Der Zeolith als Mittel zur Ammoniumrückgewinnung und zur Zweitbehandlung von Käsemolke [Studie]

In einer kürzlich veröffentlichten Studie der Universität Patras wurde die Wirksamkeit von natürlichem Zeolith bei der Entfernung von Ammoniumionen aus synthetischem Abwasser und aus sekundärer Molke untersucht.

Ziel der Studie war die Rückgewinnung stickstoffhaltiger Nährstoffe des Stickstoffs mittels Zeolith, die anschließend für weitere Anwendungen wie Dünger mit verzögerter Freisetzung genutzt werden können.

Verwendet wurde Zeolith mit einem Klinoptilolith-Gehalt von mindestens 85 % aus Kardschali, Bulgarien; dessen technische Eigenschaften finden Sie hier: Zeolith von 2,5 bis 5 Millimetern

Die Experimente und Ergebnisse bei technischen Abwässern

Es wurden Versuche in Kolben und in Festbettsäulen durchgeführt, um den Einfluss verschiedener Betriebsbedingungen auf die Leistung des Zeoliths zu untersuchen.

Die Adsorptionsversuche wurden mit synthetischem Abwasser und Zeolith unterschiedlicher Korngrößen durchgeführt (d. h. 0,71-1,0, 1,8-2,0, 2,0-2,8, 2,8-4,0 und 4,0-5,0 mm). Den Ergebnissen zufolge hatte die Korngröße des Zeoliths keinen nennenswerten Einfluss auf seine Fähigkeit, Ammoniumionen zu adsorbieren. Dennoch zeigten die kleineren Partikel (0,71-1,0 mm) schnellere Adsorptionsraten von Ammoniumionen von bis zu 93,0 % in den ersten 10 Minuten. Die maximale Ammoniumentfernung durch den Zeolith wurde bei Ammoniumkonzentrationen von 10 bis 80 mg/L erreicht.

Die kinetischen Versuche zeigten, dass die Chemisorption der Mechanismus hinter dem Prozess der Adsorption von Ammoniumionen durch den Zeolith ist, während die Freundlich-Isotherme die experimentellen Daten am besten bestätigt.

Die Säulenversuche mit synthetischem Abwasser mit einer Anfangskonzentration an Ammoniumionen von 200 mg/L zeigten, dass bei allen getesteten Korngrößen der Zeolith in der Lage war, nahezu die gesamte verfügbare Ammoniumionenkonzentration (über 99 %) zu adsorbieren, und zwar in den ersten 120 Minuten. Bei den Anfangskonzentrationen von 5.000 mg/L wurde dies nicht beobachtet: Hier gelang es nur dem Zeolith mit Korngrößen von 0,71-1,0 mm, innerhalb von 120 Minuten über 99 % der Ammoniumionen (99,9 %) zu entfernen. Alle Korngrößen des Zeoliths erreichten das Gleichgewicht erheblich später (24 Stunden, 96-97 % Entfernung von NH4+-N).

Die Experimente und Ergebnisse bei der Behandlung von sekundärer Molke

Der natürliche Zeolith kann als alternatives Substrat für die Behandlung von sekundärer Molke verwendet werden, da er eine deutliche Entfernung der organischen Fracht (bis zu 40 %, 14,53 mg CSB/g Zeolith) und der Ammoniumionen (etwa 99 %) erreichen kann.

Was die Orthophosphat-Ionen betrifft, scheint der Zeolith nach dem ersten Versuchstag Sättigungsbedingungen zu erreichen, mit einer Entfernungskapazität von 0,15 mg P/g Zeolith.

Die Desorptionsversuche mit entionisiertem Wasser in Kolben und Säulen ergaben niedrige Raten der Desorption von Ammonium- und Orthophosphat-Ionen, was darauf hindeutet, dass dieser Zeolith als Substrat für die langsame Stickstofffreisetzung in Böden verwendet werden könnte.

Außerdem führte die längere Verwendung von Zeolith bei der Behandlung der sekundären Molke (nach drei Tagen) zur Bildung von Biomasse, was die Rate der Entfernung der organischen Fracht erhöhte.

Die Studie können Sie hier lesen.