Eignung nährstoffreicher Substrate aus zentraler & dezentraler Abwasserbehandlung als Düngemittel

Abstract

<p>Abwasserrecycling sowie dezentrale Abwassersysteme gewinnen aufgrund zunehmender Ressourcenverknappung an Bedeutung. Durch die getrennte Erfassung von Urin besteht die Möglichkeit Urin als Dünger zu verwenden. In mehreren Freiland- und Gewächshausversuchen wurde daher das Düngepotential von Urin sowie neuartiger Produkte des Abwasserrecyclings mit Mineraldünger und/oder organischem Dünger verglichen. Des Weiteren wurden Vermikulturversuche zur Umsetzung menschlicher Fäkalien zu Kompost durchgeführt. Ansätze zur antibiotikafreien Nährstoffentfrachtung von Urin wurden in Zeolithversuchen überprüft. NH₃- sowie N₂O-Emissionsversuche zu Urin wurden sowohl im Freilandversuch als auch im Laborversuch erarbeitet. <br /> Ergebnisse eines Gefäßversuch mit Welschem Weidelgras (<em>Lolium multiflorum italicum</em>) bzw. Rotklee (<em>Trifolium pratense</em>) zeigten, dass ein Großteil der getesteten Substrate bezüglich ihrer Düngewirkung mit Mineraldünger vergleichbar sind. Die Stickstoff-(N)-dünger zeigten gegenüber der Mineraldüngervariante keine signifikanten Unterschiede. Die Phosphor-(P)-dünger hingegen unterschieden sich sowohl in den Erträgen als auch in den Entzügen von der Mineraldüngervariante (Superphosphat): Fe gefällter Klärschlamm zeigte die niedrigste P-Verfügbarkeit (FeP: 5,2 %), Mg gefälltes Substrat die höchste (MAP-U-P: 104,7 %).<br /> Die in Freilandversuchen ermittelte N-Verfügbarkeit von Urin lag in den Grünlandversuchen bei Urin/Rindergülle (50% NH₄⁺ von jedem Substrat) bei einem Gülleäquivalent von 104,1 % und Urin bei 115,2 %. Signifikant niedrigere Erträge der Güllevariante gegenüber Urin erklärten sich aus den höheren NH₃-Verlusten bei der Ausbringung. Die nach der Standard Comparison-Methode im Freiland gemessenen NH₃-Emissionen der Urinvariante erreichten mit 3,5 kg N ha^-1 (5,8 % des applizierten NH₄-N) und das Urin/Güllegemisch mit 6,8 kg N ha^-1 (11,8 %) signifikant niedrigere Ausbringverluste gegenüber der Güllevariante, die insgesamt 19,5 kg N ha^-1 (32,5 %) in Form von NH₃ verlor. Die Ackerlandversuche bestätigten ebenfalls eine gleichwertige Düngewirkung der Urinvariante gegenüber der Mineraldüngervariante (KAS). <br /> Eine nahezu pharmakafreie Nährstoffentfrachtung wurde durch die Verwendung von Zeolith erreicht. 9 von 10 Pharmaka verblieben im Urin. Lediglich Tetracyclin wurde vom Zeolith aufgenommen. Die ausgesuchten Zeolithe reagierten ammoniumselektiv (NH₄⁺>K⁺>Na⁺) wobei die Kationenaustauschkapazität bei der Anwendung mit Frischurin zu 96 % erreicht wurde. <br /> Die Umsetzung menschlicher Fäkalien durch Vermikultur ist möglich. Aus hygienischen Gründen kann jedoch eine Eigenkompostierung zur Zeit nicht empfohlen werden. Hier ist weiterer Forschungsbedarf vorhanden. Eine Urinseparierung zur Verwendung als Dünger ist aus pflanzenbaulicher Sicht zu befürworten.</p>

<p><strong>The use of substrates from centralised and decentralised treatment systems as fertilizers</strong><br /> Due to the shortage of natural resources the reuse of wastewater and decentralized wastewater systems are becoming more and more important. By separating urine, it can be used as fertilizer. The fertilizing potential of urine and innovative substrates of wastewater treatment was investigated in several arable-, grassland and greenhouse experiments and compared with mineral or organic fertilizers. Vermicompost experiments were performed with human excreta. In laboratory experiments the potential of zeolite was tested to create an antibiotic free fertilizer from urine. In field and laboratory experiments NH₃- and N₂O emissions from urine were investigated.<br /> Regarding their fertilizing potential the results of ryegrass (<em>Lolium multiflorum italicum</em>) and red clover (<em>Trifolium pratense</em>) pot experiments showed comparability of the tested substrates with mineral fertilizer. No significant differences could be shown between Nfertilizers. The P-fertilizers however displayed significant differences in yield and Puptake: Fe precipitated sewage sludge showed the lowest efficiency (FeP: 5.2 %), Mg precipitated the highest efficiency (MAP-U-P: 104.7 %).<br /> N-uptake in grassland experiments was highest from plots fertilized either with urine (115.2 %) or with a mixture of urine and slurry (50 % NH₄ of each substrate), (104.1 %). Significantly lower yields of the slurry plot may have been caused by higher NH₃ emissions during slurry application.<br /> NH3 emissions in field experiments were measured using the standard comparision method. NH₃ losses from urine plots were 3.5 kg N ha^-1 (5.8% of the applied NH₄-N). The mixture of urine and slurry emitted 6.8 kg N ha^-1 (11.8%). Both plots showed significantly lower NH₃ emissions compared to the slurry plot at 19.5 kg N ha^-1 (32.5%). Results of arable land experiments also confirmed an equal yield of urine plots compared to CAN.<br /> Zeolites have a high ability to depollute urine to create antibiotic free fertilizer. 9 out of 10 antibiotics were found in the urine after treatment. Only Tetracyclin was found in the zeolite. The tested zeolites were ammonia selective (NH₄⁺>K⁺>Na⁺). The cation exchange capacity of the zeolite was nearly reached in fresh urine (96 %).<br /> Vermicomposting of human excreta is possible. However, due to sanitation hazards home composting can not be recommended at this point. Further research is still necessary.<br /> Taking into consideration horticultural requirements urine can be recommended as a fertilizer.</p>