, as theoretically 90-100% of the phosphorus-containing mineral fertilizers used can be replaced with the resulting sewage sludge. In order to implement technology that is able to process sewage sludge in industrial scale, the mono-incineration plants in Austria would have to be expanded. An advantage of mono-combustion is the possibility of using other phosphorus-rich substances, such as animal meal. Furthermore, there is the option of intermediate storage of the ash. The experiments described in this thesis show that the generated ash from sewage sludge contains the element phosphorus as well as phosphorus in bound form. The converted sewage sludge ash was tested for heavy metals to determine if it can be used directly as a fertilizer. In addition to the ash analysis, the fluid behavior of sewage sludge pellets and ash was investigated. Fluidized beds are versatile and well suited for the incineration of sewage sludge. The last chapter of this thesis deals with the outlook on the different fields of application of the secondary raw material sewage sludge.