ISSN:
1867-0938
Content:
A modified Neubauer pot trial with rye was carried out to investigate the agronomic efficiency of different fertilizer products based on a sewage sludge monoincineration ash (SSA) which had been stored below ground for about ten years. Test products included the stored raw ash from chemically precipitated sewage sludge (SSA 1), an acid leaching treatment without (SSA 2) and with subsequent Ca-P precipitation (SSA 3), and a product subjected to an ion exchange process after acid leaching (SSA 4). For comparison, a thermo-chemically treated ash (SSA-TC) representing the currently available technology was also included. A commercial water soluble P fertilizer (SSP) was used as a reference. NAC-solubility of SSA 2–4 was increased by the acid leaching procedure up to a level around 87–92% of total P, compared to 36.5% in the raw ash (SSA 1) and 63% in SSA-TC. SSA 4 was the only test product with high water solubility (77% of total P). Relative agronomic efficiency related to dry matter yield (RAE-DMY) did not show large variation between products, ranging from 84% (SSA 1) to up to 91% (SSA 2) in comparison to the control (SSP) at the optimum P level (20 mg). A larger variation was displayed when relative agronomic efficiency regarding P uptake (RAE-PU) was calculated. At P level 20, RAE-PU ranged between 53.5% for SSA 1 up to 99% for SSA 4. Thus, the water soluble product clearly distinguished itself from the non-water soluble variants. However, at the highest P level (40 mg), there was a significant decrease in both DMY and PU for SSA 4, which could be explained by Na toxicity related to the high Na content of the product originating from the treatment procedure. The acid leaching treatment successfully reduced heavy metal contents (As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Tl, Zn) of the raw ash, so that the limit values of the German Fertilizer Ordinance were safely met. U concentration was already low (2.9 mg/kg DM) in the raw material. However, even the Ca-precipitation (SSA 3) was not able to reduce the initially high Fe and Al concentrations to a sufficiently low level to prevent the (re-)formation of insoluble Fe/Alphosphates during the experiment. While the exchange of the cations Al and Fe by Na (SSA 4) was able to enhance the plant availability and uptake of P, it induced other difficulties related to the increase in Na content. It was concluded that, to make the ash-based recycling fertilizers more attractive, further research is needed to find a procedure which will make the ash-P plant available and at the same time result in a product which is low in growth-reducing contaminants such as sodium or heavy metals. --SW: Sewage sludge ash ; P recycling fertilizer ; P solubility ; heavy metals
Content:
In einem modifizierten Neubauer-Gefäßversuch mit Roggen wurde die agronomische Effizienz von Recyclingprodukten untersucht, die aus einer für ca. 10 Jahre deponierten Klärschlammasche aus Monoverbrennung hergestellt wurden. Folgende Produkte wurden getestet: die deponierte Klärschlamm-Rohasche aus chemischer Fällung (SSA 1), ein Säureauszug ohne (SSA 2) und mit anschließender Ca-P-Fällung (SSA 3), und ein Produkt, welches nach dem Säureaufschluss einer Kationenaustauschprozedur unterworfen wurde (SSA 4). Zum Vergleich wurde eine thermochemisch behandelte Klärschlammasche (SSATC) mit untersucht, die den gegenwärtigen Stand der Technik repräsentiert. Als Referenz wurde ein kommerzieller wasserlöslicher P-Mineraldünger (Superphosphat, SSP) eingesetzt. Die NAC-Löslichkeit von SSA 2–4 wurde durch den Säureaufschluss auf ein Niveau von 87–92% des Gesamt-P angehoben, im Vergleich zu 36,5% in der Rohasche (SSA 1) und 63% in SSA-TC. SSA 4 war das einzige Testprodukt mit einer hohen Wasserlöslichkeit (77% des Gesamt-P). Die auf den Trockenmasseertrag bezogene relative agronomische Effizienz (RAE-DMY) zeigte keine großen Unterschiede zwischen den Varianten, bei der optimalen P-Stufe (20 mg) variierte sie zwischen 84% des DMY-SSP für die Rohasche SSA 1 und 91% für SSA 2. Die Kalkulation der RAE bezogen auf die P-Aufnahme (RAE-PU) zeigte eine deutlichere Variation: Bei der P-Stufe 20 rangierte die RAE-PU zwischen 53,5% für SSA 1 und 99% für SSA 4. Somit unterschied sich SSA 4, das einzige wasserlösliche Testprodukt, deutlich von den nicht wasserlöslichen Varianten. Allerdings verzeichnete SSA 4 in der höchsten P-Stufe (40 mg) einen deutlichen Einbruch sowohl beim DMY als auch bei der P-Aufnahme. Dies war eine Folge von Na-Toxizität, die durch die behandlungsbedingt stark erhöhte Na-Konzentration dieses Testproduktes verursacht wurde. Mit der Säurebehandlung konnten die Schwermetallgehalte (As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Tl, Zn) der Rohasche signifikant reduziert werden, so dass die Grenzwerte der deutschen Düngemittelverordnung sicher eingehalten wurden. Die Urankonzentration war bereits im Ausgangsmaterial gering (2,9 mg/kg DM). Allerdings war auch die Ca-P-Fällung (SSA 3) nicht in der Lage, die hohen Fe- und Al-Konzentrationen des Ausgangsmaterials hinreichend zu reduzieren, um die (Re-)Formierung von unlöslichen Fe/Al-Phosphaten während des Experiments zu verhindern. Während durch einen Austausch der Kationen Al und Fe gegen Na (SSA 4) die Pflanzenverfügbarkeit und -aufnahme von P erhöht wurden, verursachte diese Behandlung andere, mit den ebenfalls erhöhten Na-Gehalten verbundene Schwierigkeiten. Das Experiment führte zu der Schlussfolgerung, dass weitere Versuchsansätze erforderlich sind, um P in einer Form aus der Klärschlammasche zu gewinnen, welche zugleich pflanzenverfügbar ist und möglichst geringe wachstumsreduzierende Kontaminanten wie Natrium oder Schwermetalle enthält, damit aschebasierte Recyclingdünger in Zukunft attraktiver werden. --SW: Klärschlammasche ; P-Recyclingdünger ; P-Löslichkeit ; Schwermetalle
In:
Journal für Kulturpflanzen, Quedlinburg : Julius Kühn-Institut (JKI) - Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, 2009, 69(2017), 11, Seite 361-372, 1867-0938
In:
volume:69
In:
year:2017
In:
number:11
In:
pages:361-372
Additional Edition:
Erscheint auch als Druck-Ausgabe Kratz, Sylvia, 1970 - Agronomic efficiency and heavy metal contamination of phosphorus (P) recycling products from old sewage sludge ash landfills 2017
Language:
English
,
German
Keywords:
Schwermetall
;
Klärschlammverwertung
;
Phosphatdünger
DOI:
10.1399/JFK.2017.11.02
Bookmarklink